解密國家技術(shù)發(fā)明一等獎：硅襯底LED技術(shù)

　　拿下一場技術(shù)攻堅戰(zhàn)不難?？芍谱?a class="contentlabel" href="http://www.ex-cimer.com/news/listbylabel/label/硅襯底LED">硅襯底LED芯片有350多道工步，每一道工步都會遇到形形色色的問題。比如，氮化鎵發(fā)光薄膜厚度雖僅有幾微米(頭發(fā)絲直徑約為50-100微米)卻由幾十層不同結(jié)構(gòu)構(gòu)成，如何保證每一層完好?如何提升硅襯底LED芯片的光效?如何減少位錯保證出光率?......第一個“吃螃蟹”，一系列層出不窮的技術(shù)“堅冰”擋在晶能光電人面前。

　　這時，有人說，“硅襯底LED技術(shù)成功無望”;更有甚者，斷言“晶能光電是一個‘燙手山芋’，給它投的錢將會打水漂”。不過，“自始至終我們都憋著一口氣，立志要爭口氣，把硅襯底技術(shù)做好?！焙途芄怆娨黄鸪砷L的年青工程師封波深有感觸地說。

　　沒有可供參考的相關(guān)文獻(xiàn)，沒有可資借鑒的經(jīng)驗，每走一步都要“摸著石頭過河”，每年因試錯交出的“學(xué)費”高達(dá)幾千萬元，最困難時公司背負(fù)3個多億的貸款重?fù)?dān)，但公司高管帶頭拿低工資也保證每年研發(fā)投入都在8000萬元左右......堅定開辟一條LED新路，晶能光電咬牙堅持。

　　艱難困苦，玉汝于成。2009年實現(xiàn)硅襯底小功率LED芯片量產(chǎn)，2012年6月實現(xiàn)大功率LED芯片規(guī)?；慨a(chǎn)。硅襯底LED技術(shù)征途上，晶能光電走在了前面。

　　隨著硅襯底藍(lán)光和白光LED產(chǎn)品和工藝的成熟，晶能光電又開始醞釀新的計劃，“開發(fā)硅襯底紫光LED技術(shù)，以及基于硅襯底氮化鎵基的功率型器件等新技術(shù)?！?/p>

　　“寒冬”中逆流勇上

　　在與硅襯底LED技術(shù)平行的另一條歷史軸線上，其產(chǎn)業(yè)化之旅也愈走愈順：2012年全行業(yè)企業(yè)設(shè)備開機(jī)率不足60%，晶能光電滿產(chǎn)滿銷，首次實現(xiàn)贏虧平衡;2013年銷售收入3300萬美元;2014年銷售收入6099萬美元。

　　LED寒冬中逆流勇上，晶能光電的秘密武器是領(lǐng)先的硅襯底LED技術(shù)——

　　從器件角度看，硅襯底散熱性能好、通過剝離消除應(yīng)力，因而產(chǎn)品抗靜電性能好、壽命長、可承受的電流密度高，更適用于大功率LED照明;

　　從襯底剝離方式看角度看，在制備薄膜型芯片時，硅襯底成本遠(yuǎn)低于藍(lán)寶石襯底，由于采用化學(xué)腐蝕的方法來剝離，在效率和良率上，都高于采用激光剝離的藍(lán)寶石襯底產(chǎn)品，從而得到高質(zhì)量、低成本的垂直結(jié)構(gòu)芯片;

　　從大規(guī)模生產(chǎn)的角度看，未來技術(shù)進(jìn)步可以很好地將硅襯底大尺寸的優(yōu)勢和集成電路行業(yè)成熟的自動化設(shè)備和產(chǎn)線結(jié)合，大大提升現(xiàn)有LED行業(yè)的產(chǎn)業(yè)成熟度，可快速形成規(guī)?；?yīng)，使LED照明綜合成本進(jìn)一步大幅下降;

　　從產(chǎn)品特點角度看，采用單面出光的垂直結(jié)構(gòu)芯片結(jié)合白光芯片工藝，可以獲得方向性好、光品質(zhì)好的芯片，也讓硅襯底LED在小角度射燈、汽車照明、手機(jī)閃光燈等高品質(zhì)和方向性照明領(lǐng)域的應(yīng)用更具優(yōu)勢。

　　這具體意味著什么?王敏舉例，車前大燈照明主要以大功率LED為主，車燈設(shè)計要求在有限的空間，解決光密度高、方向性好等要求;同時還要盡可能降低整燈的能耗。硅襯底LED單面高密度出光的優(yōu)勢變得非常明顯。

　　正因如此，如今在摩托車燈、電動車燈、移動照明等國內(nèi)高端照明應(yīng)用市場，晶能光電已占據(jù)較大份額，其照明產(chǎn)品亦出口至美國、巴西、日本、意大利等國。

　　美國經(jīng)濟(jì)咨詢機(jī)構(gòu)IHS預(yù)計，“到2020年硅襯底LED市場占有率將達(dá)到40%?！?/p>

　　“現(xiàn)在，LED行業(yè)的大趨勢是向大尺寸襯底方向走?！苯L(fēng)益解釋，目前碳化硅襯底的售價依然高高在上;藍(lán)寶石襯底尺寸越大，單位面積價格不降反升，6吋藍(lán)寶石襯底價格大約是240美元;相比之下，6吋甚至吋8的硅襯底，都在50美元以下?！翱梢灶A(yù)知，如果硅襯底實現(xiàn)更大的尺寸，那么成本優(yōu)勢將更為明顯。”他表示。

　　“蛋糕看起來很美”，但對晶能光電而言，壓力依然存在。近幾年，隨著晶能光電對硅襯底LED技術(shù)量產(chǎn)可行性的證實，一度持懷疑態(tài)度的多家國際大廠相繼轉(zhuǎn)身研發(fā)硅襯底LED技術(shù)，并進(jìn)展迅速?！岸?jīng)過成千上百家企業(yè)的技術(shù)優(yōu)化，藍(lán)寶石LED技術(shù)已相當(dāng)成熟，在一段時期內(nèi)仍將是主流路線。”王敏分析。

　　不過，硅襯底LED技術(shù)現(xiàn)在正處于追風(fēng)少年時期，他們有信心讓硅襯底LED照亮世界!