本月上旬，一場有關Micro LED巨量轉移的專題論壇吸引了相關行業廣泛的關注，600多位各領域研究人員滿懷希望從全國各地專程趕赴成都，準備聆聽「巨量轉移創新與突破」的主題分享，然而整場論壇下來，儘管有兩位院士發言，也有臺灣相關研究團隊介紹了相關經驗，但是與會者大都覺得雲裡霧裡，並沒有聽到有關Micro LED巨量轉移在創新方面取得巨大的突破的信息。有參會者表示，當前產業情況下談巨量轉移就是偽命題！
隨著Micro LED技術這兩年所引起的廣泛關注，也帶動了Micro LED技術和產業的飛速發展。坊間充斥著各種Micro LED的信息，不少企業聲稱已經掌握了Micro LED技術並實現量產。然而有知情人士卻透露，當前並無成熟的Micro LED技術，那麼所謂Micro LED產品量產的傳聞不是概念炒作又是什麼呢？
至於為什麼會存在Micro LED概念的炒作空間，原因還在於業界對於Micro LED的定義還沒有完全達成共識。有關Micro LED定義，不同領域對其有不同的看法。從易於技術迭代理解角度，上遊和面板顯示企業傾向於從晶片尺寸、正倒裝和薄膜轉移(去襯底)來定義Mini LED和Micro LED。例如臺灣晶電就認為傳統LED晶片是介於200～300μm，Mini LED約50～60μm，Micro LED則是在15μm及以下；而從易於大屏顯示應用端理解角度，很多中遊和LED顯示屏應用企業則更傾向於用像素間距(Pitch)來定義Mini LED和Micro LED。國內直顯廠商利亞德則根據自身的實際的應用情況，將晶片兩個維度尺寸均在100~300μ m之間，通過倒裝封裝方式，採用普通或巨量轉移方式生成顯示產品定義為Mini LED；而將晶片任意兩個維度小於100μ m，採用倒裝封裝方式，巨量轉移生成的顯示產品定義為Micro LED。但行業內通常將50～200μm定義為Mini LED，50μm尺寸以下的晶片則為Micro LED。從不同的有關Micro LED的定義中，不難看出，雖然在晶片尺寸方面還存在著較大爭議，但所涉及到的晶片搬運的巨量轉移技術卻是共識。那麼什麼是巨量轉移技術呢？
何為巨量轉移技術（Mass Transfer）？
巨量轉移是一個學術名詞，經常用於物質處理流程的工程設計上，它涉及物理系統內的物質或粒子的擴散和對流。更具體的說，巨量轉移是在描述一個化學或物理的機制，它是一種運輸的現象，意指大數量的點（分子或粒子）從某一端移動到另一端。它可以是單一階段，或者多重階段，且涉及一個液體或者氣體的階段，有時候也可能在固體物質中發生。一個經典的巨量轉移範例，就是水的「蒸發」，透過蒸發現象，能讓大量的水分粒子移動到另一個物質上，同理，擴散也是如此。在Micro LED領域，當晶片在源基板上生長後，需要通過某種高精度設備將大量Micro LED晶片從源基板分離並轉移到目標基板或者驅動電路板上，以滿足應用需求，這一步驟被稱為巨量轉移技術。
巨量轉移技術之所以引起Micro LED從業者關注，主要在於傳統的LED在封裝環節，一般採用真空吸附的方式進行轉移。但由於真空管在物理極限下只能做到大約80μm，而Micro LED的尺寸基本小於50μm，所以真空吸附的方式在Micro LED時代不再適用。要把數百萬甚至數千萬顆微米級的LED晶片正確且高效的移動到電路基板上是一個很大的難題，以一個4K TV為例，需要轉移的晶片就高達2400萬顆（以4000 x 2000 x RGB三色計算），即使一次轉移1萬顆，也需要重複2400次。
由於待轉移的LED晶片尺寸更小，大約為頭髮絲的1/10，需要精度很高的精細化操作；一次轉移需要移動幾萬乃至幾十萬顆以上的LED，數量十分巨大，要求有極高的轉移速率。目前Micro LED最大的挑戰就在於如何把巨量的微米級的LED晶片，透過高準度的設備，將之布置在目標基板或者電路上，以及如何將轉移良率提升到99.9999 %(俗稱的」六個九」)，且每顆晶片的精準度必須控制在正負 0.5 μm 以內。
