5月20-22日，以“空間無界，數字交互”為主題的2024微顯示產業交流暨XR生態活動在珠海隆重舉行。

    本次活動呈現了由頂級院士領銜、三大技術領域、30余位企業高層嘉賓、50+核心議題的高規格論壇，同時匯聚了多家產業鏈知名企業。

    晶能光電外延工藝高級經理周名兵攜《大尺寸硅襯底GaN基Micro LED產業化道路》應邀出席了活動，并分享了硅襯底GaN材料在光電領域應用概況、大尺寸硅襯底GaN基Micro-LED發展及晶能光電大尺寸外延發展現狀。

    硅襯底GaN材料在光電領域應用

    GaN（氮化鎵）是第三代半導體材料，基于不同襯底、生長技術、外延結構，可用于制備半導體激光器、射頻PA、功率HEMT、照明LED、Micro-LED等，應用前景廣闊。

    硅襯底GaN材料具有大尺寸襯底價格優勢，可以充分借助集成電路工藝和設備，實現高效率、高良率，低成本的精細化器件制程，并具有與CMOS背板高度功能集成的潛力優勢。但在進入產業化之前，還必須在材料質量、材料均勻性、外觀缺陷、晶圓翹曲等關鍵性指標上取得突破，而這些問題主要來自于硅襯底和GaN的晶格失配導致的高缺陷密度，熱膨脹系數失配導致的張應力以及Ga:Si反應所引起。

    目前，硅襯底GaN材料在中低功率的高頻HEMT和LED專業照明領域已實現規模化應用，同時隨著AR/VR、車載HUD、矩陣車燈、智能穿戴、光通信等領域的快速發展，基于硅襯底GaN材料的Micro-LED微顯技術和低功率PA正在加速工程化開發，DUV LED、GaN LD以及GaN/CMOS集成架構也在早期研究當中。

    大尺寸硅襯底GaN基Micro-LED發展

    大尺寸硅襯底GaN 基Micro-LED的主要應用場景是和CMOS底板直接鍵合的高PPI投影、輔助/虛擬現實設備的近眼顯示，它是基于8英寸及以上的GaN-on-Si晶圓和CMOS底板、并借鑒成熟的IC工藝，優勢在于大尺寸、低成本、高波長一致性、無損去除、低翹曲、CMOS兼容性等等，可以有效提高制程效率和良率，降低制造成本。

    因此，Micro-LED芯片發展也將從4英寸工藝研發過渡到8英寸量產, 最終升級到12英寸晶圓制程。國內外眾多初創企業都在專注基于硅襯底GaN的Micro-LED技術開發，中、美、日、韓等主要消費電子企業也都在這一新興領域積極布局。

    晶能光電大尺寸硅襯底GaN外延發展現狀

    為獲得高質量硅襯底GaN外延，公司采用異質外延的應力積累和釋放模型優化生長，創新的利用晶格應力誘導位錯反應，在總外延層厚度5μm條件下，可以穩定重復的生長位錯密度~1.5E8/cm2的硅襯底GaN外延層；同時，采用薄buffer技術，獲得超過8μm的GaN 外延，膜厚均勻性好。

    目前，晶能光電已具備365-650nm全色系硅襯底GaN LED外延技術，并開發出4-12英寸硅襯底GaN基紅\綠\藍Micro-LED外延，可提供標準厚度產品級8inch CMOS匹配的高質量外延片。公司規模量產的藍光、綠光硅襯底大功率垂直LED芯片的峰值外量子效率分別達到了85%和50%以上，在車用照明、移動照明、消費電子等領域得到廣泛使用。

（晶能光電突破12英寸硅襯底三基色Micro LED外延關鍵技術）

    Micro-LED另一個重要應用方向是萬級像素矩陣車燈和車載HUD，這兩個應用都需要超大的工作電流密度，晶能光電針對這個應用開發的藍光Micro-LED外延結構，在1000A/cm2下能夠實現20%以上的外量子效率，為矩陣車燈和車載HUD應用奠定了基礎。

    目前，紅光LED依然是Micro-LED技術的重大瓶頸之一，AlGaInP存在效率低的問題，GaN基紅光可實現全GaN體系，同時驅動設計具備一致性。不過，GaN紅光在效率、FWHM、波長漂移等方面還面臨著重大的挑戰，但隨著產、學、研界廣泛的開發投入，不斷有新的方向和工藝設備升級等，預計會有持續的突破。

    面向未來，硅襯底GaN技術的潛力領域在于大尺寸、高集成和細微化制程， Micro-LED微顯也有望成為硅襯底GaN技術的重大市場機遇，晶能光電專注于硅襯底GaN LED材料的開發，希望和業界上下游企業開展Micro-LED應用合作，共同推動行業的發展。