在中國廠商挾大量資源進駐LED與LCD面板產業後，由於相關技術先天上不若半導體複雜，進化的速度也相對緩慢，因此中國業者快速走完學習曲線後，很快就對全世界其他國家的LED跟面板業者造成巨大壓力。
一代LCD面板霸主三星顯示器(Samsung Display)，甚至已制定了退場時間表，有意在2020年底退出LCD面板市場，轉而將資源集中在獲利能力更好的OLED面板上。
LED產業的情況也是類似。對照明應用而言，主流LED晶片在發光效率、出光角度方面已經夠好，雖然還有精益求精的空間，但額外的規格提升無法創造有吸引力的差異化。使得整個LED產業陷入激烈的價值戰，供應商必須以經濟規模，而非技術上的領先，作為生存武器。
前些年LED跟LCD產業所遭遇的困境，完美詮釋了一代管理學大師Peter Drucker曾提出的論點–不創新，就等死(Innovate, or Die)。然而，創新不是標新立異，必須有好的題目、方向，才值得投入資源。如今，LED跟LCD產業終於等到了這樣一個題目，也就是當下話題不斷的MicroLED顯示。
LED攻占超大型商用顯示 證明技術有潛力
其實，將RGB LED整合在印刷電路板(PCB)上，形成顯示畫素，再將多片PCB拼接成一個超大型顯示器，已經是十分成熟的技術。許多展覽或大型會議場地，都已經可以看到LED顯示器的身影(圖1)。
相較於以LCD面板拼接成電視牆，這類LED顯示器最大的特性在於可實現幾乎無接縫的拼接畫面，對視覺的干擾最小。但由LED晶粒所組成的畫素，尺寸比LCD的畫素大上至少數十倍，因此對觀看者來說，除非距離夠遠，否則顆粒感會相當明顯，是其美中不足之處。
但即便如此，LED顯示技術在大型商用顯示領域攻城掠地，證明了以LED做為顯示畫素的想法不僅在技術上可行，市場接受度也存在。對LED跟面板產業而言，這是很重要的啟示。如果能把LED晶粒尺寸進一步微型化，LED顯示的畫質可以非常細膩，進而打開超大型商用顯示以外的其他應用商機。
從LED供應商的角度，倘若以LED作為顯示畫素的概念獲得廣泛接受，不僅有助於應用出海口的多元化，同時也能協助消化LED晶粒產能，讓市場供需更為健康。因此，原本交集不大的台灣LED廠跟LCD面板廠，共同踏上以微型化LED實現顯示面板的探索之路。
容易的事沒價值 LED微型化考驗眾多
然而，要以微型LED實現顯示面板，是相當高難度的工程挑戰，特別是MicroLED，目前還有許多技術問題是沒有解答的。庫力索法(K&S)總經理張贊彬(圖2)分析，以目前的技術進展來看，從LED演進到MiniLED的路徑已經相對明確，就連最令業界困擾的巨量轉移製程，也已經有可用的解決方案，例如K&S就與Rohini合作，共同推出精度、速度都可符合客戶需求的MiniLED貼裝機PIXALUX。
但如果要從MiniLED跨到MicroLED，其挑戰就是整個產業鏈層級的挑戰。在最前段的MicroLED生產方面，為了把晶粒尺寸縮小到20μm、甚至10μm以下，LED磊晶業者必須對設備、廠房進行大量投資，並導入許多半導體等級的設備，如興建Class 100或Class 10等級的無塵室、導入原子層沉積(ALD)製程及新的晶圓接合機台等。
此外，LED磊晶廠若下定決心進行相關設備投資，考量到長期的成本競爭力，最好順勢淘汰6吋晶圓，改用8吋晶圓生產。這些升級需求加總起來，相當於興建一座全新的半導體級晶圓廠，其總資本支出可達數億美元之譜。對LED業者來說，這是相當大手筆的投資。
由於生產MicroLED所需的資本支出不下於半導體晶圓廠，技術難度也是半導體等級，LED晶粒廠進行資源整合，是很合理的策略選擇。日前台灣兩大LED晶粒廠晶電跟隆達宣布換股合併，共同成立富采控股時，便期許兩家公司能整合資源，在Mini/MicroLED顯示、智慧感測與三五族半導體元件上做出成績。
