在AR/VR設(shè)備加速向視網(wǎng)膜級(jí)顯示進(jìn)軍的當(dāng)下，Micro-LED技術(shù)懸崖悄然顯現(xiàn)：外延材料與CMOS驅(qū)動(dòng)的不匹配、微縮化帶來的效率驟降、像素陣列的良率不可控等是Micro-LED在商業(yè)化道路上的主要阻礙。晶湛半導(dǎo)體在SEMICON CHINA 2025期間發(fā)布了基于ZDP™平臺(tái)驗(yàn)證的Full Color GaN®全彩系列第二代外延片，為行業(yè)帶來了破局曙光。
新一代硅基Full Color GaN® LED外延產(chǎn)品在性能上實(shí)現(xiàn)了全面升級(jí)。在Micro-LED微縮化進(jìn)程中，當(dāng)芯片尺寸小于20微米時(shí)，側(cè)壁缺陷導(dǎo)致的非輻射復(fù)合會(huì)使內(nèi)量子效率急劇下跌。晶湛通過優(yōu)化RGB外延結(jié)構(gòu)的應(yīng)力調(diào)控層及有源區(qū)設(shè)計(jì)，8寸藍(lán)光硅基LED的內(nèi)量子效率（IQE）媲美主流PSS襯底LED，綠光硅基LED在電流密度>10A/cm²的條件下，內(nèi)量子效率與PSS襯底LED相當(dāng)。該突破成功解決了微縮化帶來的載流子運(yùn)輸效率驟降難題，將微米級(jí)芯片的電流擴(kuò)展能力進(jìn)一步提升。
當(dāng)Micro-LED像素尺寸進(jìn)入亞10微米、甚至亞微米范疇，單顆像素缺陷率隨陣列密度呈指數(shù)級(jí)上升。行業(yè)數(shù)據(jù)顯示，1微米級(jí)像素陣列在百萬像素規(guī)模下的初始良率通常不足60%，而AR設(shè)備視網(wǎng)膜級(jí)顯示要求需達(dá)到99.9999%的像素完好率。傳統(tǒng)工藝因缺乏晶圓級(jí)檢測(cè)手段，難以定位亞微米級(jí)短路或開路缺陷。面對(duì)像素陣列的良率管控挑戰(zhàn)，晶湛半導(dǎo)體依托200mm晶圓工藝平臺(tái)，建立了“材料-工藝-驗(yàn)證”協(xié)同開發(fā)體系ZDP™平臺(tái)。從外延生長的形貌檢測(cè)、工藝監(jiān)控，到晶圓級(jí)Micro-LED陣列的測(cè)試、檢測(cè)模塊，形成覆蓋材料-工藝-晶圓的閉環(huán)質(zhì)控體系。并且成功制備出高良率、高均勻性、高像素密度的亞微米級(jí)微型Micro-LED像素陣列，這一成果顯著推動(dòng)了Micro-LED像素陣列與Si CMOS驅(qū)動(dòng)的混合集成，極大降低修復(fù)成本，為AR眼鏡的商業(yè)化進(jìn)程注入了新的動(dòng)力。
圖1 晶湛半導(dǎo)體展示經(jīng)ZDP™平臺(tái)驗(yàn)證的200mm Micro-LED晶圓及陣列SEM照片
現(xiàn)場(chǎng)晶湛半導(dǎo)體演示了基于ZDP™平臺(tái)驗(yàn)證的200mm Full Color GaN®全彩系列LED外延片，像素尺寸在1µm至50µm范圍內(nèi)的高良率RGB micro-LED陣列，即便像素尺寸微縮至1µm，在640x480的陣列規(guī)模下（圖2），全陣列無任何壞點(diǎn)，充分展現(xiàn)了晶湛半導(dǎo)體在Micro-LED技術(shù)領(lǐng)域的深厚積累與創(chuàng)新能力，也將進(jìn)一步推動(dòng)AR設(shè)備向商業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化演進(jìn)。
圖2 基于Full Color GaN®全彩系列外延片經(jīng)ZDP™平臺(tái)驗(yàn)證的Micro-LED 陣列，全陣列無壞點(diǎn)（僅展示無驅(qū)動(dòng)的水平測(cè)試結(jié)構(gòu)；若結(jié)合驅(qū)動(dòng)與算法，可以實(shí)現(xiàn)完全均勻）
晶湛半導(dǎo)體創(chuàng)始人兼總裁，程凱博士評(píng)論道：“我們?cè)?022年發(fā)布的Full Color GaN®全彩系列外延片已經(jīng)初步滿足業(yè)界對(duì)AR/MR系統(tǒng)的要求，如今我們通過升級(jí)材料驗(yàn)證平臺(tái)ZDP™，可有效和快速驗(yàn)證Micro-LED的特性，加速產(chǎn)品迭代。相信晶湛硅基氮化鎵的新平臺(tái)將大力推動(dòng)GaN光電器件、GaN電子器件與硅器件的異構(gòu)集成的發(fā)展，迎接氮化鎵市場(chǎng)的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。”
晶湛半導(dǎo)體的Full Color GaN®系列產(chǎn)品包括硅基氮化鎵產(chǎn)品和藍(lán)寶石基氮化鎵產(chǎn)品。
（來源：蘇州晶湛半導(dǎo)體有限公司）
