被貼上“低碳”“環(huán)保”等標(biāo)簽的LED正在改變我們的生活,市場認(rèn)知度也越來越高。未來多種襯底材料同臺競爭,其中藍(lán)寶石和硅材料市場占有率最高。“藍(lán)寶石襯底還是硅襯底?”相信這個問題還會持續(xù)爭論很長一段時間。
目前市場上LED用到的襯底材料有藍(lán)寶石、SiC、Si、ZnO以及GaN,中國市場上99%的襯底材料是藍(lán)寶石,而就全球范圍來看,藍(lán)寶石襯底的LED市場份額也占到95%以上。但是藍(lán)寶石襯底的LED技術(shù)已發(fā)展成熟,相關(guān)專利網(wǎng)已被國際領(lǐng)頭公司嚴(yán)密布局,對后來者非常不利。同時為了降低成本,基于藍(lán)寶石襯底的LED外延片尺寸的擴(kuò)大(如6英寸)也面臨著一系列技術(shù)上的難題。很多LED廠商為了進(jìn)一步提高產(chǎn)品的性價比,紛紛開始研發(fā)新的技術(shù)路線。諸如韓國首爾半導(dǎo)體公司研發(fā)GaN襯底的LED同質(zhì)外延技術(shù),美國普瑞光電公司、歐司朗Osram、韓國三星、日本東芝等眾多公司在開發(fā)硅襯底GaN基LED技術(shù)。我國晶能光電“GaN-On-Si LED外延芯片制備技術(shù)/硅基大功率藍(lán)光芯片”還曾榮獲“2012中國LED行業(yè)創(chuàng)新技術(shù)和產(chǎn)品獎”。
晶能光電的硅襯底LED技術(shù)研發(fā)副總裁孫錢向媒體表示,晶能光電去年在全球率先開始量產(chǎn)新一代硅襯底大功率LED。與傳統(tǒng)的藍(lán)寶石襯底LED芯片的封裝方式不一樣,硅襯底LED垂直結(jié)構(gòu)薄膜芯片的封裝需采用陶瓷基板。而之前中國大陸大多數(shù)下游企業(yè)都是封裝藍(lán)寶石襯底的LED芯片,希望他們能跟上國際主流盡快開發(fā)出陶瓷基板的封裝技術(shù),把硅襯底LED的光斑好、電壓低、散熱良好、適合大電流驅(qū)動等優(yōu)點發(fā)揮出來。
據(jù)介紹,大尺寸硅襯底LED有著更高的性價比,是目前國內(nèi)外行業(yè)的研究熱點。其成本上的優(yōu)勢體現(xiàn)在以下幾個主要方面:一是大尺寸硅襯底的材料成本比同等大小的藍(lán)寶石襯底的成本要低很多;二是可以采用IC廠折舊的自動化硅工藝線,設(shè)備折舊成本低,且工藝穩(wěn)定性和產(chǎn)品良率將優(yōu)于目前LED行業(yè)的大量人工作業(yè);三是大尺寸硅襯底LED芯片的生產(chǎn)效率也將遠(yuǎn)高于目前基于2英寸的生產(chǎn)模式。
在孫錢看來,硅襯底材料的生產(chǎn)技術(shù)已非常成熟,大尺寸硅襯底LED的高性價比將給藍(lán)寶石帶來巨大壓力。
當(dāng)然,市場上也有不同的聲音,例如新廣聯(lián)科技股份有限公司副總經(jīng)理郭文平就表示,首先硅襯底的外延技術(shù)難題雖然逐步得到解決,然而良率仍然是一個很大的問題,需要較長的時間去解決;其次,由于硅襯底不透光,襯底必須去除,因此一片硅基LED外延片需要消耗兩片襯底;再次,硅襯底相對于同尺寸的藍(lán)寶石襯底有價格優(yōu)勢,但是相對于業(yè)界實際采用的中小尺寸的藍(lán)寶石,考慮到兩片的消耗,價格并沒有太大的優(yōu)勢;最后還有一個更大的問題,硅襯底的優(yōu)勢建立在一個前提上:即必須擁有已經(jīng)折舊完成的IC產(chǎn)線。
“所有這些條件綜合起來,硅襯底LED的前途依然是非常渺茫的。不排除像東芝、臺積電這類的IC廠商幸運地量產(chǎn)硅襯底LED,并且成本能夠與藍(lán)寶石襯底相當(dāng)。倘若他們釋放的產(chǎn)能較小,則對市場影響不大;若釋放的產(chǎn)能很大,足以對市場產(chǎn)生影響,但其巨大的外延片產(chǎn)能從何而來?可以這樣說,由2010~2012年LED上游投資狂潮帶來的既有產(chǎn)能已經(jīng)阻擋了硅襯底的大規(guī)模應(yīng)用之路。”孫錢表示。
無論如何,藍(lán)寶石襯底LED和硅襯底LED目前來看誰都不會把誰完全淘汰,未來應(yīng)該是藍(lán)寶石、硅和碳化硅等幾種襯底在LED市場上共爭共存的格局,根據(jù)各自定位,各有所為。