思坦科技：面向AR/XR的国产Micro-LED显示驱动芯片

增强现实（Augmented Reality，简称AR）这个概念虽然最近几年才开始流行，但实际上相关概念早在1901年就被首次提出。童话《绿野仙踪》的原作者菜曼·弗兰克·鲍姆（Lyman Frank Baum) 在科幻小说《The Master Key》中，首次描绘出了AR应用场景。小说中写到，一个叫罗伯特的小男孩偶然触碰到了“电之万能钥匙”，由此他可以得到三件礼物，其中一件是一副神奇的眼镜。戴上眼镜之后，你会在眼前的人的额头上看到一个用于标识这个人性格的标记。如果是好人，会显示G（代表good），如果是坏人，则会显示E（代表evil），这种叫作“角色标记”（Character Marker)的电子设备，在反映现实世界的影像中添加了人类创造的数据。

1968年，计算机图形学之父Ivan Sutherland领导开发了一套名为“The Sword of Damocles” （达摩克利斯之剑）的显示系统。系统使用的是一个光学透视头戴式显示设备，受限于当时计算机的处理能力，只能将显示设备放置在用户头顶的天花板，并通过连接杆和头戴设备相连。通过显示设备能够看到在现实中叠加的立方体图形。从技术原理来讲，这套系统所呈现的效果与今天的AR产品没有本质区别。因此，这套系统被普遍认为是HMD（头戴式显示器）以及增强现实的雏形。值得一提的是当时还没有AR的概念。

时间来到20世纪90年代，“AR”这个词首次出现在人类面前，是美国飞机制造商波音公司（Boeing)在组装飞机的过程中引入的虚拟概念，波音公司的研究员T.P.Caudell和D.W.Mizell，在其论文中首次使用了“Augmented Reality”这个词，用来描述将计算机呈现的元素覆盖在真实世界上这一技术。这也是第一次有人提出AR的概念。

在随后的若干年中，AR的定义、开源框架先后被确定，所采用的几何光波导和衍射光波导技术也出现了。直到2012年，谷歌推出的第一款AR眼镜Google Glass是最初的AR产品原型，用于AR的显示技术从LCD到硅基OLED，再到现在的Micro-LED；显示的颜色从单色到彩色，屏幕从刚性到柔性，从表面成像到空间成像，尺寸由小到大……不断进步着。在AR设备的BOM中，包括显示芯片、屏幕在内的显示模组所占的成本比例最高，在30%左右。其次是处理器芯片、光学组件等。

5月12日，在以“面向AR/VR/XR与元宇宙的创新IC新品推介”为主题的第十三届“松山湖中国IC创新高峰论坛”上，深圳市思坦科技有限公司董事长刘召军介绍了Micro-LED相对于其他显示技术的优点，并发布了面向AR/XR的国产Micro-LED显示驱动芯片SMD013G1W002。

深圳市思坦科技有限公司董事长 刘召军

据介绍，Micro-LED优点包括自发光、亮度高、寿命长、对比度高、颜色鲜艳和省电等，因为基于半导体技术，可以到高达1万以上的高PPI。结合量子点技术的Micro-LED颜色会更鲜艳。其所采用的有机材料非常坚固，适合全天候在各种环境中使用。此外在响应速度方面，LED是毫秒级，OLED是微秒级，Micro-LED由于采用有机材料，所以可以达到纳秒级，如果采用氮化镓(GaN)可以达到皮秒级。

刘召军指出，虽然提到Micro-LED很多人都会想到巨量转移技术（Mass transfer），但实际上这里面有一个误区。“基本上Mass  transfer用在中大尺寸屏幕上才可以用，比如手机、电视。而在AR、XR中的显示技术，因为每颗像素已经到了微秒量级，所以不可能再分开，所谓的巨量转移就不太适用。”

从一个比较标准的Micro-LED芯片加工工艺来看，与OLED最大的不同在于采用半导体的元素更多。下面有Sensor SoC，上面的GaN则是非常典型的第三代半导体材料和器件，所以Micro-LED芯片的加工设备都以半导体加工为主，然后再做键合封装。如果应用场景是AR、XR，Micro-LED下的背板就是Sensor SoC集成电路；如果应用场景是手表、手机、大屏幕等，背板就是TFT。

刘召军表示，GaN材料的蓝光发光效率非常高，与之相对比的OLED有机材料蓝光是最弱的，Micro-LED利用氮化镓发蓝光最强的特性来显示像素化。“目前大都只做蓝色或绿色单色，因为有些应用场景只需要一个颜色。但显示的发展趋势肯定是从单色到彩色，要实现彩色就要用蓝光氮化镓Micro-LED，加上红色和绿色的量子点进行转换。”

量子点的特征是色纯度高，对应显示的颜色非常鲜艳，色阈高。所以这个组合就是利用了量子点蓝光效率比较低，但红光效率最高，绿光在中间的特性，用氮化镓蓝光发光的效率，加上量子点的红光和绿光，组成最适合的Micro-LED组合。

思坦科技这次带来的产品SMD013G1W002是一款硅基CMOS驱动芯片，它完成了业内产品中最高的10000 PPI的驱动IC设计，首次实现0.13-inch超小像素间距的Micro-LED，高度集成的多功能驱动IC满足当前主流可穿戴市场的高需求。

刘召军同时透露，公司未来也会进入Micro-LED巨量转移技术。

思坦科技高性能Micro-LED驱动芯片主要特点如下：

• 硅基Micro-LED有源驱动芯片实现了功能高度集成的概念，大幅缩减了Micro-LED的尺寸
• 高PPI、 高分辨率、高灰阶、高稳定性、集成功能多
• 多款高端硅基CMOS驱动显示芯片，可达到10000PPI以上
• 自主研发，满足量产与前沿开发需求

刘召军简介

香港科技大学电子系博士，南科大电子系副教授、港科大兼职副教授、研究员、博导；国际信息显示学会SID技术委员、主动发光/Micro LED/QD委员会主席；荣获显示领域国际大奖SID Peter Brody Prize, “Micro-LED Pioneer”；国家科技计划课题负责人、深圳海外人才团队带头，深圳十大科技领军人才等。

关于思坦科技

思坦科技成立于2018年10月，由刘召军等三位国家级人才及南方科技大学联合创立，致力于高性能Micro-LED芯片与显示模组的研发与生产。公司在创立之初即获得国家科技成果转化参股基金赛富金钻基金的种子轮投资，随后在深圳龙华区建成国内第一条Micro-LED专用中试线，启动Micro-LED芯片及显示模组的产品验证及小批量试产。目前，公司已成长为国家高新企业、大湾区知识产权优势企业，累计申请本领域相关自主知识产权近500项，授权200余项，形成了较为完整的Micro-LED产业技术壁垒。