濟南市Micro-LED 產業發展研究

文/李新華 瞿海峰 吳海艷 楊乃浩 張樂迪

一、Micro-LED 發展概況

1.概念內涵

發光二極管（LED）的尺寸減小至微米量級，可以稱作微型發光二極管，即Micro-LED。Micro-LED 通常是以LED 芯片尺寸來定義的，一般將尺寸小于50μm 的LED 芯片稱為Micro-LED[1]。Micro-LED 顯示技術是指將傳統LED 芯片尺寸縮小到微米級別后組裝成陣列經驅動形成顯示效果的技術[2]，也就是將傳統LED 進行微縮化、矩陣化的一項新一代顯示技術。根據驅動方式不同，Micro-LED 可以分為被動驅動和主動驅動，主動驅動方式要明顯優于被動驅動方式；根據結構不同，Micro-LED 可以分為正裝型、倒裝型和垂直型，通常情況下，藍光Micro-LED、 綠光Micro-LED的結構多為正裝型或倒裝型，紅光Micro-LED 的結構多為垂直型[3-4]。Micro-LED 的技術來源于1992年的美國貝爾實驗室微盤激光器技術[5]，經過幾十年的發展，可實現雙面顯示和雙工水下無線光通信[6-8]（見圖1）。

圖1 Micro-LED 發展歷程圖

2.特性用途

與現有的主流顯示技術LCD、OLED 相比，新一代微顯示技術Micro-LED 具有更小的尺寸，更大的面積和體積比，更快的響應速度，更低的能耗，更廣的色域，更長的壽命，更好的穩定性以及更高的亮度、可靠性、分辨率和色彩飽和度[9-12]。可以應用到全尺寸、室內室外、硬性柔性基板、透明不透明基板等各類場景，廣泛應用于面板顯示器、平視顯示器等各種顯示領域、AR/VR、微型投影儀、智能眼鏡等產品以及生物技術、生物成像、神經接口和光遺傳學的光源、無掩模數字光刻、可見光通信、可穿戴/可植入器件、柔性照明等多個領域[13-15]。Micro-LED 擁有很多的優異特性，具有眾多的潛在應用，將LED 尺度微米化、陣列化并制備出具有高像素密度的Micro-LED 顯示器件已成為學界和業界的研究熱點。

3.產業鏈條

Micro-LED 產業鏈主要包括上游芯片制造、中游封裝巨轉、下游終端應用三大環節。上游代表企業有PlayNitride、中微等；中游代表企業有LuxVue、瑞豐光電等；下游代表企業有Apple、雷曼等。從廠商研發來看，亞太廠商側重關鍵零組件的發展，歐美廠商偏重下游終端應用開發；從地理分布看，全球已有Micro-LED 相關企業和研發機構150 余家，主要集中在美國、中國、日本、韓國4 個國家，散布于德國、英國、新加坡等眾多國家[16]（見圖2）。

圖2 Micro-LED 產業鏈圖譜

4.前景趨勢

Micro-LED 具有尺寸小、能耗低、亮度高、壽命長、色域廣、穩定性好等獨特優勢，能夠滿足高端顯示、特殊照明的個性化需求，在移動顯示、A R /V R等顯示領域有著廣闊的發展空間，在神經接口和光遺傳學的光源、生物成像以及柔性照明等生物醫學領域發展潛力巨大。目前，Micro-LED 市場仍處于初期階段，但隨著市場認可度的不斷提升，Micro-LED 已成為眾多企業的深入研究熱點領域，Micro-LED 產線建設數量將隨之不斷增多。據Research and Markets 預測，2027年全球Micro-LED 市場規模將達到302億美元，我國Micro-LED 市場將以71.6% 的復合年增長率增長到46 億美元[17]。

