正蓬勃发展，显示作为数字信息的重要载体，创新步伐加快，市场前景广阔。目前主流的显示技术为LCD和OLED，但其具有色彩效果差、寿命短、功耗大等缺点，在一些领域如VR/AR、可穿戴器件及大屏显示等方面逐渐难以满足用户对屏幕素质的需求，人们对新型显示技术的呼声越来越大。Micro LED是指单个芯片尺寸在微米量级的LED，其作为一股新兴显示技术，凭借色彩好、分辨率高、寿命长、快速响应、外形轻薄、多应用场景等优势迅速成为行业热点，被誉为“下一代显示技术”。我国在 III 族氮化物发光材料和器件领域具有良好基础，当前中国大陆在 LED 芯片领域产能已超过全球总量的70%。为抢占未来Micro-LED显示产业高地、掌握Micro-LED显示领域核心技术，迫切要求对显示用Micro-LED材料和芯片进行研究，取得新的突破，实现技术跨越。但目前Micro LED仍主要停留在实验室阶段，未能大规模商用。究其原因，其一在于小电流密度注入条件下高量子效率外延结构参数设计效率低，现有大尺寸外延芯片已经不再适用于Micro LED芯片，对研发人员理论要求高，实验门槛高；其二在于低损伤刻蚀技术、侧壁损伤修复和钝化技术等关键芯片工艺研发成本高且效率低，研发人员一次次的试错调整参数使得最有工艺参数摸索困难；其三在于现有大尺寸LED芯片中的物理规律大多与Micro LED物理规律不符，研发人员在判断时会有遗漏和局限。这些难题成为了阻碍其走向市场的瓶颈。本项目面向 Micro-LED 显示应用，开展了Micro LED芯片领域的研究，针对现有外延芯片结构和工艺进行改良，为企业提供技术服务，在外延领域提供技术指导方案；有力推动 Micro-LED 显示技术的实用化进程。在本项目中，我们围绕上述核心科学技术问题，主要推出采用人工智能辅助研究大尺寸衬底高均匀性Micro-LED外延动力学及关键器件工艺，设计高性能Micro LED。我们还推出了一系列拓展产品以实现高效的Micro LED 外延设计。首先，针对现有理论难以支撑研发Micro LED外延芯片，对研发人员理论知识和实操能力由极大挑战这一问题，本项目提出一种基于深度学习算法的Micro LED外延芯片性能预测模型。相较于传统经验型试错和理论模拟方式，该模型通过数据驱动方式对已知外延结构-性能对应关系建模。从而实现毫秒级性能精准预测，解决外延设计门槛高问题。其次，针对外延片生长和芯片制备工艺繁琐，开销大耗时长，但难以在较短时间内明确器件性能这一问题，本项目提出一种基于模型的高通量筛选方式和参数调优方式，调整参数调控窗口，并行对上万个位置结构进行高性能结构预筛选和智能化技术优化。大大缩减实验搜索空间，从而降低研发成本，解决外延设计成本高问题。最后，针对应用于不同场景的定制化外延结构、芯片工艺设计困难，难以跨产业链发展问题，本项目提出一种基于迁移学习算法的跨链研发方案，通过不同应用场景下LED应用共性的知识迁移，打通面向其他产业链的LED与Micro LED技术壁垒，快速适配新产业。本项目主要创新点在于开拓性的提出 AI 赋能的 Micro-LED 外延结构分析技术。第一，基于深度学习框架，优化外延过程中众多变量；第二，构建标准化的Micro LED数据库，为AI技术应用落地提供有力支撑；第三，开发AI预测系统和数据挖掘算法，助力企业打通不同应用下的技术壁垒。 商业规划方面，本项目团队已成立厦门南强微来科技有限公司，公司以厦门市未来显示技术研究院、半导体光电材料及其高效转换器件协同创新中心、微纳光电子材料与器件教育部工程研究中心和福建省半导体光电材料及应用重点实验室等研究中心作为平台。公司成员集结了厦门大学物理科学与技术学院、电子科学与技术学院、经济管理学院、法学院等多个学院的研究生与本科生。本公司与多家显示企业和高校进行密切引资合作，并已经与LED行业龙头三安光电股份有限公司进行了项目合作。项目合作单位集合了我国在化合物半导体材料、LED 工艺、光电器件物理和集成应用领域的优势力量，具有良好的合作基础和协同创新能力，学术和技术交流气氛浓厚。本项目旨在国内形成完整产业链，加速Micro LED商业化进程，从根本上避免显示产业链“卡脖子”问题，推动显示技术的产业变革。章 市场分析与行业现状1.1 显示市场分析1.1.1 显示领域技术分类随着5G通信、人工智能、物联网等新兴技术的进步，显示技术作为数字信息载体和人机交互的重要窗口，正加快与其他行业的产业融合，成为新一代信息技术的先导性支柱产业，对社会经济发展于科技革新产生深刻而广泛的影响。工业和信息化部副部长王志军在2020世界显示产业大会上提到：“从2012年的740亿元增长至2019年的3725亿元，年均增长率超过20%，中国新型显示产业为全球产业链注入持续动能”。2020年，新冠肺炎疫情席卷全球，给各个国家经济造成巨大的冲击，各行各业陷入阴霾。