【导语】AR/VR产业大量依赖一种叫做SI-MIRCO-OLED的技术,即硅基OLED微显示技术
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硅基OLED:AR/VR显示普及的核心所在

来源:投影时代 更新日期:2020-11-17 作者:那山那水
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第265期

    2020年国内AR/VR产业的成长率将达到70%——这一产业已经成为“显示行业”中与micro-led成长性相当的又一金矿。而且,二者涉及的基础器件名称也很相似:AR/VR产业大量依赖一种叫做SI-MIRCO-OLED的技术,即硅基OLED微显示技术,简称“硅基OLED”!

    全球同步,硅基OLED国内优势明确

    2019年11月21日,合肥视涯项目竣工投产仪式在合肥新站高新区内举行,标志当时全球最大的、唯一专注于12吋晶圆硅基OLED微型显示组件研发生产工厂正式投产。

    仅仅一个月后,2019年12月26日,京东方发布公告宣布拟出资约18亿元投资建设12英寸OLED微显示器件生产线项目,项目总投资34亿元。项目产能规模超过合肥视涯一期项目。

硅基OLED:AR/VR显示普及的核心所在

    但是,2020年5月11日,浙江省湖州市重大项目(人才)集中签约活动上,熙泰科技投资120亿元年产25万片硅基OLED微型显示器生产线项目成功签约——再次刷新全球最大的硅基OLED投资计划的新纪录。

    可以说三年来,硅基OLED项目在国内市场形成了遍地开花的格局:投资越来越大、产能越来越高、基片从6英寸、8英寸,现在上升到12英寸——硅基OLED市场用三年的时间聚集了大约300亿元的投资规模。全部投产大约可以支每月撑数十万片基板投片,相当于全年数千万台VR近眼设备的年度产能需求。

    而这些项目背后的“全球第一”,更是说明国内在硅基OLED核心制造工艺上已经具有全球性竞争优势:实际上,央企北方奥雷德光电早在2010年就实现了0.5英寸硅基OLED的量产,成功打破美国在OLED微型显示器领域的垄断,系全球第二家,并走在了日系巨头索尼(2011年量产)的前面!

    目前,硅基OLED上,美国、英国、法规、德国、日本等也在积极展开技术研发和产能建设。苹果AR眼镜已决定采用索尼硅基OLED显示,预计2021上市。但是,其它地区国家投资规模不及国内大陆市场。业内认为,借助硅基OLED的发展,我国显示产业渴望在AR/VR新兴信息消费产业确立发展优势。

    打造硅基OLED产业链,为何如此重要

    在新兴显示产业技术,特别是微显示技术上,美国TI的DLP、日本爱普生,索尼,JVC的高温多晶硅LCD和LCOS技术一直是典型的“代表”。新兴显示技术海外巨头长期具有“底蕴”和“先手”优势。那么在硅基OLED上,我国企业为何会后来居上呢?答案是,硅基OLED自身的产业重要性和技术可行性!

    从产业发展角度看,硅基OLED是未来AR/VR产业的重要芯片方向和核心显示性能的卡脖子部位。不突破这一产品,就难免在AR/VR产业上受制于人。而AR/VR产业将是5G+时代,消费性应用的重要场景和智能制造工具链的重要辅助设施。AR/VR产业的发展对于5G应用的发展、工业4.0的进步、下一代教育和娱乐产业的升级,都有重要影响。

硅基OLED:AR/VR显示普及的核心所在

    但是,以上这些“产业重要性”却并非“最重要的那一点”:硅基OLED微显示最早的客户是“军用”。即战斗机、武装直升机、坦克的头戴式观瞄设备的核心显示芯片。也是未来数字士兵和数字信息作战系统中的重要组成芯片。如果不打通这一产业链,也就意味着军事装备上的大大受限。北方奥雷德光电首次产品的主要客户就是军方。这也是硅基OLED主要研发大国美国、英国、法规、德国、日本等的重要特征:即都是军事科技强国。

    另一方面,从技术角度看,硅基OLED的可行性也非常之高。硅基OLED的技术工艺主要分成以光刻和单晶硅为主的基底驱动层技术和OLED蒸镀技术。

    对于单晶硅光刻驱动结构的技术而言,目前5纳米光刻技术可以在1平方厘米的面积集成百亿、乃至数百亿个晶体管结构——而作为微显示驱动而言,这样的面积只需要十余万,或者数十万个像素结构,其工艺难度显然远低于顶级光刻单晶硅技术。即采用半导体工艺最成熟的技术和设备、低成本技术设备、一般性材料(100纳米或者更早的CMOS工艺体系),就能满足硅基OLED建厂的“半导体端”工艺需求。

    同时,对于OLED蒸镀工艺而言,难点核心在于“均匀性”。但是,制约均匀性的最大难题往往是“蒸镀面积”过大——即20年前半米级别玻璃基板蒸镀工艺都已经突破,现在8.5代线玻璃基板蒸镀工艺还是难题:面积越大蒸镀越难,而硅基OLED需要的蒸镀工艺主要集中在8英寸和12英寸硅晶芯片上,难度相对降低很多。

    对于硅基OLED的蒸镀工艺,很多舆论认为“亚像素精度”也是难点之一。但是事实上,亚像素精度主要由遮罩层的技术来保障。高精度的12英寸遮罩层,是半导体工艺的常用耗材。在硅基OLED上,所需精度还要比闪存、内存、CPU等半导体芯片所需工艺精度低多个数量级。

    所以,从工艺角度看,硅基OLED有点站在“半导体芯片”和“OLED”显示两个“巨人肩膀”上的格局。可以利用的成熟技术、人才和工艺材料非常充分。这也是短短十年这一技术就大量开花结果的原因之一。同时,和一般的大尺寸液晶、OLED面板比,硅基OLED生产线也具有单一产线投资更低(低一个数量级以上)的特点,也有利于形成投资端的“低门槛”。用业内人士话说,硅基OLED是“最具成熟性”的“全新高科技显示产品”。

    产业可行性和产业重要性的结合,足以解释近年来国内硅基OLED产业的投资热情:针对AR/VR行业的崛起,业内已经形成了很强的投资动力。预计在2023年左右,新一轮产能全面开出,将有效降低高端AR/VR产品的应用瓶颈和成本制约。

    技术可迭代性好,硅基OLED前景光明

    对于一项创新性科技,最害怕的是“出现更好的替代技术”。对此硅基OLED也有自己的独特优势。

    这主要是,目前处于前沿的显示技术主要包括OLED、micro-led和QLED技术:微显示产业投资热点集中在硅基OLED行业,主要是因为OLED技术比micro-led、QLED更成熟,更可靠。但是,从未来角度看,硅基micro-led、硅基QLED也能成为更好的AR/VR产品的支撑技术。其区别主要是硅基OLED的蒸镀OLED换成了,“巨量转移micro-led”或者“蒸镀QLED”材料。

    这种可能的工艺演进特点,决定了硅基OLED的生命力非常顽强。甚至,“硅基”材料也可以发生新的升级,比如用更新的第三代半导体材料,提升电流量支撑能力;或者用石墨烯基地材料实现更好的显示效果。

    总之,应当用广义的微显示和ar/vr产业进步需求,看待硅基OLED的投资高峰、投资热情;并深刻认识这一硅基OLED技术的成熟可行性、未来可演化性,建立持续的投资、创新和终端产业应用生态。在此基础上,在微显示时代、AR/VR消费端,国内产业界有望走在全球前列,争夺另一个中国制造与中国创造的制高点。

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