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Como puente para la cooperación entre Fujian y Taiwán, Xiamen ha sentado una base sólida para la industria de pantallas optoelectrónicas basándose en sus ventajas de ubicación únicas y mediante la promoción de inversiones y servicios de políticas de "una empresa, una política". Después de años de desarrollo, Xiamen ha formado una cadena industrial relativamente completa que cubre LED, sustratos de vidrio, paneles, módulos, monitores LCD, máquinas completas, etc. Como importante área de transporte para la industria de pantallas optoelectrónicas de Xiamen, el distrito de Huli no sólo tiene un desempeño sobresaliente en el diseño de la cadena industrial regional, sino que también es bastante eficaz en la evolución tecnológica corporativa, lo que merece una observación e investigación en profundidad.

Para aclarar más claramente las dificultades técnicas y las futuras direcciones de desarrollo en el campo de las pantallas optoelectrónicas, el periodista de The Paper entrevistó al profesor Huang Kai, vicedecano de la Facultad de Ciencias Físicas y Tecnología de la Universidad de Xiamen y director ejecutivo de Xiamen Future Display. Instituto de Investigación Tecnológica del Laboratorio de Innovación Jiageng. El Instituto de Investigación de Tecnología de Visualización Futura de Xiamen, donde trabaja el profesor Huang Kai, es un vínculo importante en la cooperación entre la industria, la universidad y la investigación en la industria optoelectrónica de Xiamen. Como científico destacado en este campo, Huang Kai y su equipo están comprometidos a brindar soporte técnico a la industria de pantallas optoelectrónicas de Xiamen y a desempeñar un papel importante en la comunicación y coordinación entre los niveles ascendente y descendente de la cadena industrial.

The Paper: ¿Por qué puede desarrollarse la industria de pantallas optoelectrónicas de Xiamen? ¿De dónde vino originalmente la tecnología relevante?

Huang Kai: A principios de 2000, Xiamen comenzó a centrarse en el desarrollo de la industria optoelectrónica. En ese momento, se invirtió mucha energía y recursos, incluido el apoyo de varios ministerios y comisiones nacionales. También introdujo una serie de políticas para apoyar el desarrollo. de la industria LED. En ese momento, a Japón y Taiwán les iba mejor en LED, pero después de más de diez años de desarrollo, Xiamen ha logrado una ventaja significativa en el campo mundial de la iluminación de semiconductores. En su apogeo, los productos de iluminación LED de Xiamen representaron casi el 40% del mercado mundial. En los últimos años, la optoelectrónica y las pantallas han comenzado a fusionarse entre sí hasta cierto punto, y la iluminación se ha transformado gradualmente y se ha integrado estrechamente con las pantallas. Los LED optoelectrónicos se utilizan cada vez más en la industria de las pantallas. No solo aumenta el área de aplicación, sino que la cadena de valor también mejora constantemente.

El desarrollo de Xiamen en el campo de las pantallas optoelectrónicas tiene un cierto grado de contingencia e inevitabilidad. Su ubicación geográfica está cerca de Taiwán y la mezcla natural de culturas ha impulsado enormemente el desarrollo de la industria. Al mismo tiempo, el inicio de Xiamen no fue demasiado tarde. La industrialización mundial de pantallas optoelectrónicas comenzó alrededor del año 2000. En junio de 2003, se lanzó el "Proyecto Nacional de Iluminación de Semiconductores" y Xiamen respondió rápidamente e invirtió muchos recursos para apoyar el desarrollo industrial. En ese momento, incluso los directores, subdirectores e incluso el personal general de la oficina del subdistrito hablaban sobre LED cuando se reunían, lo que de hecho creó una atmósfera en la que todos estaban preocupados y preocupados por el desarrollo de LED. En términos de fuentes de tecnología, las tecnologías nacionales LCD y OLED provienen principalmente de Japón, Corea del Sur y Taiwán. China pagó mucho dinero para introducir estas líneas de producción y envió un grupo de especialistas técnicos a Japón para estudiar. Después de estudiar en el extranjero durante uno o dos años, trajeron tecnología avanzada y experiencia.

Con el apoyo de las fuerzas de investigación científica de China continental y Taiwán, China ha desarrollado y ampliado gradualmente su propia industria de pantallas optoelectrónicas. Después de unos 20 años de arduo trabajo, China ha cultivado un equipo completo de ecología y talento de la industria optoelectrónica, desde científicos hasta ingenieros y gerentes de negocios.