二、濟南市Micro-LED 產業發展基礎優勢

1.產業基礎較好

濟南主要在槐蔭區、高新區布局了三大Micro-LED 產業鏈上游企業。一是槐蔭區的山東天岳先進科技股份有限公司，其專注于SiC 單晶襯底材料研發、生產和銷售，已全面攻克SiC 晶體生產、襯底加工核心技術，SiC 襯底產品性能達到國際先進水平，是我國最大的SiC 單晶材料供應商。二是高新區的山東浪潮華光光電子股份有限公司，其在濟南、濰坊、臨沂三地設置了四個研發和生產基地，在外延材料生長、芯片制備及器件封裝等領域具有完備的產業基礎，LED 芯片性能指標位居國內領先水平，產銷量名列國內前茅。三是濟南比亞迪半導體有限公司，其建設了功率半導體芯片器件產線，并于2021年完成山東首個8 英寸高功率芯片生產項目通線，該芯片產品技術達到了國際先進水平，補齊了我國芯片產業應用領域的短板。

2.政策優勢明顯

省市相繼印發系列相關文件，為濟南市Micro-LED 產業發展營造了良好的宏觀政策環境。一是《山東省“十四五”數字強省建設規劃》（魯政字〔2021〕128 號）提出，支持發展新型顯示器件,加快液晶面板、主動矩陣有機發光二極管面板及其模組、背光源、超薄玻璃基板等關鍵材料和器件研發產業化；支持濟南布局第三代半導體產業集群，推進濟南天岳碳化硅襯底材料項目等的建設。二是《山東省第三代半導體產業發展“十四五”規劃》（魯工信發〔2021〕10號）提出，支持濟南依托SiC 襯底材料技術優勢，積極布局第三代半導體器件及封裝技術研發和創新，打造基于SiC 基功率半導體器件生產集聚區；推動基于GaN、SiC 的微型發光二極管（Micro-LED）的研發制造；聚焦封裝與測試技術，加速推進高校及研究院所科技成果與產業的對接，以共建聯合實驗室等形式落實成果轉移轉化。三是《濟南市“十四五”加快數字化高質量發展規劃》（濟政辦字〔2021〕53 號）提出：支持面向超高清視頻的SoC 核心芯片、音視頻處理芯片、編解碼芯片、存儲芯片、圖像傳感器、新型顯示器件等產品產業化；依托超高清顯示及配套設備制造基地，建設大尺寸規格組裝產線、微間距LED 屏體及配套設備制造工廠。

三、濟南市Micro-LED 產業發展存在的短板

1.產業尚未形成完整布局

濟南缺乏引領全市Micr o-LED 產業有序發展的統籌規劃、政策體系等頂層設計，尚未布局Micro-LED 產業。一是山東天岳、浪潮華光、濟南比亞迪等企業研發生產的SiC 襯底材料、GaN外延片、功率半導體芯片器件均是Micro-LED 產業鏈上游制造芯片所需的原材料，芯片制造、封裝巨轉等產業關鍵環節相對薄弱，濟南實現Micro-LED 全產業鏈的發展任重道遠。二是濟南SiC 襯底材料、GaN 外延片及芯片生產線仍處于起步階段，缺乏與Micro-LED 產業發展息息相關的公共技術支撐平臺，尚未形成Micro-LED 產業生態。三是濟南Micro-LED 產業鏈人才分布不均，芯片制造、封裝巨轉領域高端技術人才引育力度不夠，高端人才短板成為制約Micro-LED產業鏈延伸和全產業鏈布局的關鍵節點。四是濟南顯示領域相關研發企業不足，Micro-LED 科研實力偏弱，與北上廣深等城市相比，在Micro-LED 產業競爭格局中處于弱勢地位。

2.產業發展面臨嚴峻挑戰

面對國際、國內、山東省內Micro-LED 產業的良好發展勢頭，濟南則面臨著同質發展的困境與壓力。縱觀全球，美國在SiC 領域全球獨大，占據SiC 市場主導地位；歐洲強勢領域集中在器件環節，具有強大的SiC電力電子市場話語權；日本在GaN 襯底領域較為發達，是模塊和半導體制造設備開發的絕對領先者；韓國擁有SiC 全產業鏈廠商，建立了SiC 功率半導體的全球量產體系。環顧國內，北上廣深臺擁有京東方、芯元基、晶科電子、兆馳股份、錼創科技等產業鏈關鍵環節研發生產龍頭企業，引領著國內Micro-LED 產業發展。展望省內，青島布局建設“青島芯谷”集成電路產業基地，推進實施青島惠科6英寸半導體等一批重點項目；濟寧強鏈發展上游SiC、GaN 襯底、外延材料生產制造產業，中游發展第三代半導體分立器件、功率器件及功能芯片產業，延鏈發展下游芯片封裝測試產業；淄博重點推動SiC 芯片和模塊設計品種多樣化，促進SiC 模塊封裝規模化。

