厦门湖里区：一块屏幕“显示”的未来技术突破路径

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厦门湖里区：一块屏幕“显示”的未来技术突破路径2024-08-06 07:14·澎湃新闻

夕阳余晖，毗邻厦门邮轮母港的厦门海上世界宛如一艘商业“巨舰”。

“Micro-LED是中国在显示领域真正第一次走在了世界前列。”厦门思坦半导体CEO曾彧告诉澎湃新闻记者，光电显示产业领域，中国过去更多是通过借鉴，现在，不知不觉走到了全球产业的顶端，从以前的追随者变成了现在的引领者。

2022年，思坦科技的主要研发设计环节落地厦门湖里区。作为厦门经济特区的发祥地，湖里区光电产业集聚，特别是以Micro-LED为未来方向的新型显示产业颇有亮点。而厦门市是中国LED的发源地和产业重镇，也是全国唯一的光电显示产业集群试点城市。在外延生长、芯片制造、Micro-LED显示面板方面均有DB性企业。

作为新一代显示技术，Micro-LED以微米量级的LED作为发光像素单元，具有芯片尺寸小、集成度高和自发光等特点，与传统显示技术LCD、OLED相比，在亮度、分辨率、对比度、能耗、使用寿命、响应速度和热稳定性等方面优势明显，甚至被认为是未来显示的终极解决方案。作为全球最早开展Micro-LED技术研究的团队之一，思坦科技创始人刘召军是世界上最早从事氮化镓Micro-LED 技术的研究者之一。

思坦科技0.13英寸Micro-LED微显示芯片。受访者供图

Micro-LED商业化落地的难题在量产难度高，良率决定成本。2019年思坦科技建设了全国第一条中试线，今年6月底实现量产，是全球为数不多能够量产Micro-LED的企业。

在创办经济特区之前，位于福建厦门西北部的湖里，只是一个约有2300人的渔村。1980年10月，GWY批准在厦门市湖里农业大队一块2.5平方公里的土地上设立厦门经济特区。湖里，就此成为厦门经济特区的发祥地。1984年5月，GWY决定将厦门经济特区范围扩大到全岛（含鼓浪屿）。40年来，湖里从昔日的小渔村变身为现代化城区，成为厦门经济特区快速发展的真实写照，也是中国改革开放的一个生动缩影。

2023年，湖里区电子信息产业产值接近1300亿元，其中，平板显示的产值规模约730亿元。作为厦门光电显示产业的重要承载区，产业集聚程度逐渐增高，拥有以凌阳华芯、芯颖显示、思坦科技、宸鸿等为DB的光电显示领域的企业，涉及驱动芯片设计、Micro-LED半导体显示技术研发、触控屏及模组制造等产业链重点环节。

从LED照明走来

厦门的光电产业，历史悠扬。最早可以追溯到始创于1958年的厦门灯泡厂，也是厦门通士达有限公司的前身。1958年7月1日，通士达生产出了自己的第一只白炽灯泡，也让福建省拥有了自己的灯泡生产企业。此后，华联电子、三安光电等企业也逐渐在厦门成长起来。

光电行业在厦门本身的基础，让立达信创始人上世纪90年代在做国际贸易的过程中接触到这一行业，2000年，立达信进出口公司得以创立。仅仅一年后，立达信首个节能灯工厂问世。

2003年，厦门市前瞻性培育光电、软件、生物与新医药三大新兴产业。2003年7月，GJ科技部半导体照明调研组来到厦门，从此拉开厦门LED产业发展的大幕。

这一年，厦门开始对LED产业倾注大量关注与支持。2003年6月，“GJ半导体照明工程”启动，厦门3个月后便成立市ZF分管副SZ领衔的厦门市半导体照明产业化基地协调小组。彼时，厦门被公认为全国LED产业“响应最早、反应最快、组织最实”的城市。全市形成了“人人知道光电、处处谈论LED”的热潮和氛围。厦门重视并大力支持LED发展成为海内外业界的共识，海外企业、台资企业纷纷来厦考察和合作。

1993年，诺奖得主中村修二等三位日本科学家发明了蓝光LED，使得LED作为普通照明成为可能。中村修二等人在日亚公司开发的成套氮化镓LED加工工艺，不仅获得了之前用其他材料难以获得的基于宽禁带材料的蓝色LED，同时也开启了一系列直接带隙半导体高亮度LED之门。LED照明拥有节能、寿命长、颜色还原性强、无频闪等优点。随着技术的逐步成熟，厦门的照明企业也逐渐往LED照明方向发展。

