LED市場可進一步下沉，滿足差異化需求

　　藍光LED發(fā)明獲諾獎，LED的重要性可見一斑

　　2014年，3名日本出生的科學(xué)家曾因發(fā)現(xiàn)一種藍色發(fā)光二極管(LED)而獲得諾貝爾物理學(xué)獎。獲獎理由是：藍光LED幫助人們以更節(jié)能的方式獲得白色光源，依據(jù)這一原理問世的LED燈“將點亮整個21世紀”。

　　圖：用藍光LED拼成的諾貝爾簽名(來源：網(wǎng)絡(luò))

　　LED光源與傳統(tǒng)光源相比具有節(jié)能、耐久等優(yōu)勢。如今，隨著LED顯示技術(shù)的迭代和產(chǎn)品成本的大幅下降，LED的應(yīng)用已越來越廣泛，例如照明、顯示、傳感器等。

　　不過，隨著LED照明、顯示等的成熟，生產(chǎn)逐步向亞洲尤其中國等生產(chǎn)成本較為低廉的國家轉(zhuǎn)移，一些昔日歐美LED大廠近幾年感到增長乏力，轉(zhuǎn)型去做LED不可見光/傳感或干脆購買其他高科技業(yè)務(wù)也維持成長等。

　　其實，LED市場深入下去，還是有很多地方可以滲透。

　　近日，電子產(chǎn)品世界記者走訪了有45年LED制造歷史的ROHM公司，看到了該公司正在挖掘一些LED的新市場。

　　ROHM見證了LED的發(fā)展史

　　與三位諾獎獲得者是老鄉(xiāng)的ROHM公司成立于1958年。從1973年就開始了LED生產(chǎn)，可謂最早從事LED生產(chǎn)的先驅(qū)之一。從該公司的LED發(fā)展里程碑，或許就可看到LED的技術(shù)發(fā)展軌跡及未來趨向。

　　圖 ROHM的LED里程碑

　　由上圖可見，ROHM 1973年已出現(xiàn)紅光產(chǎn)品，1996年生產(chǎn)貼片式LED，有了綠光LED。2002年推出了藍色貼片LED。如果了解LED的發(fā)展史，可以知道ROHM在LED創(chuàng)新產(chǎn)品的推出方面非?？臁?/p>

　　這里需要再提一下本文一開始提到的諾獎，為何發(fā)明藍光LED能獲殊榮?其實在20世紀60年代末，通過在砷化鎵基體上使用磷化物，第一個紅光LED產(chǎn)生，之后有綠光LED等產(chǎn)品，但僅有紅、黃和綠無法制造出白光LED，LED的照明功能便不存在，必須找到三原色(紅綠藍)中的藍色。

　　上世紀80年代末，赤崎勇當(dāng)年在氮化鎵研究中，和學(xué)生天野浩首次實現(xiàn)了氮化鎵的PN結(jié)，為利用氮化鎵材料制造藍色LED奠定了基礎(chǔ)。在解決藍光LED實用化問題方面，1993年，還是碩士研究生的中村修二成功地制造出高品質(zhì)的氮化鎵，首次推出了LED照明產(chǎn)品。不久，白光LED很快問世。

　　而ROHM的LED路線圖見證了LED的發(fā)展史。2007年后出現(xiàn)了白光LED，2007年推出PICOLED(超小型、薄型LED)，2009年超高亮度、薄型RGB(紅綠藍)開始生產(chǎn)，2013年帶透鏡表面貼裝LED開始生產(chǎn)，2016年帶反射鏡的超小型高亮度RGB投產(chǎn)，2018年業(yè)界標(biāo)準1608產(chǎn)品陣容擴充。

　　據(jù)ROHM光學(xué)模塊生產(chǎn)本部LED制造部商品企劃組組長吉田晃久稱，隨著LED技術(shù)與生產(chǎn)的成熟，ROHM把競爭焦點定位于獨有的生產(chǎn)技術(shù)和品質(zhì)管理方面。主要主攻以下四個方面。

　　*小型化。利用ROHM獨有的生產(chǎn)技術(shù)實現(xiàn)元件薄型化，通過減少金線的環(huán)路，實現(xiàn)0.2mm的業(yè)界最薄高度。

　　*單亮度等級。從元件制造階段開始 就融入技術(shù)優(yōu)勢并 嚴格貫徹品質(zhì)理念， 消除亮度波動。

　　*通用色彩。考慮到色覺多樣性，提高可視性。色彩識別因色覺而異，色弱者會把綠色和紅色看成偏黃色，所以產(chǎn)品設(shè)計可采用色弱者也容易識別的綠色。值得注意的是，這部分是小眾市場，很難盈利，做此是為了補齊產(chǎn)品線和服務(wù)社會。

