近期,全球半導(dǎo)體制造龍頭臺(tái)積電宣布與美國初創(chuàng)公司Avicena達(dá)成合作,雙方將共同生產(chǎn)基于Micro LED的光互連產(chǎn)品,旨在通過先進(jìn)的光通信技術(shù)替代傳統(tǒng)的電連接方式,為日益增長的圖形處理器(GPU)高通信需求提供低成本、高能效的數(shù)據(jù)傳輸解決方案。
此舉在業(yè)界引發(fā)高度關(guān)注,除了標(biāo)志著臺(tái)積電進(jìn)軍Micro LED領(lǐng)域之外,有可能成為Micro LED在光通信這一新興領(lǐng)域應(yīng)用前景的有力背書,也可望激勵(lì)更廣泛的產(chǎn)業(yè)鏈參與者加大在相關(guān)技術(shù)研發(fā)和商業(yè)化上的投入,從而加速整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的成熟。
更深一層觀察,臺(tái)積電押注Micro LED傳遞著兩大信號(hào):一是反映了Micro LED技術(shù)正逐步超越傳統(tǒng)顯示應(yīng)用的范疇,朝向光通信應(yīng)用等非顯示應(yīng)用延伸的趨勢;二是體現(xiàn)了臺(tái)廠在當(dāng)前競爭格局下選擇揚(yáng)長避短,錯(cuò)位競爭,實(shí)現(xiàn)“換道超車”的雄心。
Micro LED:從顯示向非顯示應(yīng)用延伸
Micro LED技術(shù)憑借其高亮度、高對比度、低功耗和長壽命等優(yōu)越特性,在顯示領(lǐng)域備受期待。多年來隨著廠商的積極推動(dòng)以及技術(shù)的持續(xù)創(chuàng)新,Micro LED逐步打開大型顯示市場的應(yīng)用大門,并開始在車載顯示、可穿戴設(shè)備、智能手表等中小尺寸領(lǐng)域展現(xiàn)出更大的潛力。但實(shí)際上,Micro LED的應(yīng)用場景遠(yuǎn)不止于此,其在光通信、生物醫(yī)療、工業(yè)等非顯示領(lǐng)域也大有可為,并已獲得資本市場以及跨行業(yè)廠商的廣泛關(guān)注。
1.Micro LED光互連技術(shù)生態(tài)正在形成
根據(jù)TrendForce集邦咨詢《AI服務(wù)器報(bào)告》顯示,2025年AI服務(wù)器的需求仍將持續(xù)增長,且單位平均售價(jià)(ASP)貢獻(xiàn)較高,產(chǎn)值有機(jī)會(huì)提升至近2980億美元。同時(shí),隨著電信商及CSP大廠持續(xù)建設(shè)數(shù)據(jù)中心,數(shù)據(jù)中心互連(Data Center Interconnect, DCI)技術(shù)日益受到關(guān)注,預(yù)估2025年產(chǎn)值將突破400億美元,年增14.3%。
從相關(guān)的兩個(gè)數(shù)據(jù)可見,AI的蓬勃發(fā)展對算力和數(shù)據(jù)傳輸能力提出了前所未有的需求。然而,大型GPU集群等系統(tǒng)的整體性能越來越受到數(shù)據(jù)通信速度和能效的制約。AI模型的規(guī)模和復(fù)雜度持續(xù)增長,需要在眾多處理單元(GPU、TPU等)之間快速移動(dòng)和處理海量數(shù)據(jù)。而傳統(tǒng)的銅基電互連在帶寬密度、遠(yuǎn)距離信號(hào)完整性和功耗方面面臨物理極限,難以滿足AI加速器對傳輸速率的嚴(yán)苛要求。盡管光纖技術(shù)在長距離通信中表現(xiàn)優(yōu)異,但在服務(wù)器內(nèi)部、封裝上芯片之間或機(jī)架之間的超短距離、高密度、低功耗光鏈路方面,則仍存在技術(shù)空白。
Micro LED憑借其尺寸小、潛在的高調(diào)制速率以及與硅基CMOS工藝的良好集成性,可以被制造成高密度陣列用于并行光通信,從而為此類短距離應(yīng)用提供遠(yuǎn)超銅線的帶寬密度和潛在的能效優(yōu)勢。換言之,Micro LED光互連技術(shù)為突破傳統(tǒng)電互連的瓶頸提供了新的路徑,有望支持構(gòu)建當(dāng)前互連技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)的、更強(qiáng)大、更高效的AI硬件架構(gòu)。