針對各方宣稱在Micro LED巨量轉移方面取得的突破，南方科技大學Micro LED研究中心的劉召軍教授坦言，任何脫離Micro LED晶片尺寸來談巨量轉移都是「耍流氓」，巨量轉移必須應該是轉移50 μm以下的Micro LED晶片才有意義。當前晶片廠商50 μm以下的晶片供貨極少，基本上沒有量產型的產品，而巨量轉移如果不能做到大規模持續的轉移，則毫無意義。老鷹半導體的創始人邊迪斐也持這一觀點，他認為在當前的產業環境下談論巨量轉移話題，就是一個偽命題。由於Micro LED的晶圓所涉及到化合物半導體材料存在著一致性等方面的問題，就必須在晶片端完成相關需轉移晶片的分選，但當前產業界根本不具備相關晶片的分選能力，市場上也沒有相關分選設備在售。因此脫離當前產業實際空談巨量轉移技術並不能解決實際問題。
當前巨量轉移技術進展
為突破巨量轉移技術，一批國際及臺灣廠商如Luxvue、Cooledge、 VueReal、 X-Celeprint、 ITRI、 KIMM、 Innovasonic、 PlayNitride、Rohinni、 Uniqarta、 Optovate、Coherent、 Nth degree、 e-Lux、 SelfArray等都做了前瞻性的研究，分別開創了精準抓取（Fine Pick/Place）的技術——「靜電力」、「凡德華力」和「磁力」；選擇性釋放（Selective Release）、自組裝(Self-Assembly)及轉印（Roll Printing）技術等有代表性的巨量轉移技術流派。
目前，巨量轉移已發展出多種技術流派，儘管基於不同的原理，但都需要將晶片從源生長基板分離，然後通過某種作用方式選擇性地將LED晶片放置到目標基板上。其中，基板分離是通過機械應力、化學腐蝕或雷射作用等方式，對源基板進行整體式批量處理，以便於後續的取放工藝。晶片取放工藝是巨量轉移技術中最重要的環節，從工藝角度來講，如何實現高精度且選擇性地批量拾取、放置是各技術流派的核心內容。
精準抓取技術（Fine Pick/Place）
精準抓取技術是巨量轉移技術研發企業延續傳統LED晶片真空吸附轉移原理而進行的創新，即通過一個作用力，精準將巨量的Micro LED晶片吸取，然後將其精準轉移到目標襯底上，實現精準安放的過程。而精準抓取巨量轉移技術因其應用工藝和力學原理的不同又誕生了「靜電力」、「凡德華力」和「磁力」等三種技術方案。「靜電力」轉移技術採用具有雙級結構的轉移頭，在轉移過程中，分別施於正負電壓，當從襯底上抓取LED時，對一矽電極通正電，LED就會吸附在轉移頭上，當需要把LED放到既定位置時，對另外一個矽電極通負電，即可完成轉移。採用靜電力技術方案的代表廠商有被蘋果併購的LuxVue以及Mikro Mesa等。
而凡德華力技術也稱之為微印章轉移技術（μTP），使用彈性印模，結合高精度運動控制列印頭，利用凡德華力，通過改變列印頭的速度，讓LED粘附在轉移頭上，或列印到目標襯底片的預定位置上。其代表廠商 X-Celeprint、AUO等企業。
磁力轉移技術是在切割之前，在Micro LED上混入諸如鐵鈷鎳等磁性材料，利用電磁吸附和釋放。磁力轉移技術的陣營為以臺灣工研院（ITRI）、錼創（PlayNitride）等為代表。
對於精準拾取技術而言，基於靜電力、範德華力、磁力等力學原理產生對晶片的拾取放置的作用力，通過轉移頭來滿足選擇性操作，而轉移數量則取決於轉移頭的尺寸，但該技術大多對晶片有特殊要求，如電磁力轉移需要在晶片中摻入鐵、鎳等磁性材料，微印章轉移技術需要晶片與基板為弱連接結構，這對晶片的發光特性會有一定的影響。
選擇性釋放技術（Selective Release）
選擇性釋放，不用經過抓取（Pick）環節，直接從原有的襯底上將LED進行轉移，目前實現方式最多的是圖案化雷射剝離（p-LLO）,即使用準分子雷射，照射在生長界面上的氮化鎵薄片上稀疏分離的模具大小區域，再通過紫外線曝光產生鎵元素和氮氣，做到平行轉移至襯底，實現精準的光學陣列。圖案化雷射方案以雷射對原基板快速掃描，使Micro LED晶片脫離原基板轉移到中間載體，再通過雷射將Micro LED轉移至目標基板。其代表性廠商為 Uniqarta、 Optovate、Coherent。
