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Mini LED難在哪?設(shè)備廠商這樣看待和應(yīng)對(duì)

欄目:行業(yè)動(dòng)態(tài) 發(fā)布時(shí)間:2020-03-10

自Mini LED及Micro LED概念提出以來,有一種盛行的觀點(diǎn)認(rèn)為Mini LED將成為Micro LED的過渡產(chǎn)品。但其實(shí),一些業(yè)者并不這么認(rèn)為。

例如,設(shè)備廠商K&S認(rèn)為Mini LED和Micro LED各具特點(diǎn),他們并非誰取代誰、誰是誰的過渡問題。在背光和大屏幕直顯領(lǐng)域,Mini LED更合適;而在小屏幕超高清晰領(lǐng)域,Micro LED會(huì)更合適。ASM太平洋則認(rèn)為Mini LED在顯示領(lǐng)域?qū)?huì)成為大贏家,且不容易被Micro LED所取代。此外,在2018年LEDinside對(duì)LED驅(qū)動(dòng)IC廠商聚積科技的一次訪談中,聚積董事長楊立昌先生也表示不認(rèn)為Mini LED只是一個(gè)過渡性產(chǎn)品,當(dāng)時(shí),他就非常看好Mini LED在背光與RGB顯示領(lǐng)域的應(yīng)用。

如我們所見,2019年,各種Mini LED產(chǎn)品花式出場(chǎng),潛力開始釋放,發(fā)展趨勢(shì)也已清晰明朗。是的!2020年起,Mini LED將會(huì)有一番作為。不過,這個(gè)過程仍存在許多技術(shù)挑戰(zhàn)。由于Mini LED使用量相比傳統(tǒng)LED使用量呈現(xiàn)倍數(shù)增長,無論是Mini LED背光還是Mini RGB顯示應(yīng)用,各環(huán)節(jié)廠商都必須攻克速度、精度、一致性與良率等問題,才能降低成本,從而實(shí)現(xiàn)終極大規(guī)模商用化的美好愿景。

速度、精度、一致性與良率等技術(shù)難題貫穿Mini LED設(shè)備、芯片、封裝到應(yīng)用端整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈,LEDinside曾于2019年做過相關(guān)的專題報(bào)道,但主要針對(duì)芯片、封裝與應(yīng)用端。這一次,我們將焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)了設(shè)備端,了解這些難題在設(shè)備端如何體現(xiàn)以及設(shè)備廠商如何跨過這一道道門檻。
針對(duì)Mini LED設(shè)備生產(chǎn)過程中遇到的問題,封測(cè)設(shè)備廠商標(biāo)譜指出振動(dòng)盤供料系統(tǒng)、機(jī)械零部件、檢測(cè)系統(tǒng)以及影像系統(tǒng)等方面的問題。

標(biāo)譜表示,由于尺寸小,集成度高,Mini LED對(duì)封測(cè)設(shè)備的振動(dòng)盤供料系統(tǒng)提出了高要求。目前,封測(cè)設(shè)備的振動(dòng)盤供料系統(tǒng)由于成本和貨期的問題,大部分都是采用國產(chǎn)產(chǎn)品。然而,因起步較晚,國產(chǎn)振動(dòng)盤在控制精度、表面處理和穩(wěn)定性等方面與進(jìn)口振動(dòng)盤仍有一定的差距。

同時(shí),Mini LED設(shè)備對(duì)機(jī)械零部件的整體精度要求也特別高。在實(shí)際操作中,雖然單個(gè)零件的精度可以達(dá)到要求,但所有零件組裝成整體之后則難以達(dá)到要求。

此外,標(biāo)譜還提到,基于Mini LED本身特性以及使用特性,分光分色測(cè)試儀和檢測(cè)外觀的影像系統(tǒng)等檢測(cè)系統(tǒng)的準(zhǔn)確性、可靠性、穩(wěn)定性以及測(cè)試精度都必須滿足更高的要求。

針對(duì)這些設(shè)備上的技術(shù)問題,標(biāo)譜已提前多年布局。2014年,標(biāo)譜建立機(jī)加廠,并逐年加大投入,采購高精度生產(chǎn)設(shè)備,盡量保持自己生產(chǎn)高精度零件,外協(xié)加工普通零件。

2015年,標(biāo)譜專門成立振動(dòng)盤事業(yè)部,采購高精度5軸加工中心,同時(shí)還建立振動(dòng)盤研發(fā)實(shí)驗(yàn)室,實(shí)現(xiàn)全系列振動(dòng)盤供料系統(tǒng)的研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)加工和組裝調(diào)試。

另外,標(biāo)譜成立之初的核心團(tuán)隊(duì)就包含影像工程師,并于2019年獨(dú)立形成檢測(cè)系統(tǒng)研發(fā)部。此部門主要收集試產(chǎn)和售后反饋的客戶需求,通過分析客戶需求來設(shè)計(jì)更新、更高、更準(zhǔn)的測(cè)試系統(tǒng)。

