[導讀] 我去年提過,LED的競爭在這兩年將會是技術的競爭,但是離不開兩個規(guī)律:“技術越來越先進”,尤其是光效的提升;“成本會越來越低”,尤其是在芯片,封裝與電源成本的降低,當然還有燈具如何可以自動化的組
我去年提過,LED的競爭在這兩年將會是技術的競爭,但是離不開兩個規(guī)律:“技術越來越先進”,尤其是光效的提升;“成本會越來越低”,尤其是在芯片,封裝與電源成本的降低,當然還有燈具如何可以自動化的組裝,減少人力成本。在LED行業(yè)已經快要16年的我,見證了一顆藍光芯片由五塊錢一顆(1998年)到現在的一千顆5塊錢(5 RMB/k),這個行業(yè)進步的太快了,甚至比集成電路還快,我見證了它的成長,我也參與了他的進步?,F在對這十幾年來我對LED技術的心得跟大家分享,尤其是在中上游的技術方面。
我把氮化鎵LED技術的流派分為三大部分:第一是垂直結構派,以科銳與歐司朗為代表,金屬襯底的旭明,還有執(zhí)著于硅襯底的普瑞東芝與晶能,當然還不能忘記很多日本廠商與中村修二先生在研發(fā)的氮化鎵同質結構。第二是倒裝派(flip Chip),想到倒裝當然就是飛利浦Luminled了,當然大陸的晶科與目前臺灣很多芯片廠都在研發(fā)這種芯片,甚至科銳也開始在做這類產品了,所以技術與良率也在不斷地成熟中。第三當然是藍寶石襯底結構,目前LED的主流,幾乎每家公司都以這個結構為基礎做很大的改善,前面說的16年進步一千倍,就是一直以這種結構不斷改善的。
三大流派各有優(yōu)缺點,分述如下:
垂直結構派:
有點像明教或日月神教的感覺,始終不是主流,但是又有獨特的技術,如果做到極致像是科銳的碳化硅技術還是可以跟主流抗衡,在金庸小說里面,不管是陽頂天,張無忌,任我行還是東方不敗,他們都可以跟少林武當分庭抗禮,但是始終不是主流或是像流星一樣瞬間消失。垂直結構派就是如此,它始終在走非主流路線,一直有新技術在發(fā)表,但是在市場上始終很難找到他們的蹤影。垂直結構除了碳化硅和同質襯底,都需要非常復雜的工藝來制造,不管是硅襯底還是金屬襯底,與氮化鎵熱失配問題一直沒有解決,導致這種結構良率非常低,雖然導熱好,襯底也比藍寶石便宜,發(fā)光面積也比較大,但是在成本與技術的競爭上始終不是藍寶石結構的對手。因為上下電極的原因,在應用上也受限,尤其是在需要串并的電路設計上無法滿足很多燈具的要求,也無法制作高壓芯片,因此科銳的垂直結構芯片只能用在路燈等較高單價的特定市場,通用照明與背光這兩個主流市場垂直結構芯片始終無法大量介入。當然我們不能忽略日本公司與中村修二先生正在研發(fā)的同質結構,它沒有前面提到的缺點,但是一個致命的問題就足以打敗它所有的優(yōu)點,氮化鎵襯底貴的離譜,兩年前是1000美金,現在是500美金以上,做LED會不會太奢侈了?所以現在同質襯底只能用來做藍光激光二極管,用于HD-DVD播放機或是高畫質的PS3游戲機的讀寫頭。大家一定會問我有沒有降價空間?我的答案是“有,但是有限”,目前氮化鎵襯底只有兩種主流做法,氫化物氣相外延HVPE與熱氨法amonothermal method,估計要降到100美金才會有競爭力,但是依照目前的技術五年內都達不到。
倒裝結構派:
有點像武當派,武當派是張三豐離開少林之后自創(chuàng)的一派,就像倒裝技術其實也是藍寶石技術的延伸,只不過是將藍寶石結構的芯片倒裝貼合在導熱性比較高的基板上,如果在基板上加上齊納二極管,他可以抗拒電子器件最怕的靜電沖擊,有點像是武當太極以柔克剛的感覺。倒裝目前是正裝結構外大家在關注的焦點,尤其是封裝廠急于降成本的時候,由于導熱路徑不需經過藍寶石,熱可以直接導入散熱基板,芯片共晶倒裝技術在技術上也越來越成熟,良率越來越高,已經接近正裝的良率。倒裝有三個優(yōu)點是正裝永遠無法趕上的,不需要焊線工藝,大電流驅動不光衰,均勻的熒光粉涂布,所以目前封裝廠對倒裝是又愛又恨,愛的是他可以省下焊金線成本,倒裝封裝的二極管可以加大電流,1顆可以當2顆或是3顆用,熒光粉可以涂布均勻,發(fā)出來的光很均勻漂亮。恨的是目前很多公司在發(fā)展無封裝制程(CSP:chip Scale Package),把封裝的工藝在芯片段都做完了,直接跳過封裝,交貨給應用廠商,很多封裝廠怕萬一CSP未來成為主流,他們之前的投資將血本無歸。這也是我一直在關注的技術,我目前還是無法判斷是否有可能,就像我們看金庸小說一樣,始終無法判斷是武當厲害還是少林厲害。
藍寶石派:
我心目中的少林派,這二十年來始終屹立不搖,不管是外延還是芯片技術,都是循序漸進的依照海茲定律(Haitz’sLaw)不斷提升,就像少林武功一樣,不斷的透過內功修煉,完成絕世武功的升華。正裝工藝是中村修二先生發(fā)展出來的,做成正裝主要原因是藍寶石襯底不導電,需要將正負極做在同一個發(fā)光面上,他有先天上的缺點,只要克服這些缺點,就可以完成一次次飛躍的提升。藍寶石與氮化鎵晶格失配用低溫緩沖層解決,P型氮化鎵電阻過高用退火來解決,鎳金透明導電層穿透率太低用氧化銦錫ITO來取代,鉆石刀切割良率低,鉆石刀成本過高用紫外激光劃片解決,紫外激光劃片亮度損失用飛秒隱形切割或熱酸腐蝕來解決,降低缺陷密度,減少界面全反射用PSS圖形襯底取代平面襯底。一次次的提升都是透過新材料與新工藝來完成,就像少林武功一樣,透過扎實的基本功,將武功一步一步的提升,完成絕世武功的升華,沒有取巧也沒有捷徑。他每一次受到的挑戰(zhàn),都利用扎實的基礎來化解,所以一直是LED的主流,估計未來幾年都會如此。
有人會問我,未來誰會是技術主流,我想金庸先生已經給我們答案了,在金庸小說里面,那些派別是屹立不搖,那些是瞬間暴起,瞬間流逝。長遠來看,正裝的少林與倒裝的武當是主流,其他技術,就像是小說里面的明教,日月神教,在一時間會刮起風潮,但是永遠不會是主流。 (注:本文由德力光電葉國光向LED網供稿)
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