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赢得三星京东方青睐的显示芯片新星

2020-09-13 18:57 主页 来源:未知
赢得三星京东方青睐的显示芯片新星

万亿级别的显示市场中,不论是京东方、华星光电等专业的显示器件玩家、还是苹果、三星等消费电子巨头,均正把Micro-LED作为押注的重点,而在这条赛道上,有家成立不足7年的创企,仅凭一道技术成为了三星、京东方等大牌玩家Micro-LED解决方案中的关键角色

今年6月份有消息传出,苹果要斥资3.3亿美元在台湾建设Micro-LED(微发光二极管显示器)工厂,并率先在Apple Watch上使用Micro-LED屏幕。此前,三星于五月份宣布将在九月份推出Micro-LED电视。早在去年,华为就购买了Micro-LED制造设备。

尽管Micro-LED还被业界描述为“下一代显示技术”,但作为消费电子“风向标”的三大巨头对Micro-LED布局的步伐显示,这场对显示技术高地的争夺战已然吹响号角。而在这条赛道上,西安赛富乐斯半导体科技有限公司先是作为全球首家量产工业级半极性氮化材料的厂商实现抢跑,目前更有望凭借全球首发的NPQD(基于纳米孔结构的量子点色彩转换技术)打入市面上几乎所有大牌显示面板厂商的供应链中

成立七年斩获2个第一!赢得三星京东方青睐的显示芯片新星

 

▲左-4英寸半极性氮化镓材料;右-NPQD Micro-LED发光效果展示

今年是赛富乐斯成立的第七年、回国发展的第三年。作为一家2017年才落地西安的初创芯片公司,赛富乐斯的发展不可谓不迅速。但翻开赛富乐斯联合创始人、执行董事、CEO陈辰的职业履历表,会发现在创办赛富乐斯之前,他并没有芯片研发经验,而是在知名油气企业斯伦贝谢任职

一位国际知名企业的机械研发工程师,为什么一头扎进风马牛不相及的半导体领域创业?又为什么从新型半导体材料开始?4英寸材料量产后,陈辰又为什么带领赛富乐斯团队完成从半导体材料到NPQD技术上的产品转型?

带着这些问题,芯东西与赛富乐斯联合创始人、CEO陈辰进行了深入交流,了解这家先进显示技术玩家背后的技术路线、商业逻辑。

一、始于耶鲁:从氮化晶片中发现的商机

2014年,陈辰从知名油气企业斯伦贝谢研发工程师任上离职,怀抱商业梦想前往耶鲁大学攻读MBA,在那里他结识了深耕半极性氮化镓材料超过六年的耶鲁大学电子系系主任韩仲教授。

一次讲座上,韩仲讲到,90年代开始,以极性氮化镓等材料为主的第一代半导体发光材料占据着LED芯片市场的主流,发展至今,基于这一类材料的LED芯片亮度已达到极限。而从理论上来说,半极性氮化镓材料能够把LED单芯片亮度提升10倍

彼时坐在台下的陈辰对固态照明显示行业还了解甚少,但通过韩仲教授的讲解,陈辰从半极性氮化镓材料上看到了商机。讲座结束后,陈辰找到韩仲教授,继续请教半极性氮化镓材料的技术壁垒、商业转化可能性。

一个是怀揣商业梦想的年轻学子,另一个是有丰富研发经验的技术大拿,两人互补长短、相谈甚欢。一来二去,陈辰和韩仲在耶鲁大学创新中心的支持下,于2014年11月联合创办了赛富乐斯公司,并把半极性氮化镓材料作为产品方向。

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▲赛富乐斯创始人:左-韩仲,右-陈辰

经过三年的研发攻关,赛富乐斯于2016年解决了半极性氮化镓材料的长晶、材料性能等各方面问题,当年五月份,2英寸的无层错半极性氮化镓材料正式上线,一举受到飞利浦、欧司朗、晶元光电等国际领先LED厂商的关注。

但这还远远不够,突破技术材料性能难题后,下一个亟待解决的问题是把产量提上去。但从实验室到生产线,又谈何容易。

生产LED外延片设备最常用的设备之一是MOCVD外延炉,一台MOCVD设备就耗资数千万人民币,要打造一条LED产线往往耗资上亿元。当时,赛富乐斯还处于基本没有营收的研发阶段。扩建产线这笔费用对于一家初创企业来说,不啻“不可承受之重”。

