論道新形勢下LED芯片制造之路

文章來源:恒光電器

發(fā)布時間:2015-11-25

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　　LED芯片常被稱為LED燈珠的“心臟”，其質(zhì)量的好壞直接左右LED燈珠乃至LED顯示屏的品質(zhì)。小間距LED時下大熱，為國內(nèi)LED芯片制造企業(yè)帶來機遇的同時，也帶來了挑戰(zhàn)。在LED芯片專場，筆者特邀杭州士蘭明芯科技有限公司、華燦光電股份有限公司、三安光電股份有限公司、晶元寶晨光電（深圳）有限公司、廈門乾照光電股份有限公司等企業(yè)相關(guān)人士進行探討，一窺LED芯片廠商在新形勢下的“芯設(shè)計芯制造”之路。

　　1.目前在LED顯示屏領(lǐng)域，小間距正成為行業(yè)發(fā)展的主流，并且這種趨勢越發(fā)明顯。您認(rèn)為小間距的快速發(fā)展會給國內(nèi)芯片制造企業(yè)帶來哪些機遇和挑戰(zhàn)？

　　士蘭明芯總經(jīng)理江忠永：

　　今年的小間距確實是在增長，但大家都普遍認(rèn)為增長的速度有點緩慢。隨著小間距在顯示屏領(lǐng)域的使用，它的數(shù)量會增加，而這一事實就必然對產(chǎn)品質(zhì)量提出更高的要求。相對于企業(yè)而言，如何破解技術(shù)難題，提高產(chǎn)品性能和質(zhì)量才是企業(yè)賴以生存、發(fā)展、壯大的關(guān)鍵。很多企業(yè)抓住當(dāng)前小間距發(fā)展的大好機會，迎難而上將小間距產(chǎn)品中的難點、要點問題解決好，從而生產(chǎn)出得到市場認(rèn)可的高品質(zhì)產(chǎn)品，企業(yè)就會獲得更好的生存和發(fā)展機會，反之則有可能使企業(yè)陷入被動局面。目前市場，封裝的質(zhì)量和芯片的質(zhì)量還沒有達(dá)到非常理想的狀態(tài)。因此，不斷提高封裝和芯片兩方面的質(zhì)量及穩(wěn)定性，作為小間距企業(yè)來講還有比較長的路要走。

　　華燦光電營銷總監(jiān)施松剛：

　　小間距LED顯示技術(shù)將憑借其無拼縫、優(yōu)秀的顯示效果，未來幾年將呈現(xiàn)爆發(fā)式增長。小間距顯示屏因其間距更密而對芯片的需求量會隨之增加，而目前整個市場容量在不斷提升，可見在未來會有不小的增長空間，這對芯片企業(yè)來說是利好機遇。但是小間距顯示屏對芯片有較高的技術(shù)要求，例如：如何實現(xiàn)LED顯示屏小電流和小電容的一致性？如何更好地滿足低亮高灰下的高畫質(zhì)？這都需要芯片企業(yè)不斷提升外延和芯片工藝來滿足市場的需求，LED筒燈，而只有技術(shù)過硬的企業(yè)，才能在市場競爭中脫穎而出。

　　三安光電產(chǎn)品策劃部經(jīng)理郭云濤：

　　小間距屏的發(fā)展，其意味著芯片封裝體積會更小，排布也會更密。對于芯片的尺寸，星級酒店照明燈具，小型化的要求及其他光電特性上的要求會變得更嚴(yán)苛。

　　晶元寶晨副總經(jīng)理王俊博：

　　就目前來看，國內(nèi)LED顯示屏領(lǐng)域已經(jīng)在快速的整并當(dāng)中，尤其小間距這個芯片應(yīng)用市場，它的整合速度比其他應(yīng)用市場來得更加快速。就芯片企業(yè)來看，包括晶電在內(nèi)可能就三家到四家主力而已，我認(rèn)為這種格局應(yīng)該不會有太大的變化，因為市場經(jīng)由不斷的整并發(fā)展已經(jīng)趨于成熟，車間照明，大者恒大，再想進入這個領(lǐng)域就不是那么容易了。小間距顯屏芯片使用的顆數(shù)會更多，晶電對于小間距顯屏的應(yīng)用發(fā)展樂觀其成。

　　乾照光電總工程師張永：

　　小間距顯示屏的特點之一就是高密化。高密度必將增加LED芯片使用量，這意味著市場需求的增加，無疑給LED芯片制造企業(yè)帶來了新的機遇。當(dāng)然，隨著芯片間距離的減小，對芯片也提出了更高的要求：如何讓LED芯片具有更好的一致性、可靠性，同時還要滿足低亮高灰、高刷新率、高掃描等應(yīng)用要求，這就給LED芯片制造企業(yè)帶來了新的技術(shù)挑戰(zhàn)。

