Micro LED Display的商业化门槛之波长均匀性
时至今日，神秘客Micro LED仍有各式各样的谜团，但在这五里雾中，其实有个明明白白的结论——
Micro LED属于“未来”，而不是“现在”。
所以未来…是要等多久？这其实不是看趋势该探讨的第一个问题，如果只是试着从加工、浓缩，甚至变形后的媒体素材，去感受巨人口中所谓的易与难，那种感觉既抽象又不踏实，尤其当简单的结论无法同调时，越简单的资讯越让画面复杂。光是一个时间点的问题，有人说Micro LED三年内可以，有人说要练兵五年，更有人说五到十年后才有机会发生，仿佛量产时间成了娱乐节目的猜谜游戏，没有踊跃下注反而成了局外人，于是辩论时间开始，特别来宾你一言我一语的好不热闹，开始为各自的队伍护航、替自己的感觉上色，没有观众搞得清楚判断的标准在哪，是技术的堆叠、是商业的布局，还是一切的一切就像恋爱一样--只是凭感觉？
与其玩铁口直断的预言游戏，不如先找出那一道道的商业壁垒，然后想想，哪些是不可或缺的启动标准？哪些是未来产能与成本控制的进步空间？“达到才堪用”与“达到才有竞争力”是两种截然不同的判断指标，这也直接连结到新技术走向商业的“发生时间”与“发酵时间”。把原本模糊的挑战具体化后，再回去检视一开始的问题，就会发现什么三年、五年、十年的冲突感消失了！原来，答案的本身不是答案，追寻答案的过程才是。
那么，丑媳妇要见公婆了，Micro LED进入商业化的门槛主要有以下几项：
■ 技术门槛
◆ 磊晶波长的均匀性 (Wafer Uniformity)
◆ 微缩的芯片制程 (Chip Process)
◆ 鬼斧神工的巨量转移 (Mass Transfer)
◆ 连结材料的难题 (Bonding Material)
◆ 暧昧的驱动IC (Driver IC)
■ 商业门槛
◆ 应用规格与标准尚未建立
◆ 技术路线分散
◆ 庄家未明的商业模式
◆ 关键材料产能
◆ 理所当然的与竞争技术竞赛
如果一点一点细说从头，那么太阳都下山了，青春也回不来了，所以我们先从技术面开始，来一趟简单、明了、无负担的重点式回顾吧！有鉴于最多人讲的问题就是“巨量转移”，所以我决定…不讲巨量转移，讲讲比较少人讨论的问题—LED波长的均匀性。
LED磊晶波长的均匀性(Uniformity)
LED从wafer切成chip后，每个LED chip并不会呈现完美一致的波长，晶圆上的个别芯片波长会呈现高斯分布(Gaussian distribution，另一种说法是常态分布)，一个标准差(Standard Deviation，缩写SD，符号为σ)大约是1.5~2 nm，整个晶圆的最大波长与最小波长涵盖范围去掉边缘的偏离值，就大约是六个标准差，也就是9~12 nm，1987年Motorola提出的非常有名的“六个标准差”制造管理标准，其原理也就来自于这个高斯分布。
举个例子来理解高斯分布，假设晶圆的平均值是450 nm的蓝光，σ控制在1.5 nm，那整片Wafer的波长范围可以理解为445.5 nm~454.5 nm，客户定的规格如果是450nm，允许公差是正负1.5 nm，那整片Wafer大约有68.2%的chip可以出货(涵盖两个标准差)，波长偏长的15.9%与波长偏短的15.9%都出局了，需要另外寻找对应的需求。
故事其实还没有结束，方才只是讨论晶圆内的公差而已，晶圆间的公差、Chamber间的公差还会再把范围拉大，而且这还只是讨论最成熟的蓝光，绿光的标准差又是另外一个故事了。
庆幸的是对于传统LED来说，可以靠分Bin、配Bin达到显示的要求，只要靠后段挑选把目标波长集中在一起，针对需求配对出货，波长不均虽然会造成麻烦，倒也不至于成为商业化门槛。
图：Selective Transfer抓取头(来源：Luxvue/X-Celeprint专利)
但Micro LED就没这么好混了，毕竟要直接转移整个区块的chip到显示背板上，而且因为PPI的考虑可能必须跳着抓取，这里我稍微解释一下，由于显示的LED密度没有晶圆密度高，所以转移模组上需要搭配选择性转移(Selective Transfer)的抓取头，举例来说，如果显示器的pixel pitch是晶圆die pitch的三倍，转移模组在晶圆上抓取时只要跳三抓一就会刚刚好match(抓第1、4、7、10…以此类推)，于是转移的涵盖面积越大，均匀性的要求就越高，理想情况是在磊晶阶段就把晶匀性控制的无可挑剔，这样无论芯片怎么选怎么转移都没有色差，这种100%波长合格的晶圆有多难？标准差得控制在目前水平的十分之一，也就是σ=0.2 nm以内，这是不是一个“Micro LED Ready”的标准还很难说，但做为理解难度的标准，够了。
