Mini/Micro LED显示产业分会（CMMA）首席科学家、中国科学院院士、南京大学电子科学与工程学院 教授郑有炓发表主题演讲：【发展Mini/Micro LED技术的若干思考】
以下为正文内容：
“发展Mini/Micro LED技术的若干思考”，主要讲三个问题：第一个问题，Mini/Micro LED是半导体技术发展的必然趋势。第二个问题，Mini/Micro LED迎来发展新热潮。第三个问题，展望Mini/Micro LED显示产业发展的走向。
首先讲第一个问题，大家知道“芯”与“屏”是现代信息技术不可或缺的两大基本元素，是发展信息技术的基石。这里的屏我今天报告是讲LED显示屏，也是半导体技术，这里的芯是指以集成电路为标志的数字芯片。屏是以LED器件作为像素，这两个芯片（LED和数字芯片）应该说是当前信息技术当中两大主流芯片。
左边华为做的芯片，右边是世界上做的最小的Micro LED芯片，芯片尺寸比小米粒还小。所以随着信息技术的飞速发展，器件尺寸朝微小化演变，这是半导体技术发展的一个趋势。
我们知道Micro LED是LED微缩化、矩阵化的二维像素矩阵，为什么LED微缩化是LED显示技术发展的必然趋势？我们以晶体管作为数字芯片朝微缩化、集成化演变为例，早期单个晶体管芯片，经过微缩化、集成化以后变成SOC，这也是翻天覆地的变化。比如说我们华为的麒麟CPU，一个芯片里面包含150亿个晶体管，这就是芯片的微缩化、集成化，能够实现巨大的功能。我们可以理解一下，2nm技术，一个晶体管只有10个硅原子大小，正因为晶体管微缩化和高度集成，使数字技术带来了今天5G技术的时代。所以半导体器件做的越来越小，而功能则变得越来越大。
LED的像素现在怎么样呢？早期的室外LED显示屏，一个灯内就只有一颗芯片，这样一个结构已经在室外屏用了将近20年。怎么样再往深入发展呢？要微纳化，要集成化，集成化就是集成电路的两维集成，集成电路是微纳化，我们叫做微缩化，如果最后实现了微缩化，集成化以后，从一个芯片是一个像素，可以变成一个芯片装上一个显示屏微显示，这也是翻天覆地的大变化。一个芯片就是一个屏，当然我这里指的是LED的屏。而且，这个屏的每个像素都能够独立受控发光，所以这是Micro LED性能上取得非常大的变化。
第二个变化就是缩小了像素的面积和像素的间距，可以从户外显示进入到室内显示，再减小以后进入到穿戴式IT终端显示。这样演化过程就是尺寸减小了，会带来很大的变化。所以我们说LED的微缩化、矩阵化引起了两个变化，一个是一个显示屏可以安装在一个芯片上，单片微显示屏现在已经开始用了，这是Micro LED的微小化的显示屏。如果从毫米变成微米、纳米，LED显示应用就可以覆盖宽广的应用领域，从超大尺寸到极小尺寸。
第二个变化是LD微缩化的性能有大的突变，比如说功耗，其功耗是LCD的10%，可以省电90%，是OLED的50%，可以省一半。亮度比OLED要高30倍到50倍，而且具有超高的解析度和很好的色彩饱和度。更重要是，LCD的响应时间在毫秒，OLED的显示大概在微秒，Micro LED可以到纳秒，Micro LD显示可以进入到视频显示、宽带在线显示，而如果网线输入慢的话，很难在线显示，比如我们看到手机间断的图像。另外，Micro LED对比度非常高，理论上对比度可以无限大。Micro LED可视角很宽，寿命是10万小时以上，起码可以工作10年。所以这样长寿的显示屏非常有应用价值。此外，Micro LD可以实现无缝拼接，可以实现任意形状，任意大小的显示屏。
但是，正像通常的规律一样，创新难，创新成果变成产品难，产品面向市场更难。所以说Micro LED的发展是需要一个过程的。通常半导体器件发展一般是8年到10年，到20年的周期。所以Micro LED这样一个技术要商业化进程的话，主要取决于技术的成熟度，也就是他成本的降低。只有这样才进入市场才有竞争力。但是Micro LED有三个基色，红绿蓝，如果不谈芯片，Micro LED的最大难题就是说巨量转移。一般比如说要做一个8K的显示，可能要包含上亿个管芯。怎么样快速、有效高质量转移？这是一个工程上面临的一个挑战。