技术上实现突破，成本降下来，真正让LED半导体发光可以作为普通照明。踩准这些技术突破点，立达信等一批厦门湖里区的光电企业得到快速发展。但实现量产也并非易事，2008年，立达信切入半导体照明，2012年实现大批量化生产。

立达信立志设计一盏温暖人心的灯。受访者供图

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自2011年8月起，经GJ商务部批准，以厦门市湖里区节能灯具产业为中心，成立了辐射全市的厦门市GJ节能灯具外贸转型升级示范基地。基地后升级为厦门市GJ外贸转型升级基地（节能灯）。厦门是中国照明行业早期的节能灯生产基地，LED出现后，厦门又成为LED转型最快的地区之一。

数据显示，从2009年至2016年的时间内，厦门市光电企业总数从150多家增长到300多家，产业总产值从406亿元增长到1200亿元，增长了近3倍；其中，LED照明直接产值达到323亿，同比增长20%。厦门LED外延芯片产量和LED照明出口连续多年居于国内第一。LED外延芯片总产量占国产总量的60%以上；全国LED照明出口企业前十名厦门占据五席，是全球最大的高端LED球泡灯制造和出口基地之一，全球每100只LED球泡灯中，就有30只由厦门制造和出口。

与过去的照明设备相比，半导体的生产设备门槛更高。从前端芯片到封装、应用，产业链也更为复杂。如何生产出高效可靠的产品，涉及光学、电子、结构、工程等多学科，尽管摸索磨合付出了很多代价，但立达信最终掌握了核心技术。立达信数字教育副总经理许建兴告诉澎湃新闻记者，公司从最初一家籍籍无名的节能灯小型代工厂，迅速成为如今LED照明行业里的“龙头”， 与核心技术在自己手中以及对环境趋势的判断较为敏锐有关。

立达信的大尺寸产品光色测试。受访者供图

在LED照明企业中，立达信也是较早往物联网方向转型并进行深度布局的企业。2015年左右，立达信在物联网领域持续投入研究，配合生产工艺流程自主研发软件，从单纯硬件生产厂家升级为软硬兼备的企业。如今，产品结构已经从照明拓展到安防、控制、家电等多个领域。应用场景维度上，2014年开始，从家居照明延伸到校园护眼照明，并在校园护眼照明领域独占鳌头。

把一块屏幕做好

随着LED照明走进千家万户，市场规模不断放大，催生了新的应用，延伸出显示产业，并不断往价值链高端延伸。

厦门大学物理科学与技术学院副院长黄凯告诉澎湃新闻记者，上世纪末到2000年初，国产化之前，一颗LED的价格是6美元，现在一颗LED的价格不到一分钱。“中国人特别擅长把一个东西做成白菜价。”而半导体产业的特征是，成本降低的同时，性能一般是稳步提升。

通用照明市场的开启带动了LED全产业链成长。LED全彩显示屏出现之初，由于封装灯珠之间间距过大导致屏幕分辨率低，只适合做大屏显示且只宜远距离观看，因此最早从做户外大屏显示开始渗透。随着LED成本降低及封装技术的不断成熟，封装器件体积逐步缩小，像素点之间的间距逐渐减小，LED小间距显示屏从户外走入室内。

LED芯片尺寸越做越小、像素密度越来越高。除了光电照明产业，厦门湖里区的光电显示产业链条也在不断延伸。自2000年开始，宸鸿科技、友达光电、冠捷显示科技等企业先后落地厦门，逐步在厦门建立了光电显示产业集群。其中，触控技术LD厂商宸鸿科技2004年落地厦门湖里信息光电园，2007年正式量产多点投射式电容触控屏幕，并应用在国际著名品牌第一代智能手机上。自此，开启了消费电子行业人机交互的触控革命，电容式触控技术逐步由手机延伸到更多领域。

作为电容式触控技术的开拓者，宸鸿在囼蛙和厦门都设立了研发中心，充分发挥两岸产业人才的优势。宸鸿垂直整合的生产制程，建置了1-110英寸的触控显示模组生产线，核心技术包括触控传感器技术、材料设计及开发能力、高精度全面贴合技术、玻璃表面处理技术、显示器open cell制程及下游系统整合能力。

