在国际贸易摩擦加剧,手机及汽车行业不景气,半导体行业整体下滑的市场现状下,保持行业领导地位成为逆势中的挑战。

 

因此,想要保持封装设备行业的领导地位,Kulicke & Soffa(库力索法,下简称“K&S”)集团高级副总裁张赞彬认为,一方面继续加大研发投入力度,保持市场敏锐度;另一方面,眼光放长远,押宝新市场,保持技术前瞻性。

 

K&S 集团高级副总裁张赞彬

 

可以看到,在市场下行周期,K&S 坚持研发投入,选择以技术破局,凭借战略目标在不景气的经历环境中养精蓄锐,开辟新的赛道,期待在新的机遇下迸发出更加丰盛的生命力。

 

押宝新市场

随着科技的发展,显示屏领域随之也千变万化,OLED、Mini-LED、Micro-LED 成为市场热词。

 

其中,OLED 已经取得在手机屏幕上的成功,发展较为成熟,形成了上下游规模制造能力。但是,OLED 也面临大型化、超高清趋势下高难度的工艺和技术挑战。目前,笔电、PC 产品应用 OLED 屏幕的型号少之又少,主要限制就是成本。

 

在传统认知中,小间距 LED 屏是一种专业性极强的显示设备,主要应用在各种指挥调度中心等大型控制室场景。但伴随 Mini-LED 的应用落地,以及 Micro-LED 的研发推进,小间距 LED 显示技术不但在分辨率方面有了大幅提升,并且拓宽了应用范围。

 

作为能够满足高清晰终端显示的新一代 LED 背光 / 显示技术,Mini-LED 与 Micro-LED 芯片成为行业热点,K&S 的注意力就集中于此。

 

  • Mini-LED

Mini-LED 又名“次毫米发光二极管”,简单来说是传统 LED 的小幅改良版本,是继小间距之后最为成熟的 LED 屏显技术,不仅具有小间距 LED 无缝拼接、宽色域、低功率和长寿命等特点,同时还具有更好的防护性和更高的信息度。

 

Mini-LED 的背光与传统的侧入式背光以及直下式背光相比的优势在于,它的背光 LED 灯泡更小,可以实现比此前更精细更接近像素化的动态背光效果,这样可以有效的提高屏幕亮度和对比度,同时还能控制好暗部区域的显示以及所谓的漏光现象。

 

张赞彬从技术方面介绍道,由于 Mini-LED 背光技术可以实现 OLED 的柔性显示,并且具有广色域、无边框等功能。同时,Mini-LED 背光采用局部调光设计,能带给 LCD 更为精细的 HDR 分区,实现轻薄化与更好的对比度;另一方面,以 RGB 三色 LED 芯片作自发光显示,将小间距 LED 应用中的芯片尺寸与间距进一步缩小。

 

Mini-LED 市场预期(点击可看大图)

 

从 K&S 分享的数据可以看到,在两种发展路径上,无论是市场占比还是增速 Mini-LED 主要以 LCD BLU(液晶显示背光)为主。Mini-LED 产品正在慢慢地商业化,被广泛应用于 3C、医疗、工业应用、视频墙等领域,其中 TV、大型视频墙显示器领域增长较快。

 

根据 LEDinside 的调查数据显示,目前 Mini-LED 背光显示器的生产成本仍然高于传统的 LCD 和 OLED 屏幕,但随着其技术成熟和制程良率的提升,预计每年 Mini-LED 的成本将以 15%-20%的幅度下降。

 

目前来看,Mini-LED 的应用越来越多,未来也会越来越普及。随着苹果投巨资建工厂,以及京东方、TCL 等面板巨头宣告该技术量产,Mini-LED 已经站上产业风口,未来 1-2 年将进入快速增长阶段。

 

  • Micro-LED

从概念上来讲,Micro-LED 技术,即 LED 微缩化和矩阵化技术,简单来说,就是将 LED 背光源进行薄膜化、微小化、阵列化,可以让 LED 单元小于 75 微米。很多领域甚至要求小于 50 微米,甚至 10 微米。