The Paper: ¿Cuál es la evolución de la tecnología?

Huang Kai: Las computadoras portátiles comenzaron a volverse más delgadas y livianas alrededor de 2010. Antes de 2010, se utilizaban principalmente pantallas LCD. La pantalla LCD en sí no emite luz y requiere retroiluminación para realizar la función de visualización. Su función es lograr imágenes transmitiendo o bloqueando selectivamente la luz de fondo. La pantalla se compone de muchos píxeles y cada píxel se divide en tres subpíxeles: rojo, verde y azul. Para mostrar luz roja, la pantalla bloquea la luz azul y verde. Por lo tanto, además de que la capa de cristal líquido actúe como "válvula", también se necesita una luz de fondo para iluminar la pantalla. Los primeros monitores utilizaban pequeñas lámparas fluorescentes como retroiluminación, lo que limitaba el grosor de la pantalla. Alrededor de 2010, los tubos fluorescentes fueron reemplazados por retroiluminación LED, lo que redujo considerablemente el grosor de la pantalla. Los chips LED utilizados para la retroiluminación tienen sólo unos pocos cientos de micrones y son muy delgados, por lo que la retroiluminación LED reemplazó rápidamente a la retroiluminación fluorescente tradicional. Este cambio también supone un gran impulso para la industria LED, ya que la retroiluminación LED representa el 60 % de toda la producción LED.

Luego vinieron las pantallas OLED (diodos emisores de luz orgánicos), que no requerían luz de fondo. Las entradas de los centros comerciales, las pantallas de los lugares, etc., utilizan tecnología OLED. Por ejemplo, una pantalla con resolución 4K tiene 4.000 píxeles en horizontal y 2.000 píxeles en vertical, para un total de 8 millones de píxeles. Cada píxel debe poder mostrar tres colores: rojo, verde y azul, por lo que se necesitan 24 millones de subpíxeles y hay un conjunto de circuitos impulsores detrás de cada píxel. Dado que OLED es un material de molécula pequeña y se oxida fácilmente, la evaporación de la capa luminiscente y el posterior envasado son relativamente complejos.

Micro-LED es un material inorgánico que es más estable que OLED y, por lo tanto, tiene menores requisitos de embalaje. Tecnologías como LED y LCD se han complementado entre sí en el proceso de desarrollo y ahora poco a poco se están convirtiendo en tecnologías competitivas. Aunque la mayoría de las pantallas de las computadoras portátiles siguen siendo LCD, casi todas las luces de fondo usan LED, y han surgido dos métodos de iluminación de fondo: uno es usar LED montados en el borde guiados en fibras ópticas a través de placas guía de luz, y el otro es usar múltiples Mini- Los chips LED sirven como fuentes de retroiluminación. A medida que las expectativas de los usuarios sobre los productos siguen aumentando, la tecnología sigue avanzando y surgen nuevas soluciones.

En términos de chips epitaxiales LED, Xiamen ocupa una posición de liderazgo. El sustrato del chip epitaxial es un material monocristalino. El material epitaxial crece capa por capa para formar diferentes capas funcionales. Los componentes principales y el dopado de cada capa funcional son diferentes para controlar con precisión la entrada de gas. Haga que el material en el cristal se descomponga, se recombine y crezca gradualmente con precisión controlada a nivel nanométrico. En términos generales, la tendencia de desarrollo de la tecnología de visualización es que la densidad de píxeles sigue aumentando y el tamaño del chip sigue reduciéndose. Las tecnologías LCD u OLED y Mini-LED y Micro-LED son tecnologías competitivas o paralelas hasta cierto punto. Actualmente existe consenso en que, al menos en el corto y mediano plazo, ninguna tecnología reemplazará completamente a otras tecnologías. Cada tecnología tiene sus escenarios y ventajas aplicables. Por ejemplo, la ventaja de costos de la pantalla LCD todavía tiene una buena demanda en el mercado.

The Paper: La industria parece creer que la solución Micro-LED puede “conquistar el mundo”.

Huang Kai: En términos generales, cuanto más difícil es preparar algo, más difícil es destruirlo. La preparación de Micro-LED requiere una temperatura alta de mil grados, y los compuestos orgánicos suelen ser difíciles de soportar temperaturas superiores a los cien grados, por lo que se necesitan compuestos inorgánicos para que sean más estables. Micro-LED generalmente usa chips de menos de 50 micrones. Se pueden colocar de 5 a 6 chips en la dirección del diámetro de un cabello. La preparación es muy difícil. La tecnología de transferencia mecánica anterior ya no puede cumplir con los requisitos y requiere el uso de estampado o láser. Tecnología de transferencia masiva.

