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Como ponte para a cooperação entre Fujian e Taiwan, Xiamen estabeleceu uma base sólida para a indústria de displays optoeletrônicos, contando com suas vantagens únicas de localização e através da promoção de investimentos e serviços políticos "uma empresa, uma política". Após anos de desenvolvimento, Xiamen formou um layout de cadeia industrial relativamente completo abrangendo LED, substratos de vidro, painéis, módulos, monitores LCD, máquinas completas, etc. Sendo uma importante área de transporte para a indústria de displays optoeletrônicos de Xiamen, o Distrito de Huli não só tem um desempenho notável no layout da cadeia industrial regional, mas também é bastante eficaz na evolução tecnológica corporativa, que merece observação e pesquisa aprofundadas.

A fim de resolver mais claramente as dificuldades técnicas e as direções de desenvolvimento futuro no campo da exibição optoeletrônica, o repórter do The Paper entrevistou o professor Huang Kai, vice-reitor da Escola de Ciência Física e Tecnologia da Universidade de Xiamen e diretor executivo da Xiamen Future Display. Instituto de Pesquisa Tecnológica do Laboratório de Inovação Jiageng. O Instituto de Pesquisa em Tecnologia de Exibição do Futuro de Xiamen, onde trabalha o professor Huang Kai, é um elo importante na cooperação indústria-universidade-pesquisa na indústria optoeletrônica de Xiamen. Como um cientista notável neste campo, Huang Kai e sua equipe estão empenhados em fornecer suporte técnico para a indústria de displays optoeletrônicos de Xiamen e em desempenhar um papel importante na comunicação e coordenação entre o upstream e o downstream da cadeia industrial.

O artigo: Por que a indústria de displays optoeletrônicos de Xiamen pode se desenvolver? De onde veio originalmente a tecnologia relevante?

Huang Kai: No início de 2000, Xiamen começou a concentrar-se no desenvolvimento da indústria optoelectrónica. Nessa altura, foram investidos muitos recursos e energia, incluindo o apoio de vários ministérios e comissões nacionais. A cidade de Xiamen também introduziu uma série de políticas para apoiar o desenvolvimento. da indústria LED. Naquela época, o Japão e Taiwan estavam se saindo melhor em LED, mas depois de mais de dez anos de desenvolvimento, Xiamen alcançou uma vantagem significativa no campo global de iluminação de semicondutores. No seu auge, os produtos de iluminação LED de Xiamen representavam quase 40% do mercado global. Nos últimos anos, a optoeletrônica e os displays começaram a se fundir até certo ponto, e a iluminação gradualmente se transformou e foi intimamente integrada aos displays. Os LEDs optoeletrônicos são cada vez mais utilizados na indústria de displays. Não apenas a área de aplicação está aumentando, mas a cadeia de valor também está melhorando constantemente.

O desenvolvimento de Xiamen no campo da exibição optoeletrônica tem um certo grau de contingência e inevitabilidade. A sua localização geográfica é próxima de Taiwan e a mistura natural de culturas impulsionou enormemente o desenvolvimento da indústria. Ao mesmo tempo, o início de Xiamen não foi tarde demais. A industrialização global dos ecrãs optoelectrónicos começou por volta de 2000. Em junho de 2003, o "Projeto Nacional de Iluminação de Semicondutores" foi lançado e Xiamen respondeu rapidamente e investiu muitos recursos para apoiar o desenvolvimento industrial. Naquela altura, até os directores, vice-directores e até funcionários gerais do escritório subdistrital falavam sobre DEL quando se reuniam, o que de facto criou uma atmosfera em que todos estavam preocupados e preocupados com o desenvolvimento do DEL. Em termos de fontes de tecnologia, as tecnologias domésticas LCD e OLED vêm principalmente do Japão, Coreia do Sul e Taiwan. A China pagou muito dinheiro para introduzir essas linhas de produção e enviou um grupo de backbones técnicos ao Japão para estudar. Depois de estudar no exterior por um ou dois anos, eles trouxeram de volta tecnologia e experiência avançadas.

Com o apoio das forças de investigação científica na China continental e em Taiwan, a China desenvolveu e expandiu gradualmente a sua própria indústria de ecrãs optoelectrónicos. Após cerca de 20 anos de trabalho árduo, a China cultivou uma equipe completa de ecologia e talentos da indústria optoeletrônica, de cientistas a engenheiros e gerentes de negócios.

