被貼上“低碳”“環(huán)?！钡葮?biāo)簽的LED正在改變我們的生活，市場(chǎng)認(rèn)知度也越來越高。和電子信息產(chǎn)業(yè)其他領(lǐng)域類似，芯片成為L(zhǎng)ED產(chǎn)業(yè)鏈中價(jià)值最大的一個(gè)環(huán)節(jié)?？v觀近年的發(fā)展，LED芯片技術(shù)經(jīng)過了內(nèi)量子效率提升和以圖形襯底(PSS)技術(shù)、ITO透明電極技術(shù)、隱形切割(或側(cè)壁腐蝕)技術(shù)、芯片版圖設(shè)計(jì)等為主要組成部分的外量子效率提升，再加上封裝技術(shù)的進(jìn)步，發(fā)光效率成倍提升，成本價(jià)格隨之下降，全面驗(yàn)證了LED行業(yè)中的摩爾定律即Haitz定律。提升光效、改善散熱、降低成本一直是LED芯片技術(shù)發(fā)展方向和企業(yè)戰(zhàn)略訴求。

圖為L(zhǎng)ED芯片研制車間

HV-LED成工藝創(chuàng)新方向

HV-LED在高效、成本、穩(wěn)定性方面均有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，目前整個(gè)市場(chǎng)還沒有非常成熟的產(chǎn)品。

“隨著產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)越來越激烈，技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)顯得更為關(guān)鍵，誰保持了創(chuàng)新，誰的技術(shù)水平走在了前面，那么誰就在市場(chǎng)上站穩(wěn)了腳跟。”山東浪潮華光光電子股份有限公司副總經(jīng)理肖成峰在接受《中國(guó)電子報(bào)》記者采訪時(shí)這樣看待LED芯片的技術(shù)創(chuàng)新。可以說，LED芯片技術(shù)創(chuàng)新，對(duì)提升產(chǎn)品指標(biāo)、降低生產(chǎn)成本等方面起著至關(guān)重要的作用。

在談到LED芯片技術(shù)的創(chuàng)新，肖成峰告訴記者，對(duì)于HV-LED(高壓LED)，目前整個(gè)市場(chǎng)還沒有非常成熟的產(chǎn)品，但未來照明領(lǐng)域，HV-LED一定有它的優(yōu)勢(shì)。

那么何謂HV-LED?記者了解到，在制造LED大功率產(chǎn)品中，企業(yè)的通常做法是在電壓不變的情況下，增加電流，但電流越做越大時(shí)，產(chǎn)品產(chǎn)生的熱量也在加大，對(duì)LED產(chǎn)品壽命傷害也極大，產(chǎn)品穩(wěn)定性也不高。如果在電流不變的情況下，增加單顆芯片的電壓，從而使熱量減少，光效提高，成本減少，這種產(chǎn)品即為高壓HV-LED。也就是說，HV-LED在光效、成本、穩(wěn)定性方面均有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。其是芯片未來技術(shù)發(fā)展方向也是情理之中的。

直觀地看，在電壓不變情況下，把單顆3V芯片作串并關(guān)系的排列組合來得到所需的電壓與電流，串聯(lián)在LED支架或基板上，如：3×4LED串聯(lián)或3×5LED串聯(lián)，導(dǎo)致電流量極大。隨著HV-高壓LED的面世，這種現(xiàn)象得到巨大改善，企業(yè)在電流不變的情況下，增加單顆芯片電壓，把許多串聯(lián)的LED變成單顆芯片，解決了問題所在，產(chǎn)品的光效也得到最大限度的提升?！癏V-LED是發(fā)展趨勢(shì)，目前全世界主流LED企業(yè)都在往這方面發(fā)展，而且HV-LED的優(yōu)勢(shì)是壓降小、高PF值(PowerFactor)、熱度小、電源效率高、產(chǎn)品零部件更少，成本更低。”新創(chuàng)科技有限公司總經(jīng)理魏偉珍告訴記者。據(jù)了解，目前國(guó)外主流企業(yè)如日亞、三星、科銳、歐司朗等公司均將HV-LED當(dāng)作芯片研發(fā)發(fā)力的戰(zhàn)略重點(diǎn)。

