01 Micro LED產業鏈基本情況
Micro LED顯示產業鏈，可大致分為上游的芯片制造，中游的面板制造，下游的整機應用，其中最核心的為芯片制造和巨量轉移工藝。Micro LED憑借其優異技術性能，可廣泛應用于手機、平板、筆記本電腦、電視、AR/VR設備、戶外顯示器、抬頭顯示器（HUD）等領域，應用范圍涵蓋了目前所有的電子產品領域。
1、芯片制造與LED顯示相同，Micro LED芯片一般采用刻蝕和外延生長（Epitaxy，又稱磊晶）的方式制備。芯片制作流程主要包括以下幾步：襯底制備，用有機溶劑和酸液清洗藍寶石襯底后，采用干法刻蝕制備出圖形化藍寶石襯底。中間層制備，利用MOCVD進行氣相外延，在高溫條件下分別進行GaN緩沖層、N型GaN層、多層量子阱、P型GaN層生長制備。臺階刻蝕，在外延片表面形成圖形化光刻膠，之后利用感應耦合等離子體刻蝕（ICP）工藝刻蝕到N型GaN層。導電層制備，在樣品表面濺射氧化銦錫（ITO）導電層，光刻形成圖形化ITO導電層。五是絕緣層制備，利用等離子體增強化學的氣相沉積法（PECVD）沉積形成SiO2絕緣層，之后經光刻和濕法刻蝕。電極制備，采用剝離法等方法制備出圖形化光刻膠，電子束蒸發Au后利用高壓剝離機對光刻膠進行剝離。
2、巨量轉移（1）技術背景由于待轉移的LED晶片尺寸更小，大約為頭發絲的1/10，需要精度很高的精細化操作；一次轉移需要移動幾萬乃至幾十萬顆以上的LED，數量十分巨大，要求有極高的轉移速率，傳統LED晶片在封裝環節，主要采用真空吸取的方式，而真空管的物理極限下只能做到大約80μm，而Micro LED尺寸基本在50μm以下；而當前的轉移設備（Pick ＆ Place）的精密度是±34μm (Multi－chipper Transfer），覆晶固晶機（Flip Chip Bonder）的精密度是±1.5μm （每次移轉為單一晶片）。可見傳統晶片轉移技術無法以經濟且高精度的方式轉移數量達百萬個、尺寸為微米級的晶片。
（2）技術路線針對這些問題，許多公司和科研機構基于不同原理已開展大量研究，形成了精準拾取。精準拾取流派技術主要區別于轉移頭吸附LED作用力的不同。Luxvue公司采用具有雙電極結構的轉移頭，通過靜電力拾取放置晶片，完成從源基板到目標基板的轉移 X-Celeprint采用彈性印章作為轉移頭，利用范德華力拾取晶片，然后放置到目標基板上 隨著技術的發展，巨量轉移不再局限于傳統的拾取制程，雷射驅動轉移技術在轉移中得到應用，以非接觸式的加工技術，實現晶片的批量并行轉移 Uniqarta、Coherent、QMAT公司采用雷射誘導前向轉移（LIFT）制程，通過雷射與材料發生光-物質相互作用而實現晶片的分離，同時產生的局部沖擊力推動晶片向基板轉移。Optovate公司提出p-LLO制程，通過雷射作用GaN分解為氮氣和液態Ga，實現剝離與轉移。此外，elux和Self array公司采用自組裝技術，分別以流體自組裝和磁力自組裝為原理完成LED的自組裝過程。韓國機械與材料研究所( KIMM)提出了自對準滾印轉移技術，通過輥印的方式實現巨量轉移 當前技術基于不同的作用原理取得了一定的研究進展，但仍然存在良率、精度、轉移速率等問題，如何控制成本和良率成為當前商業化的關鍵。
（3）技術流程巨量轉移技術流程分為基板分離和晶片取放兩個關鍵制程：（a）基板分離：以某種作用力將晶片與源基板批量整體式分離。（b）晶片取放：通過轉移裝置將分離后的Micro LED晶片高精度選擇性地從源基板上拾取并轉移放置在目標顯示基板的特定位置上。
02 Micro LED產業鏈技術瓶頸
Micro LED的工藝流程包括襯底制備、外延片與晶圓制備、像素組裝、缺陷監測、全彩化、光提取與成型、像素驅動等7個環節，具體來說其產業鏈包括芯片制造、巨量轉移、面板制造、封裝/模組、應用及相關配套產業。Micro LED 芯片微小化也使得傳統的制造技術不再適用，在芯片制備的各個環節都面臨著全新的技術挑戰，成本居高不下，這也制約了 Micro LED 芯片當前的滲透率。