O artigo: Qual é a evolução da tecnologia?

Huang Kai: Os laptops começaram a ficar mais finos e leves por volta de 2010. Antes de 2010, as telas LCD eram usadas principalmente. O LCD em si não emite luz e requer luz de fundo para realizar a função de exibição. Sua função é obter imagens transmitindo ou bloqueando seletivamente a luz de fundo. A tela é composta de muitos pixels e cada pixel é dividido em três subpixels: vermelho, verde e azul. Para exibir a luz vermelha, a tela bloqueia a luz azul e verde. Portanto, além da camada de cristal líquido atuar como “válvula”, também é necessária uma retroiluminação para iluminar a tela. Os primeiros monitores usavam pequenas lâmpadas fluorescentes para iluminação de fundo, o que limitava a espessura da tela. Por volta de 2010, os tubos fluorescentes foram substituídos por retroiluminação LED, o que reduziu bastante a espessura da tela. Os chips de LED usados ​​para iluminação de fundo têm apenas algumas centenas de mícrons e são muito finos, então a retroiluminação de LED substituiu rapidamente a retroiluminação fluorescente tradicional. Esta mudança também representa um enorme impulso para a indústria de LED, com a retroiluminação LED representando 60% de toda a produção de LED.

Depois vieram os displays OLED (diodo emissor de luz orgânico), que não exigiam luz de fundo. Entradas de shopping centers, telas de locais, etc., todos usam tecnologia OLED. Por exemplo, uma tela com resolução 4K tem 4.000 pixels na horizontal e 2.000 pixels na vertical, totalizando 8 milhões de pixels. Cada pixel precisa ser capaz de exibir três cores: vermelho, verde e azul, portanto são necessários 24 milhões de subpixels e há um conjunto de circuitos de acionamento atrás de cada pixel. Como o OLED é um material de molécula pequena e facilmente oxidado, a evaporação da camada luminescente e o subsequente empacotamento são relativamente complexos.

Micro-LED é um material inorgânico mais estável que o OLED e, portanto, requer menos requisitos de embalagem. Tecnologias como LED e LCD complementaram-se no processo de desenvolvimento e estão agora lentamente a tornar-se tecnologias competitivas. Embora a maioria das telas dos laptops ainda sejam LCDs, quase todas as retroiluminação usam LEDs, e dois métodos de retroiluminação surgiram: um é usar LEDs montados na borda guiados em fibras ópticas através de placas guia de luz, e o outro é usar vários Mini- Chips de LED servem como fontes de luz de fundo. À medida que as expectativas dos utilizadores em relação aos produtos continuam a aumentar, a tecnologia continua a avançar e novas soluções surgem.

Em termos de chips epitaxiais de LED, Xiamen está em uma posição de liderança. O substrato do chip epitaxial é um material de cristal único. O material epitaxial cresce camada por camada para formar diferentes camadas funcionais. Os principais componentes e a dopagem de cada camada funcional são diferentes. material no cristal. A superfície se decompõe, se recombina e cresce gradualmente com precisão de controle em nível nanométrico. De modo geral, a tendência de desenvolvimento da tecnologia de exibição é que a densidade de pixels continue a aumentar e o tamanho do chip continue a diminuir. As tecnologias LCD ou OLED e Mini-LED e Micro-LED são tecnologias competitivas ou paralelas até certo ponto. Existe actualmente um consenso de que, pelo menos a curto e médio prazo, nenhuma tecnologia substituirá completamente outras tecnologias. Cada tecnologia tem seus cenários e vantagens aplicáveis. Por exemplo, a vantagem de custo do LCD faz com que ele ainda tenha boa demanda no mercado.

The Paper: A indústria parece acreditar que a solução Micro-LED pode “conquistar o mundo”. Existe realmente uma solução para “conquistar o mundo”?

Huang Kai: De modo geral, quanto mais difícil é preparar algo, mais difícil é destruí-lo. A preparação do Micro-LED requer uma alta temperatura de mil graus, e os compostos orgânicos geralmente são difíceis de suportar temperaturas acima de cem graus, portanto, os compostos inorgânicos precisam ser usados ​​para serem mais estáveis. Micro-LED geralmente usa chips abaixo de 50 mícrons. 5-6 chips podem ser colocados no diâmetro de um fio de cabelo. A preparação é muito difícil. A tecnologia de transferência mecânica anterior não atende mais aos requisitos e requer o uso de estampagem ou laser. Tecnologia de transferência em massa.

