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發力硅襯底LED制造技術:四大優勢 三點方法

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2015/4/24 9:03:25

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財富中國

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【摘要】2015年2月12日,美國國際貿易委員會(ITC)投票決定正式對部分LED產品及其同類組件啟動337調查,涉案產品包括LED燈泡以及LED芯片等。一時間業界嘩然,LED領域的專利戰一觸即發。對LED芯片來說,藍寶石襯底技術被日亞掌控,

2015年2月12日,美國國際貿易委員會(ITC)投票決定正式對部分LED產品及其同類組件啟動337調查,涉案產品包括LED燈泡以 及LED芯片等。一時間業界嘩然,LED領域的專利戰一觸即發。對LED芯片來說,藍寶石襯底技術被日亞掌控,美國科銳獨霸碳化硅襯底技術,在硅襯底技術 上我國走出了一條具有核心知識產權的國產化芯片道路,逐漸打破了日本和歐美LED廠商形成的堅固專利壁壘。所以在最近的“兩會”上,江西代表團提出將硅襯 底LED產業化上升為國家戰略予以重點推進。

硅襯底LED制造技術是不同于藍寶石和碳化硅襯底的第三條LED芯片制造技術路線,與其他兩種方法相比,具有四大優勢。一是硅材料比藍寶石和碳化硅 價格便宜,而且生產效率更高,因此成本低廉,能使LED芯片成本比藍寶石襯底芯片大幅降低;二是器件具有優良的性能,芯片的抗靜電性能好,壽命長,可承受 的電流密度高;三是芯片封裝工藝簡單,芯片為上下電極,單引線垂直結構,在器件封裝時只需要單電極引線,簡化了封裝工藝,節約封裝成本;四是具有自主知識 產權,產品可銷往國際市場,不受國際專利的限制。

雖然硅襯底技術有較好的發展前景,但是在產業化的過程中也存在一些技術難點。由于GaN外延材料與硅襯底之間存在巨大的晶格失配和熱失配,因而會導致外延材料缺陷多、裂紋多,最終使得器件成品率低、發光效率低和可靠性差等問題。

由于硅襯底的諸多優勢,國際上許多單位或研究機構均加大了對其技術研發的步伐。從2011年起,美國普瑞光電將研發重心轉向硅襯底技術;韓國三星、 LG、日本三墾電氣、劍橋大學、馬德伯格大學等一大批知名企業和研究機構也紛紛“進軍”硅襯底技術;2012年東芝公司投入巨資并收購了美國的普瑞公司的 硅技術部門;近日,晶電取得ALLOS Semiconductors硅基LED授權,并成功完成第一階段的技術轉移。面對國際企業的競爭壓力,我國應保持先發優勢,提升自主品牌的國際競爭力。

加強產業鏈良性互動 推動硅襯底技術協同創新

一是引導上下游企業聯合攻關,實現硅襯底芯片的整體配套。由于硅襯底芯片封裝的特殊性,封裝形式和方法與藍寶石襯底的芯片有些差別。目前國內大部分 LED封裝企業為藍寶石襯底芯片配套,制約了硅襯底的大規模推廣。應加強引導和集中支持硅襯底上下游骨干企業開展戰略協作,進行聯合攻關,實現關鍵技術的 集中突破。

二是推進硅襯底技術創新,提升芯片競爭力。硅襯底芯片和藍寶石襯底相比,在大功率芯片方面光效水平已經接近,但是需要進一步優化一致性、均勻性和可 靠性等。同時,硅襯底的優勢之一就是襯底面積不受限制,應加快襯底尺寸向6英寸甚至8英寸產業化推進,進一步降低制造成本,提升價格優勢。

三是加強國產設備的應用推廣,實現硅襯底芯片的國產化滲透。支持硅襯底研發過程中關鍵成套國產設備的驗證與開發,包括MOCVD設備、光刻機、刻蝕機、封裝設備等硅襯底各環節使用設備的配套研發,集聚多方資源,有序推進國產硅襯底LED芯片的推廣應用,提升市場占有率。

加大應用市場拓展力度 開展硅襯底差異化品牌建設

一是挖掘細分市場,避免同質化競爭。硅襯底芯片主要應用在“一大一小”,即在大功率芯片和小尺寸芯片應用領域極具優勢。大功率芯片方面應拓展室外特種LED照明市場,鼓勵企業進一步找準隧道照明、路燈照明、景觀照明等不同細分應用領域的發展方向;小尺寸芯片方面應面向背光和顯示應用需求,發展液晶背光源和小間距顯示屏市場的應用。細化硅襯底芯片應用領域,避免和藍寶石芯片在相同應用上的低價惡性競爭。

二是瞄準新興應用,搶占發展先機。開拓硅襯底LED芯片在智能照明系統、生態農業、醫療保健、汽車照明等領域的研發工作,鼓勵企業瞄準新型應用領域 開展技術創新,搶占發展先機。支持舉辦硅襯底技術相關論壇,面向用戶需求,加大宣傳力度,增強使用者對硅襯底芯片的認知度和普及率。

三是創新商業模式,打造自主品牌。鼓勵硅襯底LED企業探索新型盈利模式,發揮互聯網的優勢,線上銷售,線下體驗和服務,增強產業鏈各環節的合作。 引導企業找準市場定位,從思想意識、制度建設和資金投入等幾方面入手,以創新為核心、以質量為生命、以市場為試金石、以政策為支撐,綜合采用多種方式,積 極推進硅襯底芯片的品牌建設工作。

注重硅襯底知識產權保護 健全LED芯片質量檢測體系

一是創新驅動技術研發,加強核心專利布局。我國已經擁有硅基LED芯片相關專利200多項,主要是發明專利。應進一步以創新驅動技術創新,申請專 利,培育商業標志,完善自主知識產權。鼓勵企業重視專利布局,以硅襯底LED技術為核心,在外延生長、芯片制造、封裝及應用領域等多個方面布局專利網,提 升對國外的專利壁壘。

二是制定知識產權戰略,增強預警意識。LED領域的專利戰一觸即發,知識產權已經成為一種競爭手段。應鼓勵企業有效利用知識產權,制定戰略體系,建立知識產權預警機制,監測國外重點競爭對手的專利動態信息,降低企業研發前、中、后整個過程中的知識產權風險。

三是加強產品質量監督,完善LED芯片檢測指標。目前市場上LED芯片質量良莠不齊,應依托國家和地方質量監督檢驗中心,加強市場規范與監督,定期 對LED芯片進行安全、節能、環保等方面指標檢查,對不達標企業進行公開曝光和處罰,督促企業加強自身管理和技術,提升產品質量。進一步建立具備國際先進 水平的第三方檢測平臺,提升檢測能力和水平。

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