相對而言，由於機械剝離蝕刻操作複雜，且蝕刻程度的不均勻性使得後續的選擇性拾取作用力需根據單次蝕刻結構的斷裂特性進行調整，可選擇性差；化學剝離受化學反應速率影響，且後期需增加化學溶液乾燥步驟，工藝時間較長；雷射剝離技術可實現高效率地剝離，相對前兩者而言更方便後續選擇性取放工藝，但存在對GaN薄膜的熱損傷問題，仍需進一步解決。
雷射驅動轉移技術則基於雷射與物質的作用機理，通過燒蝕或直接釋放原理產生轉移晶片的作用力，通過掩膜、光斑聚焦陣列化等方式實現選擇性，且雷射相對其他技術而言在修複方面具有優勢，可以將壞點融掉，對於提高良率具有很大的作用，但雷射轉移雖然能夠滿足高速、選擇性轉移，但轉移精度影響因素較多，需要研究雷射參數（如雷射能量密度、脈衝頻率、光斑大小等）、轉移裝置的幾何參數（如極板間距、晶片間距）等多種參數問題，且雷射設備昂貴，相對而言成本會較高。
自組裝技術(Self-Assembly)
自組裝技術目前通常以流體自組裝和磁力引導為代表。流體自組裝技術利用刷桶在襯底上滾動，使得Micro LED晶片置於液體懸浮液中，通過流體力，讓Micro LED晶片落入襯底上的對應井中。磁力引導則以Micro LED晶片外部包裹熱解磁性膜，在磁場引導下，將Micro LED晶片快速排列到指定的位置。其代表性廠商為被富士康併購的e-Lux、Nth degree。自組裝技術雖然可以在流體流動過程總實現精確的位置和組裝，但選擇性差，後續缺陷修復會很困難。
轉印（Roll Printing）技術
轉印技術是通過印刷的方式進行轉移，用滾輪將TFT與Micro LED轉移到玻璃基底上面，將二者有機結合成有源矩陣型Micro LED面板。其代表性研究機構韓國機械與材料研究所KIMM受PDMS印章方法啟發，創建了一次性轉移膜，並在其上塗有輥印章以轉移組件：首先拾取一系列TFT，然後將它們放置在臨時基板上，然後在其上放置TFT元件情況下，傳送基板以進行第二次傳送，將Micro LED晶片從半導體晶圓上取下並精確地放置在基板上，在室溫下進行焊料鍵合，使其與先前沉積的電晶體連接，將兩個互聯陣列轉移到目標基板上，成為有源矩陣Micro LED顯示器。
以上介紹的幾種主要的巨量轉移技術，除選擇性和精度外，為了提高經濟和時間效益，轉移率也是確定不同轉移技術實用性的關鍵參數。在雷射驅動，自組裝技術，精準抓取技術中的彈性體印章和卷對卷衝壓等主流技術中，流體組裝表現出最快的轉移速度——每小時5,000萬個晶片，而卷對卷輥印轉移率達每小時3600萬個晶片，彈性體印章轉移率達每小時100萬個晶片，從轉移速度看，流體組裝技術可以提供最好的轉移性能，但該技術的開發仍在進行中。相對而言，流體組裝技術轉移速率最高，但由於流體力控制技術難度大，相對其他技術而言成功概率低，且實現較為困難；滾輪轉印技術和微印章轉移技術容易且轉移速率較高，但是選擇性差，後期檢修環節不容易實現，導致良率保障低；與此相似的靜電、磁力轉移由於轉移頭的尺寸限制，傳遞速度大大降低，但選擇性相對好且產率高。而雷射輔助技術由於其轉移速度快、可靠性高且選擇性好，可應用於任何尺寸面板的轉移，在未來的巨量轉移技術中佔有極高的技術優勢。
而經過市場的選擇，當前自組裝、轉印及雷射驅動轉移技術則更受親睞，有望成為主流的巨量轉移技術。但相關巨量轉移的效率以及良率還處在艱難的爬坡過程中，有業者表示，相關技術成熟恐還需2到3年時間。
總體而言，Micro LED顯示技術仍屬於起步階段，巨量轉移等制約瓶頸使得其尚未能夠大規模商業化發展。其未來的應用有兩個方向，一個是小尺寸、超高解析度的方向；另一個是大尺寸屏幕的方向。對於晶片轉移而言，小尺寸應用為了保證超高解析度的顯示則更注重轉移精度，對組裝速率的要求相比大尺寸應用要低一些；而尺寸較大的應用則相反，顯示面積增大意味著需要更多數量的晶片參與轉移過程，相對而言更關注組裝速率和成本。總體而言，小尺寸顯示應用如穿戴式手錶等領域由於轉移數量少，難度相對較低，是當前最容易實現的應用Micro LED顯示的領域；而中大尺寸應用如電視等領域的決定因素在於成本，即低成本前提下滿足大批量、高速率轉移，這一技術當前還需突破，目前商業化的可能性還比較低。