十年磨一劍 中國LED硅襯底技術(shù)取得突破性進(jìn)展

　 在LED行業(yè)中，我國自主創(chuàng)新的硅襯底LED技術(shù)被譽(yù)為繼碳化硅SiCLED技術(shù)、藍(lán)寶石襯底LED技術(shù)之外的第三條技術(shù)路線，其打破了日本和歐美LED廠商形成的牢固的專利壁壘，擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)，可以自由走向國外。

　　難!這是所有了解LED技術(shù)的人對在硅襯底上生長LED材料的第一反應(yīng)。難在哪兒?在2004年以前，30多年的研究并沒有解決硅襯底和氮化鎵材料的熱失配和晶格失配的難題，人們無法得到高質(zhì)量的氮化鎵發(fā)光薄膜。

　　好!硅襯底LED技術(shù)路線是LED業(yè)界幾十年夢寐以求的技術(shù)路線。好在哪兒?如果能突破硅襯底LED技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)大尺寸大規(guī)模生產(chǎn)，可以大幅降低成本，加速LED照明時代的到來!

圖：2010-2015年中國LED外延芯片產(chǎn)值規(guī)模及預(yù)測

　　硅襯底LED技術(shù)路線是LED業(yè)界夢寐以求的技術(shù)路線，但由于技術(shù)難度大，因而大都停留在研究室的試水階段。篳路藍(lán)縷、以啟山林——直到2004年，在南昌大學(xué)的一間簡陋的實(shí)驗(yàn)室里，硅襯底LED藍(lán)光芯片率先破繭而出，硅襯底LED技術(shù)實(shí)現(xiàn)了顛覆性的突破，在世界LED歷史上具有劃時代的里程碑意義。

　　如今，十年過去，LED硅襯底技術(shù)作別了只存在于實(shí)驗(yàn)室的歷史。在金沙江創(chuàng)投等一批風(fēng)險投資的傾力支持下，業(yè)已發(fā)展為擁有晶能光電、中節(jié)能晶和照明等10家公司的全產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)業(yè)集群，產(chǎn)業(yè)鏈的銷售額2013年達(dá)到10億人民幣，2014年將有望達(dá)到25億元。

　　技術(shù)有特點(diǎn)，決定細(xì)分市場的領(lǐng)先地位

　　硅襯底LED芯片是垂直結(jié)構(gòu)，電流擴(kuò)散均勻，單位面積可承載的電流密度大，加之硅襯底的散熱效果遠(yuǎn)好于藍(lán)寶石襯底，可靠性好，適合制造大功率LED產(chǎn)品，可廣泛應(yīng)用于可靠性要求高的路燈、隧道燈、投光燈等戶外照明領(lǐng)域。

　　其芯片是單電極，芯片尺寸可以做到很小，因?yàn)樯俅蛞桓姌O線，在數(shù)碼產(chǎn)品、高密度戶內(nèi)顯示屏等領(lǐng)域具有可靠性高的明顯優(yōu)勢，眾多德國品牌汽車的儀表盤都是使用硅襯底LED芯片做背光。

　　硅襯底LED芯片是倒裝剝離芯片，單面發(fā)光，因而產(chǎn)品具有出光方向容易管控的特點(diǎn)，在汽車大燈、探照燈、自行車燈等領(lǐng)域具有明顯優(yōu)勢。

　　其單面發(fā)光的特點(diǎn)決定了其出光均勻、質(zhì)量好，因而在對光的質(zhì)量要求高的產(chǎn)品，例如手機(jī)閃光燈、監(jiān)控設(shè)施的補(bǔ)光燈、用于畫廊、珠寶店、蔬菜店等場所的高檔射燈等，用硅襯底LED芯片是最好的選擇。

　　在以上這些領(lǐng)域，市場容量每年至少有200億美元，并且逐步增長，硅襯底LED產(chǎn)品在此類細(xì)分市場都有較強(qiáng)的競爭優(yōu)勢。

　　專利有保障，未來抵御國際巨頭專利訴訟的“護(hù)身符”

　　如果說藍(lán)光DVD受制于他國的教訓(xùn)沒有警醒我們，那么重蹈覆轍的光伏之殤應(yīng)該使我們醍醐灌頂。國外LED大廠放水養(yǎng)魚的功夫已爐火純青，隨著國內(nèi)LED規(guī)模的日益壯大，想要避免國外LED巨頭的專利圍剿，憑借現(xiàn)有的技術(shù)、人才和團(tuán)隊恐怕是“難于上青天”。

　　技術(shù)創(chuàng)新是LED企業(yè)市場競爭的籌碼，那么專利就是技術(shù)創(chuàng)新的“護(hù)身符”。從技術(shù)取得突破開始，晶能光電就以硅襯底LED技術(shù)為核心，覆蓋外延生長、芯片制造、封裝及應(yīng)用的專利網(wǎng)在歐、美、韓、日等LED發(fā)達(dá)國家及地區(qū)鋪開。擁有自身核心專利是LED上游企業(yè)長驅(qū)海內(nèi)外市場的利器，也是未來抵御國際巨頭專利訴訟的護(hù)身符。

　　搭建支撐平臺，硅襯底LED技術(shù)創(chuàng)新的加速器

　　盡管國內(nèi)的LED企業(yè)都深諳技術(shù)創(chuàng)新的重要性，但技術(shù)創(chuàng)新需要研發(fā)平臺、孵化平臺、資金平臺、人才平臺等系統(tǒng)性支撐。

