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LED产业技术升级国外专利垄断已基本形成

当前,全球范围内发光二极管(Light-Emitting
Diode,简称“LED”)产业在通用照明领域产业规模继续扩大,技术创新竞争异常激烈。据McKinsey公司2010年预测,LED产业在通用照明领域已经走上了快速增长的轨道,2020年之前LED光源将占据全球照明市场主导地位。由于总体发展前景看好,LED巨头加速抢攻,近几年以来半导体照明技术发展一日千里,技术创新的速度远超过预期。全球LED产业的竞争者已经形成了三大阵营:一是以日本、欧美为代表的跨国企业,技术水平较高,专利掌控严密;二是以韩国和中国台湾为代表的企业,拥有自主核心技术但水平与欧日美企业有差距,主要依靠成本优势参与竞争;三是以中国大陆为代表的企业,规模正在迅速成长但体量分散,技术含量仍较低,缺乏核心技术。
从国内LED产业成长情况来看,呈现出如下几个特点:一是总体规模增长迅速,但产能实际利用不足,2011年,我国光电半导体照明产业规模达到1560亿元,较2010年的1200亿元增长30%。国内MOCVD装机总数达到720台,国内GaN芯片产能增长达到12000kk/月,但受国际经济危机影响和国内LED照明应用市场需求限制,全年芯片总产量仅为710亿颗,产能利用不足50%;二是行业投资逐渐回归理性,资本成为产业格局主导,2011年在整体行业形势不振的情况下,各地的盲目性和重复性投资势头得到遏制,资本对我国LED产业发展的影响逐步加深,将在很大程度上改变产业格局;三是行业空间集聚继续加速,各地区纷纷出台针对性促进本地区LED产业的发展政策和配套政策;四是产业链垂直集成整合加快,以集聚竞争力,扩大市场,但核心技术仍是主要瓶颈。
对于上海来说,发展LED产业有较大优势。在科研基础方面,上海的研究机构和高校集中,为上海LED的发展提供了宝贵的技术储备和人才储备。在技术研发方面,企业注重研发,技术各有特色,在国内有一定领先优势。在知识产权方面,2005~2010年期间,上海地区占全国专利申请量的6.92%。在产业整合方面,上海拥有较完整的产业链,产业规模增长迅速。在资金供给方面,高新技术产业风险投资发展水平也处于全国前列。在国际合作方面,作为国际化大都市上海在海外人才引进、国际技术合作等方面具有特殊优势。在政府扶持方面,上海市科委从“十五”期间就开始设立光电子专项,对多个领域组织了项目攻关和技术引导。在示范应用方面,2010年的上海世博会上,半导体照明技术的大规模、创新性应用,成为最大的亮点之一。在平台支撑方面,上海半导体照明中心建立了目前国内非常有特色的半导体照明公共研发和服务平台。当然,上海LED产业发展也存在一些问题,比如,企业规模集成程度较低,产业缺乏自主核心技术,本地产业上下游衔接不足,产业环境需要进一步优化等。
结合国内外发展半导体照明产业的态势及上海发展基础,上海发展半导体照明产业的基本思路是“紧抓三个环节”,即:紧抓价值链高端环节,紧抓产业链关键环节,紧抓创新链薄弱环节。在此基础上,从三个层面提出上海重点攻关的技术方向。在优先支持并加快应用的层面,包括:高性能GaN基芯片的产业化,核心装备的国产化,Φ4-6英寸蓝宝石晶体及衬底制备,功率型超高亮度100流明瓦LED灯具产业化制造技术等。在已有布局并稳定支持的层面,包括:Φ3-4英寸SiC晶体及衬底制备,四元系AlGaInP材料外延、功率型芯片,高效率高显色性全色温新型晶体荧光粉材料,LED标准体系研究与标准制定等。在有发展潜力的前沿探索层面,包括:Φ2英寸LiAlO2晶体及衬底制备,有机发光二极管照明器件,半导体照明光源在医疗领域的应用,太阳能与高亮度LED集成技术等。
为促进上海半导体照明产业发展,需在以下几个方面加快政策落实:在研发项目布局方面,对前沿技术的广泛支持与对关键技术的重点投入相结合;产业发展引导方面,促进有序竞争与促成优势整合相结合;企业培育方面,鼓励创新创业与扶持龙头打造品牌相结合;支撑服务方面,强化平台功能与发挥联盟作用相结合;集群示范方面,核心区打造与全方位布局相结合;环境营造方面,政策环境、金融环境、人才环境相结合;国际交流方面,积极开展对外合作与知识产权战略防御相结合。
联系方式:上海市科学学研究所 科研管理部 wuyy@siss.sh.cn;课题组长 王雪莹
xywang@siss.sh.cn