在襯底材料上做文章

未來多種襯底材料同臺(tái)競(jìng)爭(zhēng)，其中藍(lán)寶石和硅材料市場(chǎng)占有率最高。

“藍(lán)寶石襯底還是硅襯底?”相信這個(gè)問題還會(huì)持續(xù)爭(zhēng)論很長(zhǎng)一段時(shí)間。

目前市場(chǎng)上LED用到的襯底材料有藍(lán)寶石、SiC、Si、ZnO以及GaN，中國(guó)市場(chǎng)上99%的襯底材料是藍(lán)寶石，而就全球范圍來看，藍(lán)寶石襯底的LED市場(chǎng)份額也占到95%以上。但是藍(lán)寶石襯底的LED技術(shù)已發(fā)展成熟，相關(guān)專利網(wǎng)已被國(guó)際領(lǐng)頭公司嚴(yán)密布局，對(duì)后來者非常不利。同時(shí)為了降低成本，基于藍(lán)寶石襯底的LED外延片尺寸的擴(kuò)大(如6英寸)也面臨著一系列技術(shù)上的難題。很多LED廠商為了進(jìn)一步提高產(chǎn)品的性價(jià)比，紛紛開始研發(fā)新的技術(shù)路線。諸如韓國(guó)首爾半導(dǎo)體公司研發(fā)GaN襯底的LED同質(zhì)外延技術(shù)，美國(guó)普瑞光電公司、歐司朗Osram、韓國(guó)三星、日本東芝等眾多公司在開發(fā)硅襯底GaN基LED技術(shù)。我國(guó)晶能光電“GaN-On-SiLED外延芯片制備技術(shù)/硅基大功率藍(lán)光芯片”還曾榮獲“2012中國(guó)LED行業(yè)創(chuàng)新技術(shù)和產(chǎn)品獎(jiǎng)”。

晶能光電的硅襯底LED技術(shù)研發(fā)副總裁孫錢向媒體表示，晶能光電去年在全球率先開始量產(chǎn)新一代硅襯底大功率LED。與傳統(tǒng)的藍(lán)寶石襯底LED芯片的封裝方式不一樣，硅襯底LED垂直結(jié)構(gòu)薄膜芯片的封裝需采用陶瓷基板。而之前中國(guó)大陸大多數(shù)下游企業(yè)都是封裝藍(lán)寶石襯底的LED芯片，希望他們能跟上國(guó)際主流盡快開發(fā)出陶瓷基板的封裝技術(shù)，把硅襯底LED的光斑好、電壓低、散熱良好、適合大電流驅(qū)動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)發(fā)揮出來。

據(jù)介紹，大尺寸硅襯底LED有著更高的性價(jià)比，是目前國(guó)內(nèi)外行業(yè)的研究熱點(diǎn)。其成本上的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在以下幾個(gè)主要方面：一是大尺寸硅襯底的材料成本比同等大小的藍(lán)寶石襯底的成本要低很多;二是可以采用IC廠折舊的自動(dòng)化硅工藝線，設(shè)備折舊成本低，且工藝穩(wěn)定性和產(chǎn)品良率將優(yōu)于目前LED行業(yè)的大量人工作業(yè);三是大尺寸硅襯底LED芯片的生產(chǎn)效率也將遠(yuǎn)高于目前基于2英寸的生產(chǎn)模式。

在孫錢看來，硅襯底材料的生產(chǎn)技術(shù)已非常成熟，大尺寸硅襯底LED的高性價(jià)比將給藍(lán)寶石帶來巨大壓力。

當(dāng)然，市場(chǎng)上也有不同的聲音，例如新廣聯(lián)科技股份有限公司副總經(jīng)理郭文平就表示，首先硅襯底的外延技術(shù)難題雖然逐步得到解決，然而良率仍然是一個(gè)很大的問題，需要較長(zhǎng)的時(shí)間去解決;其次，由于硅襯底不透光，襯底必須去除，因此一片硅基LED外延片需要消耗兩片襯底;再次，硅襯底相對(duì)于同尺寸的藍(lán)寶石襯底有價(jià)格優(yōu)勢(shì)，但是相對(duì)于業(yè)界實(shí)際采用的中小尺寸的藍(lán)寶石，考慮到兩片的消耗，價(jià)格并沒有太大的優(yōu)勢(shì);最后還有一個(gè)更大的問題，硅襯底的優(yōu)勢(shì)建立在一個(gè)前提上：即必須擁有已經(jīng)折舊完成的IC產(chǎn)線。