为了解决这一难题,陈辰开始四处寻找投资人,计划先购置一台设备,在美国打造一条中试产线。他没想到的是,2016年底,一个能让产量大规模提升的机会自己找上门来。

2016年,恰逢西安大力发展“硬科技”,陕西光电子集成电路先导技术研究院收购了一座LED芯片厂及其中全套产线,计划将其打造成为半导体项目孵化器。在这个LED芯片代工厂中,有19台赛富乐斯“梦寐以求”的MOCVD设备

当年年底,西安先导院的一位投资经理找到了陈辰,提出邀请赛富乐斯回国发展。陈辰经过实地考察,决定抓住这个难得的机会,双方商定赛富乐斯可以按租用的方式使用设备进行生产。

随后,在西安先导院的推动下,赛富乐斯仅花费四五个月,就走完了落户西安的全部手续流程。

2017年11月,赛富乐斯正式上线了4英寸半极性氮化镓材料。至此,赛富乐斯成为全球首家实现量产工业级半极性氮化镓材料的厂商。

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▲赛富乐斯蓝/绿半极性氮化镓LED外延片展示

二、转向NPQD:用先进技术“破局”Micro-LED

产量提上去了,但开拓市场的过程中,陈辰发现了新的问题。

在尝试打入传统LED市场的过程中,陈辰注意到现有LED产业链已经非常完善,传统的固态发光材料在满足性能需求的同时,还价格低廉。

相比之下,赛富乐斯的半极性氮化镓材料在技术和性能上有优势,但并不是中低端LED市场必需的材料。在这种情况下,赛富乐斯只能从高端LED市场寻找下游客户。

同时,这种情况也启发赛富乐斯团队开始转变产品思路。2014年,赛富乐斯成立的契机是陈辰和韩仲看到了半极性氮化镓在照明显示领域的前景。 但是,半极性氮化镓能够带来的光源性能提升,并未达到光源代际更迭能够带来的改变。

如果说把半极性氮化镓材料从实验室推动到产业化落地,是“拿着锤子找钉子”,即先进行新技术的产业化过程,再去寻找能解决的市场痛点。那么赛富乐斯下一步则要化被动为主动,先定位好市场痛点的“钉子”,再去定制打造一把趁手的“大锤”

这一次,Micro-LED就是那个“钉子”,而赛富乐斯今年大力推动生产的NPQD技术,成为他们选定的“锤子”。

在业界,Micro-LED技术被誉为面向未来的“终极显示技术”。Micro-LED技术的原理是在一个芯片上集成高密度微小尺寸的LED阵列,将像素点距离从毫米级别降至微米级。评价其“终极”,是因为在功耗、亮度、解析度、色彩饱和度、响应速度等方面,Micro-LED都能“吊打”智能手机屏幕新宠OLED。

响应速度方面,Micro-LED能够做到奈秒级别,OLED则在微秒级别;温度范围上,Micro-LED可承受温度范围在零下100~120°C,OLED在零下30~85°C;功耗方面,Micro-LED比OLED低约50%;像素密度上,Micro-LED可达到1500ppi,OLED为600ppi。

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▲LCD、OLED、Micro-LED技术对比(图源:奇摩理财)

但另一方面,之所以说Micro-LED“面向未来”,是因为现阶段Micro-LED的成本、光效等问题仍待解决。由于Micro-LED还面临技术上的障碍,作为过渡产品的Mini-LED产品先行在市场上推出,并取得了不错的反响。

面对Micro-LED这项有巨大前景、同时市场化问题尚未解决的领先技术,赛富乐斯决定用NPQD探探路。所谓NPQD技术,是指基于纳米孔结构的量子点色彩转换技术 ,即在LED内部制作形成创新的“纳米孔”结构,用以容纳量子点,从而提升量子点的光转换效率。

不同于当初单方面看好半极性氮化材料的市场前景,赛富乐斯选择NPQD技术,是出于对Micro-LED技术实现的要求,以及赛富乐斯自身情况的双重考量。

陈辰介绍称,一方面,NPQD技术能够从成本、光效、色彩表现上解决Micro-LED技术面临的问题

具体来说,NPQD技术能够帮助客户节省90%的成本;色彩效率方面,针对芯片尺寸100微米以下的小尺寸红光LED,NPQD能够把光效提升至现有解决方案的2~3倍;色彩上,由于NPQD技术基于量子点实现色彩转换,所以在色彩的均匀性和一致性具有优势,可以把整个屏幕上的色彩差距控制在1个纳米以内,而传统的LED芯片约有6个纳米的色彩差别。