值得一提的是,標(biāo)譜大力投入的研發(fā)部門一直致力于設(shè)計(jì)更合理的方案,以減少人工操作,減少設(shè)備維護(hù)保養(yǎng),這一點(diǎn)在大規(guī)模生產(chǎn)過程中意義重大。
華騰半導(dǎo)體主要提到了分光編帶設(shè)備以及測(cè)試設(shè)備的速度與精度問題。

華騰表示,第一個(gè)難點(diǎn)在于分光編帶設(shè)備的速度。與傳統(tǒng)設(shè)備相比,Mini LED自動(dòng)分光編帶設(shè)備產(chǎn)能較低,但其對(duì)機(jī)臺(tái)的運(yùn)行速度卻有更高的要求。由于目前Mini LED多采用集成封裝的形式,芯片用量是傳統(tǒng)用量的N倍,相應(yīng)的測(cè)試時(shí)間會(huì)成倍增長,因此設(shè)備的速度必須比傳統(tǒng)的設(shè)備快很多,產(chǎn)能才不至于受到很大的影響。

第二個(gè)難點(diǎn)在于測(cè)試精度。以亮度指標(biāo)為例,傳統(tǒng)3顆LED芯片的測(cè)試要求偏差在3%以內(nèi),而對(duì)于Mini LED來說,3N顆芯片的測(cè)試偏差仍然需要控制在3%以內(nèi),這是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。

但是,對(duì)于設(shè)備的這些關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn),華騰已經(jīng)有了自己的解決方案。據(jù)其介紹,公司設(shè)備在小間距LED上的良好表現(xiàn),讓華騰成為有機(jī)會(huì)最早進(jìn)入MiniLED領(lǐng)域的設(shè)備廠商之一。據(jù)了解,華騰已針對(duì)Mini LED推出了具備高精度和高良率等特點(diǎn)的全自動(dòng)測(cè)試分選機(jī)(HT7600)和全自動(dòng)編帶機(jī)(HT6000)。
梭特科技指出了分選機(jī)和固晶機(jī)取放(Pick & Place)過程中面臨的難題。

梭特表示,現(xiàn)行的方式依舊是采取一顆一顆芯片進(jìn)行取放或COB打件(Die Bond)方式,速度和精度不足就會(huì)導(dǎo)致高成本問題,這也是目前阻礙Mini LED量產(chǎn)的問題之一。
鑒于此,梭特預(yù)計(jì)今年下半年推出FOB 先進(jìn)封裝制程系列設(shè)備,此設(shè)備能夠幫助LED顯示屏客戶解決生產(chǎn)成本問題。據(jù)介紹,此設(shè)備主要是利用高精度和高速的混Bin排片技術(shù),再通過巨量轉(zhuǎn)移將RGB 芯片同時(shí)移載到同一片載具上, 最后再一次性進(jìn)行高效率的固晶制程。

ASM太平洋則強(qiáng)調(diào)了焊接、返修及自動(dòng)化作業(yè)等過程中的速度與良率之間的關(guān)系問題。

ASM太平洋表示,提升生產(chǎn)速度是ASM太平洋研發(fā)的必然項(xiàng)目。然而,高速度雖有助降低生產(chǎn)成本,但同時(shí)還需考慮良率問題;尤其是針對(duì)尺寸越細(xì)小的Mini LED,若良率稍低,便會(huì)加重返修工序,進(jìn)而增加生產(chǎn)成本。所以,廠商需平衡速度與良率之間的關(guān)系,才能在競(jìng)賽中獲勝。

目前,ASM太平洋已推出了全自動(dòng)巨量焊接產(chǎn)線Ocean Line,并且,其高速、高精度焊接、返修機(jī)臺(tái)、自動(dòng)化方案均已接單投產(chǎn)。

巨量轉(zhuǎn)移設(shè)備廠商K&S指出了速度、精度與良率三個(gè)研發(fā)難點(diǎn)以及它們與成本之間的關(guān)系。

K&S認(rèn)為,Mini LED的終端應(yīng)用產(chǎn)品對(duì)Mini LED的使用量極大,因此這些產(chǎn)品對(duì)速度、精度、良率的要求沒有上限。同時(shí),速度、精度與良率還直接與最終產(chǎn)品的成本掛鉤,而成本則是目前阻礙Mini LED量產(chǎn)的一個(gè)瓶頸問題。因此,未來K&S會(huì)持續(xù)專注于提升巨量轉(zhuǎn)移設(shè)備的速度、精度與良率。K&S還提出,對(duì)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈來講,如何降低Mini LED Die的生產(chǎn)成本也是未來要攻克的問題。