1、微縮芯片及外延目前，半導體芯片的制程已相當成熟，但 Micro LED 支撐技術及相關產業公司仍處于摸索階段。與傳統 LED 產業鏈相比，Micro LED 芯片的微縮化對芯片制造提出了更高的要求，既需要將芯片尺寸微縮至50um以下，同時還需要滿足高 PPI 需求，因此在外延制備、PL、ITO、光刻、蝕刻、磊晶剝離、電測等環節均面臨精細化工藝、良率提升等技術難關。此外，隨著 LED 芯片尺寸變小，蝕刻過程中側壁缺陷將對內部量子效率 IQE 造成影響，大幅減少芯片傳輸量，導致外部量子效率 EQE 效率減弱。目前來看，反射膜添加劑引入光提前結構均可實現一定程度的 EQE 提升，但在小型領域應用仍屬于工程問題，未來發展仍存在挑戰。
2、巨量轉移由于 Micro LED 的芯片尺寸小，相較傳統 LED 單位面積下晶粒數量龐大，需要將大量 LED 晶粒準確且高效轉移至電路板上。以3840*2160的4K顯示為例，需轉移晶體數量超過2,000萬，按照常規轉移效率計算，需要幾日甚至幾周才能完成全部的晶粒轉移，晶粒轉移效率及良率控制未達到量產標準，難以形成規模效應，制備成本及產品價格居高不下。巨量轉移被認為是實現 Micro LED 價格大規模降低、從而實現其商業化落地的核心技術之一。若巨量轉移技術取得突破，將帶來一個廣闊的轉移設備市場。針對這一技術難點，業內的主流解決方案目前包括靜電吸附、相變化轉移、流體裝配、滾軸轉印、磁力吸附、范德華力轉印、激光轉移等。激光轉移在修復難度和轉移效率等維度上效果更優，未來有可能成為巨量轉移的主流技術。
3、全彩化顯示器的色彩顯示需要通過全彩化技術來實現，這也是 Micro LED 的核心技術難點之一。目前 Micro LED 在近眼顯示領域尚無法實現全彩的高亮顯示，在 AR/VR 等對分辨率、色彩顯示要求極高的應用場景仍面臨巨大挑戰。Micro LED 單色顯示僅需通過倒裝結構封裝與驅動 IC 貼合，顯示、制備與工藝難度相對較低，而全彩化方案工藝復雜度相對較高，現有的解決方案有 RGB 三色 LED 法、UV/藍光LED+發光介質法、透鏡合成法，但目前均存在相應的短板。以 RGB 三色陣列為例，需要依次轉貼紅、藍、綠晶粒。同時，由于嵌入晶粒規模超過十萬，對于晶粒光效、波長的一致性、良率要求更高。一旦實際輸出電流與理論電流出現偏差，就會導致像素呈現色彩偏差。在工藝流程和材料方面，UV/藍光LED+發光介質法相較其他方案更為簡單，主要采用藍光 LED 來替換背光板、以量子點膜或熒光粉作為發光介質替代 RGB 濾光片。量子點膜的粒徑介于1-10nm之間，較熒光粉顆粒更小，同時因其高吸光-發光效率、寬吸收頻譜等特性，色彩純度與飽和度更高，是比熒光粉更優的技術方案。以藍光 LED 替換背光板光源后，量子點膜在藍光激發下可發出純正的綠光和紅光，完成全彩顯示。
4、檢測修復由于 Micro LED 的芯片尺寸和間距極小，傳統的測試設備難以使用，如何在百萬甚至千萬級的芯片中對缺陷晶粒進行檢測、修復或替換是一個巨大的挑戰。現有的解決方案包括光致發光測試和電致發光測試。光致發光測試主要利用光源激發硅片或太陽電池片，通過對特定波長的發光信號進行采集、數據處理，從而識別芯片缺陷。電致發光測試則是指，在強電場作用下，芯片中的電子成為過熱電子后，根據其回到基態時所發出的光來檢測芯片缺陷。
5、芯片封裝Micro LED相較傳統 LED 芯片間距小，這也導致貼片難度增加，成本也會面臨指數型增長。現有的解決方案以 COB 和 COG 封裝為主，近來也出現了新型封裝技術 MIP，全稱 Micro LED in Package，即集成封裝。MIP 在成本和效率上更具優勢，它的基板精度高，芯片無需測試篩選，測試分選在封裝環節即可完成。此外，由于點測難度從芯片級難度轉換為引腳上的點測，測試難度降低，并且可采用巨量轉移技術，具備較大發展前景。
6、基板制造作為傳統顯示領域的固定鏈條，基板材料一直處于穩定地位，常見的材料包括 PCB、玻璃基板。Micro LED 入局可以促成對現有產能的消化，不過這也需要基板廠商為巨量轉移技術做好承接。Micro LED 更容易在平整的玻璃基板上實現巨量轉移，玻璃基板發展潛力更大。
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