從發展初至今,LED照明產業追求光效和成本的腳步就從未停止過,誰先沖破價格的魔咒,誰就能在市場中搶占先機。近期各大廠家相繼推出的無封裝技術,因省去一部分封裝環節,據稱至少可為燈具客戶省下15%的封裝成本,并且具有集中性好,可信賴度高,光學控制靈活等優勢,被業界寄予顛覆成本的一道突破口。
隨著各種新材料、新技術和新模式的紛至沓來,行業轉型升級不斷加速。無封裝技術是否會引發一場新的革命?對整個產業鏈尤其是封裝企業有何影響?記者采訪了業內推出“無封裝”芯片產品的廠商及主流封裝企業,共同解讀“無封裝”技術在產業轉型變革之際所引發或顯著或微妙的變化。
神秘面紗:“無封裝”系高度整合的封裝
號稱“無封裝”的技術近期在業內被指“來勢洶洶”,并且有革封裝命之嫌。而實際上,被稱為“無封裝”的技術并不是省去了整個封裝環節,只是省去了一道金線封裝的工藝而已,仍是眾多的封裝形式之一。
飛利浦Lumileds市場總監周學軍對此表示,事實上,目前還沒有看到嚴格意義上的無封裝LED發光器件。在優化器件的封裝過程中,出現新的不同于傳統封裝的結構是很正常的一種進化。
上海鼎暉科技股份有限公司董事長李建勝先生向記者講道,無封裝的命題本身就是個謬論,無封裝實際上是無金線封裝,它只是少了一道金線封裝的工藝而已,所有的package,所有的芯片植入都是封裝的環節,每一個器件成型必須要經過封裝這個環節,無封裝芯片,并不是無封裝器件,這里有本質的區別。但無封裝技術無疑是一種嶄新的、先進的工藝。
晶科電子有限公司總裁助理陳海英博士表示“無封裝”技術跟傳統的封裝有一些差異,是在晶片工藝的基礎上做了一些封裝的動作,把封裝的一些步驟結合到芯片工藝上,是芯片技術與封裝技術很好的整合。
據了解,從LED照明供應鏈來看,LED照明產品制程分為Level0至Level5等制造過程。Level0是外延與芯片的制程;Level1是LED芯片封裝;Level2是將LED器件焊接在PCB上;Level3是LED模塊;Level4是照明光源;Level5則是照明系統。“無封裝芯片”多是朝省略Level1的方向發展,從而在一定程度上幫助降低成本。
晶元光電股份有限公司市場行銷中心協理林依達先生也提到,無封裝芯片最早始于晶元光電,晶元光電2009年就開始投入ELC技術的研發,并在2010年獲得了臺灣的“創新科技產品獎”。免封裝是一個非常廣義的概念,其實免封裝芯片還是要封裝,就是覆晶、倒裝的設計,它只是有別于大家所認知的傳統封裝技術和材料。但整個技術無非就是要把lm/w,或者lm/$作進一步的提升。
而杭州杭科光電股份有限公司技術總監高基偉博士表達了不同的觀點,他表示,“無封裝”并不是一個新技術和新產品,而是業內早就討論了多年的白光技術實現路徑之一,較早的如Epistar的ELC產品。所謂的“無封裝芯片”只是封裝形式略有變化,并且這個變化,目前的芯片廠和封裝廠都可以實現。這個技術路線本質上包括:倒裝芯片、共晶焊接、噴粉涂粉、白光調配技術。從路線涉及的核心技術來看,這些技術工藝都是基本成熟、可行的,并且有配套的自動化設備。
叫好:可大幅降低成本可信賴度高
LED不斷低價化的趨勢也讓廠商不斷思量降低生產成本方式,無封裝因可省去部分封裝環節,大幅降低成本而被叫好。包括臺灣LED芯片廠晶電、璨圓、一條龍廠臺積固態照明、隆達、國際大廠Toshiba、CREE、PhilipsLumileds都積極投入無封裝產品的研發與生產。
臺積電旗下臺積固態照明總經理譚昌琳博士表示,雖然無封裝芯片產品在工藝上面的確還需要一些考量,但半導體制程工藝可以解決這些問題,而且不用打金線,信賴度更高。另外還可以做成高壓的應用,相對電源效率會提高,成本也隨之降低,從整個系統來講,具有很大的成本優勢。
浙江英特來光電科技有限公司研發中心高級經理林成通講到,倒裝芯片與傳統晶片最大的不同是:沒有通過藍寶石散熱,可通大電流使用,同等尺寸可以實現更大的光通量,反言之尺寸可以做到更小,光學更容易匹配。另外倒裝芯片封裝產品壽命、可靠性得到了提升,具體體現在:散熱的提升,使之壽命得到了提升;抗靜電能力的提升;簡化了封裝工藝,提高了生產良率。
以下為幾大廠商推出的產品:
不叫座:目前仍是“陽春白雪”
鼎暉董事長李建勝先生指出,無封裝芯片已經在生產了,這是一個不爭的事實,也有看到終端產品出來,但是目前這些產品仍然是陽春白雪。