“所有這些條件綜合起來，硅襯底LED的前途依然是非常渺茫的。不排除像東芝、臺(tái)積電這類的IC廠商幸運(yùn)地量產(chǎn)硅襯底LED，并且成本能夠與藍(lán)寶石襯底相當(dāng)。倘若他們釋放的產(chǎn)能較小，則對(duì)市場(chǎng)影響不大;若釋放的產(chǎn)能很大，足以對(duì)市場(chǎng)產(chǎn)生影響，但其巨大的外延片產(chǎn)能從何而來?可以這樣說，由2010~2012年LED上游投資狂潮帶來的既有產(chǎn)能已經(jīng)阻擋了硅襯底的大規(guī)模應(yīng)用之路。”孫錢表示。

無論如何，藍(lán)寶石襯底LED和硅襯底LED目前來看誰都不會(huì)把誰完全淘汰，未來應(yīng)該是藍(lán)寶石、硅和碳化硅等幾種襯底在LED市場(chǎng)上共爭(zhēng)共存的格局，根據(jù)各自定位，各有所為。

記者觀察

應(yīng)用創(chuàng)新謀求差異化發(fā)展

在強(qiáng)敵如林的LED產(chǎn)業(yè)環(huán)境下，我國(guó)LED芯片企業(yè)一直在謀變。除了技術(shù)創(chuàng)新外，市場(chǎng)應(yīng)用創(chuàng)新也不容忽視，差異化發(fā)展路線已成為中國(guó)芯片企業(yè)立足之本。

記者發(fā)現(xiàn)，中國(guó)LED芯片領(lǐng)域中，一些骨干企業(yè)如三安光電已開始注重農(nóng)業(yè)照明、醫(yī)療照明等有巨大潛力的細(xì)分市場(chǎng)，并致力于推動(dòng)相關(guān)應(yīng)用。目前，全球做此嘗試的企業(yè)并不為多。[!--empirenews.page--]

據(jù)了解，LED光源通過模擬植物生長(zhǎng)所需的光源光譜，不僅能讓植物每時(shí)每刻都能生長(zhǎng)，同時(shí)對(duì)于穩(wěn)固花期也有效果。除了能幫助植物生長(zhǎng)、減少病蟲害、控制環(huán)境溫度，LED照明還可以控制植物開花的時(shí)間。但對(duì)植物進(jìn)行人工照明時(shí)，不同植物需要不同的波長(zhǎng)，而同一植物不同的生長(zhǎng)時(shí)期，如發(fā)芽、開花、結(jié)果等，其需要的波長(zhǎng)也不一樣。中國(guó)一些LED芯片企業(yè)研發(fā)的全彩LED芯片可為植物生長(zhǎng)照明提供全波段波長(zhǎng)，并已開始量產(chǎn)應(yīng)用。例如，三安正在與福建省農(nóng)林廳、福建農(nóng)學(xué)院緊密合作以推動(dòng)LED照明的農(nóng)業(yè)應(yīng)用。

醫(yī)療領(lǐng)域也是企業(yè)市場(chǎng)應(yīng)用創(chuàng)新的戰(zhàn)略重點(diǎn)。據(jù)悉，中國(guó)近兩年來LED檢查燈、LED頭燈在治療室、急救室領(lǐng)域已得到快速推廣，中國(guó)企業(yè)市場(chǎng)份額也在穩(wěn)步提升。來源:中國(guó)電子報(bào)、電子信息產(chǎn)業(yè)網(wǎng)