至於在後段面板組裝方面，最大的問題還是卡在巨量轉移上。目前的組裝技術可以滿足MiniLED面板的組裝需求，但如果要組裝MicroLED面板，速度還是太慢，需要發展新的技術。這也是巨量轉移技術之所以在最近幾年備受矚目，許多大廠都自行投入研發，造成技術流派百家爭鳴的原因。
此外，組裝前要如何對MicroLED進行EL測試，避免把損壞的晶粒轉移到面板上，發現問題後又得浪費時間進行修復等，乃至更細節的晶粒分類、混合等，這一系列問題的解法，目前都沒有業界主流或共識，即便有MicroLED顯示器廠商宣稱已擁有量產能力，其技術跟機台設備，大概也都是個別業者自行發展出來的。
整體來說，前段LED晶粒生產的問題，相對好解的，例如愛思強(Aixtron)的8吋MOCVD機台已經商品化，Picosun也已推出適合LED製程使用的ALD機台。但機台到位是一回事，如何找到最好的使用方式跟生產參數，還是要靠LED廠去摸索，沒有機台廠能提供Turnkey方案。
正因為Mini/MicroLED顯示應用有相當的技術門檻，讓相關技術更值得投資。有LED業界人士認為，太容易做的事情通常價值不高，因為其他競爭對手很快就會走完學習曲線，導致市場陷入價格戰的局面。台灣LED產業對Mini/MicroLED大力布局，就是因為要繼續在過度同質化的照明市場外找到新的藍海，倘若這片新藍海一下子又變成紅海，何必這麼辛苦？
MiniLED顯示明年可望量產
至於在顯示面板端，由於MiniLED與未來的MicroLED顯示，都具備容易大型化、可搭配多種基板材料的優勢，故除了台灣的群創、友達之外，原本將未來押寶在OLED技術的韓國面板廠，也開始推出基於MiniLED的大型顯示器。不過，群創執行副總經理丁景隆(圖3)評估，韓國面板業者在MiniLED上面的產品發表，應僅止於技術宣示，距離量產還有一段距離。
事實上，就MiniLED顯示而言，要在實驗室裡做出可以對外展示的原型設備並不困難，但如何做到可以在生產線上量產，並且把生產成本壓低到市場可以接受的水準，才是真正的考驗。至於MicroLED顯示，目前確實還有許多技術關卡需要攻破，只能列為長期發展目標。但群創的觀點是，只要穩扎穩打，先在MiniLED顯示的商品化做出成績，待未來產業鏈各環節都準備好，從MiniLED顯示升級到MicroLED顯示的轉換過程，就會自然發生。
那麼，MiniLED顯示究竟何時會量產上市呢？丁景隆透露，群創目前的規畫是在2021年第一季將MiniLED顯示推向小量試產，至於大規模量產的時程，則得看客戶端的需求而定。群創的對MiniLED顯示的期待很高，希望藉由這項技術，進一步讓顯示器攻占現有顯示技術還沒辦法進駐的場景，例如把公司會議室裡的大片玻璃窗或購物商場的柱子，都變成顯示器。但要做到這一點，除了顯示技術要到位之外，也需要系統整合商的配合，相關商業模式也得重新探索。因此，MiniLED顯示的量產，除了技術問題外，也有生態系統建構的問題。
月前群創舉辦2020年新品發表會，整場發表會的主秀，便是該公司首次對外公開的AM MiniLED顯示器(圖4)。該顯示器利用低溫多晶矽(LTPS)製程，在柔軟的塑膠薄膜基板上形成TFT驅動電路，再搭配MiniLED形成RGB畫素，最終構成整片顯示器。由於使用塑膠薄膜作為基板，該顯示器不僅可撓可捲，而且極度輕薄，若安裝在冷氣出風口，甚至還會隨風飄動，具有容易安裝、容易攜帶等現有LED燈板、可撓式OLED顯示器望塵莫及的優勢。
從採用可捲式設計這點，就能看出群創在MiniLED顯示領域的企圖心。可捲式顯示器一直是顯示器產業的「聖杯級」挑戰之一，因為如果要實現顯示器無所不在的願景，硬式平面顯示器顯然無法做到這點，可撓式面板也有曲率的限制，遇到曲率過大的表面，不見得能適用。可捲式面板的場域適應能力，則是最優秀的。
