技術分析:LED芯片技術及國內外差異分析
發布時間:2016-12-12 責任編輯:sherry
芯片,是LED的核心部件。目前國內外有很多LED芯片廠家,然芯片分類沒有統一的標準,若按功率分類,則有大功率和中小功率之分;若按顏色分類,則主要為紅色、綠色、藍色三種;若按形狀分類,一般分為方片、圓片兩種;若按電壓分類,則分為低壓直流芯片和高壓直流芯片。國內外芯片技術對比方麵,國外芯片技術新,國內芯片重產量不重技術。
襯底材料和晶圓生長技術成關鍵
目前,LED芯片技術的發展關鍵在於襯底材料和晶圓生長技術。除了傳統的藍寶石、矽(Si)、碳化矽(SiC)襯底材料以外,氧化鋅(ZnO)和氮化镓(GaN)等也是當前LED芯(xin)片(pian)研(yan)究(jiu)的(de)焦(jiao)點(dian)。目(mu)前(qian),市(shi)麵(mian)上(shang)大(da)多(duo)采(cai)用(yong)藍(lan)寶(bao)石(shi)或(huo)碳(tan)化(hua)矽(gui)襯(chen)底(di)來(lai)外(wai)延(yan)生(sheng)長(chang)寬(kuan)帶(dai)隙(xi)半(ban)導(dao)體(ti)氮(dan)化(hua)镓(jia),這(zhe)兩(liang)種(zhong)材(cai)料(liao)價(jia)格(ge)都(dou)非(fei)常(chang)昂(ang)貴(gui),且(qie)都(dou)為(wei)國(guo)外(wai)大(da)企(qi)業(ye)所(suo)壟(long)斷(duan),而(er)矽(gui)襯(chen)底(di)的(de)價(jia)格(ge)比(bi)藍(lan)寶(bao)石(shi)和(he)碳(tan)化(hua)矽(gui)襯(chen)底(di)便(bian)宜(yi)得(de)多(duo),可(ke)製(zhi)作(zuo)出(chu)尺(chi)寸(cun)更(geng)大(da)的(de)襯(chen)底(di),提(ti)高(gao)MOCVD的利用率,從而提高管芯產率。所以,為突破國際專利壁壘,中國研究機構和LED企業從矽襯底材料著手研究。

但問題是,矽與氮化镓的高質量結合是LED芯片的技術難點,兩者的晶格常數和熱膨脹係數的巨大失配而引起的缺陷密度高和裂紋等技術問題長期以來阻礙著芯片領域的發展。
無wu疑yi,從cong襯chen底di角jiao度du看kan,主zhu流liu襯chen底di依yi然ran是shi藍lan寶bao石shi和he碳tan化hua矽gui,但dan矽gui已yi經jing成cheng為wei芯xin片pian領ling域yu今jin後hou的de發fa展zhan趨qu勢shi。對dui於yu價jia格ge戰zhan相xiang對dui嚴yan重zhong的de中zhong國guo來lai說shuo,矽gui襯chen底di更geng有you成cheng本ben和he價jia格ge優you勢shi:guichendishidaodianchendi,budankeyijianshaoguanxinmianji,haikeyishengquduidanhuajiawaiyancengdeganfafushibuzhou,jiazhi,guideyingdubilanbaoshihetanhuaguidi,zaijiagongfangmianyekeyijieshengyixiechengben。
目前LED產業大多以2英寸或4英寸的藍寶石基板為主,如能采用矽基氮化镓技術,至少可節省75%的原料成本。據日本三墾電氣公司估計,使用矽襯底製作大尺寸藍光氮化镓LED的製造成本將比藍寶石襯底和碳化矽襯底低90%。
國內外芯片技術差異大
在國外,歐司朗、美國普瑞、日本三墾等一流企業已經在大尺寸矽襯底氮化镓基LED研究上取得突破,飛利浦、韓國三星、LG、日本東芝等國際LED巨頭也掀起了一股矽襯底上氮化镓基LED的研究熱潮。其中,在2011年,美國普瑞在8英寸矽襯底上研發出高光效氮化镓基LED,取得了與藍寶石及碳化矽襯底上頂尖水平的LED器件性能相媲美的發光效率160lm/W;在2012年,歐司朗成功生產出6英寸矽襯底氮化镓基LED。
反觀中國內地,LED芯片企業技術的突破點主要還是提高產能和大尺寸藍寶石晶體生長技術,除了晶能光電在2011年成功實現2英寸矽襯底氮化镓基大功率LED芯片的量產外,中國芯片企業在矽襯底氮化镓基LED研究上無大的突破,目前中國內地LED芯片企業還是主攻產能、藍寶石襯底材料及晶圓生長技術,三安光電、德豪潤達、同方股份等內地芯片巨頭也大多在產能上取得突破。
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