而且他这个转移过去，芯片要保证好用，不好用要修复等等。所以有一些难度目前看的话，就是LED要马上用比较困难，那怎么办呢？大概在三四年以前，我记得是大概三四年以前，就引进了一个Micro LED显示技术。作为一个小间距LED向Micro LED的过渡技术。我想搞一个过渡技术，尺寸不要做太小。隔行各界也讨论过，怎么样严格定义下来？我比较理解Mini/Micro LED芯片在250um到100um目前来看比较合适，因此，这样的话，Micro LED的芯片尺寸小于100um，有的产业给更低的标准，要小于50um，这两个既然一个是250到100um，一个是100um，我们可以把芯片做到250um到100um就可以用，在功能上他是小间距的进一步延伸。在技术上仍然还是老办法，按比例缩小。这样对于芯片的制造业也容易做，技术上还是按照小间距的技术，但是功能上是小间距往前进一步延伸。这样的话，他起的显示效果就慢慢趋向于Micro LED，这样作为一个过渡技术。
实际上Micro LED微缩化是开拓了一个“微纳LED世界”，除了Micro LED显示以外还将更多的创新应用。比如说最近日本报告了一个Kubota的眼镜，这个眼镜对视网膜照射，可以刺激人眼来缩短眼轴长度，从而可以抑制近视眼，如果每天戴1.5个小时到2个小时，近视眼会慢慢的矫正过来，今年下半年可能就要发布这个产品。如果把Micro LED光源装在AR眼镜里面，你一旦看了AR这个世界，同时Micro LED光源刺激眼睛，防止眼睛近视，这样一边在用AR，一边可以修复近视。微纳LED照明微观的健康领域，这个里面应用很多。
微缩化除了这个以外，还有更多创新的应用。所以说，LED的微缩化不仅仅发展了Mini/Micro LED信息显示技术，将有可能成为创新的高地。我们第一个目标是做显示，下面目标一个一个跟上来，可能各种新的应用上来。就像说晶体管做到可以不同集成，可以做不同功能出来。所以说与晶体管类似，LED的微缩化是半导体技术发展的必然趋势，所以说LED到Mini LED，再到Micro LED、再发展到nano LED。
目前我们搞Micro LED技术是客观发展的必然趋势，所以我们要坚定信心来发展Micro LED显示技术的产业。所以我第一个思考，让我们大家重新认识，进一步树立信心来发展Micro LED技术和产业。
下面谈第二个问题Mini/Micro LED迎来发展新热潮。在新冠疫情目前的情况下，能够出现一个新的技术发展热潮，我看了看Mini/Micro LED可能是比较突出的。
为什么会掀起这样一个热潮？主要有下面三个原因：一个是Micro LED技术已经能够支撑开启产品商业化进程。第二个原因可能是5G信息技术时代对光电信息显示迫切的需求。5G改变生活，改变社会，改变世界。5G没有新一代显示技术也发展不起来。第三个原因，Mini/Micro LED发挥不可替代的优势，发展正当时，目前应该是在坚实基础上可以大胆往前走。
所以说，我国从LED芯片、封装、到显示的龙头企业，几乎都向Mini/Micro LED挺进，在显示业界掀起了发展Mini/Micro LED新热潮，成为LED新产业新一轮发展的引擎。 第一个理由是Micro LED技术目前已经能够支撑开启产品商业化的进程，这里面有一个新技术成熟度的衡量曲线。这个曲线里面纵坐标是期望值，横坐标是发展的曲线，一个新技术基本上按照N字型发展。也就是说从开始到萌芽以后，期望值非常高。然后突然又掉下来了，掉下来然后再上升，这个上升那就稳步上升，就是慢慢爬上去的。一个新技术不可能突然间很陡的上升，慢慢爬上去。
实际上这个是衡量信息高技术发展历程，基本上按照N字型的模式发展的。目前来看的话，Micro LED应该是进入到稳步爬行期，因为Micro LED从2001年提出来到今天为止，已经发展了20个年头，Micro LED的技术路线，关键技术怎么突破，这个已经比较清楚。所以说，已进入作为新兴技术的稳步期，在这个阶段里面可以支撑开启产品的商业化进程，甚至可以接近突破量产的前夜。经过20年的发展，现在已经达到这样一个地步了。