四、濟南市Micro-LED 產業發展路徑

1.建立健全頂層設計

研究制定《濟南市Micro-LED 產業發展規劃》及產業扶持政策，明確濟南市推進Micro-LED 產業的整體思路、 具體目標和主要任務，明晰濟南市Micro-LED 產業發展路線圖、招商時間表與任務書；設立專項財政資金、產業發展基金支持芯片關鍵零部件研發生產企業、封裝巨轉技術攻關企業、終端產品制造企業，提高企業Micro-LED 產品競爭力以及建立Micro-LED 產業投融資服務機制，對芯片制造、封裝巨轉、終端應用等領域企業給予投融資支持，助力Micro-LED 產業鏈發展。自頂層至基層循序漸進地細化各區縣Micro-LED 產業發展重點，合理布局芯片制造、封裝巨轉、終端應用等Micro-LED 產業全產業鏈發展路徑，高位推動濟南市Micro-LED 產業有序發展。

2.精準招培頭部企業

企業是經濟活動的微觀主體，是經濟社會得以迅速發展的重要基石。一是濟南應搶抓Micro-LED 產業窗口機遇期，以“招培”為引擎，聚焦Micro-LED 產業鏈招大引強，精準培植一批龍頭企業、鏈長企業、群長企業等行業頭部企業，并通過行業頭部企業招引培育、落地實施一批關聯度高、互補性強、成長性好、附加值大的產業鏈項目，進而實現Micro-LED 產業全產業鏈發展。二是濟南應深入挖掘國內外Micro-LED 優質信息資源，以“服務”為動能，全面梳理Micro-LED 產業細分領域重點目標企業，科學編制Micro-LED產業鏈招商地圖，并按圖索驥精準對接推介，加速推進Micro-LED 產業鏈式發展。

3.靶向引育高端人才

人才是企業得以持續發展的關鍵因素，是經濟社會創新發展的核心資源。濟南應牢牢抓住Micro-LED 產業風口，立足挖培本地人才、引進緊缺人才，優化產業招才引智生態，構建一批具有吸引力、富有歸屬感的人才引進平臺、人才服務平臺、人才實踐平臺，通過“揭榜掛帥”“帶土移植”等多種模式，引育留用一批高端人才，打造人才集聚強磁場、創新發展大平臺，推動人才與產業良性互動、深度融合，助推Micro-LED 產業發展。同時，通過繼續教育學習、選送外出進修等多種方式，對Micro-LED 產業細分領域人才進行多途徑、多渠道教育培養，持續提升細分領域人才的業務水平、管理水平，為Micro-LED 產業發展不斷注入強勁的新活力。

五、結束語

Micro-LED 是將傳統LED進行微縮化、矩陣化的一項新一代顯示技術，在機理、壽命、亮度、重量、結構、成本、功耗、對比度、響應時間、流明效率、像素密度、調制帶寬、抗沖壓性、工作范圍等方面，相比于LCD、OLED 均具有巨大的優勢,應用場景非常廣泛，應用前景十分廣闊,被視為下一代顯示技術。經過多年的發展，濟南市發展Micro-LED 具有一定的產業基礎，擁有山東天岳、浪潮華光、濟南比亞迪等重點企業，具備一定的創新資源基礎和良好的產業發展環境，基于Micro-LED 顯示技術成熟度與產業鏈關聯度，綜合考慮濟南當地Micro-LED 產業實際情況，濟南市需盡快建立健全頂層設計，加強精準招培頭部企業、靶向引育高端人才力度，形成Micro-LED 產業鏈生態圈，引領濟南市Micro-LED 產業高質量發展。