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[导读]从2000年开始,发光二极管(Light-EmittingDiode,简称LED)的发光效率平均每年以10~20lm/W的速度大幅提高。
从2000年开始,发光二极管(Light-EmittingDiode,简称LED)的发光效率平均每年以10~20lm/W的速度大幅提高。近几年以来半导体照明技术发展更是一日千里,技术创新的速度远超过预期。各巨头企业加速抢攻,产业技术迅速提高。2011年5月,美国科锐公司宣布其白光LED光效实验室数据高达231lm/W,创造新的记录。2011年,科锐公司量产产品高光效已达到161lm/W.此外,在外延片生产工艺领域,荷兰飞利浦公司于2010年底率先量产150毫米外延片;在LED照明应用领域,美国通用电气公司在散热技术方面率先取得重大突破,对产业发展都具有里程碑意义。
在专利方面,LED产品市场和专利特别是核心专利技术基本上被5大公司(欧司朗、科锐、日亚化学、丰田合成和飞利浦)掌控。而各大LED巨头之间互相达成专利交*许可协议,形成专利交*网,以此巩固垄断地位。
目前国内很多LED企业已经掌握小功率芯片技术,大功率芯片已达110lm/w研发水平,但能够大批量生产的企业却属少数。当前国产芯片已经通过小芯片集成的方式在照明应用取得突破,但处在价值的大功率照明芯片市场占有率仍然较低,80以上依赖进口;MOCVD装备仍然基本完全依赖进口。目前,核心技术、专利和标准仍然是我国半导体照明产业发展的主要制约。
上海的LED企业注重研发,在国内有一定优势。主要表现在:一是衬底方面:蓝宝石、SiC衬底基片建立了2英寸衬底的切、磨、抛制备中试生产线,其他衬底方面已经进行了专利布局,如铝酸锂衬底。二是高亮度芯片技术研发方面:上海蓝光、上海蓝宝的863项目验收指标在国内列前三位,且863一期、二期项目在上海投入大。三是装备方面:上海作为我国先进制造业的重要基地,拥有一批国际的管路、气路、控制等半导体制造装备专业服务公司,为MOCVD装备研发制造提供有力的支撑。四是LED照明配套技术研发方面:上海在光路设计、精密光学器件、特种领域应用有大量研发优势。
但是,与国外先进水平相比,上海的差距还比较大,本土企业申请的专利质量有待提高;本地照明灯具生产商所应用的高质量大功率LED芯片大部分仍靠进口,大部分企业研发生产的设备尚未在上海本土获得实际应用。

科技部近日发文(国科发计(2011)5号),决定在全国范围内新组建29个国家工程技术研究中心,其中,国家硅基LED工程技术研究中心成为本次组建项目之一,依托单位为南昌大学。这是我国第一个国家级LED工程技术研究中心。组建国家工程中心的目的是着力提高新建中心工程化、产业化能力,提高开放服务能力,通过多种途径努力发挥新建中心对行业技术进步的推动作用,实现科技与经济的紧密结合。国家硅基LED工程技术研究中心的组建将有力地推动这一具有自主知识产权的技术实现真正意义上的大规模产业化。