本次臺(tái)積電的合作對象Avicena便致力于開發(fā)超低能量光鏈路技術(shù)LightBundle™,這是一項(xiàng)基于GaN基Micro LED創(chuàng)建的高度平行光學(xué)互連技術(shù),可集成在各類高性能CMOS集成電路上。相較傳統(tǒng)銅鏈路技術(shù)方案,LightBundle™鏈路技術(shù)具有低功耗、低延遲、高覆蓋范圍和高帶寬密度等優(yōu)勢,適用于高性能計(jì)算系統(tǒng)(HPC)、人工智能(AI)/機(jī)器學(xué)習(xí)(ML)和分離式內(nèi)存芯片間的互連,也適用于傳感器、5G無線和航空航天等下一代鏈路領(lǐng)域。
2022年及2025年,Avicena分別完成2,500萬美元、6,500萬美元的融資,投資者包含三星、美光、SK海力士等,這顯示出資本市場以及行業(yè)巨頭對Avicena技術(shù)實(shí)力與以及Micro LED光互連技術(shù)發(fā)展前景的認(rèn)可。另外一家Micro LED光互連技術(shù)開發(fā)商Hyperlume也于今年初完成了1,250萬美元的種子輪融資,投資者包含英特爾資本,這進(jìn)一步印證了該細(xì)分賽道的投資熱度。
產(chǎn)業(yè)協(xié)同方面,Avicena已先后與LumiLeds及ams OSRAM達(dá)成合作,目的是提高M(jìn)icro LED陣列的產(chǎn)量,推動(dòng)光互連Micro LED技術(shù)的量產(chǎn)。在本次與臺(tái)積電的合作中,臺(tái)積電將負(fù)責(zé)制造LightBundle™系統(tǒng)中的硅光偵測器陣列,預(yù)期將運(yùn)用其成熟的CMOS制程結(jié)合Chiplet封裝技術(shù),協(xié)助Avicena擴(kuò)大生產(chǎn)并加速產(chǎn)品落地。
這一系列動(dòng)態(tài)表明,一個(gè)圍繞Micro LED光互連技術(shù)的專業(yè)化生態(tài)系統(tǒng)正在逐步形成,其中,Avicena和Hyperlume等初創(chuàng)企業(yè)扮演了技術(shù)創(chuàng)新和概念驗(yàn)證的先鋒角色;三星、英特爾等產(chǎn)業(yè)巨頭的戰(zhàn)略投資則反映了市場對該技術(shù)方向的認(rèn)可與期待;與LumiLeds、ams OSRAM等成熟光源制造商的合作,則為Micro LED的規(guī)模化生產(chǎn)和品質(zhì)保障提供了關(guān)鍵技術(shù)支持;而臺(tái)積電這類大型晶圓代工廠的加入,則相當(dāng)于為產(chǎn)品的高效、低成本量產(chǎn)注入了核心制造能力。未來,在創(chuàng)新者、投資者、制造商和代工廠的協(xié)同發(fā)力之下,Micro LED光互連技術(shù)的生態(tài)有望加速成熟。
2. LED產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)積極布局光通信技術(shù)
面對Micro LED技術(shù)在非顯示領(lǐng)域的應(yīng)用潛力,LED產(chǎn)業(yè)鏈的企業(yè)也開始將目光投向光通信等新興市場。例如,富采投控已明確表示,全面布局人工智能(AI)光通訊所需的三大光源技術(shù),包括Micro LED、垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)和磷化銦(InP)。富采看好Micro LED在10米內(nèi)短距離光傳輸應(yīng)用中的潛力,其Micro LED相關(guān)產(chǎn)品已與客戶共同開發(fā)并進(jìn)入送樣階段。
富采之外,三安光電、兆馳股份以及乾照光電等LED廠商也紛紛在光芯片賽道上積極部署,未來亦有可能幫助推動(dòng)Micro LED技術(shù)在光通信領(lǐng)域的發(fā)展。