　　2.小間距產(chǎn)品高度集成化，單位面積內(nèi)包含的燈珠也越來越多，貴公司是如何來改進芯片設(shè)計，提高芯片的光電轉(zhuǎn)化效率？

　　對于小間距顯示屏產(chǎn)品，正是由于包含的燈珠越來越多，所以它對單顆燈珠的亮度要求就越來越低，芯片的光電轉(zhuǎn)化效率不再是關(guān)注的重點。

　　今年，華燦在業(yè)內(nèi)率先推出了小間距專用的X系列芯片。該系列芯片設(shè)計的方向為：全新優(yōu)化外延和芯片工藝，實現(xiàn)在寬視角、高刷新、低亮高灰等畫質(zhì)追求下更好的顯示效果，寬視角出光一致性，小電流光電一致性，小電容開啟一致性以及用業(yè)內(nèi)最高的可靠性標(biāo)準(zhǔn)樹立X系列芯片在行業(yè)的品質(zhì)標(biāo)桿，降低死燈率，保證屏體的穩(wěn)定性。

　　對于顯示屏來說，其芯片上的要求主要是在于改進整屏在高刷時對芯片可能造成的傷害，所以更會著重于芯片的信賴性特性。

　　我們一直存在的誤解是LED產(chǎn)品一定是越亮越好。其實小間距產(chǎn)品的重點并不一定是在亮度如何。因為在很多情況下，需要低暗度來呈現(xiàn)效果。以芯片端來看，問題不是出在光電轉(zhuǎn)換效率，而是顯屏和其他應(yīng)用都不一樣，他不是定電流操作的，在電流切換的時候如何讓芯片的亮度和波長都能穩(wěn)定，另外在小電流的時候如何讓芯片維持表現(xiàn)，這才是我們的功課。

　　主要通過外延結(jié)構(gòu)和芯片工藝的優(yōu)化兩方面來提高芯片的光電轉(zhuǎn)化效率。比如在芯片制造方面，改善切割工藝，增加芯片的發(fā)光面積，改善側(cè)向發(fā)光的均勻性和出光效率。此外，通過外延結(jié)構(gòu)和材料生長條件的優(yōu)化，提高LED芯片的內(nèi)量子效率，同時對各層材料的選擇和厚度優(yōu)化，滿足光學(xué)上的匹配，使LED具有更高的出光效率。

　　3.與藍(lán)綠芯片相比，紅光芯片技術(shù)發(fā)展革新較慢，光電轉(zhuǎn)換效率還有待提高。紅光芯片要想和藍(lán)綠芯片匹配，往往要調(diào)大電流，廠房照明，在小間距領(lǐng)域，不僅導(dǎo)致功耗變大，LED照明品牌，而且產(chǎn)品溫度更高。貴公司如何推動紅光芯片的技術(shù)革新，節(jié)能與環(huán)保，改變這一不利局面？

　　士蘭明芯總經(jīng)理江忠永：

　　用紅光來提升亮度這個問題，從技術(shù)層面上來看，目前已經(jīng)完全得到攻破和解決。但在紅光里面有兩種紅光：一種是正極性的，一種是反極性的。那么反極性的紅光會比正極性的紅光亮一倍，但其成本會相對較高。而藍(lán)綠芯片在成本上會比較便宜，同時亮度也還可以。在小間距里面：大家選擇芯片要小，成本要低，有很多企業(yè)都是強調(diào)了成本，卻沒有強調(diào)產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性。所以，通常情況下大家都沒有去選擇高亮的紅光，而大部分都采用正極性的紅光芯片，而目前要改變這一不利局面還存在一定的困難。

　　近兩年紅光AS芯片在亮度方面進展確實緩慢，不同于GaN外延片的亮度不斷提高，四元系紅光外延的內(nèi)量子效率已經(jīng)很高，缺乏提升空間。市面廠采用晶圓鍵合和襯底轉(zhuǎn)移技術(shù)制作的反極性芯片（N電極向上）雖然亮度較高，但是成本高昂貴而且在芯片尺寸小型化方面還面臨一定的VF較高問題，并不適合小間距顯示屏應(yīng)用。我司的對策是提高四元紅光外延片的DBR反射效率以及采用表面粗化技術(shù)，提高外量子效率，ROSH認(rèn)證，我司小間距顯示屏紅光芯片在同尺寸在亮度比其他廠家高15%，可有效降低使用電流減少發(fā)熱。