“我们每年都投入大量经费研发触控技术，在全球有4000多项专利，专利范围涵盖了触控面板、感应电极、控制电路、保护上盖、感测电极材料及其制造方法、设备与机器等等。这些专利既能让我们处于行业领先，又能很好的保障客户与合作伙伴的权益。也因此，我们获得了GJ知识产权示范单位的荣誉。”宸鸿董办资深经理戴海长告诉澎湃新闻记者。

为满足对产品品质的严格要求，宸鸿投入超过1亿元资金建立了先进品保实验室，被评为“厦门市触控重点实验室”，包括物理分析实验室、材料实验室、电性实验室、光学实验室、环境模拟实验室等。

宸鸿科技生产车间。受访者供图

“我们在2009年就获得了GJ级的实验室认可，以确保提供给客户和终端用户可靠、高质量的触控产品。宸鸿近几年来也积极将实验室的检测分析能力共享给产业界，推动厦门乃至华南地区的光电产业高质量发展。”戴海长说。

凭借二十余年累积的制造经验，宸鸿也在加速转型，为电子纸、增材制造、汽车电子等领域客户提供产品开发验证、生产制造量产解决方案。电子纸领域，宸鸿与业内胆固醇彩色液晶电子纸技术LD厂商合作，产品应用涵盖电子书阅读器、电子标签、商用显示器、电子看板等。汽车电子领域，推出车载显示总成系统；与国际领先的激光雷达技术公司合作，成为其下一代车载激光雷达传感器独家量产供应商等。

“宸鸿在触控上累积的量产制造、产品工程设计与自动化能力，可以拓展到更多元的领域。未来宸鸿不仅仅是专业触控技术厂商，更是一家先进制造合作伙伴。”戴海长说。

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走向Micro-LED

近期，思坦科技的0.13英寸微显示芯片在CES 2024展会首次公开亮相，是目前全球已发布的最高PPI的Micro-LED微型显示屏，获得了2024国际消费电子展（CES）创新大奖。

业内通常把小于一英寸的显示屏称为微型显示屏。目前，思坦科技在全球率先实现了微型显示屏的研发、中试及量产，因为市场供不应求，产线24小时不间断生产。

2022年，我国大陆显示面板产能占全球产能60%左右，产能规模位居全球第一。从规模来看，我国在LCD市场具备优势。在OLED（AMOLED）领域，中韩差距逐步缩小。Mini-LED我国已具备初步产业化能力，Micro-LED的产业化是下一步的攻关突破方向。

作为下一代显示技术的核心，Mini/Micro-LED翻开了LED行业发展的新篇章，华为、苹果、三星、京东方、TCL等行业巨头争相布局。厦门市的深天马、三安光电、乾照光电等光电半导体企业，也加速向新型显示产业转型升级，向Mini/Micro-LED方向发展。

LCD、OLED时代，很多技术建立在日本、中国囼蛙的产业技术基础上。Micro-LED这一领域，成为引领的机会。思坦科技的三位创始人均毕业于世界“Micro-LED三大发源地”之一的香港科大，后又在南方科技大学从事显示领域相关研究。

“厦门作为国际性港口城市也是最早的经济特区，十分重视高科技、硬科技的建设与发展，企业家视野比较开阔，致力于打造高壁垒的新型产业链。”曾彧说。

思坦落地厦门后，将驱动芯片及工艺路线的设计研发团队放在湖里区，量产制造放在同安区。“厦门在新型显示、半导体方面具有产业链优势与布局决心，这与思坦的发展愿景一拍即合。”曾彧说。

位于厦门同安的思坦科技量产基地，具备年产近千万套Micro-LED显示芯片产能。受访者供图

自Apple在2014年收购Micro-LED技术公司Luxvue起，全球创新企业布局Micro-LED的步伐持续加速。思坦科技从2006年就关注这一技术方向，已深耕近20年。多年的技术积累，使其Micro-LED技术在全球这一领域具备先发优势。“引领者就是要承受未来的不确定性和没有可借鉴案例的现状。”