丁景隆指出，在大尺寸顯示器領域，至今僅有樂金顯示器(LG Display)曾經以OLED技術展示過可捲式(Rollable)的概念，但尚未能成功商品化，推測其可靠性及成本可能面臨巨大挑戰。而群創堅信AM miniLED作為PID公眾顯示器的先天優勢終將勝出。此外，由於Mini/MicroLED顯示是自發光顯示，對比度不會比OLED遜色，又沒有OLED材料容易劣化的問題，也不會有烙印，因此，如果要挑選一項顯示技術作為LCD的接班人，群創認為Mini/MicroLED的機會，會比OLED要大得多。
除了優先鎖定大型顯示器市場的群創外，也有其他顯示技術業者將目光放在市場規模更大的中小尺寸顯示器市場。但由於中小尺寸市場對價格更敏感，因此對相關業者而言，如何把面板的生產成本壓到最低，才是首要課題。
錼創顯示科技執行長李允立便指出，MicroLED是很有潛力的顯示技術，除了大尺寸應用外，在中小尺寸與消費性應用上，也有許多機會。不過，如果要將MicroLED推向消費市場，成本會是最大的門檻。
過去幾年，錼創在大股東的支持下，已耗費數千萬美元，發展出巨量轉移、修復、檢測等MicroLED關鍵技術，也開始有小量出貨的實績。假以時日，MicroLED面板生產良率100%並非遙不可及的目標，加上晶粒成本在未來幾年可望因產能大量開出而明顯降低，MicroLED面板在消費性應用領域，是很有競爭力的。
而為了進一步強化MicroLED面板的成本結構，錼創將MicroLED與PCB結合，發展出PixeLED Matrix技術，可達成無邊框、任意拼接、曲面、以及具有高亮度及超小間距的電視牆，未來可擴展應用至車用領域。李允利認為，以目前的電子技術來看，PCB是最成熟、最有成本競爭力的系統構裝方法。採用PCB背板，可以為MicroLED顯示應用帶來更多成本優勢。
半路殺出程咬金？ 晶圓代工廠可能加入戰局
值得注意的是，雖然Mini/MicroLED被台灣的LED跟LCD業者寄予厚望，認為是沉潛多年後力拼逆轉勝的契機所在，但在本屆SEMICON Taiwan展期間，筆者在與多家設備供應商聊到LED相關議題時，都提及某家台灣的晶圓代工廠，很可能會挾其資本與技術優勢，突然進軍MicroLED產業。但由於這些設備廠都與客戶簽有保密協定，因此不方便點名究竟是哪一家晶圓代工業者。
有設備業者分析，在LED照明應用還沒起飛之際，許多晶圓代工廠都曾經有過LED夢，只是在中國業者進入市場後，LED晶粒的利潤空間大不如前，讓晶圓代工業者紛紛懸崖勒馬，中止相關事業發展計畫。畢竟，在晶片製造本業的獲利空間如此豐厚之際，何必耗費資源在不賺錢的LED業務上。
然而，MicroLED的出現，雖然為LED晶粒業者帶來比較好的利潤空間，卻也重新吸引晶圓代工業者的關注。畢竟，晶圓代工業者當年之所以放棄LED，主要原因是LED的獲利空間太差，而非晶圓代工廠沒有生產LED晶粒的能力。
事實上，如果MicroLED晶粒生產的未來趨勢是改用8吋MOCVD，在成本面上，晶圓代工廠或許比LED磊晶廠更有優勢。晶圓代工廠早有8吋晶圓生產所需的各種配套設備跟無塵室，而且折舊攤提都已結束。就算要添購8吋MOCVD機台，其資本支出跟先進製程相比，也是非常便宜的。因此，晶圓代工廠商會不會因為MicroLED有利可圖，突然加入戰局，打亂原有的產業態勢，恐怕是LED跟LCD業者必須密切關注的議題。畢竟，最有威脅性的競爭者往往不是老對手，而是突然竄出來的新面孔。
但無論如何，Mini/MicroLED為陷入營運逆風的台灣LED、LCD產業帶來新的希望，是不爭的事實。台灣相關領域的業者，不管是在研發投資還是產能布局上，已經很多年沒有如此活躍跟積極。
某位已經赴中國面板產業發展的台灣顯示器業界老兵便感慨，前些年台灣面板產業的投資嚴重不足，反而是中國廠商在OLED、柔性顯示這類技術/產品創新上不斷加碼，導致台灣面板業界的研發人才不得不離鄉背井，到中國尋找做新題目的機會。如今看到台灣的面板產業重振旗鼓，而且跟中國面板同業走在不一樣的技術路徑上，對台灣的面板業，乃至整個光電產業的健康發展，是比較有利的。
