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MiP——能給LED直顯產業未來一個標準答案嗎

來源:投影時代 更新日期:2023-02-22 作者:那山那水

    最近一年以來,LED直顯行業最炙手可熱的名詞是什么?不是COB、IMD,也不是mini LED或者micro LED;而是MiP。MiP(Micro LED in Package),作為適配新型micro LED晶體顆粒的LED直顯新“封裝工藝”,已經被很多行業人士認為將是未來P0.2-p3.0,LED直顯產品、尤其是室內高性能直顯產品的標準答案。

    MiP大踏步加速走來

    2022年7月,國星光電宣布,推出新型MIP(Micro LED in Package)封裝器件方案,MIP顯示模組具有超99%的高黑占比,采用特殊光學設計,水平視角≥174°,可兼容當前設備機臺。2022年,沃格光電兩款MIP玻璃基封裝載板亮相,分別是0404和0202。其中,0404主要對應的是2*4mil的RGB芯片,封裝體大小400*400um;0202主要對應的是1*2mil的RGB芯片,封裝體大小250*250um。2022年底,三安光電展示了0404尺寸MiP封裝器件:該產品采用的Micro LED芯片尺寸為34*58um,封裝尺寸為400*400um,厚度為150um,器件底部四個焊點尺寸為120um*120um……

MiP——能給LED直顯產業未來一個標準答案嗎

    除了上游市場外,在終端市場上,目前包括索尼、利亞德、創顯光電等眾多企業也推出了大量“量產”MiP封裝LED直顯產品,并作為各自的旗艦產品和高端產品來部署。

    可以說,MiP封裝在2021年開始嶄露頭角,在2022年形成了上游普及之形勢;行業預計2023年將是MiP下游產品的爆發元年。更多的終端品牌必然在2023年布局MiP封裝產品,特別是沒有“巨量轉移”技術的終端企業,可通過MiP快速切入micro LED直顯的競爭賽道,為自己打造嶄新的高品質旗艦終端。后者將是MiP最大的市場吸引力。

    MiP封裝的必要性優勢

    LED直顯技術進入micro LED時代是大勢所趨。原因有兩個:第一,微間距的LED直顯產品需要更小的LED晶體顆粒,micro LED是必然的基礎要求;第二,隨著LED技術進步,發光效能的提升,使用更小的LED晶體顆粒同樣能滿足像素亮度要求,這對于LED直顯而言是一個低成本高效率的選擇。

    目前,micro LED上游市場已經云集了數百億的投資。這些投入將在2025年前后迎來投產期。而在此之間,確定micro LED在直顯應用中的“中游”技術路線,即封裝結構就成了一件具有緊迫性的任務。

    而對比傳統封裝結構,例如COB、SMD和IMD而言,MiP在micro LED時代具有兩大“必要性”。其一是,MiP是目前“最”能適應更小線寬的封裝結構。SMD只能封裝大于145um的芯片,IMD和COB則可封裝尺寸大于125um的芯片,MiP可封裝的LED芯片尺寸最小,可在60um以下。也就是MiP能做micro LED封裝,而COB、SMD和IMD則幾乎不能,或者可靠性和經濟性不允許。

MiP——能給LED直顯產業未來一個標準答案嗎

    其二是,MiP是目前在micro LED封裝中,對直顯產品突破“巨量轉移”瓶頸更為友好的技術路線。巨量轉移是micro LED顯示的“核心工藝瓶頸”。其中,最大的難點并不在于“巨量”,而是“巨量”的可靠性:即目前大多數巨量轉移在4個9的良率上,少數領先企業達到6個9的良率。

    而對于可用的顯示終端而言,6個9的良率是基本門檻。即2K顯示屏不超過4-6個壞點。但是,采用MiP封裝,因為其在巨量轉移之后要做“分立器件”切割和最終封測,巨量轉移的良率就變成了“效率和成本”問題,而不是“集成封裝”下的“可不可接受的缺陷”問題。