Micro-LED ha tenido un buen desempeño en la etapa actual. Con su excelente estabilidad e indicadores de rendimiento integrales, se ha convertido en una tecnología de visualización con los mejores indicadores integrales. Micro-LED requiere alta velocidad, alta precisión y alto rendimiento, lo que impone requisitos extremadamente altos a los procesos y equipos. En comparación, el tamaño del chip del Mini-LED y el LED convencional generalmente no alcanza el nivel de micras, tal vez el nivel de milímetros, pero debido a que está lo suficientemente lejos de nosotros, el efecto de visualización sigue siendo bueno. La solución de visualización tradicional es bloquear los otros dos subpíxeles para permitir que el subpíxel que necesita emitir luz utilice tecnología autoluminosa, y cada subpíxel puede emitir luz de forma independiente, logrando así un mayor contraste y color. Esto le otorga un gran potencial en aplicaciones de visualización, pero también implica mayores desafíos de fabricación y procesos. Deje que los subpíxeles que necesitan emitir luz emitan luz directamente.

A nivel de aplicaciones, actualmente, casi sólo Micro-LED puede conseguir pantallas de gran tamaño de más de 100 pulgadas. La razón es que Micro-LED se puede empalmar sin problemas. Por ejemplo, OLED no puede lograr una visualización uniforme y de gran superficie debido a las limitaciones del proceso de evaporación. Además, el circuito controlador OLED también tiene problemas de pérdida. Para una pantalla grande y completa, debido a la presencia de materiales resistivos, la corriente obtenida después de aplicar voltaje a los extremos izquierdo y derecho será diferente. Este es un problema insuperable cuando el tamaño de la pantalla es demasiado grande. Micro-LED puede realizar un empalme perfecto y puede unir pantallas grandes de cualquier tamaño según las necesidades. Al mismo tiempo, la densidad de píxeles puede ser muy alta, lo cual es una gran ventaja. Las capacidades extremas de nuestro laboratorio pueden alcanzar alrededor de 15.000 PPI (15.000 píxeles por pulgada).

Además, el brillo del Micro-LED también es significativamente mayor que el de otras tecnologías de visualización: puede alcanzar varios millones de nits, mientras que el brillo máximo del OLED es de sólo unos 10.000 nits. Esto se debe principalmente a las propiedades de sus materiales. Micro-LED utiliza materiales inorgánicos, que tienen mayor estabilidad y durabilidad. Por el contrario, los materiales orgánicos utilizados en los OLED tienen poca estabilidad. Cuando se inyecta una gran corriente, los materiales orgánicos se descomponen fácilmente y el efecto térmico es relativamente fuerte, lo que provoca que los materiales se quemen.

Las pantallas de visualización que nuestro laboratorio puede producir actualmente tienen una densidad de píxeles de más de 60 micrones, por muy cerca que se coloque la pantalla, no se pueden ver píxeles individuales. Esto ya es comparable al efecto de visualización de la pantalla de un teléfono móvil. Las pantallas LED se utilizaban originalmente principalmente para aplicaciones de ingeniería, pero ahora han superado técnicamente esta limitación y pueden avanzar hacia el mercado de la electrónica de consumo. Sin embargo, todavía queda un largo camino por recorrer en términos de industrialización, y el principal desafío es que el costo actual sigue siendo muy alto.

The Paper: De la iluminación LED a la pantalla LED, ¿cómo se produjo este cambio?

Huang Kai: Es precisamente debido al desarrollo de la industria de la iluminación LED que la futura industria de las pantallas se extenderá y se extenderá gradualmente hasta el extremo superior de la cadena de valor. Sin China, el LED podría limitarse a la iluminación. Los chinos son particularmente buenos a la hora de hacer que algo parezca una ganga. Desde finales del siglo pasado hasta principios de 2000, antes de la localización, el precio de un LED era de 6 dólares estadounidenses. Ahora el precio de un LED es inferior a un centavo.

La industria de los semiconductores se caracteriza por una mejora constante del rendimiento a medida que disminuyen los costes. Una característica importante de la industria de los semiconductores es que a medida que los costos de los productos disminuyen, la escala del mercado se expandirá rápidamente y entrará gradualmente en miles de hogares. Después de la ampliación, no sólo puede reducir costos, sino también generar nuevas aplicaciones. El alto costo de producción original hizo que los LED solo se usaran como máximo para iluminación, pero ahora los LED se pueden usar ampliamente en el campo de la visualización.

