中國LED矽襯底技術取得突破性進展
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- 分類：藍寶石長晶爐-鎢制品新聞
- 發佈於：2014-06-09, 週一 14:59
- 作者 HJF
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在LED行業中，我國自主創新的矽襯底LED技術被譽為繼碳化矽(SiC)LED技術、藍寶石襯底LED技術之外的第三條技術路線，其打破了日本和歐美LED廠商形成的牢固的專利壁壘，擁有完全自主知識產權，可以自由走向國外。
難！這是所有了解LED技術的人對在矽襯底上生長LED材料的第一反應。難在哪兒？在2004年以前，30多年的研究並沒有解決矽襯底和氮化鎵材料的熱失配和晶格失配的難題，人們無法得到高質量的氮化鎵發光薄膜。
好！矽襯底LED技術路線是LED業界幾十年夢寐以求的技術路線。好在哪兒？如果能突破矽襯底LED技術難題，實現大尺寸大規模生產，可以大幅降低成本，加速LED照明時代的到來！
矽襯底LED技術路線是LED業界夢寐以求的技術路線，但由於技術難度大，因而大都停留在研究室的試水階段。篳路藍縷、以啟山林——直到2004年，在南昌大學的一間簡陋的實驗室裏，矽襯底LED藍光芯片率先破繭而出，矽襯底LED技術實現了顛覆性的突破，在世界LED曆史上具有劃時代的裏程碑意義。
如今，十年過去，LED矽襯底技術作別了只存在於實驗室的曆史。在金沙江創投等一批風險投資的傾力支持下，業已發展為擁有晶能光電、中節能晶和照明等10家公司的全產業鏈產業集群，產業鏈的銷售額2013年達到10億人民幣，2014年將有望達到25億元。
技術有特點，決定細分市場的領先地位
矽襯底LED芯片是垂直結構，電流擴散均勻，單位面積可承載的電流密度大，加之矽襯底的散熱效果遠好於藍寶石襯底，可靠性好，適合制造大功率LED產品，可廣泛應用於可靠性要求高的路燈、隧道燈、投光燈等戶外照明領域。
其芯片是單電極，芯片尺寸可以做到很小，因為少打一根電極線，在數碼產品、高密度戶內顯示屏等領域具有可靠性高的明顯優勢，眾多德國品牌汽車的儀表盤都是使用矽襯底LED芯片做背光。
矽襯底LED芯片是倒裝剝離芯片，單面發光，因而產品具有出光方向容易管控的特點，在汽車大燈、探照燈、自行車燈等領域具有明顯優勢。
其單面發光的特點決定了其出光均勻、質量好，因而在對光的質量要求高的產品，例如手機閃光燈、監控設施的補光燈、用於畫廊、珠寶店、蔬菜店等場所的高檔射燈等，用矽襯底LED芯片是最好的選擇。
在以上這些領域，市場容量每年至少有200億美元，並且逐步增長，矽襯底LED產品在此類細分市場都有較強的競爭優勢。
專利有保障，未來抵禦國際巨頭專利訴訟的“護身符”
如果說藍光DVD受制於他國的教訓沒有警醒我們，那麼重蹈覆轍的光伏之殤應該使我們醍醐灌頂。國外LED大廠放水養魚的功夫已爐火純青，隨著國內LED規模的日益壯大，想要避免國外LED巨頭的專利圍剿，憑借現有的技術、人才和團隊恐怕是“難於上青天”。
技術創新是LED企業市場競爭的籌碼，那麼專利就是技術創新的“護身符”。從技術取得突破開始，晶能光電就以矽襯底LED技術為核心，覆蓋外延生長、芯片制造、封裝及應用的專利網在歐、美、韓、日等LED發達國家及地區鋪開。擁有自身核心專利是LED上遊企業長驅海內外市場的利器，也是未來抵禦國際巨頭專利訴訟的護身符。
搭建支撐平臺，矽襯底LED技術創新的加速器
盡管國內的LED企業都深諳技術創新的重要性，但技術創新需要研發平臺、孵化平臺、資金平臺、人才平臺等系統性支撐。
顯然，矽襯底LED技術的魅力已吸引了眾多優秀的海內外人才集聚晶能光電，產業集群已經擁有了科技部批准的國家矽基LED工程技術研究中心和國家發改委批複固態光源國家地方聯合工程技術中心這兩大實力雄厚的技術平臺，形成了外延材料、芯片、封裝和應用研發的垂直一體化，加之，矽襯底LED產業鏈企業聯合國內多家著名的高校和科研院所，為矽襯底LED技術的創新打造了強有力的產學研平臺和技術孵化平臺。
同時，吸引了金沙江、淡馬錫等一批著名的國際風險投資基金和國內資金平臺，特別是專注投資南昌企業的洪城資本的成立，搭建了一個堅實的立體的融資平臺。