據(jù)介紹,巨量轉(zhuǎn)移設(shè)備生產(chǎn)過程涉及高速高精度驅(qū)動(dòng)與控制、機(jī)械運(yùn)動(dòng)與其他很多物理化學(xué)特性的應(yīng)用、光學(xué)識(shí)別與計(jì)算等,量產(chǎn)難度極高。該公司已與Rohinni公司共同推出了Mini LED巨量轉(zhuǎn)移設(shè)備 PIXALUX,此設(shè)備在速度、精度與良率上都具有明顯的優(yōu)勢(shì)?,F(xiàn)階段,K&S的Mini LED巨量轉(zhuǎn)移設(shè)備已在客戶方得以應(yīng)用,并開始生產(chǎn)。

北方華創(chuàng)主要強(qiáng)調(diào)設(shè)備的整體性能,除速度、精度等技術(shù)難點(diǎn)以外,還有一致性的問題。

北方華創(chuàng)表示,Mini LED提高對(duì)設(shè)備精細(xì)程度的要求。伴隨芯片尺寸的縮小,LED芯片工藝方面需要更好的一致性、更少的顆粒和更優(yōu)的膜層質(zhì)量。在一致性方面,Mini LED顯示產(chǎn)品對(duì)芯片的電流和顏色的一致性,Mini COB封裝技術(shù)的光學(xué)一致性和PCB板墨色一致性,以及像素間的混光一致性和表面一致性等皆需要提升到更高的水平。

北方華創(chuàng)認(rèn)為,LED行業(yè)目前已處于紅海市場(chǎng),Mini LED作為新的產(chǎn)品應(yīng)用,需要在初期以更優(yōu)越的性能打開市場(chǎng),而設(shè)備作為首要環(huán)節(jié),需要最先提高相關(guān)技術(shù)水平。同時(shí),隨著市場(chǎng)的發(fā)展,終端產(chǎn)品的價(jià)格逐漸下降,從設(shè)備端來看,則需要加快實(shí)現(xiàn)高性價(jià)比的需求。對(duì)北方華創(chuàng)而言,現(xiàn)有的設(shè)備技術(shù)已可以滿足Mini LED技術(shù)要求,公司在機(jī)型和腔室類型方面配置靈活。另外,北方華創(chuàng)還指出,無論是Mini LED還是Micro LED,后段制程的難點(diǎn)會(huì)多于前段制程。

綜上,設(shè)備環(huán)節(jié)面臨的技術(shù)難題,相關(guān)廠商已有相應(yīng)的解決方案。如LEDinside所了解,設(shè)備端已準(zhǔn)備就緒,那么從產(chǎn)業(yè)鏈的角度來看,進(jìn)展如何?

北方華創(chuàng)表示,從外延芯片端看,目前量產(chǎn)技術(shù)基本完善;從封裝端看,此環(huán)節(jié)面臨的問題相對(duì)更多(如封裝形式);從產(chǎn)品端來看,背光和顯示領(lǐng)域的應(yīng)用會(huì)率先進(jìn)入大眾視野,而背光應(yīng)用的潛力已無須懷疑,顯示領(lǐng)域也有較大的機(jī)會(huì)可以導(dǎo)入大規(guī)模使用。

ASM太平洋指出,目前來看,Mini LED 產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展尚未達(dá)到完善及成熟的程度。例如,在芯片供應(yīng)方面,3x5mil、2x4mil 等 Mini LED 芯片還有待量產(chǎn)。在基板方面,適用于Mini LED 的基板價(jià)格高企,且占整體物料成本的比重高達(dá)甚至超過5成,因此,良率和成本都有待優(yōu)化。但ASM太平洋認(rèn)為,在背光應(yīng)用上,LCD 配合Mini LED背光的方案完全有能力與OLED方案比拼;在顯示應(yīng)用上,Mini LED的應(yīng)用將有機(jī)會(huì)從超小間距顯示屏市場(chǎng)擴(kuò)大至間距大于P0.7的顯示屏市場(chǎng)。

根據(jù)LEDinside分析,憑借局部調(diào)光、更高對(duì)比度和更高穩(wěn)定性等特點(diǎn),加上物料成本低等相對(duì)的成本優(yōu)勢(shì),Mini LED已成功切入背光市場(chǎng)和RGB顯示市場(chǎng)。并且,Mini LED于2019年正式在顯示器領(lǐng)域與OLED直接競(jìng)爭(zhēng)?;贛ini LED強(qiáng)勁的需求量以及廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景,各大廠商均看好Mini LED的前景,接下來,只要產(chǎn)業(yè)鏈所有環(huán)節(jié)協(xié)力進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本,Mini LED產(chǎn)品將很快能夠全面打開市場(chǎng),進(jìn)而提高市占率。