    可以說,從封裝工序看,MiP封裝即有巨量轉移“大批量”處理的效率,前端工藝工序高度規;、集成化;且通過后端切割成分立器件,又不需要滿足直接集成化封裝所要求的極高的良率,獲得了終端屏體檢測、修復上的優勢。

    即,通過MiP封裝技術,行業既可以解決micro LED面臨的極限線寬問題,又可以折中性解決巨量轉移工藝難度和良率、測試、修復等問題。解決了這兩個問題,基本也就解決了micro LED在中游封裝環節的“量產應用”的核心瓶頸。

    MiP分立器件對下游終端“更友好”

    目前,主流的微間距、小間距LED直顯封裝技術,是COB、SMD和IMD。其中,表貼工藝的SMD封裝結構,對于mini LED和micro LED都不能很好的適應。因此,可以說只有COB和IMD是真正引領LED直顯持續技術發展與升級的主流封裝結構。

    但是,新興的MiP與COB、IMD有顯著的不同。即COB、IMD都是集成器件、MiP則是以分立器件為主要方向。作為分立器件,有很多的“終端”優勢:

    第一,   分立器件在測試、調試、一致性選擇、修復方面都具有顯著優勢。特別是MiP分立器件,對比傳統集成封裝、尤其是大規模集成封裝下的巨量轉移技術,其不要求在micro LED晶圓層做“LED顆粒測試”,而是將測試階段后延到封裝環節。這對于降低micro LED上游制造的一致性和可靠性門檻,進而實現更好的成本友好度,具有很大幫助。

MiP——能給LED直顯產業未來一個標準答案嗎

    且在終端層面,MiP分立器件是“點可修復”的。不類似于COB的集成CELL的難以修復性!獕狞c所造成的部件報廢損失相差巨大。這有利于最終產品集成層面的可靠性和品質成本控制。

    第二,   MiP分立器件是高度兼容傳統分立器件終端產線的技術。即MiP分立器件的終端生產線,基本與SMD和IMD封裝結構相同。終端階段有工藝相通性高,沿用設備程度高,降低研發、設備投入的優勢,將讓MiP更容易普及、更容易被市場下游企業接受,尤其是被中小行業從業者廣泛接受,能夠快速形成市場規模優勢。

    第三,   MiP分立器件兼具有COB集成封裝的高可靠性、SMD器件的高一致性,在顯示性能上具有卓越優勢。事實上,行業普遍認為,MiP技術是對COB、巨量轉移、MID、SMD等技術的“優勢”的集大成,并對各自劣勢的均衡與“彌補”后的“較為理想”的選擇。

    第四,   MiP封裝產品還具有“通用性”優勢。理論上,一種封裝規格的MiP,可以兼容大于該封裝規格的多數點間距的LED屏終端產品制造。這不同于COB、IMD的集成封裝,封裝結構和中游產品,直接決定了下游產品的“點間距”。即,MiP具有更寬闊的終端產品設計上的靈活性。這一點也會導致MiP更受下游廠商歡迎,并降低中游產品規格布局的密度。

    整體上,MiP的優勢體現在上中下游各個階段,其具有對micro LED直顯產品全產業鏈環節的“更高友好度”。這也是這一技術方案很快成為行業共同投資的“方向”的原因所在。而且,從市場競爭角度看,MiP還具有更好的“市場成本”友好性。

    成本必然是新技術“普及”的瓶頸

    目前,LED直顯行業的市場價格和成本分布,對于新一代超微間距產品并不友好。比如,P0.7產品市場價格通常在每平米12萬元左右,P0.9產品則僅5-6萬元,P1.2產品價格下降到2萬余元每平米……P1.5及其以上間距產品,每平米價格都已經向萬元內延伸。