O Micro-LED teve um bom desempenho no estágio atual. Com sua excelente estabilidade e indicadores de desempenho abrangentes, tornou-se uma tecnologia de exibição com os melhores indicadores abrangentes. Micro-LED requer alta velocidade, alta precisão e alto rendimento, o que impõe requisitos extremamente elevados aos processos e equipamentos. Em comparação, o tamanho do chip do Mini-LED e do LED convencional geralmente não atinge o nível do mícron, talvez o nível do milímetro, mas como está longe o suficiente de nós, o efeito de exibição ainda é bom. A solução de exibição tradicional é bloquear os outros dois subpixels para permitir que o subpixel que precisa emitir luz emita luz. O Micro-LED usa tecnologia autoluminosa, e cada subpixel pode emitir luz de forma independente, alcançando assim maior qualidade. desempenho de contraste e cor. Isso proporciona um grande potencial em aplicações de exibição, mas também significa maiores desafios de fabricação e de processo. Deixe diretamente os subpixels que precisam emitir luz emitirem luz.

No nível da aplicação, atualmente, quase apenas o Micro-LED pode atingir telas grandes com mais de 100 polegadas. A razão é que o Micro-LED pode ser emendado perfeitamente. Por exemplo, o OLED não consegue obter uma exibição uniforme e de grande área devido às limitações do processo de evaporação. Além disso, o circuito de acionamento OLED também apresenta problemas de perda. Para uma tela totalmente grande, devido à presença de materiais resistivos, a corrente obtida após a aplicação de tensão nas extremidades esquerda e direita será diferente. Este é um problema intransponível quando o tamanho da tela é muito grande. O micro-LED pode realizar emendas perfeitas e emendar telas grandes de qualquer tamanho de acordo com as necessidades. Ao mesmo tempo, a densidade de pixels pode ser muito alta, o que é uma grande vantagem. As capacidades extremas do nosso laboratório podem atingir cerca de 15.000PPI (15.000 pixels por polegada).

Além disso, o brilho do Micro-LED também é significativamente maior do que o de outras tecnologias de exibição. Pode atingir vários milhões de nits, enquanto o brilho máximo do OLED é de apenas cerca de 10.000 nits. Isso está relacionado principalmente às propriedades do material. O Micro-LED utiliza materiais inorgânicos, que apresentam maior estabilidade e durabilidade. Em contraste, os materiais orgânicos utilizados nos OLEDs têm pouca estabilidade. Quando uma grande corrente é injetada, os materiais orgânicos são fáceis de decompor e o efeito térmico é relativamente forte, causando a queima dos materiais.

As telas que nosso laboratório pode produzir atualmente têm uma densidade de pixels de mais de 60 mícrons. Não importa o quão perto a tela esteja, nenhum pixel individual pode ser visto. Isso já é comparável ao efeito de exibição da tela de um telefone celular. Os displays de LED foram originalmente usados ​​principalmente para aplicações de engenharia, mas agora eles superaram tecnicamente essa limitação e podem avançar para o mercado de eletrônicos de consumo. Contudo, ainda há um longo caminho a percorrer em termos de industrialização, e o principal desafio é que o custo atual ainda é muito elevado.

The Paper: Da iluminação LED ao display LED, como essa mudança aconteceu?

Huang Kai: É precisamente por causa do desenvolvimento da indústria de iluminação LED que a futura indústria de displays será ampliada e gradualmente estendida até o topo da cadeia de valor. Sem a China, o LED pode parar na iluminação. Os chineses são particularmente bons em fazer algo parecer uma pechincha. Do final do século passado ao início de 2000, antes da localização, o preço de um LED era de 6 dólares. Agora o preço de um LED é inferior a um cêntimo.

A indústria de semicondutores é caracterizada por uma melhoria constante no desempenho à medida que os custos diminuem. Uma característica importante da indústria de semicondutores é que, à medida que os custos dos produtos diminuem, a escala do mercado se expandirá rapidamente e gradualmente entrará em milhares de lares. A escala pode não apenas reduzir custos, mas também gerar novas aplicações. O alto custo de produção original fazia com que os LEDs fossem usados, no máximo, apenas para iluminação, mas agora os LEDs podem ser amplamente utilizados no campo de exibição.