所以说第一个理由，就是目前Micro LED技术已经开始稳步往前爬行发展。
第二，5G信息技术时代对光电信息显示的迫切需求。你发明再先进，如果不是应了需求很难进入产业，正好现在5G产业开通，提升了大数据、云计算、人工智能性能提升，进入了5G的新一代信息技术时代。这样时代又促进了垂直行业的发展，车联网、物联网等等，这些技术的基础又在数据中心，无线基站、移动智能终端等等。
目前信息社会的时代就在这个表中反映出来，所以我们国家已经明确提出来，这个叫做新型技术建设一，目前显示无处不在，无处不有，显示将作为5G信息技术时代不可或缺的元素。它的重要性，芯与屏应该是一样的，当然技术点难度都差不多。而且，显示的是支撑5G信息技术的可持续发展、高质量发展不可或缺的一个环节，如果今天没有显示技术，我看就没有今天的信息技术，因为他走不通。
显示支撑的5G时代里面，5G+8K，5G+VR/AR的视角领域大变革，这是5G改变社会的第一个改革大变化，那就是视角大变化。这一块主要有两部分，一个是5G+8K，一个是5G+AR/VR。
5G+8K，实际上是为视频实时传输提供了高速通道，目前5G+8K已经构成了一个生态链。8K 显然来源于超高清显示，会产生越来越多新的应用场景。这里面强调一下，5G和8K是相辅相成的，没有5G，8K用不起来，同样，5G要依靠8K，没有8K，5G的功能不能真正发展出来。5G和8K是相辅相成的，这样共同成为推动超高清显示产业的强大力量。
另外，5G+AR/VR，这里面主要是微小间距高分辨小尺寸微显示，AR就是你看真实世界里面再加上一个数字虚拟世界，这个非常重要。智能手机要发展新一代产品，AR是戴眼镜，是近眼显示，它对显示要求非常高，高亮度、高对比度、高分辨率、刷新率、低时延等要求。目前来看，Micro LED对超高清显示，AR、VR完全符合它的要求。
所以Micro LED作为过渡期，有系统推动LED显示技术，是趋同发展的。目前，Mini/Micro LED显示技术是迎来了前所未有新发展机遇。
这次热潮是很有发展的，我们要更加有信心。有信心以后展望一下Mini/Micro LED显示产业发展走向。今天专家报告很多，我不多说。我谈三点：
1、两条产业化发展路线（高阶高端应用），
第一点就是超大尺寸的显示，这里面把Micro LED作为支撑加在一起，Mini/Micro LED超大尺寸显示；Micro LED超小尺寸微显示器，只有Micro LED这个技术。所以这两个应用扩展了目前显示技术的屏幕尺寸范围，一个在最小端，一个在大端。
为什么首先要发展Mini/Micro LED超大尺寸显示器？原因比较简单，因为缩小像素芯片尺寸和像素间距的技术难度比较大，Micro LED目前情况下只能采取通过增大屏幕尺寸，放宽观看距离来实现目标高分辨率。目前从Micro LED技术来讲是不得已的，就是说放大屏幕将更大，距离要加长。在业界大于110寸以下，这个技术本来是要突破这个技术难点，但是又符合新一代技术迫切需要。
在目前5G开通以后，大数据中心医疗健康、影视医疗等等都需要大屏幕显示。而且，这个大屏幕显示要非常的稳定可靠。比如说，大数据中心显示屏，显示屏应该一旦装好以后不能间断的，一工作可能就5年、8年的工作，这时候Micro LED就可以发挥作用，还有在地铁、车展里面等大屏显示。跟OLED不一样，Micro LED有很多的优势。大屏幕显示有不同的要求，有的要求分辨率非常高，有的可以放低一点，这里面Mini LED就可以发展作用，所以Mini LED和Micro LED互相协同。这样整体就推动了超大屏幕技术的发展。
目前超大屏幕符合我们国家的国情，在显示行业产业链是比较完整的。而且，LED显屏的基础很好，产业链完整，而且目前有迫切需求，有巨大的市场空间。
在Micro LED显示发展过程当中，由于技术难度大，产生了两项新的技术，一个是Mini LED技术作为过渡技术，目前这个过渡技术本身就是一个新技术。第二个就是LED超大尺寸显示技术。所以说Micro LED在没有真正实现微显示之前，已经产生了两项新的技术。一个是Mini LED，一个是大尺寸的显示。这也是创新的一个特点。
