在LED行業(yè)中，我國(guó)自主創(chuàng)新的硅襯底LED技術(shù)被譽(yù)為繼碳化硅(SiC)LED技術(shù)、藍(lán)寶石襯底LED技術(shù)之外的第三條技術(shù)路線，其打破了日本和歐美LED廠商形成的牢固的專利壁壘，擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，可以自由走向國(guó)外。
難!這是所有了解LED技術(shù)的人對(duì)在硅襯底上生長(zhǎng)LED材料的第一反應(yīng)。難在哪兒?在2004年以前，30多年的研究并沒(méi)有解決硅襯底和氮化鎵材料的熱失配和晶格失配的難題，人們無(wú)法得到高質(zhì)量的氮化鎵發(fā)光薄膜。
好!硅襯底LED技術(shù)路線是LED業(yè)界幾十年夢(mèng)寐以求的技術(shù)路線。好在哪兒?如果能突破硅襯底LED技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)大尺寸大規(guī)模生產(chǎn)，可以大幅降低成本，加速LED照明時(shí)代的到來(lái)!
圖：2010-2015年中國(guó)LED外延芯片產(chǎn)值規(guī)模及預(yù)測(cè)
硅襯底LED技術(shù)路線是LED業(yè)界夢(mèng)寐以求的技術(shù)路線，但由于技術(shù)難度大，因而大都停留在研究室的試水階段。篳路藍(lán)縷、以啟山林--直到2004年，在南昌大學(xué)的一間簡(jiǎn)陋的實(shí)驗(yàn)室里，硅襯底LED藍(lán)光芯片率先破繭而出，硅襯底LED技術(shù)實(shí)現(xiàn)了顛覆性的突破，在世界LED歷史上具有劃時(shí)代的里程碑意義。
如今，十年過(guò)去，LED硅襯底技術(shù)作別了只存在于實(shí)驗(yàn)室的歷史。在金沙江創(chuàng)投等一批風(fēng)險(xiǎn)投資的傾力支持下，業(yè)已發(fā)展為擁有晶能光電、中節(jié)能晶和照明等10家公司的全產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)業(yè)集群，產(chǎn)業(yè)鏈的銷售額2013年達(dá)到10億人民幣，2014年將有望達(dá)到25億元。
技術(shù)有特點(diǎn)，決定細(xì)分市場(chǎng)的領(lǐng)先地位
硅襯底LED芯片是垂直結(jié)構(gòu)，電流擴(kuò)散均勻，單位面積可承載的電流密度大，加之硅襯底的散熱效果遠(yuǎn)好于藍(lán)寶石襯底，可靠性好，適合制造大功率LED產(chǎn)品，可廣泛應(yīng)用于可靠性要求高的路燈、隧道燈、投光燈等戶外照明領(lǐng)域。
其芯片是單電極，芯片尺寸可以做到很小，因?yàn)樯俅蛞桓姌O線，在數(shù)碼產(chǎn)品、高密度戶內(nèi)顯示屏等領(lǐng)域具有可靠性高的明顯優(yōu)勢(shì)，眾多德國(guó)品牌汽車的儀表盤都是使用硅襯底LED芯片做背光。
硅襯底LED芯片是倒裝剝離芯片，單面發(fā)光，因而產(chǎn)品具有出光方向容易管控的特點(diǎn)，在汽車大燈、探照燈、自行車燈等領(lǐng)域具有明顯優(yōu)勢(shì)。
其單面發(fā)光的特點(diǎn)決定了其出光均勻、質(zhì)量好，因而在對(duì)光的質(zhì)量要求高的產(chǎn)品，例如手機(jī)閃光燈、監(jiān)控設(shè)施的補(bǔ)光燈、用于畫廊、珠寶店、蔬菜店等場(chǎng)所的高檔射燈等，用硅襯底LED芯片是最好的選擇。
在以上這些領(lǐng)域，市場(chǎng)容量每年至少有200億美元，并且逐步增長(zhǎng)，硅襯底LED產(chǎn)品在此類細(xì)分市場(chǎng)都有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
