被貼上“低碳”“環(huán)?！钡葮撕灥腖ED正在改變我們的生活，市場認知度也越來越高。和電子信息產(chǎn)業(yè)其他領(lǐng)域類似，芯片成為LED產(chǎn)業(yè)鏈中價值最大的一個環(huán)節(jié)。縱觀近年的發(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)的進步，發(fā)光效率成倍提升，成本價格隨之下降，全面驗證了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LED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)定性方面均有很強的競爭力，目前整個市場還沒有非常成熟的產(chǎn)品。

“隨著產(chǎn)品競爭越來越激烈，技術(shù)的競爭顯得更為關(guān)鍵，誰保持了創(chuàng)新，誰的技術(shù)水平走在了前面，那么誰就在市場上站穩(wěn)了腳跟?！鄙綎|浪潮華光光電子股份有限公司副總經(jīng)理肖成峰在接受《中國電子報》記者采訪時這樣看待LED芯片的技術(shù)創(chuàng)新?？梢哉f，LED芯片技術(shù)創(chuàng)新，對提升產(chǎn)品指標、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，對于HV-LED(高壓LED)，目前整個市場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。

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，產(chǎn)品產(chǎn)生的熱量也在加大，對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)定性方面均有很強的競爭力。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，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，目前國外主流企業(yè)如日亞、三星、科銳、歐司朗等公司均將HV-LED當作芯片研發(fā)發(fā)力的戰(zhàn)略重點。

在襯底材料上做文章

未來多種襯底材料同臺競爭，其中藍寶石和硅材料市場占有率最高。

“藍寶石襯底還是硅襯底?”相信這個問題還會持續(xù)爭論很長一段時間。

目前市場上LED用到的襯底材料有藍寶石、SiC、Si、ZnO以及GaN，中國市場上99%的襯底材料是藍寶石，而就全球范圍來看，藍寶石襯底的LED市場份額也占到95%以上。但是藍寶石襯底的LED技術(shù)已發(fā)展成熟，相關(guān)專利網(wǎng)已被國際領(lǐng)頭公司嚴密布局，對后來者非常不利。同時為了降低成本，基于藍寶石襯底的LED外延片尺寸的擴大(如6英寸)也面臨著一系列技術(shù)上的難題。很多LED廠商為了進一步提高產(chǎn)品的性價比，紛紛開始研發(fā)新的技術(shù)路線。諸如韓國首爾半導(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(fā)硅襯底GaN基LED技術(shù)。我國晶能光電“GaN-On-SiLED外延芯片制備技術(shù)/硅基大功率藍光芯片”還曾榮獲“2012中國LED行業(yè)創(chuàng)新技術(shù)和產(chǎn)品獎”。

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。而之前中國大陸大多數(shù)下游企業(yè)都是封裝藍寶石襯底的LED芯片，希望他們能跟上國際主流盡快開發(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)動等優(yōu)點發(fā)揮出來。

據(jù)介紹，大尺寸硅襯底LED有著更高的性價比，是目前國內(nèi)外行業(yè)的研究熱點。其成本上的優(yōu)勢體現(xiàn)在以下幾個主要方面：一是大尺寸硅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;二是可以采用IC廠折舊的自動化硅工藝線，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的高性價比將給藍寶石帶來巨大壓力。

當然，市場上也有不同的聲音，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很大的問題，需要較長的時間去解決;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，硅襯底相對于同尺寸的藍寶石襯底有價格優(yōu)勢，但是相對于業(yè)界實際采用的中小尺寸的藍寶石，考慮到兩片的消耗，價格并沒有太大的優(yōu)勢;最后還有一個更大的問題，硅襯底的優(yōu)勢建立在一個前提上：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、臺積電這類的IC廠商幸運地量產(chǎn)硅襯底LED，并且成本能夠與藍寶石襯底相當。倘若他們釋放的產(chǎn)能較小，則對市場影響不大;若釋放的產(chǎn)能很大，足以對市場產(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，藍寶石襯底LED和硅襯底LED目前來看誰都不會把誰完全淘汰，未來應(yīng)該是藍寶石、硅和碳化硅等幾種襯底在LED市場上共爭共存的格局，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

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

記者發(fā)現(xiàn)，中國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分市場，并致力于推動相關(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所需的光源光譜，不僅能讓植物每時每刻都能生長，同時對于穩(wěn)固花期也有效果。除了能幫助植物生長、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間。但對植物進行人工照明時，不同植物需要不同的波長，而同一植物不同的生長時期，如發(fā)芽、開花、結(jié)果等，其需要的波長也不一樣。中國一些LED芯片企業(yè)研發(fā)的全彩LED芯片可為植物生長照明提供全波段波長，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LED照明的農(nóng)業(yè)應(yīng)用。

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