Para los LED, los requisitos de rendimiento de los chips utilizados en pantallas son mucho más altos que los utilizados en iluminación. Por ejemplo, la pantalla requiere uniformidad de cromaticidad. No puede ser más brillante aquí y más roja allá.

Actualmente, la fábrica de chips LED más grande del mundo es Sanan Optoelectronics, seguida de Jingyuan Optoelectronics y Qianzhao Optoelectronics. Vale la pena señalar que dos de los tres están en Xiamen. Xiamen tiene ventajas relativamente fuertes en esta industria y ha explorado más escenarios de aplicación. Además, mientras se formen barreras técnicas, estas empresas pueden tener una gran capacidad de producción. Las industrias de alta tecnología no tienen restricciones obvias en el mercado regional como otras industrias. Se enfrentan al mercado global. La clave está en la participación que cada ciudad puede obtener en el mercado global.

The Paper: Desde la perspectiva de la tecnología de preparación de chips, ¿cuáles son las principales diferencias entre los chips en el campo de visualización y los chips en circuitos integrados?

Huang Kai: Los chips optoelectrónicos utilizan el proceso de epitaxia en fase de vapor, mientras que los chips de circuitos integrados utilizan el proceso de epitaxia en fase líquida. Los chips en el campo de visualización se clasifican según sus funciones. Los chips de dispositivos optoelectrónicos se denominan chips optoelectrónicos, los dispositivos de conversión de energía se denominan chips de potencia y los chips de radiofrecuencia. Los chips de circuitos integrados requieren una precisión lateral muy alta y es necesario tallar ranuras en una oblea de silicio, cuyo ancho alcanza niveles nanométricos. Los chips LED tienen sus propias características especiales y requieren una precisión vertical muy alta. Los chips LED se tallan en un sustrato mediante fotolitografía. El material de sustrato se cultiva generalmente arseniuro de galio o zafiro a alta temperatura, en lugar de a través de un solo cristal. Durante el proceso de crecimiento del material, se requieren ajustes constantes. Generalmente hay una estructura de pozo cuántico en el medio del LED. El número total de capas puede alcanzar cientos de capas y el grosor de cada capa debe controlarse con precisión. menos de un nanómetro. En casos extremos, es necesario controlar incluso una capa molecular con una precisión de aproximadamente 0,2 nanómetros.

Desde la perspectiva de la dificultad técnica, conquistamos la tecnología de chips LED antes. En comparación con los chips de circuitos integrados, cada uno tiene diferentes dificultades técnicas. Una vez que una industria conquista tecnologías clave y toma una posición de liderazgo, toda la cadena industrial se equilibrará gradualmente para garantizar que permanezca a la vanguardia. Si un determinado problema se estanca y permanece sin resolver durante mucho tiempo, será cada vez más susceptible a limitaciones y afectará a diversos aspectos, como los equipos, las materias primas básicas y los procesos.

El tamaño de los chips LED también se reduce constantemente. En la misma oblea epitaxial, la cantidad de chips Micro-LED es diez veces mayor que la de Mini-LED, pero el costo no aumentará mucho. Cuando la cadena industrial realmente madure, Micro-LED podrá reducir costos. El costo principal proviene del proceso de transferencia. Micro-LED transfiere el chip al píxel mediante transferencia masiva, luego lo encapsula, le aplica pegamento, lo cubre con una placa de vidrio y una placa posterior del controlador, y luego se puede encender.

The Paper: ¿Cuál es el posicionamiento del Future Display Technology Research Institute en toda la industria de pantallas optoelectrónicas de Xiamen?

Huang Kai: Cuando planeamos establecer el instituto, la misión que nos encomendó la ciudad de Xiamen era muy clara: apoyar el desarrollo de las industrias relacionadas de Xiamen y ayudar a fortalecer la cadena industrial existente. La ciudad de Xiamen tiene una visión muy alta, por lo que durante todo el proceso de desarrollo, hemos formado buenas interacciones con empresas como Sanan Optoelectronics y Tianma Microelectronics. El instituto está integrado en la construcción integrada del Laboratorio Jiageng en forma de una plataforma relativamente independiente.