LED產業大發展，期待大尺寸矽襯底LED技術的成熟
在沒有出現其他顛覆性技術之前，矽襯底LED技術是降低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外延材料。
首先矽襯底材料便宜，尤其是隨著尺寸的增大，單位面積的價格不斷降低；其次，由於外圈效應，單位面積的有效芯片顆數大大增加。再次，集成電路中的大尺寸晶圓制造技術已非常成熟，大尺寸矽襯底LED芯片技術可借鑒集成電路的工藝技術和成熟產線，實現自動化大規模生產，6吋的生產效率和目前的2吋相比可提升11-12倍，有效降低芯片生產成本。成本的大幅下降將會促使LED照明更快地普及。
目前，除了晶能光電，Cree、Osram、Samsung、Lumileds、Toshiba、Epistar及美國Micron等國際一線廠商都在大手筆投入矽襯底LED技術的研發，以期在矽襯底上實現技術突破。其釋放出的訊號也許可以減少很多人對矽襯底LED技術的質疑。當然，這也使領先者晶能光電感受到巨大的壓力。可以預見的是，繼晶能光電量產並不斷擴產之後，矽襯底LED技術路線的陣營將會越來越大。
十年來，全球LED技術遵循著“HAITZE”定律，發生了翻天覆地的變化，LED光效由100lm/W提升到260lm/W(實驗值)，越來越接近LED的光效極限。當光效不再是LED芯片廠商追求的唯一目標時，不管是藍寶石LED技術、碳化矽LED技術還是矽襯底LED技術，它們之間的成本競爭才是真正亮劍時。
阿拉丁神燈獎評委、華南師範大學教授、著名的光電專家文尚勝說：‘晶能光電公司是繼日本CREE公司的藍寶石襯底LED技術、美國CREE公司的SIC LED技術以後，全球LED技術領域的第三極——矽襯底LED技術的領軍企業，也是中國在LED技術領域最有話語權的企業。該公司最新開發的新一代矽襯底GaN基LED芯片，除了采用傳統垂直結構芯片的技術之外，創新性地在芯片中均勻開挖多個“通孔Via”，可以使N型金屬均勻嵌入LED芯片內部。這種新技術的好處體現在兩個方面：其一，由於“通孔Via”均勻地分布在芯片內部，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象，緩解Droop效應，提高光效。其二，克服了傳統LED量子阱發光區(MQW)向芯片外部的發光受到N電極的阻擋的痼疾，可以顯著地提高芯片對光的提取效率。通過該項新技術的應用，晶能公司的矽襯底LED芯片的光效達到150lm/W，成為全球唯一一款可以達到並遠超照明應用要求的、可以規模化生產的大功率矽襯底LED芯片。
沒有夢想，何必遠方？
晶能光電在矽襯底LED技術的十年潛心研究所取得的突破是晶能光電團隊以夢想為終點、以奮鬥為起點而孜孜不倦耕耘的結果。按晶能光電聯合創始人、CEO王敏博士的話說：晶能光電是個有理想的企業，因為有理想，所以有吸引眾多海內外人才的凝聚力；因為有理想，所以團隊可以拒絕浮華、默默堅持十年；因為有理想，所以可以面向未來，走向遠方。
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藍寶石晶體產業生長技術呈多樣化
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- 發佈於：2014-06-06, 週五 14:17
- 作者 HJF
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藍寶石晶體的化學性質非常穩定，具有熔點高、硬度大的特點，且具有很好的透光性，熱傳導性和電氣絕緣性，以及力學機械性能好，耐磨和抗風蝕等優良的光學和物理化學特性。
因此，藍寶石是微電子及光電子產業極為重要的基礎材料，廣泛應用於半導體、微電子、光電子、信息顯示、光通訊、激光、精密機械、國防軍事等眾多領域。隨著科學技術的發展，對藍寶石晶體材料的尺寸、質量不斷提出新的要求。現在，隨著半導體照明及其他新興應用的迅速發展，低成本、高質量、大尺寸的藍寶石晶體的市場需求正在急劇擴大。