上述兩方面在不同維度反映了:Micro LED正加速從顯示應(yīng)用向非顯示應(yīng)用拓展,并且相關(guān)產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出高成長空間,有望初步形成規(guī)模。
TrendForce集邦咨詢最新《2025 Micro LED顯示與非顯示應(yīng)用市場分析》報(bào)告也顯示,Micro LED在非顯示應(yīng)用中的優(yōu)勢一部分來自于無機(jī)光源的材料特性(InGaN與AlGaInP系統(tǒng)),一部分來自于微縮紅利。LED材料特性的優(yōu)勢包含了高能量密度、高光電轉(zhuǎn)換效率和高可靠性;微縮紅利包含了成本控制、陣列化區(qū)域管理能力,放到終端則賦予了整體系統(tǒng)的微縮與形變能力。
在非顯示應(yīng)用中,將Micro LED的微縮與陣列化應(yīng)用在信息傳輸,或表面激發(fā)、吸收、固化、解離等,可為醫(yī)療、感測、光通信等應(yīng)用創(chuàng)造新的可能。現(xiàn)階段,業(yè)界正致力于挖掘Micro LED在非顯示應(yīng)用的潛力,以此來加速M(fèi)icro LED整體的商業(yè)化進(jìn)程。
臺(tái)廠:借力Micro LED“換道超車”
在Micro LED這一新興技術(shù)浪潮中,臺(tái)廠入局快、攻勢強(qiáng),計(jì)劃憑借在此領(lǐng)域的先發(fā)優(yōu)勢和技術(shù)積累,實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)有顯示技術(shù)格局的“換道超車”。
根據(jù)行業(yè)傳言,臺(tái)積電并非首次涉足Micro LED領(lǐng)域。在此之前,市場早已傳出臺(tái)積電將與蘋果公司合作開發(fā)AR設(shè)備,而蘋果未來的AR眼鏡預(yù)計(jì)將采用Micro LED。若此事為真,臺(tái)積電的布局便體現(xiàn)了其對Micro LED在未來顯示與光通信應(yīng)用前景的認(rèn)可。
顯示產(chǎn)業(yè)鏈中,臺(tái)系面板大廠友達(dá)光電、群創(chuàng)光電選擇聚焦Micro LED的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化,在OLED領(lǐng)域相對投入有限,甚至缺席了大尺寸OLED賽道,這一戰(zhàn)略選擇與韓國及中國大陸廠商在OLED領(lǐng)域的積極擴(kuò)張形成了鮮明對比。
LED廠商中,富采在Micro LED領(lǐng)域持續(xù)深耕并取得多項(xiàng)技術(shù)突破,該公司預(yù)計(jì)Micro LED將在2025年為其貢獻(xiàn)營收增長;純Micro LED企業(yè)錼創(chuàng)科技也加大了Micro LED研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化的投入,并且已經(jīng)確立今年將Micro LED技術(shù)推進(jìn)到量產(chǎn)階段的目標(biāo)。
臺(tái)廠的戰(zhàn)略抉擇,一定程度上可以視為“換道超車”雄心的集中體現(xiàn),但這并非簡單地回避在OLED市場的競爭,而是基于對自身優(yōu)勢和產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢的深刻洞察后作出的主動(dòng)戰(zhàn)略調(diào)整。其背后的邏輯超越了單純的市場背景,體現(xiàn)了更深遠(yuǎn)的考量:
