浅析芯片发展瓶颈 高亮度LED芯片硅衬底渐成主流

　　高亮度LED主要分为红外光的GaAs体系和AlGaAs体系，红、橙、黄、绿色的AlGaInP体系，绿色和蓝色的InGaN体系，以及紫外光的GaN和AlGaN体系。目前InGaN体系的蓝光光效已经较高，再结合四元系的红黄光，已经开始广泛地应用于照明、背光、显示、交通指示灯等领域。紫外光LED有着广阔的市场应用前景，半导体紫外光源在照明、杀菌、医疗、印刷、生化检测、高密度的信息储存和保密通讯等领域具有重大应用价值。红外光LED主要包括峰值波长从850nm到940nm的红外LED，广泛应用于遥控器、驱动器、电脑鼠标、传感器、安全设备和显示器背光等领域，红外LED需求持续增长的驱动力主要来源于家用电器、安全系统和无线通讯产品等。

　　白光应用是蓝光LED芯片的重要市场，也是最为重要的发展方向，其采用蓝光芯片加YAG黄色荧光粉从而形成白光光源。目前，国际LED大厂在大功率蓝光芯片方面有着较为明显的优势，而国内LED芯片企业目前主要是在中小功率蓝光芯片方面有较大的发展，但由于前几年的过度投资引起了产能过剩，导致中小功率蓝光芯片市场出现了较为严重的“价格战”。对于蓝光LED芯片而言，主要的发展方向为硅基LED芯片、高压LED芯片、倒装LED芯片等。对于中小功率LED芯片市场而言，目前主流市场的趋势为0.2-0.5W市场，封装形式包括2835、5630以及COB封装等。对于其它细分领域，如垂直结构的芯片，封装后可以应用于指向性照明应用，如手电、矿灯、闪光灯、射灯等灯具产品中。

　　硅衬底LED芯片渐受关注

　　目前市场上主流的蓝光芯片一般都是在蓝宝石衬底上生长，其中以日本日亚公司为代表;此外还有一种蓝光芯片是在碳化硅衬底上生长，以美国科锐公司为代表。

　　近年来硅衬底上生长的蓝光LED芯片越来越受到人们的关注。硅衬底由于可以采用IC厂的自动生产线，比较容易采纳目前IC工厂的6寸和8寸线的成熟工艺，再加上大尺寸硅衬底成本相对低廉，因而未来硅衬底LED芯片的成本预期会大幅度下降，也可促进半导体照明的快速渗透。硅基LED芯片在特性有下列特点：

　　1.垂直结构，采用银反射镜镜，可使电流分布更均匀，从而实现大电流驱动;

　　2.硅衬底散热性好，有利于芯片的散热;

　　3.具有朗伯发光形貌，出光均匀，容易进行二次光学;

　　4.适于陶瓷基板封装;

　　5.适合于LED闪光灯和方向性较强的照明应用，可应用于室内、室外和便携式照明市场。

　　在硅基LED芯片的开发上，晶能光电在2009年就曾推出小功率硅基LED芯片，被广泛地应用于数码显示领域。2012年6月晶能光电在广州发布了新一代大功率硅基LED芯片产品，引起了国内外LED产业界的高度关注，推出了包括28mil、35mil、45mil和55mil在内的四款硅基大功率LED芯片，其中45mil芯片达到了120lm/w的光效，并在年底达到了130lm/w，且可靠性良好。硅基LED芯片陶瓷封装后，与国际知名的产品相比，具有良好的性价比，引起了国内外封装厂和LED灯具厂的极大兴趣。据报道夏普和普瑞也宣布于2012年底实现了硅衬底白光芯片的量产，推出了两款白光芯片;另外，包括三星、欧司朗、晶电等大厂也正积极从事于硅基LED芯片的研究。

　　LED市场正处于高速发展的阶段，LED芯片成本的进一步下降将促进半导体照明走入全家万户。由于硅衬底具有成本低、IC厂制造工艺成熟等特点，随着6-12寸大尺寸硅基LED技术的不断发展，硅基LED技术将在降低成本和提高生产效率方面具有巨大的优势，这对于LED产业会产生重大影响。