　　顯然，硅襯底LED技術(shù)的魅力已吸引了眾多優(yōu)秀的海內(nèi)外人才集聚晶能光電，產(chǎn)業(yè)集群已經(jīng)擁有了科技部批準(zhǔn)的國家硅基LED工程技術(shù)研究中心和國家發(fā)改委批復(fù)固態(tài)光源國家地方聯(lián)合工程技術(shù)中心這兩大實(shí)力雄厚的技術(shù)平臺，形成了外延材料、芯片、封裝和應(yīng)用研發(fā)的垂直一體化，加之，硅襯底LED產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)聯(lián)合國內(nèi)多家著名的高校和科研院所，為硅襯底LED技術(shù)的創(chuàng)新打造了強(qiáng)有力的產(chǎn)學(xué)研平臺和技術(shù)孵化平臺。

　　同時，吸引了金沙江、淡馬錫等一批著名的國際風(fēng)險投資基金和國內(nèi)資金平臺，特別是專注投資南昌企業(yè)的洪城資本的成立，搭建了一個堅實(shí)的立體的融資平臺。

　　LED產(chǎn)業(yè)大發(fā)展，期待大尺寸硅襯底LED技術(shù)的成熟

　　在沒有出現(xiàn)其他顛覆性技術(shù)之前，硅襯底LED技術(shù)是降低LED成本最有效途徑之一。其中最重要的手段就是用6吋及以上的大尺寸襯底生長外延材料。

　　首先硅襯底材料便宜，尤其是隨著尺寸的增大，單位面積的價格不斷降低;其次，由于外圈效應(yīng)，單位面積的有效芯片顆數(shù)大大增加。再次，集成電路中的大尺寸晶圓制造技術(shù)已非常成熟，大尺寸硅襯底LED芯片技術(shù)可借鑒集成電路的工藝技術(shù)和成熟產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)自動化大規(guī)模生產(chǎn)，6吋的生產(chǎn)效率和目前的2吋相比可提升11-12倍，有效降低芯片生產(chǎn)成本。成本的大幅下降將會促使LED照明更快地普及。

圖：LED通用照明的HAITZE定律

　　目前，除了晶能光電，Cree、Osram、Samsung、Lumileds、Toshiba、Epistar及美國Micron等國際一線廠商都在大手筆投入硅襯底LED技術(shù)的研發(fā)，以期在硅襯底上實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破。其釋放出的訊號也許可以減少很多人對硅襯底LED技術(shù)的質(zhì)疑。當(dāng)然，這也使領(lǐng)先者晶能光電感受到巨大的壓力。可以預(yù)見的是，繼晶能光電量產(chǎn)并不斷擴(kuò)產(chǎn)之后，硅襯底LED技術(shù)路線的陣營將會越來越大。

　　十年來，全球LED技術(shù)遵循著“HAITZE”定律，發(fā)生了翻天覆地的變化，LED光效由100lm/W提升到260lm/W實(shí)驗(yàn)值，越來越接近LED的光效極限。當(dāng)光效不再是LED芯片廠商追求的唯一目標(biāo)時，不管是藍(lán)寶石LED技術(shù)、碳化硅LED技術(shù)還是硅襯底LED技術(shù)，它們之間的成本競爭才是真正亮劍時。

　　阿拉丁神燈獎評委、華南師范大學(xué)教授、著名的光電專家文尚勝說：‘晶能光電公司是繼日本CREE公司的藍(lán)寶石襯底LED技術(shù)、美國CREE公司的SIC LED技術(shù)以后，全球LED技術(shù)領(lǐng)域的第三極——硅襯底LED技術(shù)的領(lǐng)軍企業(yè)，也是中國在LED技術(shù)領(lǐng)域最有話語權(quán)的企業(yè)。該公司最新開發(fā)的新一代硅襯底GaN基LED芯片，除了采用傳統(tǒng)垂直結(jié)構(gòu)芯片的技術(shù)之外，創(chuàng)新性地在芯片中均勻開挖多個“通孔Via”，可以使N型金屬均勻嵌入LED芯片內(nèi)部。這種新技術(shù)的好處體現(xiàn)在兩個方面：其一，由于“通孔Via”均勻地分布在芯片內(nèi)部，注入芯片的電流也就均一地分布在N-GaN中，有效地消除了電流擁堵現(xiàn)象，緩解Droop效應(yīng)，提高光效。其二，克服了傳統(tǒng)LED量子阱發(fā)光區(qū)MQW向芯片外部的發(fā)光受到N電極的阻擋的痼疾，可以顯著地提高芯片對光的提取效率。通過該項(xiàng)新技術(shù)的應(yīng)用，晶能公司的硅襯底LED芯片的光效達(dá)到150lm/W，成為全球唯一一款可以達(dá)到并遠(yuǎn)超照明應(yīng)用要求的、可以規(guī)?；a(chǎn)的大功率硅襯底LED芯片。

　　沒有夢想，何必遠(yuǎn)方?

　　晶能光電在硅襯底LED技術(shù)的十年潛心研究所取得的突破是晶能光電團(tuán)隊以夢想為終點(diǎn)、以奮斗為起點(diǎn)而孜孜不倦耕耘的結(jié)果。按晶能光電聯(lián)合創(chuàng)始人、CEO王敏博士的話說：晶能光電是個有理想的企業(yè)，因?yàn)橛欣硐?，所以有吸引眾多海?nèi)外人才的凝聚力;因?yàn)橛欣硐?，所以團(tuán)隊可以拒絕浮華、默默堅持十年;因?yàn)橛欣硐?，所以可以面向未來，走向遠(yuǎn)方。

　　堅持的力度決定了成功的高度。

來源：中國經(jīng)濟(jì)網(wǎng)

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