【前沿技术】MicroLED的检测挑战与应用普及

来源：《半导体芯科技》杂志12/1月刊

随着MicroLED显示技术的不断进步，其未来市场应用前景开始逐步实现。近日，KLA显示事业部亚太区市场经理蔣仕元（Willy Chiang）就MicroLED面临的测试挑战，以及对于 MicroLED应用普及路线等问题与读者分享了其观点，可供参考。

MicroLED显示器未来能否被市场广泛接受，主要挑战是技术的成熟度和成本; 通过检测与修补来提升端到端的综合制程良率（Combined Process Yield），降低制程不良机率，以减少材料浪费，并搭配修补来提升整体良率。

与传统的LED与MiniLED制程相比，以下因素导致了检测方法的差异与挑战，晶粒大小与型式：由于LED晶粒大小与型式会影响之后巨量转移的方式，在晶粒制造过程必须挑选好晶粒（KGD），加上晶粒愈小愈有利降低成本，晶圆外延片与晶粒生产中所选择的制程设备与良率控管便成为关键。

驱动背板的设计：与传统显示器的像素与周边线路分开设计不同，无边框背板的电路设计必须将像素与周边线路一起设计在显示区，光学检测与电性检测都必须因应施策。巨量转移的方法：在指定时间内要完成10亿颗左右MicroLED晶粒的位置偏移计算，对算法与计算机能力的提升都是一大挑战。

Willy:

据 SID 2021 年报告显示，对平面显示器而言，价格一直是普及化的关键门槛。对照LCD花了25年的时间才从$30k/m2 降价到 $100/m2，这也是对于MicroLED不可避免的挑战。虽然MicroLED在技术上展现许多的优点，但在量产（HVM）路途上还是充满整合的挑战，仍需要未来几年不断的完善。

此外，晶粒大小与巨量转移是两大影响显示器生产成本的主因;当前晶粒逐渐缩小到<10μm时，无尘室与机台洁净度设计、检测灵敏度便成为良率高低的关键因素，但现有无尘室未必符合这些生产要素， 这一生产条件须从新厂规划着手。 目前巨量转移的生产速度与设备费用，其性价比尚未赶上主流LCD或OLED制程，以市面最快的巨量转移生产，大约每小时制作1.5台4K电视，这尚未达到量 产（HVM）目标，何况良率折损还需额外修补，提升巨量转移的速度与良率是当务之急。

Willy:

不同显示器所用的背板不同，如硅基板（CMOS Si Wafer）、薄膜阵列玻璃基板（TFT array glass）、印刷电路板（PCB），分属不同的制造领域，加上不同分辨率（PPI），这些因素都会影响检测技术。

MicroLED普及应用的时程则取决于B2B或B2C的市场设定，拼接电视在虚拟摄影棚和公共显示可以于2022年立即用于B2B市场，部分高端用户也对模拟飞行与家庭电影有高度兴趣。MicroLED手表有其显示优越性，可在不同外在环境条件下使用，可于2024年逐渐取代OLED手表，但价格还是普及B2C市场的关键因素。至于车用显示器，应当随着节能减碳议题发酵，在2025年随电动车的市占率逐年提升，也唯有MicroLED 可以适用各种驾驶情境，在强光下开车变得更安全。

Willy:

以4K拼接电视为例。我们发现MicroLED 用的背板往往具有相当长的比对间距，且像素图案不具重复性，必须改变像素对像素比对（pixel to pixel），升级到芯片到芯片比对（die to die）的算法，需高速计算能力（HPC）来进行完整的影像处理，以满足更复杂背板设计所需要的缺陷检出灵敏度。

其次，与过去的背板设计相比，KLA 发现MicroLED 背板需要更多的晶体管与电容元件来做为补偿电路，如此才能呈现高品质画面。为了达到 MicroLED 显示器的动态切换和像素均匀性要求，这意味着背板电测需要完整测试电路的功能性，判定显示像素亮度的均匀性，并检出无效像素。

Willy:

KLA 多年以来深耕半导体、平面显示与先进封装领域，应用过去累积的经验来管理MicroLED 所遇到的新挑战; 不管硅晶圆（Si Wafer）或薄膜玻璃基板领域，过去都拥有许多量产经验，在技术尚未统一的MicroLED 应用，公司各领域专家也适时提出解决方案，协助客 户及早进入量产（HVM）规划。

MicroLED从外延片到终端显示器， KLA 拥有许多经市场验证的制程与制程监控解决方案，可以满足独特又严苛的 MicroLED 生产流程所面临的各种新挑战，同时协助客户达成高良率目标，KLA 秉持服务产业的精神，与MicroLED 客户充分合作，共同开创未来的显示技术。