    從小間距需求市場看,P1.2和P1.5是現在熱門品類;P0.9也開始加速普及。但是,P0.7以及以下間距的產品,市場化局面不容樂觀。更高的成為與超微間距往往對應于更小的應用畫面尺寸,讓市場消費者與客戶形成了“獲得感價值落差”。從長期看,LED直顯行業的市場擴大,特別是超微間距的市場發展必須以“成本下降”為前提。

    在這方面,MiP具有更為系統化的優勢:第一,MiP可以用于目前主流的P1.2和P1.5小間距產品,甚至向上覆蓋P3.0間距指標內的產品。這種更寬范圍的覆蓋,并不需要集成封裝技術那樣,每一個間距指標推出一個“封裝規格”。而通過在成熟間距線上的規模應用,MiP能夠快速的降低成本。這一優勢,是COB和IMD技術所不能比擬的。

    第二,MiP在超微間距市場的應用中,其在晶圓檢測、封裝的巨量轉移、終端的設備和工藝通用,檢測與修復等方面都具有“工藝更友好、難度更低、良率需求更低”的優勢。結合,點像素晶圓成本上,micro LED技術比mini LED和常規LED顆粒具有的制造效率優勢,行業認為,MiP在LED直顯,特別市場超微間距產品和透明顯示產品端很可能表現出“逐產業鏈環節累計的成本優勢”。

    第三,在終端廠商的“產線”改造MiP也具有優勢。終端屏體核心環節貼裝工藝中,SMD和IMD采用SMT工藝,COB采用Pick&Place工藝——MiP對SMT工藝和Pick&Place工藝兩者皆可兼容。即,無論終端企業此前產線布局是面向COB還是SMD、IMD封裝,現在都可以低成本的銜接MiP封裝器件。這為行業下游節約了大量重復投資,并有利于中小企業集中一種工藝,實現全產品線布局。

    當然,即便從成本優勢看,MiP競爭力明確。但是,MiP作為新技術必然也會在短期內遭遇“配套設備、材料”方面的一些難題,并在市場成熟度和接受度上需要積累。但是,相對于COB技術的崛起路徑,MiP在2021-2022年的發展速度已經表現出“更多的友好性”、“更快的進步趨勢”,以及率先解決成本問題的可能性,也獲得了更迅猛增加的行業支持力量。

    MiP通吃特性明確,但是并非唯一“選擇”

    MIP降低了Micro LED技術門檻,就目前行業技術而言其最具量產可行性。同時,MIP不僅可以以分立器件的方式出現,也可以以N in 1的集成器件的方式出現。其分立器件可以覆蓋的間距指標也非常寬闊,這讓這一技術的擁躉們往往用“通吃”來形容它的特性。

    但是,MIP也有一定局限性。例如,其不能兼容P0.2以下間距指標產品;其直顯終端依然會隨著間距指標的縮小而呈現整屏成本的快速增加;MIP一些相對優勢,是相較于micro LED晶圓、巨量轉移等工藝環節成熟度有限條件下而言的;在大間距產品領域MIP的優勢不明確,且micro LED的亮度不一定滿足大間距指標屏的需求;已經占據市場份額的一些技術,例如COB、SMD等已經形成成熟應用鏈條,不會輕易“讓出市場”……

    同時,自身已經涉足巨量轉移等中上游工藝研發的終端企業,很可能未來會將非MIP的集成封裝micro LED產品,作為區別于“未涉足巨量轉移等工藝環節、僅采用MIP等中游成品供應鏈企業產品”的“差異點”。

    綜上所述,2022年以來MIP技術表現出爆發趨勢,在micro LED直顯市場已經確立了巨大的優勢。但是,MIP能夠帶領行業走多遠依然需要時間檢驗。不過,隨著micro LED上下游大量的資源和資金投入,這個時間節點已經不遠了。行業預計,2025年之前micro LED大屏直顯市場就能確立基本路線圖。這是LED直顯上下游行業除了關注具體技術的優缺點之外,也需要確立的另一個重要行業節點意識。

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