自1885年由Fremy、Feil和Wyse利用氫氧火焰熔化天然紅寶石粉末與重鉻酸鉀而制成了當時轟動一時的“日內瓦紅寶石”，迄今人工生長藍寶石的研究已有100多年的曆史。一百多年來，為了適應科學技術的發展和工業生產對於藍寶石晶體質量、尺寸、形狀的特殊要求，為了提高藍寶石晶體的成品率、利用率以及降低成本，對藍寶石的生長方法及其相關理論研究從未間斷，其設備和技術也在上世紀末取得了迅速的發展，到目前為止，藍寶石產業已具有較高的技術水平和較大的生產能力，晶棒尺寸從2英寸擴大到目前的12英寸，為之配套設備及材料也隨之得到了飛速的發展。
目前各種晶體生長技術在市場上都有應用，且晶體純度都可達到99.99%，但是由於生長機理的不同，又都存在一定的缺點和局限性，較難同時滿足未來藍寶石晶體的大尺寸、高質量、低成本發展需求。例如，熔焰法、提拉法等方法生長的晶體質量和尺寸都受到限制;熱交換法、溫度梯度法和泡生法等方法需要大量氦氣作冷卻劑;溫度梯度法、泡生法生長的藍寶石晶體坯料需要進行高溫退火處理，坯料的後續處理工藝比較複雜、成本高。
但是從市場份額來看，泡生法目前處於優勢地位，世界最大的藍寶石生產企業美國Rubicon和俄羅斯Monocrystal均采用此技術方法生產藍寶石晶體，此外包括京晶光電在內的數家中國藍寶石生產企業也采用此法。采用此法生產的藍寶石晶體超過全球產量的50%，其中用於半導體照明的藍寶石襯底超過70%以此法生產。溫度梯度法是韓國廠商所使用的主要技術，該技術可生產低電位密度的高品質晶棒，使晶體大小與長晶形狀相對受限較小，目前也占有一定的市場份額。導模法主要由日本企業掌握和使用，產品也基本供應日本市場，此外烏克蘭也生產導模法長晶爐。
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行動裝置需求大增，藍寶石廠並未獲“豐收”
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- 發佈於：2014-06-04, 週三 14:42
- 作者 HJF
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中國大陸LED需求大增，帶動藍寶石需求已連續5個月增加，不過平均單價並未上揚，2寸及4寸基板價格小跌，主因是客戶LED磊晶廠並未大幅獲利，上遊藍寶石廠難以漲價。
中國大陸市場藍寶石需求上升，四月份達到500萬片（換算2寸），行動裝置及LED應用各占一半。用於行動裝置的需求較上月大增85％，包括手機鏡頭蓋、機殼及home鍵；LED需求則較上月大增25％。
藍寶石臺廠主要供應LED需求，看准中國大陸市場成長，近年包括銳捷、兆遠、鑫晶鑽均赴大陸擴產，以規避11％的進口關稅，主要客戶為LED上遊磊晶廠如臺灣地區的晶電及新世紀、大陸的三安及德豪潤達。藍寶石廠業務主要分為晶棒、切片、PSS三大塊，其中銳捷專注獲利最好的PSS（圖案化襯底）代工，兆遠及鑫晶鑽除PSS加工，也從事利潤較低的晶棒及切片。
銳捷表示，PSS基板可加強LED發光效率，目前客戶使用PSS基板的比例已高達9成以上。因此帶動銳捷今年以來單月營收屢創新高。
為因應客戶的需求，銳捷已計劃6月份擴產，並以4寸PSS基板為主，較2寸基板更能替客戶節省生產成本（約3成），預料拉貨力道不俗。法人估計，銳捷第二季營收可望續創新高，今年將逐季成長。
雖然藍寶石基板需求良好，但瑞銀證券表示，四月份中國大陸市場藍寶石基板的平均單價卻較三月份略跌，目前略低於20美元。
晶電董事長李秉傑稍早也表示，由於磊晶廠獲利翻轉尚不明顯，因此上遊藍寶石基板很難漲價。
除了LED用途的藍寶石基板，行動裝置市場也大幅成長。
目前包括手機鏡頭、home鍵、手機面板玻璃的需求成長，已帶動四月份中國用於行動裝置的藍寶石基板需求大增85％；近期市場盛傳，蘋果iPhone 6將采用藍寶石玻璃，中國大陸小米機和酷派也可望跟進，臺廠若能搶占相關商機，對下半年營收挹注不小。
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藍寶石技術多樣發展 泡生法漸成市場主流
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- 發佈於：2014-06-05, 週四 13:55