在LED的制备过程中,上游的衬底材料是决定LED颜色、亮度、寿命等性能指标的主要因素。衬底材料表面的粗糙度、热膨胀系数、热传导系数、极性的影响、表面的加工要求以及与外延材料间晶格间是否匹配,这些因素与高亮度LED的发光效率与稳定性密切相关。因此,衬底材料是半导体照明产业技术发展的基石,衬底材料的技术路线必然会影响整个产业的技术路线,是整个产业链的关键。

发光二极管(LED)是利用半导体中电子与空穴复合发光的一种电子元器件,是一种节能环保的冷光源。从20世纪60年代初第一只LED诞生以来,经过40多年的努力,已经实现了红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七彩色LED的生产和应用。特别是1994年高亮度蓝光LED的诞生,拉开了半导体照明灯(白光LED)逐步替代现有的白炽灯、日光灯作通用照明光源的序幕,正在引发照明工业的革命,这是人类文明进步的标志之一。在这一领域,日美等国占尽先机,分别垄断了蓝宝石衬底和碳化硅衬底LED照明技术。

目前半导体照明主要有三条技术路线,分别是以日本日亚化学为代表的蓝宝石衬底LED技术路线、以美国CREE为代表的碳化硅衬底LED技术路线,以及以中国晶能光电为代表的硅衬底LED技术路线。2016年1月8日,南昌大学联合晶能光电的江风益团队“硅衬底高光效GaN基蓝色发光二极管”技术项目获得2015年度国家科学技术奖技术发明类唯一的一等奖,LED业界中国芯的梦想再次被激发。硅衬底技术项目的获奖,说明硅衬底已被国家证实可行,并已提升到国家战略层面。硅衬底或将迎来规模化的商业应用。

我国近三个五年计划中多类科技与产业计划均安排了若干个课题跟踪这一高技术前沿。令人欣喜地看到,这一领域从跟踪走上了跨越,部分核心技术处于国际领先地位,具有原始创新性。南昌大学发光材料与器件教育部工程研究中心,在电子发展基金和“863”等计划的资助下,创造性发展了一条新的半导体照明技术路线-硅衬底LED照明技术路线,改变了日美等国垄断LED照明核心技术的局面。

图1 LED各种衬底材料的市场占有率(数据来源:YOLE,中信建投证劵研究发展部)

该课题组在半导体照明领域从事研究开发工作10余年,前7年跟踪,近3年跨越。他们发明了一种特殊过渡层和特定的硅表面加工技术,攻克了多项国际难题,在第一代半导体硅材料上,成功地制备了高质量的量子阱结构的第三代半导体GaN材料,研制成功垂直结构GaN蓝光LED,白光效率达到100流明/瓦,其发光效率、可靠性与器件寿命等各项技术指标在同类研究中处于国际领先地位,并在国际上率先实现了批量生产,成功地运用在路灯、球泡灯、射灯和手电筒等场合。在这一领域他们已获得和公开发明专利60多项。采用该技术生产的LED照明芯片成本显著低于蓝宝石衬底和碳化硅衬底LED芯片。该技术是LED学术界和产业界梦寐以求的一种新技术,对蓝光LED来说是一种颠覆性技术,属于改写LED历史的一种新技术。

蓝宝石(Al2O3)衬底

目前为止,用于半导体照明的LED芯片按外延衬底划分有三条技术路线,即蓝宝石衬底LED技术路线,碳化硅衬底LED技术路线,和硅衬底LED技术路线。这三条技术路线都处在大力研发和生产之中,前两条技术路线相对领先,第三条技术路线与前两条技术路线相比,水平差距在不断缩小,目前尚不清楚哪条技术路线将是终极半导体照明技术路线。但有一共同特点,性能最好的功率型LED器件,均走到“剥离衬底将外延膜转移到新的基板”制备垂直结构LED芯片技术路线上来。其主要原因是,这种剥离转移垂直结构LED工艺路线,为制备高反射率的反射镜和高出光效率的表面粗化技术提供了便利,同时因p-n结距散热性能良好的新衬底(基板)很近,非常有利于器件散热,从而有利于提高器件的使用寿命,也有利于加大器件工作电流密度。在这三条技术路线中,硅衬底技术路线只需要用简单的湿法化学腐蚀就可去掉衬底,属无损伤剥离,非常适合剥离转移,有利于降低生产成本。