Para LEDs, os requisitos de desempenho dos chips usados ​​em displays são muito maiores do que aqueles usados ​​em iluminação. Por exemplo, a tela requer uniformidade de cromaticidade. Ela não pode ser mais brilhante aqui e mais vermelha ali.

Atualmente, a maior fábrica de chips LED do mundo é a Sanan Optoelectronics, seguida pela Jingyuan Optoelectronics e Qianzhao Optoelectronics. Vale ressaltar que dois dos três estão em Xiamen. Xiamen tem vantagens relativamente fortes nesta indústria e explorou mais cenários de aplicação. Além disso, enquanto forem formadas barreiras técnicas, estas empresas podem ter fortes capacidades de produção. As indústrias de alta tecnologia não têm restrições de mercado regionais óbvias como outras indústrias. Elas enfrentam o mercado global.

The Paper: Do ponto de vista da tecnologia de preparação de chips, quais são as principais diferenças entre chips no campo de exibição e chips em circuitos integrados?

Huang Kai: Os chips optoeletrônicos usam o processo de epitaxia em fase de vapor, enquanto os chips de circuito integrado usam o processo de epitaxia em fase líquida. Os chips no campo de exibição são classificados de acordo com suas funções. Os chips dos dispositivos optoeletrônicos são chamados de chips optoeletrônicos, os dispositivos de conversão de energia são chamados de chips de potência e os chips de radiofrequência. Os chips de circuito integrado exigem uma precisão lateral muito alta e as ranhuras precisam ser esculpidas em um wafer de silício, com a largura das ranhuras atingindo níveis nanométricos. Os chips LED têm suas próprias características especiais. Eles exigem uma precisão vertical muito alta. Os chips de LED são esculpidos em um substrato por fotolitografia. Arsenieto de gálio ou safira é geralmente usado como material de substrato. O material é cultivado em alta temperatura. O substrato tem quinze ou dezoito centímetros, em vez de cristal único. O material precisa ser ajustado continuamente durante o processo de crescimento. Geralmente há uma estrutura de poço quântico no meio do LED. O número total de camadas pode chegar a centenas de camadas, e a espessura de cada camada precisa ser controlada com precisão abaixo de uma. nanômetro. Em casos extremos, é necessário controlar até mesmo uma camada molecular com uma precisão de cerca de 0,2 nanômetros.

Do ponto de vista da dificuldade técnica, conquistamos a tecnologia de chip LED anteriormente. Comparado com chips de circuito integrado, cada um apresenta dificuldades técnicas diferentes. Depois que uma indústria conquista tecnologias-chave e assume uma posição de liderança, toda a cadeia industrial se equilibrará gradualmente para garantir que permaneça na vanguarda. Se um determinado problema ficar estagnado e permanecer sem solução por muito tempo, ele se tornará cada vez mais suscetível a restrições e afetará diversos aspectos como equipamentos, matérias-primas básicas e processos.

O tamanho dos chips LED também está diminuindo constantemente. No mesmo wafer epitaxial, o número de chips Micro-LED é dez vezes maior que o do Mini-LED, mas o custo não aumentará muito. Quando a cadeia da indústria realmente amadurece, o Micro-LED pode realmente reduzir custos. O principal custo vem do processo de transferência. O micro-LED transfere o chip para o pixel por meio de transferência de massa, depois o encapsula, aplica cola nele, cobre-o com uma placa de vidro e um backplane de driver e então pode ser ligado.

O artigo: Qual é o posicionamento do Future Display Technology Research Institute em toda a indústria de displays optoeletrônicos de Xiamen?

Huang Kai: Ao planear a criação do instituto, a missão que a cidade de Xiamen nos confiou foi muito clara, que era apoiar o desenvolvimento das indústrias relacionadas de Xiamen e ajudar a fortalecer a cadeia industrial existente. A cidade de Xiamen tem uma visão muito elevada, portanto, ao longo do processo de desenvolvimento, formamos boas interações com empresas como Sanan Optoelectronics e Tianma Microelectronics. O instituto está integrado na construção integrada do Laboratório Jiageng na forma de uma plataforma relativamente independente.