思坦与设备厂商合作，一同开发光电半导体领域的光刻机，自己生产光电芯片与驱动芯片。“我们是用半导体的工艺在做显示，最核心的肯定是我们高精度键合集成、单片全彩等核心工艺技术。”和集成电路光刻机需要精度不断提升的方向不同，Micro-LED光刻机的难度在于提升制作过程中的光电转化效率及耐久性。因为从元器件来看，光电芯片不需要到那么微小，但也有其独特的需求。光电芯片是异质氮化镓，集成电路是同质氮化镓，外延生长也不同，需要量子阱做能量转换，进行发光而非存储算力。

要保证量产的良率，就要保证光电芯片和驱动芯片的良率，两者键合的过程也是良率的关键因素。目前思坦科技在Micro-LED相关技术领域已累计申请近800项知识产权。在大尺寸屏需要的巨量转移技术方面，也储备了专利。

新质生产力的形成需要专注与积累。“刘召军博士作为思坦科技创始人与董事长，到现在还担任我们的技术总监，一直在一线做技术研发。”思坦的科学家核心团队也是高校博导，通过校企连接，为企业输送“无缝衔接”的能够直接科技成果产业化的人才，建立了一套自己的人才培育机制。

布局未来

光电显示产业链较为复杂。一个区域难以完全覆盖所有链条环节，也往往存在产业链上下游企业匹配度不高的情况，更多是依靠区域间甚至GJ之间的协同合作。

仅从上游来看，结构材料中包括基板、液晶材料、有机发光材料、偏光片、盖板等，镀膜设备包括蒸镀机、PVD、CVD等，Mini/Micro-LED需要用到巨量转移设备及固晶机等。生产耗材包括靶材、刻蚀液、PI取向液、特气、掩膜版等，图形化设备需要光刻机、干刻机、湿制程设备等。此外，驱动IC、显示芯片、Cell隔垫物等也非常关键。

目前，Micro-LED的市场还需要培育。业内判断，显示产业很多尖端技术从爆发到批量真正平民化应用，可能需要五到十年。

作为产业上游驱动芯片设计细分领域龙头企业，2017年，凌阳华芯成立，落地厦门市湖里区，接续自囼蛙凌阳的研发能力、经验，产品专注在Mini/Micro-LED显示与高密度点阵照明应用的驱动芯片。

Micro-LED几乎成为各光电显示企业未来布局的必争之地。成立于2020年12月的厦门市芯颖显示科技有限公司，便是在行业这一背景下诞生的一家专注于Micro-LED显示技术研发的企业，由TCL华星光电和泉州三安合资创建。

与专注于中小尺寸的思坦科技不同，芯颖显示更聚焦在基于TFT驱动背板的Micro-LED需要的巨量转移、键合、检测及修复技术上。项目总投资3亿元，致力于新型半导体显示技术的研发及Micro-LED显示项目的产业化。

“主要为了解决从芯片到显示的中间环节。”芯颖显示副总经理谢相伟告诉澎湃新闻记者，尽管两家股东公司在面板和芯片拥有各自的优势，但Micro-LED的巨量转移是两家股东公司都不具备的新技术，技术待优化，且良率需提上去，成本也要降下来，并没有想象中的容易。

Micro-LED芯片尺寸小、精度高，芯片来料、键合过程等各个制程都要进行检测及修复。芯片亮度、波长等光电参数的均匀性、一致性等关键参数方面，以及是否有外观缺陷等，都需要经过检测判断，并决定后续采取何种相应的技术手段进行修复。检测及修复是Micro-LED显示另一项待攻克的关键技术。

从过去照明使用LED到现在显示使用LED，已经有非常大的差异。由于Micro-LED芯片尺寸极小，无法通过传统的工艺技术进行转移。过去转移技术百花齐放，但这两年基本上都收敛到使用印章式转移和激光转移。工程化过程和实验室关键节点技术开发，也有很大区别。

“要瞄准量产，这是非常明确的目标。仅仅是研发或者中试相对容易实现，但量产工程化的问题，还需要一些时间去验证。”谢相伟说，降成本非常关键，各环节都要认真去核算。材料成本、制造费用、专业管理等方面，都要去调优。效率和规模，也是工程化能否成功的关键。

目前，芯颖显示的中试验证线已基本搭建完成，计划今年底开始中试生产，有望在未来2年扩产实现量产。

“每一步都很不容易，但这DB未来，值得一试。”谢相伟说。