他還表示,真正的量產不是芯片廠商的量產,而是終端用戶批量接受的量產。否則這個技術只可能是科技進步的一個要素。無封裝芯片,或許企業都在關注這個產品,但因為成本的關系,終端市場并沒有積極的響應。
他從芯片廠商、封裝廠商和應用端三個角度分析道,無封裝技術的興起,會在整個產業鏈引起新的浪潮,但從短期來看,不會對產業造成大的影響。在未來的兩三年或者很長的時間里,無封裝技術只能作為一個被小眾化接受的新技術,并不會影響整個大的格局,除非這種無封裝芯片產品已經非常大的量產化。
從封裝的角度而言,現有的封裝企業需要引入新的設備、新的工藝、新的技術,這是一筆不小的投入,也是一個嚴峻的課題,在過往的幾年里投入大量的金線式焊接技術,很多成本并沒有回來,在這個時候,就飛快地引入新的設備和技術,這對企業的發展會是一個挑戰。
從使用者角度來看,有金線封裝和無金線封裝,最關鍵的是對他對性能和價格的比較,用戶不在乎是金線封裝還是無金線封裝,而是更關心它的壽命有沒有變化,成本有沒有變化。目前無金線封裝比金線封裝的成本更高,如果性能沒有顯著的變化,終端用戶是不會買單的。
晶科陳海英博士向記者談道,目前無封裝技術比傳統的封裝在性價比上,如lm/$來講的話,還有很大的差異,這給傳統封裝很大的空間。
一個新技術的產生,需要經過很長的時間去預備和研發,雖然無封裝產品有它自身的優勢,比如空間上或設計靈活性方面,但在初始階段,它的價格會包括這些原先研發投入和設備投入的分攤,價格會高一些。但未來如果有足夠大的量,他是有機會比傳統封裝更便宜。
杭科高基偉博士也談到,這些基本成熟的技術,之所以在出現這么多年之后,仍然沒有成為行業內的主流,主要是技術本身的性價比的問題,包括硬件投資、良率控制、整體成本等。相對較新的技術和產品,總是看上去很美,但是叫好不一定叫座。天底下好東西很多,不一定都能賺錢;對于行業或者企業來說,能賺錢的技術和產品才是好的和有意義的。
晶元林依達協理表示,這樣的倒裝芯片最終是怎樣使用戶更方便,更快速地使用,良率能更高,那就會是勝出者之一。目前無封裝芯片產品的生產良率仍是一大瓶頸,而生產這些無封裝芯片的產品都是芯片廠商在做的,這對他們來說本身就是半導體制程,每一家怎樣去控制它的生產良率要看每一家的技術。
看上去很美撬動產業格局尚需時日
科銳中國營業總經理兼技術總監邵嘉平博士表示隨著LED技術的不斷創新和進步,推動著LED照明產業的快速發展。“無封裝“芯片是對于LED技術創新和進步的有益嘗試,但最重要的是要綜合考慮一款好的LED器件能給我們帶來什么以及如何設計一款好的LED器件。
邵博士從終端用戶的角度分析了一款好的LED器件能給我們帶來什么。他表示好的LED器件應具有更佳照明品質,更高照明性能、更低系統成本以及更快的投資回報。如果業者僅僅是考慮成本,而犧牲品質和性能的話,最終的結果將得不償失。
而關于如何設計一款好的LED器件,他從襯底、芯片、熒光粉和封裝等整個產業鏈的角度講道,首先要選擇與GaN材料晶格匹配或接近的襯底材料、結構優異的芯片以及更高出光效率更長壽命的熒光粉材料,在封裝的過程中,則需要針對不用照明應用而優化設計。封裝不是one-size-for-all,封裝應根據實際照明應用的特點而優化改進,這樣才能夠實現更佳的結合,從而設計一款好的LED器件,更好滿足市場的需求。
同時,他表示,LED照明仍舊蘊藏著尚未被開發的巨大發展空間,LED照明市場的大規模啟動為所有業者都開啟了嶄新的機遇。未來行業的發展需要上中下游企業繼續加強交流,合作創新,生產更佳品質的LED產品,提高消費者使用的信心,擴大LED在照明中的滲透率,做大做強整個LED照明產業。
臺積電譚昌琳博士向記者表達了同樣的觀點,他表示,封裝的界限已經模糊掉,更多的是體現在集成效益里面。LED市場的版塊開始挪移,因為價格一直下降,如果要從市場的價格來做事情的話,就需要把集成的程度做得更高。
消費大眾并不關心上中下游,他們只是買燈泡,所以上中下游在他們心中已經模糊。只要將芯片做到最好,把光源成本做到最低,更好的將LED光源、電源、散熱結構整合起來,成為一個簡單的光源,讓它和傳統照明一樣好用,這就是唯一的答案。
鼎暉董事長李建勝先生則表示,產業之間的相互滲透,是這個產業發展的必然趨勢。但術業有專攻,整個市場的取舍,須根據企業的市場份額,企業的能力和特色來做,需要有一定的技術能力,產業調配能力和商業能力。
