ความท้าทายในการผลิตขัดขวางอนาคตของไมโคร LED

การวิจัยโดย LEDinside ของ TrendForce เปิดเผยว่าบริษัทจำนวนมากในอุตสาหกรรมต่างๆ ทั่วโลกได้เข้าสู่ตลาด micro LED และอยู่ในการแข่งขันเพื่อพัฒนาวิธีการสำหรับกระบวนการถ่ายโอนข้อมูลจำนวนมาก

การถ่ายโอนจำนวนมากของ LED ขนาดเล็กไปยังแบ็คเพลนของจอแสดงผลเป็นคอขวดที่สำคัญในการจำหน่ายจอแสดงผลไมโคร LED ใน เชิง พาณิชย์ แม้ว่าบริษัทหลายแห่งจะแข่งขันกันเพื่อพัฒนากระบวนการถ่ายโอนจำนวนมาก แต่โซลูชันของพวกเขายังไม่เป็นไปตามมาตรฐานการค้าในแง่ของผลผลิต (เป็นหน่วยต่อชั่วโมง UPH) และผลผลิตการถ่ายโอนและขนาดของชิป LED—ไมโคร LED ถูกกำหนดในทางเทคนิคเป็น LED ที่ มีขนาดเล็กกว่า 100µm

ปัจจุบัน ผู้เข้าร่วมในตลาด micro LED กำลังทำงานเพื่อถ่ายโอนมวลของ LED ขนาดประมาณ 150µm LEDinside คาดว่าจอแสดงผลและโมดูลฉายภาพที่มีหลอด LED ขนาด 150µm จะวางตลาดในช่วงต้นปี 2018 เมื่อการถ่ายโอนจำนวนมากสำหรับ LED ขนาดนี้เติบโตเต็มที่ ผู้เข้าร่วมตลาดจะลงทุนในกระบวนการผลิตผลิตภัณฑ์ที่มีขนาดเล็กลง

เจ็ดความท้าทาย

“การถ่ายโอนข้อมูลจำนวนมากเป็นหนึ่งในสี่ขั้นตอนหลักในการผลิตจอ LED และมีความท้าทายทางเทคโนโลยีที่ยากมาก” Simon Yang ผู้ช่วยผู้จัดการฝ่ายวิจัยของ LEDinside กล่าว Yang ชี้ให้เห็นว่าการพัฒนาโซลูชันการถ่ายเทมวลที่คุ้มค่านั้นขึ้นอยู่กับความก้าวหน้าใน 7 ด้านหลัก ได้แก่ ความแม่นยำของอุปกรณ์ ผลผลิตการถ่ายโอน เวลาในการผลิต เทคโนโลยีการผลิต วิธีการตรวจสอบ การทำงานซ้ำ และต้นทุนในการประมวลผล

รูปที่ 1:  เจ็ดประเด็นสำคัญที่มีความสำคัญในการพัฒนาโซลูชันการถ่ายโอนมวลที่คุ้มค่า ที่มา: LEDinside กรกฎาคม 2017

ซัพพลายเออร์ LED ผู้ผลิตเซมิคอนดักเตอร์ และบริษัทต่างๆ ทั่วทั้งห่วงโซ่อุปทานของจอแสดงผลจะต้องทำงานร่วมกันเพื่อพัฒนามาตรฐานข้อมูลจำเพาะสำหรับวัสดุ ชิป และอุปกรณ์การผลิตที่ใช้ในการผลิตไมโคร LED การทำงานร่วมกันข้ามอุตสาหกรรมเป็นสิ่งจำเป็นเนื่องจากแต่ละอุตสาหกรรมมีมาตรฐานเฉพาะของตนเอง นอกจากนี้ จำเป็นต้องมีระยะเวลานานในการวิจัยและพัฒนาเพื่อเอาชนะอุปสรรคทางเทคโนโลยีและผสานรวมสาขาต่างๆ ของการผลิต

