【專訪】 ALLOS首席執行官:GaN-on-Si為Micro LED生態系統鋪路

德國知識產權許可公司ALLOS Semiconductors將自己的定位成“適用於LED、電源和射頻應用的矽基氮化鎵(GaN-on-Si)基板技術的領先供應商”,並聲稱具有市場上最好的晶體質量、均勻性以及低晶圓翹曲度。

LEDinside有幸採訪了ALLOS公司首席執行官Burkhard Slischka,並請他談論了該公司的專有技術和他對未來MicroLED的展望。

(圖片:ALLOS Semiconductors)

問:Burkhard,很高興能採訪您!首先我們談談讀者最為關心的問題:為什麼是矽基氮化鎵?幾乎所有傳統LED的生產都是採用藍寶石襯底,為什麼Micro LEDs不一樣?

答:為了能夠成功生產Micro LED,根本性的改變是必要的,例如,採用新設備設計和新穎的製造技術。此外,最重要的是,生產良率必須遠高於當前LED行業。 對於所有這些變化,矽基氮化鎵是關鍵的推動因素,並且可以節省成本。

問:在您看來,矽基氮化鎵在生產良率和成本方面都有著更好的表現?

答:對,就是這樣。 為了理解這一點,我們需要從磊晶片生長到Micro LED晶粒被成功應用於顯示器的全過程來看待整個價值鏈。

問:在這個價值鏈上,您認為使用矽基氮化鎵襯底最大的影響在哪裡?

答:整個鏈條上有三個因素,即較大基板直徑的成本優勢、矽薄膜加工的優勢以及均勻性對良率的巨大影響。

問:那我們首先談談均勻性。2017年底,Veeco和ALLOS聯合發布新聞聲稱,ALLOS技術已可在200毫米矽基氮化鎵基板上實現最佳均勻性。與藍寶石基板氮化鎵相比如何?

答:我們展示的基板波長均勻性小於1納米,厚度均勻性等甚至更好。200毫米矽基氮化鎵基板與150毫米藍寶石基板氮化鎵基板在這些方面的表現相當。 此外,我們的技術具有非常好的可復制性。

下一個目標是在±1納米bin的範圍實現99%基板面積

問:您認為未來還有提升空間嗎?

答:是的,我們當然可以。 僅僅四周的時間,我們就通過Veeco的Propel反應腔取得了這些成果。 所以還有很大的改進空間。 下一個目標是在±1納米bin的範圍實現99%基板面積。

問:與其他人在150毫米藍寶石基板氮化鎵上獲得的均勻性相比,你是否認為ALLOS可以在200毫米的矽基氮化鎵上獲得相同甚至更好的均勻性?

答:是的,均勻性一致,但基板面積幾乎是其兩倍。

問:優秀的均勻性對Micro LED的重要性似乎比對傳統LED要高得多,為什麼?

答:均勻性是良率的關鍵推動因素。每個顯示器都需要數百萬個具有完全相同波長的Micro LED晶圓。 在組裝之前對LED晶圓進行的分類或後續進行的任何像素修復都會增加顯示器的成本。因此,這需要在一開始就採用非常均勻的磊晶材料來解決,否則Micro LED顯示屏將不具有成本競爭力。

問:在這種情況下,您認為最佳基板均勻性和每單位面積基板的最低磊晶成本哪個更重要?

答:這個問題非常好。單看這兩項中的一項其實是不科學的。因為具有更好均勻性的基板能夠提高所有後續製造步驟的良率。因此,即使外延成本更高,也可以通過更好的成品率來彌補成本上的差距。

“使用200 mm CMOS節省45%”

問:這導致了我們之前提到的第二個因素,即更大基板直徑的成本優勢。據我所知,轉向更大的基板直徑會降低每個晶元的成本。但是對於200 mm 藍寶石基氮化鎵來說,會是一樣嗎?

答:是的,原則上應該這樣認為。除此之外,藍寶石存在三個問題:1)200 mm藍寶石襯底的高成本; 2)可能無法實現所需的基板均勻性; 3)由於翹曲度大,能否獲得足夠的成品率。但更重要的是矽基氮化鎵的另一個優勢:可以使用現有的200 mm互補金屬氧化物半導體(CMOS)的處理能力,預計每個區域的成本節省45%。與此同時,它提供了Micro LED所需的高製程良率,傳統LED只有在大規模資本支出和技能升級後才能匹配。

問:你提到的45%只是來自基板加工嗎?