專利有保障，未來(lái)抵御國(guó)際巨頭專利訴訟的“護(hù)身符”
如果說(shuō)藍(lán)光DVD受制于他國(guó)的教訓(xùn)沒(méi)有警醒我們，那么重蹈覆轍的光伏之殤應(yīng)該使我們醍醐灌頂。國(guó)外LED大廠放水養(yǎng)魚(yú)的功夫已爐火純青，隨著國(guó)內(nèi)LED規(guī)模的日益壯大，想要避免國(guó)外LED巨頭的專利圍剿，憑借現(xiàn)有的技術(shù)、人才和團(tuán)隊(duì)恐怕是“難于上青天”。
技術(shù)創(chuàng)新是LED企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的籌碼，那么專利就是技術(shù)創(chuàng)新的“護(hù)身符”。從技術(shù)取得突破開(kāi)始，晶能光電就以硅襯底LED技術(shù)為核心，覆蓋外延生長(zhǎng)、芯片制造、封裝及應(yīng)用的專利網(wǎng)在歐、美、韓、日等LED發(fā)達(dá)國(guó)家及地區(qū)鋪開(kāi)。擁有自身核心專利是LED上游企業(yè)長(zhǎng)驅(qū)海內(nèi)外市場(chǎng)的利器，也是未來(lái)抵御國(guó)際巨頭專利訴訟的護(hù)身符。
搭建支撐平臺(tái)，硅襯底LED技術(shù)創(chuàng)新的加速器
盡管國(guó)內(nèi)的LED企業(yè)都深諳技術(shù)創(chuàng)新的重要性，但技術(shù)創(chuàng)新需要研發(fā)平臺(tái)、孵化平臺(tái)、資金平臺(tái)、人才平臺(tái)等系統(tǒng)性支撐。
顯然，硅襯底LED技術(shù)的魅力已吸引了眾多優(yōu)秀的海內(nèi)外人才集聚晶能光電，產(chǎn)業(yè)集群已經(jīng)擁有了科技部批準(zhǔn)的國(guó)家硅基LED工程技術(shù)研究中心和國(guó)家發(fā)改委批復(fù)固態(tài)光源國(guó)家地方聯(lián)合工程技術(shù)中心這兩大實(shí)力雄厚的技術(shù)平臺(tái)，形成了外延材料、芯片、封裝和應(yīng)用研發(fā)的垂直一體化，加之，硅襯底LED產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)聯(lián)合國(guó)內(nèi)多家著名的高校和科研院所，為硅襯底LED技術(shù)的創(chuàng)新打造了強(qiáng)有力的產(chǎn)學(xué)研平臺(tái)和技術(shù)孵化平臺(tái)。
同時(shí)，吸引了金沙江、淡馬錫等一批著名的國(guó)際風(fēng)險(xiǎn)投資基金和國(guó)內(nèi)資金平臺(tái)，特別是專注投資南昌企業(yè)的洪城資本的成立，搭建了一個(gè)堅(jiān)實(shí)的立體的融資平臺(tái)。
LED產(chǎn)業(yè)大發(fā)展，期待大尺寸硅襯底LED技術(shù)的成熟
在沒(méi)有出現(xiàn)其他顛覆性技術(shù)之前，硅襯底LED技術(shù)是降低LED成本最有效途徑之一。其中最重要的手段就是用6吋及以上的大尺寸襯底生長(zhǎng)外延材料。
首先硅襯底材料便宜，尤其是隨著尺寸的增大，單位面積的價(jià)格不斷降低;其次，由于外圈效應(yīng)，單位面積的有效芯片顆數(shù)大大增加。再次，集成電路中的大尺寸晶圓制造技術(shù)已非常成熟，大尺寸硅襯底LED芯片技術(shù)可借鑒集成電路的工藝技術(shù)和成熟產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化大規(guī)模生產(chǎn)，6吋的生產(chǎn)效率和目前的2吋相比可提升11-12倍，有效降低芯片生產(chǎn)成本。成本的大幅下降將會(huì)促使LED照明更快地普及。