- 作者 HJF
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藍寶石晶體的化學性質非常穩定，具有熔點高(2050℃)、硬度大(莫氏硬度9級，僅次於金剛石)的特點，且具有很好的透光性，熱傳導性和電氣絕緣性，以及力學機械性能好，耐磨和抗風蝕等優良的光學和物理化學特性。
因此，藍寶石是微電子及光電子產業極為重要的基礎材料，廣泛應用於半導體、微電子、光電子、信息顯示、光通訊、激光、精密機械、國防軍事等眾多領域。隨著科學技術的發展，對藍寶石晶體材料的尺寸、質量不斷提出新的要求。現在，隨著半導體照明及其他新興應用的迅速發展，低成本、高質量、大尺寸的藍寶石晶體的市場需求正在急劇擴大。
自1885年由Fremy、Feil和Wyse利用氫氧火焰熔化天然紅寶石粉末與重鉻酸鉀而制成了當時轟動一時的“日內瓦紅寶石”，迄今人工生長藍寶石的研究已有100多年的曆史。一百多年來，為了適應科學技術的發展和工業生產對於藍寶石晶體質量、尺寸、形狀的特殊要求，為了提高藍寶石晶體的成品率、利用率以及降低成本，對藍寶石的生長方法及其相關理論研究從未間斷，其設備和技術也在上世紀末取得了迅速的發展，到目前為止，藍寶石產業已具有較高的技術水平和較大的生產能力，晶棒尺寸從2英寸擴大到目前的12英寸，為之配套設備及材料也隨之得到了飛速的發展。
目前各種晶體生長技術在市場上都有應用，且晶體純度都可達到99.99%，但是由於生長機理的不同，又都存在一定的缺點和局限性，較難同時滿足未來藍寶石晶體的大尺寸、高質量、低成本發展需求。例如，熔焰法、提拉法等方法生長的晶體質量和尺寸都受到限制;熱交換法、溫度梯度法和泡生法等方法需要大量氦氣作冷卻劑;溫度梯度法、泡生法生長的藍寶石晶體坯料需要進行高溫退火處理，坯料的後續處理工藝比較複雜、成本高。
但是從市場份額來看，泡生法目前處於優勢地位，世界最大的藍寶石生產企業美國Rubicon和俄羅斯Monocrystal均采用此技術方法生產藍寶石晶體，此外包括京晶光電在內的數家中國藍寶石生產企業也采用此法。采用此法生產的藍寶石晶體超過全球產量的50%，其中用於半導體照明的藍寶石襯底超過70%以此法生產。溫度梯度法是韓國廠商所使用的主要技術，該技術可生產低電位密度的高品質晶棒，使晶體大小(直徑與高度)與長晶形狀相對受限較小，目前也占有一定的市場份額。導模法主要由日本企業掌握和使用，產品也基本供應日本市場，此外烏克蘭也生產導模法長晶爐。
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藍寶石行業未來發展空間廣闊
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- 發佈於：2014-06-03, 週二 15:11
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目前藍寶石廣為使用的長晶法是泡生法，占全球產量的70%左右。蘋果與GTAT的協議將尚不主流的熱交換法推到大家眼前，其優勢在於：自動化程度較高、晶體大而規則成材率高、GT擁有的Hypersion離子切割技術專利規模化後有望降低切割成本。目前來看，泡生法仍相對具成本優勢。襯底價格從底部上漲後，基本穩定，預計未來4寸片價格會強於2寸，從2寸到4寸過度是大趨勢。給蘋果供貨的藍寶石材料價格難漲，價格若超過5美金蘋果可能減少用量，故指望蘋果大量使用後價格大幅度上漲的邏輯是不存在的。如能進入蘋果產業鏈，則可享受產品大幅放量，若企業再有成本優勢，則可實現利潤大幅增長。
藍寶石行業未來發展空間廣闊，原輔材料高純氧化鋁、金剛石切割線、鎢鉬坩堝、石墨坩堝、磨料、拋光液等產業均會受益。一個2寸片消耗金剛線2.5-3米，按2013年全球1.3億個2寸片計算，消耗金剛線價值大概2.44億元。如果未來蘋果屏幕全部采用藍寶石，市場容量增加7倍，則所需金剛線價值相應增加到20億元左右。如果蘋果以外的其他智能手機也推廣藍寶石屏幕應用，則需求將繼續增加，藍寶石用金剛線的市場超過百億。
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