答:對的,更高的收益來自於襯底去除和粘合,以及巨量轉移時更好的“面積經濟”。

問:還有一個技術論點是我想瞭解的。您剛剛說在藍寶石上很難實現均勻性,那如何在200 mm的矽片上實現均勻性?

答:我們的矽基氮化鎵技術配備了獨特的應變工程技術。這使得我們能夠同時實現兩件事:在生長過程中,我們可以獲得非常好的溫度均勻性;冷卻後形成平的且無裂紋的基板。通常這兩者要折衷,但我們可以同時提供兩者。順便說一下,我們非常有信心將這個比例調整到300 mm。


“平的且無裂縫的300 mm是可能的”

問:300 mm矽基氮化鎵?

答:是的,300 mm是可能的。不巧的是,目前還沒有300 mm的工業級MOCVD設備。但我們樂觀地認為會發生改變。我們很快就可以展示第一款平的且無裂縫的300 mm矽基氮化鎵(GaN-on-Si)磊晶片。

問:很有趣!我明白了您剛剛介紹的矽基氮化鎵(GaN-on-Si)對於Micro LED的成本優勢。但是,與藍寶石基氮化鎵(GaN-on-sapphire)的性能差異呢?據我們瞭解,業界對矽基氮化鎵(GaN-on-Si)的亮度和光效率存在擔憂。

答:事實上,使用矽基氮化鎵(GaN-on-Si)來實現足夠好的晶體質量非常困難,這會損害您提到的LED的性能。我們剋服了這一缺陷,在業界使用矽基氮化鎵實現了最佳的晶體質量。實際上,我們的頂層缺陷密度僅為2 x 108 cm-² TDD,與藍寶石基的值相當。

問:對LED的性能,意味著什麼?
答:這意味著一旦我們授權並將其技術轉讓給客戶,他們現有的在藍寶石上生長的發光層與我們的矽襯底上氮化鎵緩沖層會被結合到一個配方中。這會產生出我們談到的具有所有優異性能的GaN-on-Si磊晶片,以及擁有我們客戶現在在藍寶石上生長的相同的發光結構和性能。

“與藍寶石基性能相同”

問:我們繼續討論商業方面。Micro LED對供應鏈的影響如何?

答:應用裝置大廠的目標應用將決定開發和業務決策。智能手機、電視機還是其他類型的設備製造商,要麼按照蘋果的模式,在自身內部建立Micro LED的能力;要麼激勵戰略合作夥伴為價值鏈上的零件提供解決方案。但無論是哪種情況,他們都需要協調價值鏈的技術、收益和成本,並在一定程度上為研發提供資金。 只等某個供應商為Micro LED提供端到端的解決方案對我而言並不是一個可行的策略。

問:這會如何影響ALLOS未來的經營戰略?

答:ALLOS在三個市場(LED,電源和射頻)都擁有強大的矽基氮化鎵(GaN-on-Si)技術。我們看到這三個市場需要不同的技術和業務架構,我們還需要在這三個市場中應用不同的戰略和戰略合作關系。

問:未來兩年,公司在Micro LED有什麼目標?

答:在Micro LED方面,我們正在與大公司和新創公司進行合作,進一步開發該技術。基於我們今天已經取得的出色表現以及我們強大的知識產權組合,我們看到我們處於一個有利的位置。現在,在價值鏈上擁有其他合適的合作夥伴,以及所需的資金用於開發Micro LED並進入量產,同樣重要。

問:假如我是您剛剛提到的一家應用裝置大廠,並且會帶領和贊助此類開發,我會要求獲得此研發技術的專有權......

答:是的,我們目前聽到了很多這樣的說法,正確的配合可能是一個雙贏的解決方案。

問:感謝您與我們交談,Burkhard。我們7月份在Micro LED論壇上見!

答:我很期待!

翻譯:Nicole, James / LEDinside
 

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