圖：LED通用照明的HAITZE定律
目前，除了晶能光電，Cree、Osram、Samsung、Lumileds、Toshiba、Epistar及美國(guó)Micron等國(guó)際一線廠商都在大手筆投入硅襯底LED技術(shù)的研發(fā)，以期在硅襯底上實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破。其釋放出的訊號(hào)也許可以減少很多人對(duì)硅襯底LED技術(shù)的質(zhì)疑。當(dāng)然，這也使領(lǐng)先者晶能光電感受到巨大的壓力。可以預(yù)見(jiàn)的是，繼晶能光電量產(chǎn)并不斷擴(kuò)產(chǎn)之后，硅襯底LED技術(shù)路線的陣營(yíng)將會(huì)越來(lái)越大。
十年來(lái)，全球LED技術(shù)遵循著“HAITZE”定律，發(fā)生了翻天覆地的變化，LED光效由100lm/W提升到260lm/W(實(shí)驗(yàn)值)，越來(lái)越接近LED的光效極限。當(dāng)光效不再是LED芯片廠商追求的唯一目標(biāo)時(shí)，不管是藍(lán)寶石LED技術(shù)、碳化硅LED技術(shù)還是硅襯底LED技術(shù)，它們之間的成本競(jìng)爭(zhēng)才是真正亮劍時(shí)。
阿拉丁神燈獎(jiǎng)評(píng)委、華南師范大學(xué)教授、著名的光電專家文尚勝說(shuō)：‘晶能光電公司是繼日本CREE公司的藍(lán)寶石襯底LED技術(shù)、美國(guó)CREE公司的SIC LED技術(shù)以后，全球LED技術(shù)領(lǐng)域的第三極--硅襯底LED技術(shù)的領(lǐng)軍企業(yè)，也是中國(guó)在LED技術(shù)領(lǐng)域最有話語(yǔ)權(quán)的企業(yè)。該公司最新開(kāi)發(fā)的新一代硅襯底GaN基LED芯片，除了采用傳統(tǒng)垂直結(jié)構(gòu)芯片的技術(shù)之外，創(chuàng)新性地在芯片中均勻開(kāi)挖多個(gè)“通孔Via”，可以使N型金屬均勻嵌入LED芯片內(nèi)部。這種新技術(shù)的好處體現(xiàn)在兩個(gè)方面：其一，由于“通孔Via”均勻地分布在芯片內(nèi)部，注入芯片的電流也就均一地分布在N-GaN中，有效地消除了電流擁堵現(xiàn)象，緩解Droop效應(yīng)，提高光效。其二，克服了傳統(tǒng)LED量子阱發(fā)光區(qū)(MQW)向芯片外部的發(fā)光受到N電極的阻擋的痼疾，可以顯著地提高芯片對(duì)光的提取效率。通過(guò)該項(xiàng)新技術(shù)的應(yīng)用，晶能公司的硅襯底LED芯片的光效達(dá)到150lm/W，成為全球唯一一款可以達(dá)到并遠(yuǎn)超照明應(yīng)用要求的、可以規(guī)模化生產(chǎn)的大功率硅襯底LED芯片。
沒(méi)有夢(mèng)想，何必遠(yuǎn)方?
晶能光電在硅襯底LED技術(shù)的十年潛心研究所取得的突破是晶能光電團(tuán)隊(duì)以夢(mèng)想為終點(diǎn)、以?shī)^斗為起點(diǎn)而孜孜不倦耕耘的結(jié)果。按晶能光電聯(lián)合創(chuàng)始人、CEO王敏博士的話說(shuō)：晶能光電是個(gè)有理想的企業(yè)，因?yàn)橛欣硐耄杂形姸嗪?nèi)外人才的凝聚力;因?yàn)橛欣硐耄詧F(tuán)隊(duì)可以拒絕浮華、默默堅(jiān)持十年;因?yàn)橛欣硐耄钥梢悦嫦蛭磥?lái)，走向遠(yuǎn)方。
堅(jiān)持的力度決定了成功的高度。
