面對這兩大技術(shù)難點(diǎn),晶能團(tuán)隊的辦法是:采用多種緩沖層來緩解應(yīng)力,以及多種復(fù)雜的位錯過濾層來降低位錯密度。
陳振博士表示,目前硅襯底的光效已經(jīng)可以做得和藍(lán)寶石一樣好。晶能硅襯底LED研究水平達(dá)到了160lm/W,生產(chǎn)水平達(dá)到了145lm/W,這也是目前國際上的最高水平。
突圍國際專利壁壘
硅襯底完整的專利保護(hù)是未來我國LED面臨專利風(fēng)險的有效武器。陳振博士認(rèn)為,硅襯底LED技術(shù)從襯底源頭上避開了藍(lán)寶石襯底和碳化硅襯底技術(shù)路線所形成的國際專利圍剿,可從小功率LED芯片技術(shù)到高難度的大功率LED芯片技術(shù),形成自有的專利體系。晶能光電圍繞硅襯底LED技術(shù)已經(jīng)申請或授權(quán)國際國內(nèi)專利230多項,其中美國發(fā)明專利29項、歐洲43項。“這對于我們規(guī)避國外大廠的專利訴訟是有效的武器。”陳振博士如是說。
目前,全球LED產(chǎn)業(yè)格局成美國、亞洲、歐洲三足鼎立之勢,美國的CREE、歐洲的歐司朗、飛利浦(PhilipsLumileds)、日本的日亞化學(xué)、豐田合成等五大廠商,掌控了全球LED市場,壟斷了GaN基藍(lán)光LED、白光LED的核心技術(shù)和專利。這些廠商為了維持競爭優(yōu)勢、保持自身市場份額而申請的專利,幾乎覆蓋了原材料、設(shè)備、封裝、應(yīng)用在內(nèi)的整個產(chǎn)業(yè)鏈。此外,廠商間通過專利授權(quán)和交叉授權(quán)來進(jìn)行研發(fā)和生產(chǎn),不僅阻礙了新進(jìn)入者的產(chǎn)生,也在一定程度上增加了企業(yè)的生產(chǎn)成本。
中國作為LED行業(yè)的后來者,雖然擁有龐大的企業(yè)數(shù)量,但上游的襯底芯片企業(yè)占比少,加起來不超過100家,且沒有獲得核心技術(shù),專利申請數(shù)量也少,企業(yè)規(guī)模較小時尚不足引起國外巨頭的關(guān)注,一旦規(guī)模做大,專利問題則無法規(guī)避。早前日亞化學(xué)與CREE的專利糾紛,結(jié)束了其一家獨(dú)大的競爭格局。雖然目前很多專利面臨到期問題,為中國企業(yè)提供了一個購買核心專利的契機(jī),但這畢竟不能當(dāng)作救命稻草。
因此,開發(fā)并建立一套具有自主知識產(chǎn)權(quán)的專利體系,不但可成為企業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ),也可以為中國企業(yè)未來的發(fā)展打破專利壁壘。從這個意義上講,硅襯底的研發(fā),已不僅僅是單純的技術(shù)研發(fā)了,更是為中國LED企業(yè)的未來發(fā)展鋪路。
有望助力LED產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級
從生產(chǎn)角度看,硅襯底大尺寸可借用人類經(jīng)過多年技術(shù)積累發(fā)展出來的硅集成電路生產(chǎn)工藝來制作LED,從而大幅度提高自動化程度,同時由于最大限度的降低了人員的參與,芯片的可靠性、一致性和良率都會大幅度提高,還可以降低人工成本,降低LED綜合成本20-30%,這對于整個LED產(chǎn)業(yè)來說是一個革命性的顛覆。
此外,硅襯底上氮化鎵功率器件也是很重要的一個應(yīng)用領(lǐng)域,有望超越傳統(tǒng)的功率器件開拓出一個新的應(yīng)用領(lǐng)域。以氮化鎵為代表的第三代半導(dǎo)體一個主要特點(diǎn)就是禁帶寬度寬。這個特點(diǎn)使得其制作的器件具有擊穿電壓高、電流密度大、工作溫度高等優(yōu)點(diǎn),因此在大功率、高溫電力電子器件應(yīng)用方面性能遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)的硅和砷化鎵基電子器件。其應(yīng)用范圍將涵括電腦,手機(jī),數(shù)碼相機(jī),電源,電機(jī),UPS,電動汽車,基站,電廠等。采用硅來作為氮化鎵電子器件的襯底已經(jīng)是國際共識,主要是由于硅具有其他襯底材料無可比擬的成本優(yōu)勢。
說起硅襯底的未來,陳振博士談到:“希望通過導(dǎo)入硅襯底,從本質(zhì)上改變LED行業(yè)的技術(shù),使得GaNLED從一個半自動化的、人力密集型的產(chǎn)業(yè)升級成為和現(xiàn)代集成電路工藝相當(dāng)?shù)母咦詣踊、高精度的半?dǎo)體行業(yè)。希望新技術(shù)同時帶來低成本和高控制精度,最終形成一個標(biāo)準(zhǔn)的制造業(yè)。