●OLED市場的現(xiàn)實(shí)格局:當(dāng)前,在OLED技術(shù)領(lǐng)域,三星顯示、LGD等韓系大廠憑借先發(fā)優(yōu)勢,已在技術(shù)、專利和產(chǎn)能方面建立了顯著的領(lǐng)先地位。陸系面板廠商也在政府利好政策的支持下,迅速擴(kuò)大OLED產(chǎn)能,市場競爭日趨激烈,產(chǎn)品價(jià)格壓力增大。根據(jù)TrendForce集邦咨詢《AMOLED市場與技術(shù)趨勢報(bào)告》顯示,2025年OLED已在手機(jī)市場取得61%壓倒性的滲透率,在兩大IT類別產(chǎn)品Monitor與NB的滲透率也分別在1.7%與4.3%的基礎(chǔ)上穩(wěn)定成長。在此背景下,臺(tái)廠在OLED領(lǐng)域作為后來者,面臨著較大的追趕難度和盈利壓力。
●臺(tái)灣地區(qū)的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢:臺(tái)灣地區(qū)在全球半導(dǎo)體制造領(lǐng)域擁有強(qiáng)大的實(shí)力(臺(tái)積電是典型代表),并在精密工程、自動(dòng)化設(shè)備以及既有的液晶面板產(chǎn)業(yè)(如友達(dá)、群創(chuàng))方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)基礎(chǔ)。
●Micro LED的技術(shù)特性:Micro LED芯片的巨量轉(zhuǎn)移、鍵合和檢測等環(huán)節(jié),與半導(dǎo)體制造工藝(如拾取放置、光刻、檢測)具有更強(qiáng)的共通性,而非傳統(tǒng)OLED的蒸鍍或液晶面板的灌裝工藝。這使得臺(tái)灣廠商能夠更好地發(fā)揮其在半導(dǎo)體和精密制造領(lǐng)域的既有優(yōu)勢。
綜合諸多方面可推測,臺(tái)廠期望在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和市場格局尚未完全確立的下一代顯示技術(shù)領(lǐng)域,發(fā)揮顯示產(chǎn)業(yè)與半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的協(xié)同效應(yīng),奪得主動(dòng)權(quán),在錯(cuò)位競爭中筑高競爭壁壘,重塑其在全球顯示乃至科技產(chǎn)業(yè)版圖中的地位和影響力。
結(jié)語
Micro LED技術(shù)正沿著顯示應(yīng)用持續(xù)演進(jìn),并朝向非顯示應(yīng)用加速拓展,雙軌并行的路徑清晰明朗。當(dāng)前,Micro LED在傳統(tǒng)顯示領(lǐng)域的成本優(yōu)化和性能提升仍在繼續(xù),而在光通信等非顯示領(lǐng)域的突破則為其開辟了全新的增長空間。
臺(tái)積電與Avicena在Micro LED光互連技術(shù)上的合作,便是這一技術(shù)演進(jìn)趨勢中的標(biāo)志性事件,此舉不僅凸顯了Micro LED超越視覺顯示的巨大潛力,也反映了半導(dǎo)體行業(yè)領(lǐng)頭羊?qū)υ摷夹g(shù)前景的戰(zhàn)略性認(rèn)可,預(yù)示著Micro LED在未來數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用中可能扮演的關(guān)鍵角色。
現(xiàn)階段,Micro LED技術(shù)仍面臨成本較高和制造工藝復(fù)雜等挑戰(zhàn),若僅依賴單一應(yīng)用,可能難以在短期內(nèi)形成足夠的市場規(guī)模來攤薄成本。而由于對性能的特殊要求,光互連或特定生物傳感器等非顯示應(yīng)用可能對初期較高的成本具有更高的容忍度。在這些利基非顯示市場取得的成果,或許在帶來早期的營收和量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的同時(shí),也能通過在芯片效率、微縮化等方面的技術(shù)進(jìn)步,反哺顯示應(yīng)用的發(fā)展。因此,通過多元化的應(yīng)用布局,同時(shí)發(fā)力顯示和非顯示市場,Micro LED技術(shù)的整體市場滲透和成本優(yōu)化進(jìn)程有望提速,形成良性循環(huán)。(文:LEDinside Janice)
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