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解密?chē)?guó)家技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng):硅襯底LED技術(shù)

作者: 時(shí)間:2016-01-11 來(lái)源:中國(guó)經(jīng)濟(jì)網(wǎng) 收藏
編者按:不就是一項(xiàng)硅襯底LED技術(shù)嗎?但如果你清楚LED發(fā)展歷史,或許會(huì)由衷發(fā)出一聲感嘆。因?yàn)椋@是一項(xiàng)改寫(xiě)了半導(dǎo)體照明歷史的顛覆性新技術(shù)。

  拿下一場(chǎng)技術(shù)攻堅(jiān)戰(zhàn)不難??芍谱?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/硅襯底LED">硅襯底LED芯片有350多道工步,每一道工步都會(huì)遇到形形色色的問(wèn)題。比如,氮化鎵發(fā)光薄膜厚度雖僅有幾微米(頭發(fā)絲直徑約為50-100微米)卻由幾十層不同結(jié)構(gòu)構(gòu)成,如何保證每一層完好?如何提升芯片的光效?如何減少位錯(cuò)保證出光率?......第一個(gè)“吃螃蟹”,一系列層出不窮的技術(shù)“堅(jiān)冰”擋在晶能光電人面前。

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/201601/285538.htm

  這時(shí),有人說(shuō),“技術(shù)成功無(wú)望”;更有甚者,斷言“晶能光電是一個(gè)‘燙手山芋’,給它投的錢(qián)將會(huì)打水漂”。不過(guò),“自始至終我們都憋著一口氣,立志要爭(zhēng)口氣,把硅襯底技術(shù)做好?!焙途芄怆娨黄鸪砷L(zhǎng)的年青工程師封波深有感觸地說(shuō)。

  沒(méi)有可供參考的相關(guān)文獻(xiàn),沒(méi)有可資借鑒的經(jīng)驗(yàn),每走一步都要“摸著石頭過(guò)河”,每年因試錯(cuò)交出的“學(xué)費(fèi)”高達(dá)幾千萬(wàn)元,最困難時(shí)公司背負(fù)3個(gè)多億的貸款重?fù)?dān),但公司高管帶頭拿低工資也保證每年研發(fā)投入都在8000萬(wàn)元左右......堅(jiān)定開(kāi)辟一條LED新路,晶能光電咬牙堅(jiān)持。

  艱難困苦,玉汝于成。2009年實(shí)現(xiàn)硅襯底小功率LED芯片量產(chǎn),2012年6月實(shí)現(xiàn)大功率LED芯片規(guī)?;慨a(chǎn)。硅襯底LED技術(shù)征途上,晶能光電走在了前面。

  隨著硅襯底藍(lán)光和白光LED產(chǎn)品和工藝的成熟,晶能光電又開(kāi)始醞釀新的計(jì)劃,“開(kāi)發(fā)硅襯底紫光LED技術(shù),以及基于硅襯底氮化鎵基的功率型器件等新技術(shù)。”

  “寒冬”中逆流勇上

  在與硅襯底LED技術(shù)平行的另一條歷史軸線上,其產(chǎn)業(yè)化之旅也愈走愈順:2012年全行業(yè)企業(yè)設(shè)備開(kāi)機(jī)率不足60%,晶能光電滿(mǎn)產(chǎn)滿(mǎn)銷(xiāo),首次實(shí)現(xiàn)贏虧平衡;2013年銷(xiāo)售收入3300萬(wàn)美元;2014年銷(xiāo)售收入6099萬(wàn)美元。

  LED寒冬中逆流勇上,晶能光電的秘密武器是領(lǐng)先的硅襯底LED技術(shù)——

  從器件角度看,硅襯底散熱性能好、通過(guò)剝離消除應(yīng)力,因而產(chǎn)品抗靜電性能好、壽命長(zhǎng)、可承受的電流密度高,更適用于大功率LED照明;

  從襯底剝離方式看角度看,在制備薄膜型芯片時(shí),硅襯底成本遠(yuǎn)低于藍(lán)寶石襯底,由于采用化學(xué)腐蝕的方法來(lái)剝離,在效率和良率上,都高于采用激光剝離的藍(lán)寶石襯底產(chǎn)品,從而得到高質(zhì)量、低成本的垂直結(jié)構(gòu)芯片;

  從大規(guī)模生產(chǎn)的角度看,未來(lái)技術(shù)進(jìn)步可以很好地將硅襯底大尺寸的優(yōu)勢(shì)和集成電路行業(yè)成熟的自動(dòng)化設(shè)備和產(chǎn)線結(jié)合,大大提升現(xiàn)有LED行業(yè)的產(chǎn)業(yè)成熟度,可快速形成規(guī)?;?yīng),使LED照明綜合成本進(jìn)一步大幅下降;

  從產(chǎn)品特點(diǎn)角度看,采用單面出光的垂直結(jié)構(gòu)芯片結(jié)合白光芯片工藝,可以獲得方向性好、光品質(zhì)好的芯片,也讓硅襯底LED在小角度射燈、汽車(chē)照明、手機(jī)閃光燈等高品質(zhì)和方向性照明領(lǐng)域的應(yīng)用更具優(yōu)勢(shì)。

  這具體意味著什么?王敏舉例,車(chē)前大燈照明主要以大功率LED為主,車(chē)燈設(shè)計(jì)要求在有限的空間,解決光密度高、方向性好等要求;同時(shí)還要盡可能降低整燈的能耗。硅襯底LED單面高密度出光的優(yōu)勢(shì)變得非常明顯。

  正因如此,如今在摩托車(chē)燈、電動(dòng)車(chē)燈、移動(dòng)照明等國(guó)內(nèi)高端照明應(yīng)用市場(chǎng),晶能光電已占據(jù)較大份額,其照明產(chǎn)品亦出口至美國(guó)、巴西、日本、意大利等國(guó)。

  美國(guó)經(jīng)濟(jì)咨詢(xún)機(jī)構(gòu)IHS預(yù)計(jì),“到2020年硅襯底LED市場(chǎng)占有率將達(dá)到40%?!?/p>

  “現(xiàn)在,LED行業(yè)的大趨勢(shì)是向大尺寸襯底方向走?!苯L(fēng)益解釋?zhuān)壳疤蓟枰r底的售價(jià)依然高高在上;藍(lán)寶石襯底尺寸越大,單位面積價(jià)格不降反升,6吋藍(lán)寶石襯底價(jià)格大約是240美元;相比之下,6吋甚至吋8的硅襯底,都在50美元以下?!翱梢灶A(yù)知,如果硅襯底實(shí)現(xiàn)更大的尺寸,那么成本優(yōu)勢(shì)將更為明顯?!彼硎?。

  “蛋糕看起來(lái)很美”,但對(duì)晶能光電而言,壓力依然存在。近幾年,隨著晶能光電對(duì)硅襯底LED技術(shù)量產(chǎn)可行性的證實(shí),一度持懷疑態(tài)度的多家國(guó)際大廠相繼轉(zhuǎn)身研發(fā)硅襯底LED技術(shù),并進(jìn)展迅速。“而經(jīng)過(guò)成千上百家企業(yè)的技術(shù)優(yōu)化,藍(lán)寶石LED技術(shù)已相當(dāng)成熟,在一段時(shí)期內(nèi)仍將是主流路線?!蓖趺舴治?。

  不過(guò),硅襯底LED技術(shù)現(xiàn)在正處于追風(fēng)少年時(shí)期,他們有信心讓硅襯底LED照亮世界!


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