Principalmente desarrollamos una serie de tecnologías, realizamos transferencias de tecnología, las incubamos y transformamos cuando están maduras. Somos los primeros en China en desarrollar una nueva institución de I+D para Micro-LED. Nuestra comunicación e interacción con empresas y la investigación y el desarrollo conjuntos son relativamente maduros, y nuestros socios de cooperación son los mayores fabricantes de LED de China.

El instituto de investigación no es una unidad de producción en masa, pero muchos proveedores de materiales auxiliares están cooperando con nosotros porque tenemos una línea experimental de nuevos materiales desarrollados por varias empresas que pueden enviarnos algunas muestras para su verificación. De esta forma, cuando las empresas venden, pueden citar los datos que aquí comprobamos. Esta es también una de las funciones importantes de nuestra plataforma, que puede impulsar la confianza mutua entre las industrias upstream y downstream.

Xiamen continúa fortaleciendo sus vínculos en este campo. Aunque la industria ahora ha alcanzado una cierta escala, la cadena entre upstream y downstream no está lo suficientemente completa y aún faltan las capacidades de desarrollo y producción de equipos relacionados y materias primas básicas. En términos de fabricación, ya es relativamente destacado y se le considera líder en el país. Esperamos seguir desempeñando un papel en la promoción de la transformación de los logros científicos y tecnológicos a un nivel más profundo, no sólo en la industria de servicios, sino también en la creación de más valor en la cadena.

Ya sea investigación y desarrollo independientes, o ayudar en la introducción de equipos relevantes o la introducción de algunas empresas upstream y downstream en la cadena industrial, lo que tenemos que hacer son cosas sólidas. En cuanto a si las materias primas básicas se producen localmente en Xiamen, esto requiere un análisis detallado de circunstancias específicas. Como "ciudad jardín", es necesario discutir con el gobierno local si Xiamen es adecuada para desarrollar la industria química. Definitivamente llevaremos a cabo la investigación y el desarrollo correspondientes, pero es necesario debatir más a fondo si es adecuado implementarlo en Xiamen después de la investigación y el desarrollo.

The Paper: ¿De qué manera el instituto fomenta la innovación?

Huang Kai: Nuestro equipo de I+D está compuesto por profesores a tiempo parcial de la Universidad de Xiamen e ingenieros a tiempo completo contratados por el instituto. Este grupo de ingenieros es particularmente importante para nosotros. Han hecho una gran contribución a nuestros logros actuales.

La orientación de la investigación científica de las universidades es a menudo diferente de la de la industria. Demasiada atención a los indicadores de evaluación de las universidades puede ser perjudicial para el desarrollo tecnológico y los servicios industriales. Por ejemplo, los ingenieros deben concentrarse en explorar un determinado proceso, lo cual probablemente no sea algo sobre lo que puedan escribir una tesis en la universidad.

Actualmente, el instituto tiene una relación insumo-producto muy buena y algunos indicadores clave del chip ya están por delante del nivel internacional. Por ejemplo, la eficiencia luminosa de los Micro-LED de dos micrones ha alcanzado el 41% para la luz azul y el 34% para la luz verde. Sin embargo, el mejor nivel reportado a nivel internacional es aproximadamente el 12% para la luz azul y sólo el 8% para la luz verde. Esto se debe principalmente a la solidez de la investigación científica de la Universidad de Xiamen en esta área y a nuestras ventajas institucionales, que permiten a los ingenieros centrarse en explorar el proceso, centrarse en ajustar parámetros detallados y mejorar varios indicadores.

Si el objetivo principal es obtener ganancias, el progreso en I + D de la empresa puede realizarse en pequeños pasos, es decir, usted está un poco por delante hoy y mañana trabajaré más duro e invertirá más recursos en investigación científica que el oponente. Con este enfoque suele resultar difícil lograr avances revolucionarios. Y podemos estar significativamente por delante de nuestros pares internacionales en algunas tecnologías, en gran parte porque nuestro equipo de ingeniería puede centrarse en la investigación y el desarrollo.

Incentivamos la innovación principalmente a través de recompensas financieras y un alto nivel de respeto por nuestros ingenieros. Como unidad de investigación científica relativamente pura, no tememos el fracaso y fomentamos la innovación. Nuestros investigadores científicos tienen una experiencia relativamente rica y una sólida capacidad de investigación científica básica. Muchas de las ideas que proponen han pasado por la experiencia industrial. Al filtrar y juzgar la viabilidad de estas ideas, podemos formar mejores direcciones de investigación.