疫情的出现改变了人们的生产、生活和消费方式，以“宅经济”为代表的新场景应用需求爆发，显示终端需求大增，远程会议、线上教育、居家娱乐等新需求的大幅增长，使显示产业快速回暖，呈现逆势上扬的态势。目前，显示市场中的主流技术产品有两种。第一类为液晶显示（Liquid crystal display，LCD），LCD是一种背光显示技术，其由白光背光光源、偏振片、液晶分子层以及彩色滤光片构成，其结构如图1.1（a）所示，通过电路控制电场改变液晶分子排列，进而控制通向不同彩色滤光片的白光光强，进而实现全彩显示。第二类为有机发光二极管（Organic lighting emitting diodes，OLED），OLED是以有机半导体薄膜作为有源区的发光显示器件，通过正负载流子注入有机图1.1(a) LCD结构图（b）OLED结构图与主导显示市场的液晶显示和有机电致发光显示技术相比，微小尺寸发光二极管（Micro-LED）显示技术被称为下一代显示技术，其具有高效率、高亮度、高分辨率、低能耗、高可靠性等综合性能优势，已成为国际显示领域激烈竞争的关键。Micro-LED 显示在国际上已经有20多年的发展历程，在国内的起步相对较晚，且因技术成本较高，当前 Micro-LED 显示整体上处于技术发展初期。1.1.2 国内外市场分析2000年，美国堪萨斯州立大学研究组首次研制出基于Ⅲ族氮化物半导体的微盘Micro-LED，并在 2001 年成功实现了显示用10×10阵列蓝光LED芯片。此后，英国思克莱德大学及香港科技大学研究

团队等相继加入，持续推动了Micro-LED在虚拟现实（VR）和增强现实（AR）微显示、可见光通信、光镊光遗传等应用方向等发展。Micro-LED显示不只受到国内外科研人员的热切关注，也得到了产业界的青睐。2012年Sony发表了55寸“Crystal LED Display”的Micro-LED技原型，2014年苹果收购LuxVue以布局Micro LED显示研究。在接下来的两年里，世界互联网巨头Google和Facebook也相继收购了具有Micro-LED显示屏制造技术的Glo和Infini-LED两家公司。Micro-LED技术已经成为世界显示业界当下最炙手可热、最具潜力的下一代显示技术候选者，也成为第三代半导体发展的又一个热点方向根据IHS的统计数据，2019年全球显示市场规模约为1078亿美元，其中LCD作为老牌技术，凭借产能高，成本低，稳定性高等优势，市场规模820亿美元，占比约76%；OLED作为近几年的新型显示技术，凭借色彩效果好、更轻薄、可弯曲的特点，很快受到用户的青睐，市场规模252亿美元，占比约22%；其他技术产品仅占约2%；同时Mini/Micro LED显示市场规模正逐年增加，预计2025年其全球市场规模达到约90亿美元。中国大陆地区在显示面板市场已具备一定竞争力。2019年，国产LCD在全球市场份额首次超过50%，掌握了市场的主导权，如图1.2所示，预计未来 3-5年中国大陆的市场份额将超过70%以上。中国市场的崛起一方面与资金和政策扶持有关，显示行业被国家列为重点扶持行业。另一方面也与国外市场的布局变化有关，三星、LG等企业在20年初相继宣布在年底中止LCD供应，转向发展新兴技术。图1.2 2020年全球显示面板产能占比我国新型显示产业已进入全球第一阵营，但自主创新能力仍总体落后于韩国、美国、日本等国，部分核心技术尚处于追赶阶段，关键设备仍被其他国家垄断。在“逆全球化”思潮和贸易保护主义抬头的背景下，过高的对外依存度将导致一旦上游断供，下游厂商将难以在短时间内找到合适的替代品，企业的生存和产业链的运转都将面临巨大的“卡脖子”风险，中兴、华为芯片事件都是明证。因此，我国必须增强核心技术自主创新能力，着眼部署下一代显示产业格局，研发和推进新型显示技术，这也符合国家“十四五”规划以及2035年远景目标的总要求。1.1.3 用户痛点与发展趋势显示企业的发展需要政策扶持、技术发展以及资金投入三者的共同推动。复盘显示技术的演变历史，从最早的阴极射线管到最近商业化的OLED显示技术，可以看出，高清化、轻薄化、彩色化、节能化一直是消费者的需求。LCD作为目前的主流技术，其发光原理在根源上限制了其色域和轻薄性更进一步发展，最大亮度、对比度、响应时间等参数也达到了物理极限。OLED作为主动式发光技术，相比LCD减少了厚度的同时也具备了可弯曲性，其色彩效果和功耗也有较大提升，但有机材料易老化，当某个区域长期显示高亮度光时，易造成图像有残影印在屏幕上的视觉缺陷，被称为“烧屏”，OLED 屏幕只能采用高频率频闪的调光方式，部分人可能因此感到不适，甚至对视觉有所损害。除此之外，随着智能终端的更新换代，如虚拟现实（Virtual Reality，VR）和