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Mini/Micro LED引領風騷 LED產業跟緊智慧製造腳步

Micro LED被視為次世代的顯示技術霸主。符世旻攝

智慧顯示應用讓Mini/Micro LED大放異彩,2021年CES展會上,相關新品亮相搶盡風頭,市場迎來高速成長期,也帶動當前LED產業對智慧製造升級的加速推動。

當全球都在關注未來顯示發展趨勢時,Micro LED是最被看好的技術之一。而市場紛紛看好新世代 Mini/Micro LED 產品開發,許多廠商也投入尋找下一波商機,吸引包括三星電子(Samsung Electronics)、蘋果(Apple)、樂金電子(LG Electronics)、Sony等品牌大廠搶進Mini/Micro LED商機。

工研院電子與光電系統研究所(以下稱電光所)所長吳志毅解釋,Micro LED簡單來說是將LED微縮化和矩陣化的技術,將數百萬乃至數千萬顆小於100微米(μm)、比一根頭髮還細的LED RGB晶粒,排列整齊放置在基板上,具有高解析度、低功耗、高亮度、高對比、高色彩飽和度,以及反應速度快、厚度薄、壽命長等特性,技術挑戰性高,但也被譽為下世代的主流顯示技術。

隨著技術演進,LED尺寸正循序漸進的微縮,先由尺寸約100~300μm 的Mini LED,向下微縮至小於100μm的Micro LED,整個LED 產業帶來劇烈變革,而其中首要關鍵就是把LED製程「半導體化」。

工研院電光所博士林建中則指出,半導體是一項非常精密的產業,隨著技術越來越進步,同樣一片晶圓可以容納的IC越來越多,Micro LED也是同樣的道理。不過,當晶粒越來越小,製程上的難度也會隨之提高,這是發展Micro LED技術上需要克服的地方。

隨著LED尺寸逐漸微縮,為了達到更高的製程穩定度與良率掌控,生產上的監控與自動化程度就需逐漸走向半導體等級。透過設備聯網進行資料收集與分析,使工廠設備與產線生產流程更具智慧化,進而達到提高生產效率及提升產品品質的目的。

資策會先前調查,如果將智慧製造以4.0作為衡量標準,綜觀台灣整體電子製造業在智慧製造的發展成熟度則是平均落在2.0~2.5分之間。不可諱言這樣的結果顯示電子製造業在智慧製造的推動上是相當緩慢的,為此經濟部近年採取齊頭並進的做法,希望分別從不同的垂直產業切入,以示範團隊或聯盟組隊的方式,藉由母雞帶小雞凝聚產業各方力量推動產業轉型。

其中率先打頭陣的是2018年由台灣電路板協會(TPCA)領頭推動PCB產業組成三大智慧製造聯盟,如今已有所斬獲,目前成功將20家中小型PCB業者完成105台舊有設備升級智慧聯網功能,而其次則是頻率元件產業,而依循此模式,LED產業也被視為下一波升級目標。

不過如同PCB產業遭遇一樣的問題,晶元光電副總經理施韋表示,目前國內LED產業在推動智慧製造進展方面,不論在設備端的智慧化或自動化程度,仍遠落後於半導體產業,國際競爭力出現逐漸落後的狀況。

製程設備提升通訊聯網能力是進入智慧製造的基本門檻,許多生產設備需得透過共通的數據通訊傳輸標準,製造系統的整體智慧效率才得以展現。因此對於LED產業而言,智慧製造的起手式首先就面臨很大的挑戰。

因此以達成設備端智慧化為開端,2020年台灣光電半導體產業協會(TOSIA)也偕晶元光電發布LED產業設備通訊協定。

TOSIA先是於2019年結合工業局推動LED製造業朝智慧化發展產業政策,推動企業朝智慧化製造升級轉型,2020年則是再與會員廠商晶元光電合作,發布LED產業設備通訊協定,以擴大整體LED製造生態鏈的加速升級。

2016年晶元光電與國內億光電子,以及數家設備商及系統服務商等共同合作,依據國際LEDECI及國際半導體產業協會(SEMI)規範,完成「LED產業設備通訊應用指南」標準草案第一版英文版本。而晶元光電也在內部建置智慧製造生產示範線,並透過LED SECS/GEM標準規範,進行設備連網整合,建立高階生產製造智慧系統與經驗。

而為加速促成LED標準機聯網協定和共同應用模組於其他LED業者及其設備供應商端的使用與推廣,2020年TOSIA則是再將「LED產業設備通訊應用指南」完成中文化改版。

據悉,晶元光電結合國內設備業者,率先建置導入數據通訊傳輸標準的LED智慧製造生產示範線,目前經由實務驗證,其產品良率已可達設定之目標,未來也將持續精進。

除了熱門的5G、 AIoT、電動車商機之外,Micro LED智慧顯示應用市場同時也是目前國際競相角逐的大餅,除了技術瓶頸的突破,先就國內產業的設備數據傳輸規格統一,推動LED產業設備通訊協定進入SEMI標準規範,也可望就此帶動整體LED產業往智慧製造升級的加速推動,接軌新興商機卡位國際市場。


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