2014 年10 月7
日瑞典皇家科学院宣布:赤崎勇、天野浩和中村修二因发明“高效蓝色发光二极管”获得2014
年诺贝尔物理学奖。这3
位科学家的突出贡献在于,1993年他们突破了在蓝宝石衬底上制备高光效GaN
基蓝光LED 的核心技术。20多年来,基于蓝宝石衬底的GaN
基蓝光LED技术和产业发展迅猛,占据了衬底市场90%以上的市场份额,成为目前市场上的主流技术路线。

尽管硅衬底LED技术路线起步较晚,但该单位在短短几年内成功地开发出高性价比的功率型LED器件并与具有几十年底蕴的蓝宝石衬底LED和碳化硅衬底LED技术路线竞争市场,则表明硅衬底LED技术路线发展潜力巨大,为开辟具有中国特色的半导体照明技术路线奠定了重要基础。

蓝宝石具有优异的光学性能、机械性能和化学稳定性,强度高、硬度大、耐冲刷。作为衬底材料,蓝宝石具有高温下(2000℃)化学性质稳定好、可见光不易吸收、价格便宜等优点。

目前,国内外采用第三条技术路线进行LED照明芯片研发的单位越来越多,国际上一些LED大厂纷纷加入到这一行列中来。有些国际专家甚至断言,硅衬底LED技术路线就是未来半导体照明芯片生产的终极技术路线。由此新的技术路线引发的半导体照明核心技术的竞争正在全球掀起。尽管我国在此领域目前领先,但丝毫不能轻“敌”,还须快马加鞭,既要将现有的成熟产品扩大生产规模,还要加大研发力度,继续提升发光效率,开发性价比更优的高档芯片,保持企业良好的可持续发展态势,打造具有国际竞争力的民族品牌。

蓝宝石衬底也有缺点,比如:第一,晶格失配和热应力失配会导致外延层中产生大量缺陷,同时给后续的器件加工工艺造成困难;第二,蓝宝石是绝缘体,电阻率很大,无法制成垂直结构的器件;第三,通常只在外延层上表面制作N型和P型电极,造成了有效发光面积减少,材料利用率降低;第四,蓝宝石的硬度非常高,仅次于金刚石,难以对它进行薄化和切割;第五,蓝宝石导热性能不是很好,因此在使用LED器件时,会传导出大量的热量,对面积较大的大功率器件,导热性能是一个非常重要的考虑因素。

发展硅衬底LED技术对我国LED照明技术和产业的发展起到至关重要的作用,将解决我国大规模生产LED照明芯片有关的知识产权方面的后顾之忧,同时也将解决LED照明芯片价格居高不下的问题。

目前蓝宝石衬底的技术发展比较成熟,不足方面虽然很多,但都被逐个克服,例如:过渡层生长技术克服了较大的晶格失配问题;采用同侧
P、N
电极克服了导电性能差的问题;不易切割的问题可以通过雷射划片机解决;由于热失配导致的对外延层的压力问题也可以得到解决。不过,江风益认为,蓝宝石衬底很难做到8
英寸至12
英寸等大尺寸外延,且因蓝宝石散热性能差,又难以剥离衬底,故在大功率LED
方面具有性能局限性。

专家观点:

