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LED芯片技術(shù)及國內(nèi)外差異分析

芯片，是LED的核心部件。目前國內(nèi)外有很多LED芯片廠家，然芯片分類沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，若按功率分類，則有大功率和中小功率之分;若按顏色分類，則主要為紅色、綠色、藍色三種;若按形狀分類，一般分為方片、圓片兩種;若按電壓分類，則分為低壓直流芯片和高壓直流芯片。國內(nèi)外芯片技術(shù)對比方面，國外芯片技術(shù)新，國內(nèi)芯片重產(chǎn)量不重技術(shù)。
　　襯底材料和晶圓生長技術(shù)成關(guān)鍵
　　目前，LED芯片技術(shù)的發(fā)展關(guān)鍵在于襯底材料和晶圓生長技術(shù)。除了傳統(tǒng)的藍寶石、硅(Si)、碳化硅(SiC)襯底材料以外，氧化鋅(ZnO)和氮化鎵(GaN)等也是當(dāng)前LED芯片研究的焦點。目前，市面上大多采用藍寶石或碳化硅襯底來外延生長寬帶隙半導(dǎo)體氮化鎵，這兩種材料價格都非常昂貴，且都為國外大企業(yè)所壟斷，而硅襯底的價格比藍寶石和碳化硅襯底便宜得多，可制作出尺寸更大的襯底，提高MOCVD的利用率，從而提高管芯產(chǎn)率。所以，為突破國際專利壁壘，中國研究機構(gòu)和LED企業(yè)從硅襯底材料著手研究。
　　但問題是，硅與氮化鎵的高質(zhì)量結(jié)合是LED芯片的技術(shù)難點，兩者的晶格常數(shù)和熱膨脹系數(shù)的巨大失配而引起的缺陷密度高和裂紋等技術(shù)問題長期以來阻礙著芯片領(lǐng)域的發(fā)展。
　　無疑，從襯底角度看，主流襯底依然是藍寶石和碳化硅，但硅已經(jīng)成為芯片領(lǐng)域今后的發(fā)展趨勢。對于價格戰(zhàn)相對嚴(yán)重的中國來說，硅襯底更有成本和價格優(yōu)勢：硅襯底是導(dǎo)電襯底，不但可以減少管芯面積，還可以省去對氮化鎵外延層的干法腐蝕步驟，加之，硅的硬度比藍寶石和碳化硅低，在加工方面也可以節(jié)省一些成本。
　　目前LED產(chǎn)業(yè)大多以2英寸或4英寸的藍寶石基板為主，如能采用硅基氮化鎵技術(shù)，至少可節(jié)省75%的原料成本。據(jù)日本三墾電氣公司估計，使用硅襯底制作大尺寸藍光氮化鎵LED的制造成本將比藍寶石襯底和碳化硅襯底低90%。
　　國內(nèi)外芯片技術(shù)差異大
　　在國外，歐司朗、美國普瑞、日本三墾等一流企業(yè)已經(jīng)在大尺寸硅襯底氮化鎵基LED研究上取得突破，飛利浦、韓國三星、LG、日本東芝等國際LED巨頭也掀起了一股硅襯底上氮化鎵基LED的研究熱潮。其中，在2011年，美國普瑞在8英寸硅襯底上研發(fā)出高光效氮化鎵基LED，取得了與藍寶石及碳化硅襯底上頂尖水平的LED器件性能相媲美的發(fā)光效率160lm/W;在2012年，歐司朗成功生產(chǎn)出6英寸硅襯底氮化鎵基LED。
　　反觀中國內(nèi)地，LED芯片企業(yè)技術(shù)的突破點主要還是提高產(chǎn)能和大尺寸藍寶石晶體生長技術(shù)，除了晶能光電在2011年成功實現(xiàn)2英寸硅襯底氮化鎵基大功率LED芯片的量產(chǎn)外，中國芯片企業(yè)在硅襯底氮化鎵基LED研究上無大的突破，目前中國內(nèi)地LED芯片企業(yè)還是主攻產(chǎn)能、藍寶石襯底材料及晶圓生長技術(shù)，三安光電、德豪潤達、同方股份等內(nèi)地芯片巨頭也大多在產(chǎn)能上取得突破。