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发力硅衬底LED制造技术:四大优势 三点方法

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2015/4/24 9:03:25

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九正建材网

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【摘要】2015年2月12日,美国国际贸易委员会(ITC)投票决定正式对部分LED产品及其同类组件启动337调查,涉案产品包括LED灯泡以及LED芯片等。一时间业界哗然,LED领域的专利战一触即发。对LED芯片来说,蓝宝石衬底技术被日亚掌控,

2015年2月12日,美国国际贸易委员会(ITC)投票决定正式对部分LED产品及其同类组件启动337调查,涉案产品包括LED灯泡以 及LED芯片等。一时间业界哗然,LED领域的专利战一触即发。对LED芯片来说,蓝宝石衬底技术被日亚掌控,美国科锐独霸碳化硅衬底技术,在硅衬底技术 上我国走出了一条具有核心知识产权的国产化芯片道路,逐渐打破了日本和欧美LED厂商形成的坚固专利壁垒。所以在最近的“两会”上,江西代表团提出将硅衬 底LED产业化上升为国家战略予以重点推进。

硅衬底LED制造技术是不同于蓝宝石和碳化硅衬底的第三条LED芯片制造技术路线,与其他两种方法相比,具有四大优势。一是硅材料比蓝宝石和碳化硅 价格便宜,而且生产效率更高,因此成本低廉,能使LED芯片成本比蓝宝石衬底芯片大幅降低;二是器件具有优良的性能,芯片的抗静电性能好,寿命长,可承受 的电流密度高;三是芯片封装工艺简单,芯片为上下电极,单引线垂直结构,在器件封装时只需要单电极引线,简化了封装工艺,节约封装成本;四是具有自主知识 产权,产品可销往国际市场,不受国际专利的限制。

虽然硅衬底技术有较好的发展前景,但是在产业化的过程中也存在一些技术难点。由于GaN外延材料与硅衬底之间存在巨大的晶格失配和热失配,因而会导致外延材料缺陷多、裂纹多,最终使得器件成品率低、发光效率低和可靠性差等问题。

由于硅衬底的诸多优势,国际上许多单位或研究机构均加大了对其技术研发的步伐。从2011年起,美国普瑞光电将研发重心转向硅衬底技术;韩国三星、 LG、日本三垦电气、剑桥大学、马德伯格大学等一大批知名企业和研究机构也纷纷“进军”硅衬底技术;2012年东芝公司投入巨资并收购了美国的普瑞公司的 硅技术部门;近日,晶电取得ALLOS Semiconductors硅基LED授权,并成功完成第一阶段的技术转移。面对国际企业的竞争压力,我国应保持先发优势,提升自主品牌的国际竞争力。

加强产业链良性互动 推动硅衬底技术协同创新

一是引导上下游企业联合攻关,实现硅衬底芯片的整体配套。由于硅衬底芯片封装的特殊性,封装形式和方法与蓝宝石衬底的芯片有些差别。目前国内大部分 LED封装企业为蓝宝石衬底芯片配套,制约了硅衬底的大规模推广。应加强引导和集中支持硅衬底上下游骨干企业开展战略协作,进行联合攻关,实现关键技术的 集中突破。

二是推进硅衬底技术创新,提升芯片竞争力。硅衬底芯片和蓝宝石衬底相比,在大功率芯片方面光效水平已经接近,但是需要进一步优化一致性、均匀性和可 靠性等。同时,硅衬底的优势之一就是衬底面积不受限制,应加快衬底尺寸向6英寸甚至8英寸产业化推进,进一步降低制造成本,提升价格优势。

三是加强国产设备的应用推广,实现硅衬底芯片的国产化渗透。支持硅衬底研发过程中关键成套国产设备的验证与开发,包括MOCVD设备、光刻机、刻蚀机、封装设备等硅衬底各环节使用设备的配套研发,集聚多方资源,有序推进国产硅衬底LED芯片的推广应用,提升市场占有率。

加大应用市场拓展力度 开展硅衬底差异化品牌建设

一是挖掘细分市场,避免同质化竞争。硅衬底芯片主要应用在“一大一小”,即在大功率芯片和小尺寸芯片应用领域极具优势。大功率芯片方面应拓展室外特种LED照明市场,鼓励企业进一步找准隧道照明、路灯照明、景观照明等不同细分应用领域的发展方向;小尺寸芯片方面应面向背光和显示应用需求,发展液晶背光源和小间距显示屏市场的应用。细化硅衬底芯片应用领域,避免和蓝宝石芯片在相同应用上的低价恶性竞争。

二是瞄准新兴应用,抢占发展先机。开拓硅衬底LED芯片在智能照明系统、生态农业、医疗保健、汽车照明等领域的研发工作,鼓励企业瞄准新型应用领域 开展技术创新,抢占发展先机。支持举办硅衬底技术相关论坛,面向用户需求,加大宣传力度,增强使用者对硅衬底芯片的认知度和普及率。

三是创新商业模式,打造自主品牌。鼓励硅衬底LED企业探索新型盈利模式,发挥互联网的优势,线上销售,线下体验和服务,增强产业链各环节的合作。 引导企业找准市场定位,从思想意识、制度建设和资金投入等几方面入手,以创新为核心、以质量为生命、以市场为试金石、以政策为支撑,综合采用多种方式,积 极推进硅衬底芯片的品牌建设工作。

注重硅衬底知识产权保护 健全LED芯片质量检测体系

一是创新驱动技术研发,加强核心专利布局。我国已经拥有硅基LED芯片相关专利200多项,主要是发明专利。应进一步以创新驱动技术创新,申请专 利,培育商业标志,完善自主知识产权。鼓励企业重视专利布局,以硅衬底LED技术为核心,在外延生长、芯片制造、封装及应用领域等多个方面布局专利网,提 升对国外的专利壁垒。

二是制定知识产权战略,增强预警意识。LED领域的专利战一触即发,知识产权已经成为一种竞争手段。应鼓励企业有效利用知识产权,制定战略体系,建立知识产权预警机制,监测国外重点竞争对手的专利动态信息,降低企业研发前、中、后整个过程中的知识产权风险。

三是加强产品质量监督,完善LED芯片检测指标。目前市场上LED芯片质量良莠不齐,应依托国家和地方质量监督检验中心,加强市场规范与监督,定期 对LED芯片进行安全、节能、环保等方面指标检查,对不达标企业进行公开曝光和处罚,督促企业加强自身管理和技术,提升产品质量。进一步建立具备国际先进 水平的第三方检测平台,提升检测能力和水平。

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