来源：X-Celeprint
如何解决Uniformity的障碍？
(1) 往小尺寸、高ppi走：
解决问题最速效、最直观的方法其实很简单，就是—“不要去解决它”，史诺不是有意挑衅读者，毕竟当路上的石头太大搬不开时，最好的方法就是别搬，绕过它！只要往小尺寸、高PPI的应用走，转移的晶圆范围不大、晶粒之间的距离也不远，均匀性问题自然就会淡化许多，更别说当画面小时，对色彩与画面的细节也没这么敏感了。
而且对于转移来说，单次转移数量也是个问题，面积够小还可以走捷径使用Wafer Bonding(嗯？不是说好不讲转移吗？)，所以把穿戴式当第一步好合理啊！省电瞬间觉得自己成了借口。
iWatch概念图(作者：Todd Hamilton/来源：appleinsider）
(2) 更改磊晶结构：
增加类似Buffer Layer的结构也能改善磊晶的均匀性，其中一个例子就是AlN缓冲层。
(3) 重新设计MOCVD：
两大巨头Veeco和Aixtron都在设计Micro LED专用的MOCVD，大致是往减少Chamber内Wafer数量的方向前进。
(4) 电路补偿：
如果从成本结构的角度来看，提高LED Uniformity的代价太高，那么，学学OLED靠后段电路补偿可以了吧？反正调校横竖都得做，做到什么程度的问题而已，Micro LED Display要走向商业化，自然会去思考该用几分的LED配上几分的驱动电路，不得不说，亚洲制造业对于寻找最经济实惠的制造组合这档事，思维与能力都是全球领先的，这点我们完全不需担心。
(5) 新的Transfer方法：
同样的道理，如果追求均匀性的代价高过大范围巨量转移增加的效率，也该做些妥协或是易辙改弦，比如减少单次转移的数量，或是提出更创新的转移方法，突破pitch固定的诅咒，让大面积的显示器能使用小面积的晶圆。尤其当Micro LED往显示屏或是电视这种大尺寸应用走时，创新的转移方法会是商业化的重要关键。
(6) 采用量子点做全彩：
单色的均匀性跟全彩的均匀性本来就是不同的量级，量子点提供单色LED加光转换层的可能性，等于给了Micro LED一条全彩的捷径，不仅大幅简化了转移流程、逃避了难做的绿光和寡占的红光，另一个美好且不该忽略的事实是，它把LED从波长均一的包袱中解放了！不管你是440还是460，只要激发一个450的量子点，结果就是450蓝光，而且波长是用转换的，不是用过滤的，理论效率可以很高。
当然，这纯粹就是把LED的难题丢给量子点，量子点合成已经难了，要靠近热源就够纠结了，你还要图案化、还要每个量子点均匀性控制的完美，只能说谁叫量子点是高大上的奈米材料呢？反正LED刚好没什么钱养研发，量子点概念这么高端，我就把高端的挑战丢给你。
LED：“是我把表现机会让给你。”
QD：“谢、谢谢…”
LED业者笑了，量子点哭了，哭的好激昂，哭的是百感交集，量子点不是第一次纠结了，当年LCD给了量子点做QDCF跟奈米棒的机会，量子点也是嘴巴呵呵呵，心里呜呜呜的，早就不知道那是感动还是心痛了。
在讨论Micro LED时，同样有一派人表示磊晶不是问题，另一派人却肯定的说磊晶是关键，这种反差在讨论新技术时其实是常态，就史诺流浪时的感觉，说没问题的普遍是LED业者自己，而下游面板厂则表示均匀性是量产与否的钥匙，这种现象很有趣，很值得去思考，孰是孰非反而没那么重要了。
扯了老半天，“波长均一是否关键”有标准答案吗？可以先想想制程选项有哪些？假设的应用是什么？用怎样的指标去评量好坏？对于谁来说？然后再去回顾上述几个重点，试着反复转换角度再思考，对于同样的问题会存在多元的答案，也就不足为奇了。
同样的哲学也适用于人生的大小事，“跳跃思考”与“换位思考”是很有意义的练习，这就好比锋利的武器，同时也是危险的收藏品，端看怎么使用它、谁使用它。讲到这里，不得不提起上星期的某个晚上，野哥又突然抛出她的少女十八问：
“你们男人是不是都只看女人的外表？”
史诺不闪也不避，只是淡定的搂着野哥的肩膀，深情的讲述起LED均匀性的小故事，我说得神采飞扬，仿佛随时能神来一笔，引出男人看女人的一番道理，然后说着说着野哥就睡着了，睡得好香甜，问题就这么解决了。
所以答案本身未必是答案，戒之、慎之。
*注：本文由行家说APP与作家专栏作者囧史诺联合出品。谢绝任何未经许可的转载。授权联系微信号：hangjia199