　　圖：色弱者的調(diào)色

　　*抗硫化。3528尺寸的抗硫化性能更加優(yōu)異，保持持久的高亮度LED。在室外場合，有時會出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象，LED用過一段時間就不那么亮了，原來是空氣中的硫與LED中的銀發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，生成了黑色的硫化銀，影響了LED光的側(cè)壁反射?？諝庵械牧蛑饕獊碜云嚭蜔熿F的尾氣、輪胎和溫泉(例如硫磺泉)等環(huán)境中，為了保證LED燈的亮度，ROHM推出了抗硫化LED，可用于工業(yè)設(shè)備、汽車剎車燈、轉(zhuǎn)向燈、戶外顯示設(shè)備等產(chǎn)品中。

　　抗硫化的獨具匠心

　　不久前，ROHM開發(fā)出業(yè)界首款完全無銀的高亮度紅色LED“SML-Y18U2T”。

　　據(jù)ROHM半導(dǎo)體(上海)有限公司設(shè)計中心副所長水原德健先生稱，此次開發(fā)的產(chǎn)品是用金等其他材料取代了以往晶片鍵合焊膏及框架所使用的銀，實現(xiàn)了完全無銀化。此舉消除了由于銀受到腐蝕而引起LED亮度衰減現(xiàn)象，可提高應(yīng)用的可靠性。例如，將以往產(chǎn)品和新產(chǎn)品分別在硫化試驗條件下使用240個小時(10天)后，新產(chǎn)品的光通量相比舊產(chǎn)品可改善約40%。這10天實驗，相當(dāng)于LED 3~5萬小時處于硫化環(huán)境下。

　　下一步，ROHM還會推出滿足轉(zhuǎn)向燈的橙色燈等產(chǎn)品。

　　那么，為何要用金代替銀?具體工藝是如何實現(xiàn)的?從LED的結(jié)構(gòu)圖來看，人們所看到的LED光來自兩方面，一方面是直接發(fā)射的光，一類是側(cè)壁反射的光(如下圖)。一直以來，存在元件晶片鍵合所用的焊膏部位變黑，導(dǎo)致側(cè)壁反射光減少，從而使LED發(fā)光強度降低的問題。

　　但是，ROHM利用從元件到封裝垂直統(tǒng)合型生產(chǎn)體制的優(yōu)勢，晶片鍵合采用金錫(AuSu)，引線采用金，框架采用金鈀(AuPd)，實現(xiàn)了完全無銀化，從而使產(chǎn)品同時具備高亮度與優(yōu)異的抗硫化性能。為何框架采用金鈀?因為容易附著在框架上。

　　那么，有了這些原理，競爭對手是否也快會這樣做出來?據(jù)說晶片鍵合采用金錫(AuSu)、框架采用金鈀(AuPd)等的工藝實現(xiàn)還是有一定難度的，因為ROHM有垂直統(tǒng)合型的生產(chǎn)優(yōu)勢，有利于這些工藝的開發(fā)和生產(chǎn)。

　　另外，ROHM產(chǎn)品的特點是由于嚴格的品質(zhì)管理，每個超小型產(chǎn)品都有可追溯的體制，且采用與車載級品質(zhì)相應(yīng)的工序管理制度。筆者在這里也引申一下，筆者最近在寫智能制造方面的文章，“可追溯性”很重要，因為現(xiàn)代制造流程有時有幾百上千個工序，“可追溯性”可盡快找到上游產(chǎn)品的缺陷出現(xiàn)在哪里，以大大提升智能制造的效率、減少浪費。例如，客戶要訂10輛汽車，假設(shè)你的良率較低，需要生產(chǎn)20輛車，其中10輛滿足客戶要求;而如果高良率的制造，10輛一次成功，就節(jié)約了成本。

　　那么，抗硫化LED的“含金量”提升了，成本是否會提升?水原先生說由于含金量很少，幾乎沒有什么成本增加。

　小結(jié)

　　LED在創(chuàng)新中誕生，在高歌猛進中照亮了世界，如今又逐漸下沉到細分的注重品質(zhì)的市場區(qū)塊，需要LED廠商更加用心地挖掘不同客戶的個性化需求。

　　LED的先驅(qū)ROHM也經(jīng)歷了市場的多次洗牌和蛻變，仍保持當(dāng)年三位日本科學(xué)家發(fā)明藍光LED時的執(zhí)著創(chuàng)新精神，希望其2018年的LED銷量再創(chuàng)佳績。

　　圖：ROHM的LED應(yīng)用分布，及近年銷量和預(yù)測