 

相较于 OLED,Micro-LED 在能够实现每个像素单独定址,自发光的同时,优势在于既继承了无机 LED 的高效率、高亮度、高可靠度及反应时间快等特点,又具有自发光无需背光源的特性,体积小、轻薄,还能轻易实现节能的效果。

 

与 OLED 相比,Micro-LED 同样是自发光面板,与 OLED 一样拥有高亮度、高对比度、超低延迟以及超大的可视角度等优点。同时,由于采用的是无机物,Micro-LED 还继承了无机 LED 的高效率、高可靠度更耐高低温、寿命更长及反应时间快等特点。

 

Micro-LED 市场预期

 

张赞彬在分享中指出,Micro-LED 未来几年增速较大,预计 2024 年市场规模达到 723 千亿,TV 和 AR/VR/HUD 等市场潜力巨大。

 

但是,由于技术要求更加精密,目前还没有形成稳定的量产机制。此外,成本之高也是导致 Micro-LED 至今还没真正推入消费级市场的原因之一。

 

K&S 产品布局

在 Mini-LED/Micro-LED 制程中,设备是基础,关系到其他环节的良率和成本控制,从而影响产品的普及时程。

 

作为首要环节,点测分选、像素混合、间距调整、巨量转移等过程发挥着关键性作用,此环节涉及的速度、精度及良率等技术问题直接影响着决定 Mini-LED 和 Micro-LED 大规模商用化的成本问题。

 

 

在所有相关设备中,巨量转移设备更为关键。此技术量产难度极高,生产过程涉及高速高精度驱动与控制、机械运动与其他很多物理化学特性的应用、光学识别与计算等,是产业链的关键技术。其中,转移制程的良率问题是一大挑战。

 

作为半导体封装和电子装配解决方案供应商,K&S 专注于后段制程,2018 年与 Rohinni 携手推出 Mini-LED 巨量转移设备 PIXALUX。

 

K&S 表示,该 MiniLED 解决方案相较于传统的单颗取放(Pick&Place)转移方法相比,速度可以提升 8-10 倍;除速度以外,该设备在精度与转移成功率方面也具有明显的优势,良率可以达到 99.999%。

 

张赞彬向笔者表示,现阶段 PIXALUX 设备已经在客户方得以应用,并开始生产。公司在 Mini-LED 领域的布局仍然以巨量转移为主,同时会适时切入到一些上下游工艺之中。

 

PIXALUX 是用于 Mini-LED 的第一个面向市场的大规模转移技术设备,使得 K&S 在 LED 封装设备市场处于领先地位。然而,在 Micro-LED 部分,面对其技术难点,行业设备厂商目前尚未研发出相关产品,K&S 正处于研发之中。

 

那么,Micro-LED 究竟存在哪些难点?张赞彬回答了笔者的疑问。

 

Micro-LED 难点何在?

虽然 MicroLED 具有上述诸多优势,但有一个劣势却一直在拖其进步的后腿,那就是成本。

 

而“巨量转移技术难”以及“与现有制程工艺不同”,是影响成本的两大关键因素。

 

  • 巨量转移:产生一个作用力将 Micro-LED 晶粒从原始基板上精准的吸附起来,然后将之转移到接收基板上,再精准的释放,这是 Micro-LED 重点技术。

 

难点:1. 一次转移需要移动几万乃至几十万颗 LED,数量巨大;2.Micro-LED 尺寸极小且薄,需要更加精细化的操作技术。

 

 

  • 产业链改进:上图可以看到,Micro-LED 在基板、芯片尺寸以及封装速率方面都提出了更高的要求,与其它技术制程方面也存在差异。因此,整个工艺链都需要投入大量的时间去予以改进和优化,非朝日之功。Micro-LED 要大规模量产并替代现有产品,应该还需要时间。

 