蓝宝石衬底技术以日亚化学、丰田合成为代表。在蓝宝石晶体和晶片制备方面,国外主要集中在日本、美国、俄罗斯等国家,2010
年俄罗斯首次展出了200 mm
蓝宝石晶片。我国相对于国外存在较大差距,代表企业有元亮科技、同人电子、协鑫光电、重庆四联光电、中镓半导体、奥瑞德等。在外延方面,国内除了清华大学、北京大学、南昌大学、中科院半导体所等研究单位外,三安光电、华灿光电、上海北大蓝光、南昌欣磊光电、江西联创光电等企业在进行外延片的生产与研究。

功率型硅衬底LED芯片测试结果出色

蓝宝石材料目前生产能力过剩,低端市场竞争激烈。为延长LED产业链,应当高起点大力推进蓝宝石图形衬底发展。重点发展纳米级图形化蓝宝石衬底(PSS)、半球形和锥形图形衬底,以及激光诱导湿法刻蚀(LIBWE)、干法刻蚀等技术。同时,推动蓝宝石图形衬底相关的光刻和刻蚀以及相关检测设备、材料等发展。

中国电子科技集团第十三研究所教授张万生

碳化硅(SiC)衬底

我们国家的硅衬底LED的技术是由江西南昌大学材料所(江西晶能公司)通过自主创新发展起来的。去年,中国电子科技集团第十三研究所半导体照明研发中心和国家半导体质量监督检验中心对江西晶能公司送来的一批(100只)硅衬底1mm×1mm功率型芯片进行了测试,测试结果令人振奋,350mA下,峰值波长450nm,辐射功率在350mW以上,为国产功率芯片的最高水平。在壳温70℃、700mA电流加电老化168小时,其光衰在5%以内。这是我国功率LED技术发展的新曙光。在“十二五”期间,国家应该继续对硅衬底技术给以更大的支持,使之更加完善,形成具有一定规模的批量生产能力。

SiC具有优良的热学、力学、化学和电学性质,不但是制作高温、高频、大功率电子器件的最佳材料之一,而且可以用作基于GaN的蓝色发光二极管的衬底材料,打破了蓝宝石一统天下的局面,尤其在路灯和室外照明领域具有巨大的市场潜力。在半导体领域最常用的SiC是4H-SiC
和6H-SiC 两种。

硅衬底LED照明技术后续发展潜力大

碳化硅与蓝宝石相比,在结构上,蓝宝石不是半导体而是绝缘体,它只能做单面电极;碳化硅是导电的半导体,它可以做垂直结构。碳化硅衬底的导热性能要比蓝宝石高10倍以上;蓝宝石本身是热的不良导体,并且在制造器件时底部需要使用银胶固晶,银胶的传热性能也很差。而使用碳化硅衬底的芯片电极为L型,两个电极分布在器件的表面和底部,所产生的热量可以通过电极直接导出;同时这种衬底不需要电流扩散层,因此光不会被电流扩散层的材料吸收,这样又提高了出光效率。

南昌大学教授江风益

在碳化硅衬底领域,美国Cree几乎垄断了优质碳化硅衬底的全球供应,其次是德国SiCrystal、日本新日铁、昭和电工、东纤-道康宁。我国企业实力较弱,国内能生产和加工碳化硅衬底的企业或机构有北京天科合达、山东天岳、山东大学、中科院物理所、中科院上海硅酸盐所、中国电子科技集团46所等。2015年7月,山东天岳自主研制的一款4英寸高纯半绝缘碳化硅衬底产品面世。

按照材料制备所用的衬底划分,目前已实现产业化的有三种半导体照明技术路线,即蓝宝石衬底半导体照明、碳化硅衬底半导体照明、和硅衬底半导体照明技术路线。其中前两条技术路线的核心专利主要掌握在日美欧几大巨头手中,几大巨头之外LED企业正在艰难地进行技术创新工作,期望能在二次创新过程中有所收获。同时,世界各地的研究人员正在进行其他技术路径的尝试。其中最引人注目的就是硅衬底半导体照明技术。硅衬底半导体照明技术具有其他衬底无法比拟的两大优势:第一,硅材料比碳化硅和蓝宝石要便宜很多,而且容易得到大尺寸的衬底,这将显著降低外延材料的生长成本;第二,硅衬底半导体照明外延材料,非常适合走剥离衬底薄膜转移技术路线,为开发高效率高可靠性半导体照明芯片具有得天独厚的优势。

