LEDinside探究矽襯底GaN基LED技術與前景

目前市場上LED用到的襯底材料有藍寶石、碳化矽SiC、矽Si、氧化鋅 ZnO、 以及氮化鎵GaN,中國市場上99%的襯底材料是藍寶石,而就全球範圍來看,藍寶石襯底的LED市場份額也佔到95%以上。

但是藍寶石襯底的LED技術已發展成熟,相關專利網已被國際領頭公司嚴密布局,對後來者非常不利。同時為了降低成本,基於藍寶石襯底的LED外延片尺寸的擴大(如6英寸)也面臨著一系列技術上的難題。很多LED廠商為了進一步提高產品的性價比,紛紛開始研發新的技術路線。諸如韓國首爾半導體公司研發GaN襯底的LED同質外延技術,美國普瑞光電公司、歐司朗Osram、韓國三星、日本東芝等眾多公司在開發矽襯底GaN基LED技術。

上述介紹的幾種LED襯底材料各有優缺點,如下表所示:

LEDinside此次重點探究矽襯底LED晶元產業的現狀。中國大陸有一家從事矽襯底LED研發和生產的企業——晶能光電有限公司。為了進一步了解矽襯底LED的性能優勢和市場前景,11月26日,LEDinside致電晶能光電,邀請晶能光電的矽襯底LED技術研發副總裁孫錢(美國耶魯大學博士、中組部首批國家“青年千人計劃”入選者)作更為細緻的介紹。

孫錢博士介紹,晶能光電今年在全球率先開始量產新一代矽襯底大功率LED,併入選國際半導體照明2012年度新聞。目前晶能光電生產的矽襯底LED晶元處於市場推廣階段,已給國內外三十多家客戶送樣。與傳統的藍寶石襯底LED晶元的封裝方式不一樣,矽襯底LED垂直結構薄膜晶元的封裝需採用陶瓷基板。而之前中國大陸大多數下游企業都是封裝藍寶石襯底的LED晶元,希望他們能跟上國際主流儘快開發出陶瓷基板的封裝技術,把矽襯底LED的光斑好、電壓低、散熱良好、適合大電流驅動等優點發揮出來。

他表示,大尺寸矽襯底LED有著更高的性價比,是目前國內外行業的研究熱點。其成本上的優勢體現在以下幾個主要方面:一、大尺寸矽襯底的材料成本比同等大小的藍寶石襯底的成本要低很多;二、可以採用IC廠折舊的自動化矽工藝線,設備折舊成本低,且工藝穩定性和產品良率將優於目前LED行業的大量人工作業;三、大尺寸矽襯底LED晶元的生產效率也將遠高於目前基於2英寸的生產模式。

孫錢博士認為,藍寶石襯底的價格降到了當前的水準,未來進一步下調的空間有限。而矽襯底材料的生產技術已非常成熟,大尺寸矽襯底LED的高性價比將推進LED晶元價格降低的下一輪風暴。當然,藍寶石襯底LED不會被淘汰掉,未來應該是藍寶石、矽、和碳化矽等幾種襯底在LED市場上共存的競爭格局,根據各自的性能特點,在不同的細分領域的來分得市場份額。

對於未來矽襯底LED晶元的推廣,孫錢博士給出了自己的建議。他表示,先同幾家比較有影響力的封裝大廠進行合作封裝矽襯底LED晶元,引導下游產業中小企業來參與,共同推進矽襯底LED的廣泛應用。同時,他呼籲國內外LED晶元廠家參與到矽襯底LED的產業當中來,大家一起努力將這條新的技術路線做好做大。

LEDinside打探到,晶能光電目前生產的中大尺寸矽襯底LED晶元的有28 mil X 28mil、35 mil X 35 mil、45 mil X 45 mil、55 mil X 55 mil 等規格產品,主要用在照明領域。小尺寸產品有8 mil X 8mil規格,主要用在數碼產品以及顯示幕等領域。迄今為止晶能光電在國際上取得了200多項專利,正成為在國際市場上較有競爭力的中國企業。

對於當前整個LED行業疲倦的狀態,孫錢博士也給出了自己的看法。他認為,產能過剩是相對的,拓展市場需要有更貼合市場的高性價比產品,中國的LED企業需要加強合作,在競爭前技術上應該有更多的合作和共享,這樣可以加快行業的發展速度。他表示,最近三安光電和台灣璨圓的合作,邁開了中國本土LED企業邁向國際市場的一大步,對於整個中國LED行業有著非常重要的意義。

LEDinside認為,在藍寶石襯底LED的領域里,中國的LED企業幾乎沒有核心技術專利,並一直處於被動狀態。但是矽襯底LED晶元方面,中國LED企業可以和國外廠家站在同一起跑線上,並且掌握了多項專利技術,具有較強的競爭優勢。

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