最近幾年，因為廠商們的前赴后繼，Micro LED市場進入了爆發前夕。
據市場分析機構TrendForce 統計，2021 年 Micro LED 市值預計將達到 2300 萬美金，到2025年，整個市場規模將達到38億美金。應用領域包括 AR/VR、可穿戴產品、Notebook/ 汽車屏顯、移動顯示包括智能手機、平板電腦、大尺寸顯示如視屏墻、電視等等。
在應用方面，商用大尺寸顯示器仍是當下的焦點，視頻墻(數字顯示)將繼續是現階段Micro LED顯示的主要產品。目前的Micro LED大體上還都處于研發和小批量生產階段，未來Micro LED顯示屏的推廣需先解決成本問題。
Kulicke & Soffa 集團執行副總裁、總經理張贊彬先生指出，持續投資Micro LED的研發與制造，提高良率并降低成本，是Micro LED產業的必然發展方向為一家業內領先的半導體設備供應商，Kulicke & Soffa也正在大規模投入其中，而巨量轉移正是他們聚焦于解決的頭號難題。
從原理上看，作為一個將LED微縮化和矩陣化的技術，Micro LED在實際生產中需要將數百萬乃至數千萬顆小于100微米的LED RGB die排列整齊放置在基板上。如果采用過往LED面板制造的方式，不但效率慢，而且成本驚人，為此行業就探索了巨量轉移技術的引入。
據了解，巨量轉移是一個學術名詞，經常用于物質處理流程的工程設計上，它涉及物理系統內的物質或粒子的擴散和對流。更具體的說，巨量轉移是在描述一個化學或物理的機制，它是一種運輸的現象，它意指大數量的點（分子或粒子）從某一端移動到另一端。它可以是單一階段，或者多重階段，且涉及一個液體或者氣體的階段，有時候也可能在固體物質中發生。
來到Micro LED屏幕生產的時候，就是要把數百萬甚至數千萬顆微米級的LED die正確且有效率的移動到電路基板上。以一個4K電視為例，需要轉移的die就高達2400萬顆（以4000 x 2000 x RGB三色計算），即使一次轉移1萬顆，也需要重復2400次。這帶來的挑戰是顯而易見的。
TrendForce在其分析報告中也表示，除了巨量轉移，檢修也將是Micro LED在制程方面面臨的極大挑戰。近2,500萬顆的Micro LED芯片，對于轉移良率、加工時間、以及后續檢測與修復而言皆是沉重的負擔。
據TrendForce介紹，目前業界采用的巨量轉移技術大致上可以分為拾取放置、激光轉移、流體組裝、磁性巨量轉移、滾輪轉印及晶圓鍵結等技術，依照應用產品的分辨率與芯片大小不同，搭配的移轉技術也有所差異，連帶影響產能、良率與投入設備成本，成為增添Micro LED生產線構建復雜度的主因。
而從張贊彬的介紹我們得知，K&S在對良率、速度以及精密度等多個方面進行綜合以后得出結論，激光轉移是一種更適合Micro LED的制造方式。“激光轉移采用高速掃描的方式，使得轉移速度大大提升，掃描的方法比傳統的機械方法更加方便快速。” 張贊彬表示。
資料顯示，激光驅動轉移的主要原理是利用激光器產生的激光與物質的相互作用，其中紫外（UV）波長的光子在被物質吸收時會引起電子激發，產生燒蝕分解，從而產生沖擊力；紅外（IR）波長的光子被物質吸收后導致電子振動和旋轉激發，然后發生熱分解，從而產生驅動力。與傳統的微器件取放工藝相比，這個轉移過程是非接觸式的，當芯片比較小且薄時，將大大降低傳統拾取工藝造成的機械損壞，此外單次照射下能夠并行轉移多個芯片，轉移速度更高。
張贊彬也指出，激光轉移工藝在可靠性、產量、成功率等多個方面都優于其他技術，同時能夠達到高精度的芯片要求。他進一步表示，利用激光轉移的方法能夠達到 1000 顆每秒的速度，目前 K&S在 Mini LED已經發展了 2-3 年的 PIXALUX 設 備（和Rohinnih合作開發） 大 概 是 50 顆每秒的速度， 而激光轉移將提升速度達到20倍，甚至更多。往往做一個4K（3840x2160）顯示器大概需要2500 萬顆 die 的高精度連接，用傳統的機械方法去轉移，制造一臺75寸的 4K 電視可能需要花費一周的時間，利用激光轉移的方式只需要個把小時，而 K&S未來的目標是半個小時完成。
為了實現這個目標，K&S在今年1月宣布收購了美國初創公司 Uniqarta，包括其知識產權與專利組合。據了解，Uniqarta提供的Laser-Enabled Advanced Placement (LEAP™) 技術以高精度、超快速的激光轉移置晶系統突破了傳統的取放貼裝模式，采用無接觸方式大批量放置芯片，實現超高轉移速率。
(LEAP: Laser Enabled Advance Placement； 高速置件，選擇性置件； 適用于無藍寶石玻璃層的 micro LED )
Uniqarta CEO 及創辦人Ronn Kliger之前在接受LEDinside采訪的時候談過，使用激光將die從載體材料轉移到目標基板其實并非創新技術。然而，過去使用的方法，是用激光燒蝕一層剝離層，將die結合到載體。這些方法無法用于Micro LED，因為轉移精準度難以控制，此外，Micro LED芯片也可能被雷射損壞或受到剝離層材料殘留物的影響。
為此Kliger強調，Uniqarta開發出的是與其他同行不同的技術。其獨特之處在于，在激光轉移過程中，他們開發出一種稱為「動態剝離層（DRL）」的特殊材料。借助這種材料，激光在打下去的時候，會有氣泡產生會推擠die，讓die剝離。而此該動態釋放層也能將轉移過程中位置錯誤的狀況減到最少，同時讓LED die免受激光影響。
此外，Uniqarta結合多束和單束激光，能在轉移過程中避開損壞的die，只轉移質量完好的。透過切換不同雷射模式，Uniqarta可以能有效并準確地轉移LED芯片。
張贊彬告訴記者，Uniqarta的激光巨量轉移技術不但適用于Micro LED，還適用于Mini LED，在頻率方面，可以高達1000Hz，精度更是可是做到10μm。公司也正在開發新一代精度高于10μm的LED轉移設備。
按照Kulicke & Soffa 之前的說法，公司預計將在 2021 財年結束前引入并啟動這個新型先進顯示系統的資格認證，讓我們翹首以待。
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本文來自微信公眾號 “半導體行業觀察”（ID：icbank），作者：李壽鵬，36氪經授權發布。