用碳化硅做光电器件衬底主要挑战是成本仍相对较高、技术门槛较高和专利技术不足,面临着行业垄断者的专利威胁。不过LED市场有高中低端之分,碳化硅衬底LED定位在高端。大功率LED市场需求巨大,碳化硅材料性能优越,具有功率大、能耗低、发光效率高等显著优势,可以很好满足大功率LED需求。

南昌大学从事LED研究开发10多年,从蓝宝石衬底LED技术的跟踪走上了硅衬底LED技术的创新与跨越,突破了数十项关键技术,研发成功了硅衬底LED材料与芯片,已获得、公开和申请发明专利100余项,其中已授权14项国家发明专利,已授权6项美国发明专利。

硅(Si)衬底

目前该技术已推出6类产品,已有160多家应用客户,已销售20多亿粒(多数为小芯片)硅衬底LED芯片产品,已在彩屏、数码管、景观照明和路灯、射灯、洗墙灯、灯泡等方面应用,其中1mm*1mm功率芯片封成白光后大于90lm/W。
目前国际上许多单位或研究组加大了硅衬底半导体照明技术的研发步伐,不少国际知名半导体照明企业在这方面进行重点攻关,但到目前为止仍集中在基础研究阶段,虽有几家单位报道取得了一定进展,但离规模化生产还有较大距离。

硅片作为GaN
材料的衬底有许多优点,如晶体品质高,尺寸大,成本低,易加工,良好的导电性、导热性和热稳定性等。

通过近6年由我国发展出来的硅衬底半导体照明技术,如今已经达到了具有20多年发展历程的蓝宝石衬底和碳化硅衬底半导体照明产品的中上水平。这充分表明硅衬底半导体照明技术的后续发展潜力。

由于单晶硅材料生长技术成熟度高,容易获得低成本、大尺寸(6-12
英寸)、高质量的衬底,可以大大降低LED
的造价。并且,由于硅单晶已经大规模应用于微电子领域,使用单晶硅衬底有望实现LED
芯片与集成电路的直接集成,有利于LED
器件的小型化发展。因此使用单晶硅作为LED
衬底一直是本行业梦寐以求的事情。此外,与蓝宝石相比,单晶硅在性能上还有一些优势:热导率高、导电性好,可制备垂直结构,更适合大功率LED
制备。

为此建议,希望国家毫不犹豫地加大资助力度,上中下游通力合作,加快发展硅衬底半导体照明技术,实现大规模产业化,闯出一条区别于发达国家的具有鲜明国际特色的硅衬底半导体照明技术发展之路,形成我国自成体系的具有国际竞争力的半导体照明产业,为我国节能减排作贡献。

然而与蓝宝石和SiC 相比,在Si 衬底上生长GaN
更为困难,主要体现在:(1)两者之间的热失配和晶格失配更大;(2)Si 与GaN
的热膨胀系数差别也将导致GaN 膜出现龟裂;(3)晶格常数差会在GaN
外延层中造成高的位错密度;(4)Si 衬底LED 还可能因为Si 与GaN 之间有0.5 V
的异质势垒而使开启电压升高以及晶体完整性差造成p
型掺杂效率低,导致串联电阻增大;(5)Si 吸收可见光会降低LED 的外量子效率。

