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硅衬底,跻身主流待何时?

发布时间:2019-11-16 16:19:02 编辑:笔名

衬底作为产业的核心技术,是产业发展的基石,衬底材料的选用直接决定了的制造路线。日前,普瑞光电宣布明年将量产8英寸硅衬底的消息引起了业界的格外关注。随后,Cree也发布消息称,其白光功率型光效再度刷新行业最高纪录,达到254lm/W。一面是硅衬底这条新技术路线研发取得突破性进展的消息时有爆出,一面是SiC衬底芯片光效的快速提升,而蓝宝石衬底也因产能过剩价格低至谷底而备显竞争力。

面对新技术的快速发展和老技术的不断突破,如今,SiC、蓝宝石、硅这三种不同的衬底技术路线,哪种在成本和性能上更具优势?如果越来越多的公司开始量产硅衬底,是否会对SiC与蓝宝石这两种技术路线形成冲击?不同的技术路线,国内外相关研究机构进展又如何?未来哪一种衬底技术路线会更被看好?本刊记者带您一起了解大家对这三条不同衬底技术未来发展的看法。

逐鹿 硅衬底

尽管可用于GaN基LED的衬底材料较多,但目前产业化的主流衬底只有两种蓝宝石和SiC。因这两种技术路线受到专利、技术壁垒以及成本高等瓶颈制约,探寻具备更高性价比的衬底技术路线成为很多厂家的追求。硅作为一种衬底材料,与蓝宝石和SiC相比,具有低成本、大尺寸、高质量、导电等优点,且硅衬底GaN基材料及器件的研制将进一步促进GaN基器件与传统硅衬底器件工艺的集成,被认为是颇具前途的GaN衬底材料。目前国际上越来越多的LED大厂纷纷加入到对硅衬底技术研究的行列中。

据记者调查了解,日前很多公司研发的硅衬底LED芯片的质量和性能数据已可与蓝宝石衬底芯片相美。例如普瑞光电8英寸硅衬底芯片色温为4700K时,光效已达到160lm/W;色温为3000K时,光效已达到125lm/W,显色指数可达到80。标准Golden Dragon Plus 中的蓝光UX:3芯片在3.15V时亮度可达634mW,如果再结合标准封装中的传统荧光粉转换,这些白光LED原型在350mA电流下亮度将达到140lm,色温为4500K时将实现127lm/W的光效。2英寸硅衬底量产芯片,色温为5000K时,350mA下普遍光效超过110lm/W,6寸硅衬底芯片研发取得重大进展,性能和2寸片相当,目前正筹备6寸量产制程设备。除此之外,飞利浦、三星也均在硅衬底方面展开研究,而三星更是一开始就瞄准了8英寸大尺寸的直接入手 可以预言,由硅衬底引发的半导体照明核心技术的竞争正在全球掀起。

与蓝宝石和SiC相比,在硅衬底上生长GaN更为困难,这两者之间热失配和晶格失配更大。普瑞光电负责人表示,其采用的新方案已突破硅衬底GaN上下层无法合的技术障碍,但目前采用的新方案技术细节尚不便透露。普瑞光电负责人表示,未来将选择代工模式,与经验丰富的世界级半导体公司合作量产硅衬底,提升产品良率,预计2013年初就将投产。在硅衬底研发方面也已取得良好进展的欧司朗于2012年初对外宣布,其研发人员成功地制造出高性能蓝白光 LED原型,当中的GaN发光层生长于直径为6英寸底的硅衬底上。欧司朗亚太区市场总监钟介聪表示: 目前实验室水平已能获得与蓝宝石衬底相同的品质,全新的LED芯片已经进入试点阶段,将在实际条件下接受测试,首批硅衬底LED芯片有望在两年内投放市场。

在国外厂家对硅衬底研发水平快速提升的同时,全球首家实现硅衬底GaN基LED大功率芯片商业化的单位晶能光电,早在2006年就已经开始进行硅衬底LED芯片的产业化尝试,先后推出多种规格的硅衬底LED芯片,总体良品率约80%。据记者了解,晶能光电的主要技术支持单位国家硅基LED工程技术研究中心也已研制成功第二代硅衬底LED,光效、合格率和可靠性均有显着提升,同时制造工艺大幅简化,成本显着下降。

越来越多的公司参与到硅衬底的研究并取得快速的进展,这也说明了硅衬底LED这条技术路线正逐步成为LED照明重要的技术路线之一,由此,硅衬底LED将会占有更高的市场份额。同时,国产硅衬底LED不再孤单,其认知度和市场接受度,不会因为单一的供货源而影响用户推广使用的信心。 南昌大学教授江风益表示: 我们现在把硅衬底LED生长MOCVD设备制造与外延工艺结合起来,已取得喜人进展。近一年的快速进步,更加坚定了走这一自主创新之路的信心和决心。目前项目已经得到国家科技部、工信部、发改委和江西省、南昌市等大力支持。相信坚持下去,持续扶持,会有更好的表现。

产业化与良品率成关键

   

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