另一方面,2008~2009年间,NPQD技术已在耶鲁大学的实验室中成型。对于创办于耶鲁、创始人之一就是耶鲁教授的赛富乐斯来说,NPQD技术无疑是攻坚Micro-LED技术最好的抓手。

另外,赛富乐斯团队敏锐地注意到,目前显示市场中,上游玩家是LED厂商,下游则是三星、京东方等显示屏玩家。如果赛富乐斯能够把NPQD技术攻坚下来,就可以成为上游LED玩家与下游显示屏玩家间的中间角色,承担“为显示光源赋能”的工作

陈辰说:“就像爬到山顶的路可能有100条,其实有太多的技术能够用于解决Micro-LED面临的问题,但是真正可以实现量产并且能做出产品的,一定是在技术解决方案上比较优化,同时又有执行力的。”

根据这个逻辑,赛富乐斯选定了NPQD技术。之后,赛富乐斯团队从2018年开始推进技术成果转化工作,并在第二年5月份举办的国际信息显示学会(SID)2019显示周上,正式推出NPQD技术。从开始布局到技术成熟落地,这个过程历时近两年。

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▲赛富乐斯在SID展会上全球首发NPQD技术

三、用NPQD Mini-LED撬开市场大门

经过近两年技术攻关,赛富乐斯于今年进入推动NPQD技术的生产、出货的关键阶段。相比半极性氮化镓材料,NPQD技术发布以后,收获了更多的市场热情。

在国际信息显示学会(SID)2019显示周上,赛富乐斯的产品一经发布,苹果、三星、LG等国际知名的显示屏产业链玩家当即上前询问技术细节,并表达对NPQD技术的兴趣。

但是,面对意向客户递来的橄榄枝,赛富乐斯并没有“照单全收”,而是开始了谨慎的产品设计过程。陈辰将这个产品设计的过程描述为“先发散再收敛”。

“技术发布之后,我们首先得判断我们的技术适宜于解决哪些问题、其中哪个问题是价值最大的。我们当时做了七八个产品,我们同时还在判断,究竟哪个产品方向是技术上能够实现,同时又跟客户的需求接得上的。”他说。

经过思考之后,赛富乐斯选择了“双管齐下”的方法来推动NPQD技术落地:一方面,现阶段先把推NPQD Mini-LED产品落地作为重点;另一方面,继续跟进对NPQD Micro-LED产品的研发

对于“为什么不直接把更革命性的Micro-LED产品作为目标”这一疑问,陈辰以自动驾驶作比进行解释,“自动驾驶的解决方案早就定下来了,但是自动驾驶汽车不在路上跑,其实你很难发现它哪里有问题。如果不把产品放在市场上摔打,我们的技术也不会成熟”。

目前,赛富乐斯基于NPQD技术的0406红光Mini-LED已经实现出货,接下来扩大Mini-LED的生产亦是赛富乐斯的一大重点。同时,赛富乐斯对Micro-LED产品的布局也在稳步推进,并已就NPQD Micro-LED技术接到来自大企业的研发单

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▲左-NPQD红光Mini-LED;右-NPQD Micro-LED阵列

陈辰信心满满地说:“接下来我们也会在NPQD技术上深耕,显示是一个万亿级别的市场,目前我们和客户的进展都非常好。”陈辰介绍,三星、友达、群创、京东方等榜上有名的显示屏幕产业链玩家,均是赛富乐斯的客户或合作伙伴。

结语:半导体产业链创新大有可为

7年创业,陈辰带领赛富乐斯经历着从地域到产品上的变化。

如果说2014年陈辰看中半极性氮化镓能让LED“更亮”的特性而着手创业,更多是出于对商业机会的敏感,那么2017年回国发展的选择、2018年对NPQD技术进行攻关,无疑是在把握时代风向、洞察市场需求后做出的成熟商业选择。

据研究机构LEDinside预计,2020年后,Micro-LED将被引入AR/VR和大尺寸显示器应用中,到2025年,Micro-LED市场规模有望达到29亿美元。此外,Micro-LED技术还有望扩展到可穿戴/可植入器件、医疗探测、空间成像等各个领域。

半导体照明显示市场的缩影以外,新基建的提出、科创板的设立等举措在全国范围内带动芯片创业热潮、各地政策的扶持为更多有志于芯片创业、硬科技创业的“陈辰们”提供土壤。

芯片创业正当风劲扬帆时,从实验室到产线,还需要更多“陈辰”涌现出来,拔丁抽楔,开拓事业。