大家知道微波炉怎么出现的？就是巧克力沾在微波炉上面，我们在创新过程当中，在Micro LED发展的过程当中，我们要沿途可以创新很多新的技术。所以Micro LED也是一个创新的发展力。
刚刚讲了为什么要发展大尺寸，从开始围绕着解决技术难点，结果反而创新了大尺寸。Micro LED本身的特点是微显示技术，目前微显示两个首选：AR（增强现实），VR（虚拟现实）。现实国际上有争论，究竟向哪一个为突破口？是AR还是VR？首我是比较偏重于首先是AR（增强现实），因为增强现实是一个近眼显示屏。他可以单片化，可以用硅技术来做。真实世界加上一个信息世界，支撑带来远程显示的应用。比如说戴上AR眼镜，通过信息世界，以后不在家里，也可以跟家里人一起聊天等等，用途非常广。
所以说AR目前来看是需求非常强劲，大家都迫切需要这个应用，希望能够有这样一个远程功能的显示器。而这个眼镜架上装上微小的计算机，AR眼镜对显示的要求比较明显，要高亮度，他是在太阳光底下看信息世界，这个信息世界是电脑计算机产生的。因此，显示信息世界非常亮，高对比度，他们是有层次的，要高分辨率、高刷新率要速度快，低时延等等。
所以Micro LED正好符合这些要求，目前的话，在欧美那边目前是比较注重发展AR，AR作为发展的风口。AR还有什么好处呢？它不一定要全色，单色也可以用，比如说自行车赛跑，我不要东望西望，更多的还是用在全色瞄准镜，在5G上用的非常重要。AR的眼镜也有很大的市场，据说做一个标准镜，在千万部件上装一个标准镜大概就要一千美元左右，而且市场供不应求。
所以说AR单色可以用，但VR一定要全色。没有颜色的话，那是什么世界？所以说，目前世界上很多国家先发展单色的AR，然后再来搞全色的。全色的可以套用目前的AR的技术。而且AR可以单片支撑的，这个单片可以用硅来做的，这样就可以批量生产，现在台积电已经在发展调研准备进入Micro LED这个技术。我想他们进来肯定首先是Micro LED微显示的，充分用硅技术，这个技术一旦成熟的话，将来价格很容易降下来，可以量产。
第二问题就是如何从高阶高端应用转向消费类电子应用，不能总是高端，一个在超大，一个是超强。必然要走向消费主战场，因为作为产业要发展，比如说超大尺寸里面，左边这个图按照这个键来发展，这个发展的话，应该说难度依然很大。他屏幕尺寸变小，芯片要变小，间距也变小，从大尺寸往前发展的话，难度加大。但是市场很大，这是成熟的市场，这是PC机、笔记本、Apad，市场非常大。所以说面对的巨大市场，但是要增加技术难度。
所以我们要做好准备，攻克难关，往这边走一步来一步，从目前看来，要从大尺寸技术走到智能手机为止。
另外来看一下如果从超小尺寸发展的话，首先说，智能手表，比如说车载，车载显示等等一直到智能手机。他是最小的显示屏，目前最小是2毫米，往这边做的话，他会慢慢变大。所以慢慢变大技术难度慢慢就在减缓，从小尺寸往这边降的话，技术难度慢慢降低。Micro LED（技术难度减低），Mini/Micro LED技术难度增大。两条路线要从市场因素等等来考虑。
第三个问题受需求牵引、市场驱动，信息显示面对多元化和新兴应用模式。就像集成电路里面，比如说车载的用芯片，根本用不着OLED的技术等等，跟数字芯片一样的。所以这里面是多元化，很难说5年以后还有哪一些新的终端出来。比如说现在云计算发展以后，很多硬件都在云端。像LCD终端可能就做显示屏。比如说苹果要发展，所以这这个领域里面发展非常快。预计在显示技术替换周期里，LCD、OLED、和LED三者动态协同发展。希望我们国家有序竞争，这样我们才能做大做强，这一块目前应该是最大的市场，而且将来真正用的都是在这里面。
LCD应该是目前技术最成熟，价格最便宜的，OLED目前在主流市场最先进的。LED是新一代显示技术。但是刚才讲的，如果发展起来以后，他就有可能在这个时期来竞争，目前来讲不能说谁淘汰谁的事情。所以我说在显示技术的替换周期里面会有大的变化。这三个技术都有它的应用范围。但是，要竞争，要协同。
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