整体布局快速推进硅衬底LED技术产业化

从1999年第一个GaN/Si LED出现,到2002 年商品化GaN/Si LED
就已经问世,但是由于性能与蓝宝石及碳化硅制备的LED相差很大而没有被广泛应用。2010
年德国Azzurro 公司授权GaN-on-Si 技术予德国OSRAM公司。2013 年4
月日本东芝公司收购美国普瑞光电(Bridgelux) 的技术,并开始8 英寸GaN-on-Si
外延片生产。国内江西晶能光电公司早在2012 年就宣布批量生产HB-LED
芯片;江西晶瑞光电也已推出了类似性能的LED 产品。

苏州纳晶光电有限公司董事长梁秉文

晶能光电的硅衬底技术,具有完全自主的知识产权,形成了蓝宝石、碳化硅、硅衬底半导体照明技术路线三足鼎立的局面。中国LED产业只有打破国际巨头的技术、专利垄断,掌握核心技术,才能真正实现由“跟随”到“跨越”的转变。

要重视硅衬底上GaNLED的技术路线并加大投入将其产业化的工作做好。目前,在这方面工作做得最好的是江西的南昌大学和相关的晶能公司,他们在这方面扎扎实实做了大量的研发工作并申请和获得了100多项的相关专利,形成了专利的网络布局。形成了具有中国优势除了蓝宝石和碳化硅衬底以外的第三条技术路线,并与其他两条技术路线相比更具潜力和优势,这是难能可贵的。目前从产品性能指标上看已经与蓝宝石、碳化硅衬底的在同一个数量级上。这说明硅衬底上GaNLED的技术路线是可行的。与其他的衬底相比,硅衬底上GaNLED有很多种实现了的和潜在的优势,包括散热、成本、衬底的剥离,与硅电路的集成,以及以硅材料作为封装支架等。这样一个好的技术路线和方向,不是可以靠一家、二家公司和学校可以很容易地形成产业化。政府有关部门应该组织一组(群)公司与大学、研究所一起来制定出相关产品与技术发展路线图,并快速推动其技术的成熟和产业化。可以考虑在上中下游的整体布局,比如外延、芯片公司有3-4家,封装多家和相应的应用厂家紧密配合。重点在于解决上下游的技术、工艺难题,以及检测、质量控制和相关的设备、原辅材料的配套等问题。并快速进行6英寸及以上衬底的技术和产品开发,使其尽快显示出其应有的优势。

正视硅衬底LED技术问题推进产业化

福建省光电行业协会秘书长彭万华

硅衬底生长GaN是多种衬底中的一种,是一种技术路线,目前用于产业化的衬底有蓝宝石、碳化硅和硅。将来很有前途的衬底可能是半极性和极性的衬底。

从目前在硅衬底上生长的GaN发光二极管与其他几种衬底生长的二极管相比,在性能上还是有差距的,主要是发光效率和可靠性有待进一步提高和验证。另外,有关硅衬底产业化生产过程中,成品率、产品的一致性和均匀性等关键问题,也希望能进一步了解分析后,再推进发展。

硅衬底LED技术使我国在国际半导体照明界争得话语权

国家半导体照明研发与产业联盟产业执行主席范玉钵

硅衬底LED技术是半导体照明产业上游具有自主知识产权的一项技术,我国要在国际半导体照明界争取话语权没有拥有自己独特技术是不可想象的,尽管硅衬底LED技术仍还有许多难题要攻克,但是相信只要能够整合半导体芯片技术的精英,通过不懈的努力,一定能够实现突破性的进展。
GaN技术应格外引起重视

佛山国星光电董事长王垚浩

商业化的GaN基LED衬底主要为蓝宝石、SiC(碳化硅)和硅。日本日亚公司垄断了蓝宝石衬底上GaN基LED专利技术,美国科锐公司垄断了SiC衬底上GaN基LED专利技术,而硅衬底上GaN基LED专利技术为我国拥有,是实现LED产业突破国际专利封锁的重要技术路线。当然作为产业化主流的GaN技术仍然需要重视,毕竟目前的市场竞争仍然是GaN衬底芯片的竞争,不重视它也是就是放弃了市场竞争。
编辑:Leo