未来,随着巨量转移技术的推进以及产业链的共同努力,期望能在缩小晶粒尺寸的同时维持其转移良率,持续推进 Micro-LED 的发展。

 

走向与趋势

Mini-LED 很多时候被认为是 Micro-LED 的前奏,相比 Micro-LED,Mini-LED 技术难度更低,且由于其实现了性能与量产、成本之间的平衡性,具有不错的实用价值,手机、平板、显示器、电视等产品的面板都可采用这一技术。

 

LCD 屏幕迈向高端,除了 OLED 以外有了第二选择,未来一段时间内 Mini-LED 的存在感都会很高,这也有望带动低迷的显示市场。

 

而相较于 Mini-LED 产品正在慢慢商业化,Micro-LED 技术大体上还处于开发阶段,面向更远的未来。行业分析机构预计,未来的三五年时间里,Mini-LED 会逐步走向主流,而 Micro-LED 预计要到 2026 年才会渐渐成为主流,成为市场大众化产品。

 

但是,相信随着技术和成本问题的逐渐优化,经过产业链上下游企业的共同努力,Mini-LED 和 Micro-LED 的落地应用会越来越多,应用领域也会越来越广,下一代显示技术已经在路上。

 

“机遇与挑战并存”,未来重点何在?

不难预见,押宝 Mini-LED/Micro-LED 新市场不失为一种前瞻性选择,未来充满机遇。

 

然而,机遇始终与挑战并存,对于 K&S 目前面临的挑战,张赞彬列出了五个方面:

 

  • “打江山不难,守江山难”,作为行业领头企业,保持行业地位不是一件易事,对于技术研发提出了更高的要求。
  • 5G、AI 等新兴技术的崛起,对芯片的封装尺寸、功耗、精度和效率等提出了更高的要求,进而要求公司保持对新技术的敏感和关注。
  • 新产品(比如 Mini-LED/Micro-LED)带来的挑战,其中对于更先进技术、工艺转换等方面的挑战。
  • 工业 4.0 的发展对于产品品质、效率和自动化等方面带来的高要求。
  • 客户与合作伙伴提出的诉求,以及如何去开拓更多的新客户,将公司产品更好的推向市场。

 

从上述挑战反映出,K&S 作为行业领先企业,对于新技术应用市场出现时的注重、对于未来技术与应用趋势的预见性,以及对于自身产品和技术的高要求。致力于帮助客户和行业迎接下一代电子元件封装的挑战。

 

采访最后,张赞彬介绍了 K&S 接下来的规划,“作为封测设备市场的重要玩家,K&S 在传统线焊(球焊机、楔焊机)设备方面处于领先地位,相关产品后续将继续迭代。

 

重点深耕 Mini-LED 和 Micro-LED 领域,解决巨量转移难题,推动商业落地。

 

此外,K&S 近年来入局先进封装,凭借过往的积累,在先进封装市场上的版图不断扩大。同时,推出 Katalyst 设备为行业提供了倒装芯片最高的精确度和生产速度,其硬件和技术能够使精度达到 3μm,为业内最佳水平。目前已有客户完成验证,预计下半年将更广泛的投入市场。”

 

最新进展

在前不久结束的 SEMICON China 2020 上, K&S 向业界首次展出最新 ULTRALUX™ 自动焊线机和 POWER-C™ 楔焊机。ULTRALUX™ 线焊机使用最新技术与材料,有效节约生产成本、提高产能和良品率。其 Quick LED suite 工艺包含的 Quick Bond, Quick Stitch 和 Quick Loop 带来优化的制程,大幅缩短产品上市时间。
 

Power-CTM 超声楔焊机是专为单排 TO 功率器件封装而设计。Power-CTM 超声楔焊机中的线性驱动系统,焊头、超声波发生器和送线系统以及扩展图形识别功能等核心部件均已获得可靠的验证,可以为客户带来行业领先的生产力和可靠性。另外,K&S 还会展出 RAPID™ Pro GEN-S 系列球焊机、焊针、刀片、楔焊工具等。

 

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