Desenvolvemos principalmente uma série de tecnologias, conduzimos transferências de tecnologia e as incubamos e transformamos quando amadurecem. Somos os primeiros na China a desenvolver uma nova instituição de P&D para Micro-LED. Nossa comunicação e interação com empresas e pesquisa e desenvolvimento conjuntos são relativamente maduras, e nossos parceiros de cooperação são todos os maiores fabricantes de LED na China.

O instituto de pesquisa não é uma unidade de produção em massa, mas muitos fornecedores de materiais auxiliares estão cooperando conosco porque temos uma linha experimental. Novos materiais desenvolvidos por diversas empresas podem nos enviar algumas amostras para verificação. Dessa forma, quando as empresas venderem, poderão citar os dados que comprovamos aqui. Esta é também uma das funções importantes da nossa plataforma, que pode impulsionar a confiança mútua entre as indústrias upstream e downstream.

Xiamen continua a fortalecer os seus laços neste domínio. Embora a indústria tenha agora atingido uma certa escala, a cadeia entre a montante e a jusante não é suficientemente completa e ainda faltam capacidades de desenvolvimento e produção de equipamentos relacionados e matérias-primas básicas. Em termos de produção, já se destaca relativamente e é considerada líder no país. Esperamos desempenhar ainda mais um papel na promoção da transformação das conquistas científicas e tecnológicas a um nível mais profundo, não apenas na indústria de serviços, mas também na criação de mais valor na cadeia.

Quer se trate de investigação e desenvolvimento independentes, ou de assistência na introdução de equipas relevantes ou na introdução de algumas empresas a montante e a jusante na cadeia industrial, o que temos de fazer são coisas sólidas. Quanto à produção local de matérias-primas básicas em Xiamen, isto requer uma análise detalhada de circunstâncias específicas. Sendo uma “cidade jardim”, a questão de saber se Xiamen é adequada para o desenvolvimento da indústria química precisa ser discutida com o governo local. Definitivamente realizaremos pesquisa e desenvolvimento correspondentes, mas se é adequado para ser implementado em Xiamen após pesquisa e desenvolvimento requer uma discussão mais aprofundada.

The Paper: De que forma o instituto incentiva a inovação?

Huang Kai: Nossa equipe de P&D é composta por professores em tempo parcial da Universidade de Xiamen e engenheiros em tempo integral contratados pelo instituto. Este grupo de engenheiros é particularmente importante para nós. Eles deram uma grande contribuição para as nossas conquistas atuais.

A orientação da investigação científica das universidades é muitas vezes diferente da da indústria. Demasiada atenção aos indicadores de avaliação das universidades pode ser prejudicial ao desenvolvimento tecnológico e aos serviços industriais. Por exemplo, os engenheiros precisam se concentrar na exploração de um determinado processo, o que provavelmente não é algo que eles possam escrever em uma tese na faculdade.

O instituto tem atualmente uma relação insumo-produto muito boa, e alguns indicadores-chave do chip já estão à frente do nível internacional. Por exemplo, a eficiência luminosa do Micro-LED de dois mícrons atingiu 41% para luz azul e 34% para luz verde. No entanto, o melhor nível reportado internacionalmente é de cerca de 12% para luz azul e apenas 8% para luz verde. Isto se deve principalmente à força de pesquisa científica da Universidade de Xiamen nesta área e às nossas vantagens institucionais, que permitem aos engenheiros se concentrarem na exploração do processo, focando no ajuste de parâmetros detalhados e na melhoria de vários indicadores.

Se o lucro for o objetivo principal, o progresso de P&D da empresa pode ser feito em pequenos passos, ou seja, você está um pouco à frente hoje, e eu trabalharei mais amanhã, investindo apenas recursos de pesquisa científica suficientes para superar o adversário. Esta abordagem é muitas vezes difícil de alcançar progressos inovadores. E conseguimos estar significativamente à frente dos nossos pares internacionais em algumas tecnologias, principalmente porque a nossa equipa de engenharia pode concentrar-se na investigação e desenvolvimento.

Incentivamos a inovação principalmente através de recompensas financeiras e de um elevado nível de respeito pelos nossos engenheiros. Como unidade de investigação científica relativamente pura, não temos medo do fracasso e incentivamos a inovação. Nossos pesquisadores científicos têm uma experiência relativamente rica e fortes capacidades de pesquisa científica básica. Muitas das ideias que propõem passaram pela experiência industrial. Ao filtrar e julgar a viabilidade dessas ideias, podemos formar melhores direções de pesquisa.