整個產業鏈的整合,需要經歷幾十年甚至上百年的時間,而LED的發展遠未到完全整合的程度。所以從短期來看,不會對產業造成大的影響,但從長期看,這絕對是一個封裝領域的主流工藝。
晶科電子陳海英博士向記者談道,整個產業鏈在不停地衍變,例如相比幾年前,純碎做封裝的企業已經鳳毛菱角了,單一封裝環節未來利潤的發展空間越來越狹小。無封裝是一個很新的技術,這個技術會不會很快地把現有從芯片到封裝到燈具這樣的一個產業鏈打破,完全轉到芯片級的封裝,我覺得有可能打破,但沒那么快會改變現有的格局,它始終需要一個過渡。但需要假以時日才會有更多的變化。
在整個產業的慣性上面,目前的燈具廠商比較習慣于用類似5630、3580這些傳統封裝產品,將這些傳統產品轉換成新的產品,這個轉換是沒那么快的。
無封裝技術還有一些難點需要突破,如果這些難點取得突破的話,它將會改變整個產業的格局,改變一些產品的形態,那可能未來我們看到的兩三年之后,三五年之后的產品形態跟現在有很大的變化,這也很可能會去發生的。
晶元光電林依達協理表示,每個新的技術或新的產品的產生,都必須從整個產業的價值鏈來思考,LED發展以來,每一個產品都沒有完全取代既有的產品,都有它存在的位置。免封裝芯片也一樣。免封裝是一個非常廣義的概念,其實免封裝芯片還是要封裝,那其實就是一個覆晶、倒裝的設計,它只是有別于大家所認知的傳統封裝技術和材料。但整個技術無非就是要把lm/w,或者lm/$作進一步的提升。它未來很有機會,也將會在產業鏈中占據很重要的位置。
英特來林成通經理則提到無金線封裝芯片無疑是未來的趨勢,就目前的狀況而言實現無金線封裝芯片的批量應用,還是需要較長的一段時間。一方面,芯片的支持力度不夠,另一方面,封裝企業投入的設備成本也將非常的大,且設備精度要求高,對設備端也是一挑戰,就工藝制程的要求也一樣較高。
佛山市中昊光電科技有限公司技術總監雷秀錚先生就這個話題也談到,無封裝技術的興起不一定是個危機,它是個推手。芯片廠家做倒裝,包括共晶焊,低溫共錫,這些工藝的設備更容易在芯片中實現。對于封裝企業而言,怎么面對這個問題,也可以想想能不能把電源廠整合掉,一步一步往下整合,把產業鏈結構變得更簡單,產品成本更低。
飛利浦Lumileds市場總監周學軍先生表示,隨著LED技術的不斷發展,芯片與封裝的整合正呈現愈加緊密之勢,這有可能會在一定程度上壓縮純封裝企業的市場空間。但在未來產業鏈的格局中,由于客戶需求的多樣性,純封裝企業仍可能有其存在的空間和價值。
杭州杭科光電股份有限公司技術總監高基偉博士也指出,LED作為一個新興產業,仍然處于技術驅動的發展變化期,需要若干年的技術進步才能達到成熟性行業的穩定狀態。參考成熟行業,比如集成電路或者電子元器件,封裝段作為一個專業基礎性要求很強的產業鏈條段,都是存在的。長期來看,LED整個行業的發展,應該會與上述行業類似,只是節奏和步調上會更快。“無封裝芯片”成為行業的主流形式之一,還需要時間。杭科也在積極和客戶接觸,探討此技術和產品的合適的定位和推出時點,希望能夠和業內同行一起推動行業的技術進步。
易美芯光執行副總裁兼CTO劉國旭博士從技術和市場兩個角度談到“無封裝”技術對產業及封裝領域的影響。他談道,封裝是產業鏈中不可或缺的環節。“免封裝技術”會在某些細分應用中得到應用,會取代部分的現有封裝形式;但由于在散熱,在光學,在燈具應用商的使用靈活性上都有局限,不可能全部取代傳統的SMD和COB以及集成模組封裝。
他還表示,封裝絕不會消失。但作為封裝企業來說,要不斷創新,開發適合下游照明燈具商需求的產品,如何在中游這一供應鏈中,為客戶帶來價值。當前一些行業先行者們已在光模塊或光組件方面實現了大規模生產,使下游的客戶能夠更經濟更便捷地生產燈具,使燈具廠商發揮他們在設計,在渠道,在品牌上的核心價值。在市場與技術變化下不斷尋求自己新的機會和定位,只要進行合適的調整,未來仍然有屬于封裝企業的一片天地。
【新視點】
各種新技術的產生都可能會對行業產生影響,但哪一種技術會帶來顛覆性的變化甚至改變人類的生活,需要時間來檢驗。更低的成本,更高的可靠性、更好的光學特性是整個產業鏈不變的目標和方向,“無封裝”技術,無疑是朝這個方向邁進的有益嘗試,是產業發展的一個重要推動力。