บรรลุ5σ

การใช้ Six Sigma เป็นแบบจำลองในการพิจารณาความเป็นไปได้ในการผลิตจอแสดงผลไมโคร LED จำนวนมาก การวิเคราะห์ของ LEDinside บ่งชี้ว่าผลผลิตของกระบวนการถ่ายโอนมวลต้องถึงระดับสี่ซิกมาเพื่อให้สามารถนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์ได้ อย่างไรก็ตาม ค่าใช้จ่ายในการดำเนินการและค่าใช้จ่ายที่เกี่ยวข้องกับการตรวจสอบและซ่อมแซมข้อบกพร่องยังคงค่อนข้างสูงแม้ในระดับสี่ซิกมา เพื่อให้มีผลิตภัณฑ์ที่ครบกำหนดในเชิงพาณิชย์ด้วยต้นทุนการดำเนินการที่แข่งขันได้สำหรับการเปิดตัวสู่ตลาด กระบวนการถ่ายโอนจำนวนมากต้องให้ผลตอบแทนการถ่ายโอนถึงระดับห้าซิกมาหรือสูงกว่า

ตั้งแต่การแสดงในร่มไปจนถึงอุปกรณ์สวมใส่

แม้ว่าจะไม่มีการประกาศความก้าวหน้าครั้งสำคัญ แต่บริษัทเทคโนโลยีและหน่วยงานวิจัยหลายแห่งทั่วโลกยังคงลงทุนในการวิจัยและพัฒนากระบวนการถ่ายโอนข้อมูลจำนวนมาก องค์กรและสถาบันระหว่างประเทศที่มีชื่อเสียงบางแห่งที่ทำงานในพื้นที่นี้ ได้แก่ LuxVue, eLux, VueReal, X-Celeprint, CEA-Leti, SONY และ OKI บริษัทและองค์กรในไต้หวันที่เปรียบเทียบกันได้ ได้แก่ PlayNitride, Industrial Technology Research Institute, Mikro Mesa และ TSMC

โซลูชันการถ่ายเทมวลอยู่ระหว่างการพัฒนาหลายประเภท การเลือกอย่างใดอย่างหนึ่งจะขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ เช่น ตลาดแอปพลิเคชัน ทุนอุปกรณ์ UPH และต้นทุนการดำเนินการ นอกจากนี้ การขยายกำลังการผลิตและการเพิ่มอัตราผลตอบแทนมีความสำคัญต่อการพัฒนาผลิตภัณฑ์

จากการพัฒนาล่าสุด LEDinside เชื่อว่าตลาดสำหรับอุปกรณ์สวมใส่ (เช่น smartwatches และ smart bracelets) และจอแสดงผลในร่มขนาดใหญ่จะเห็นผลิตภัณฑ์ micro LED (LEDs ที่มีขนาดต่ำกว่า 100µm) เนื่องจากการถ่ายโอนจำนวนมากมีความท้าทายทางเทคโนโลยี ผู้เข้าร่วมตลาดจะเริ่มใช้อุปกรณ์พันธะเวเฟอร์ที่มีอยู่เพื่อสร้างโซลูชันของพวกเขา นอกจากนี้ แอปพลิเคชั่นแสดงผลแต่ละรายการมีข้อกำหนดด้านปริมาณพิกเซลของตัวเอง ดังนั้นผู้เข้าร่วมตลาดมักจะมุ่งเน้นไปที่ผลิตภัณฑ์ที่มีความต้องการปริมาณพิกเซลต่ำ เพื่อทำให้วงจรการพัฒนาผลิตภัณฑ์สั้นลง

การถ่ายโอนฟิล์มบางเป็นอีกสิ่งหนึ่งที่อยู่ห่างจากการเคลื่อนย้ายและการจัดเรียงไฟ LED ขนาดเล็ก และผู้เข้าร่วมตลาดบางรายกำลังก้าวไปสู่การพัฒนาโซลูชันโดยตรงภายใต้แนวทางนี้ อย่างไรก็ตาม การถ่ายโอนฟิล์มบางให้สมบูรณ์แบบจะใช้เวลาและทรัพยากรมากขึ้น เนื่องจากอุปกรณ์สำหรับวิธีนี้จะต้องได้รับการออกแบบ สร้าง และปรับเทียบ การดำเนินการดังกล่าวจะเกี่ยวข้องกับปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการผลิตที่ยากลำบาก