　　目前針對紅光部分，在其工藝上扔持續(xù)在不斷提升亮度和設(shè)計上，而在設(shè)計開發(fā)上還是要與藍(lán)綠光芯片共同搭配來進行。

　　晶元光電的紅光產(chǎn)品的轉(zhuǎn)換效率跟藍(lán)光幾乎是差不多的，在RGB顯屏上，紅藍(lán)綠三種芯片一起使用的時候，紅光在熱態(tài)時原本光衰就會比藍(lán)光多，所以才要獨立加大電流。三種芯片達(dá)到熱態(tài)時亮度才會均勻，所以紅光要加大電流這不是芯片效率問題，是材料特性造成的差異。晶元的創(chuàng)意與革新為了客戶總是跑在最前面，LED射燈，AX系列與PN系列兩個技術(shù)平臺加上完整的產(chǎn)品線，不只提供芯片， led室內(nèi)照明，工程照明，也提供解決方案和技術(shù)支持，替客戶創(chuàng)造更大的附加價值。

　　眾所周知，晶元發(fā)表了WPE75%的紅外線產(chǎn)品所達(dá)成的世界第一，還有另一個第一是晶元的紅光產(chǎn)品的產(chǎn)能（世界第一），產(chǎn)品表現(xiàn)也是世界等級的優(yōu)異，而除了RGB顯屏之外更廣泛導(dǎo)入車尾燈的應(yīng)用，車子對芯片的可靠度和信賴度要求應(yīng)該是所有LED的應(yīng)用之中最高也最嚴(yán)苛的，所以更可考證晶電紅光芯片的質(zhì)量與口碑。另外，晶元擁有完整的專利布局，1996年創(chuàng)業(yè)以來一直專心致志于紅光產(chǎn)品的創(chuàng)新，不斷追求卓越，能夠做到業(yè)界第一，產(chǎn)能也是世界第一大的程度，絕對也仰賴客戶的采用與肯定。

　　主要通過對紅光LED芯片的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，提升改善其制造工藝來提升紅光芯片的光電轉(zhuǎn)化效率。例如，吸收借鑒藍(lán)綠光LED芯片的一些工藝技術(shù)，改善紅光LED芯片的電流擴展層，增加電流阻擋層，增加電極的反光等手段從而提高LED芯片的電流擴展能力，使LED芯片發(fā)光更加均勻，同時具有更好的溫度分布，改善了散熱特性，達(dá)到進一步提升紅光LED芯片的光效。

　　4.目前行業(yè)發(fā)展創(chuàng)新的步伐明顯加快，小間距、戶外表貼、通透屏、異形屏等正加速席卷整個行業(yè)。作為LED顯示屏全產(chǎn)業(yè)鏈的一個重要環(huán)節(jié)，您認(rèn)為芯片制造企業(yè)應(yīng)該如何跟上行業(yè)快速發(fā)展的需求？具體應(yīng)該怎么做？未來LED芯片的發(fā)展趨勢如何？

　　士蘭明芯總經(jīng)理江忠永：

　　芯片里面的差異化是比較難做的。因為在芯片里面的人流動比較頻繁，所以在技術(shù)或者方案里面要做到很大差異存在一定的難度。對于士蘭明芯來講，我們主要在質(zhì)量管理上不斷細(xì)化，從而提升芯片的質(zhì)量，使生產(chǎn)出來的芯片在穩(wěn)定度上占有優(yōu)勢，確保流入市場的產(chǎn)品出現(xiàn)的問題最少，而不是一味的追求品種差異化或者其他方面的差異。

　　首先，行業(yè)資訊，對芯片企業(yè)來說，質(zhì)量，ROSH認(rèn)證，芯片產(chǎn)品既需要滿足現(xiàn)有細(xì)分市場的需求，也要為滿足未來新興市場需求做技術(shù)儲備，隨時應(yīng)對市場變化，為客戶提供非同質(zhì)化的產(chǎn)品。產(chǎn)品適應(yīng)市場，才能夠走的長遠(yuǎn)。

　　其次，企業(yè)要苦練內(nèi)功，配合封裝客戶和應(yīng)用客戶。從應(yīng)用出發(fā)，從設(shè)備、材料、結(jié)構(gòu)、工藝方法方面進行系統(tǒng)創(chuàng)新，打造產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同合作、協(xié)同營銷和協(xié)同推廣的局面，整合上下游資源，為終端用戶提供系統(tǒng)的解決方案。

　　無論是戶外還是戶內(nèi)，未來一定是往小間距屏發(fā)展。對戶外芯片而言，企業(yè)資訊，除了小間距化趨勢之外，還有朝著節(jié)能方向發(fā)展的趨勢。

　　技術(shù)層面的問題是每個企業(yè)主攻的方向：包括克服陽綠的問題、顏色單配的問題。當(dāng)你做到小間距的時候，你會發(fā)現(xiàn)貼片這個東西是非常非常貴的。目前，包括晶電在內(nèi)也有一部分企業(yè)在技術(shù)上嘗試采用別的方法制作，尋找到新的突破口。但從目前的形態(tài)來看，在短期的1-2年內(nèi)應(yīng)該還不會出現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)格局。

　　作為LED芯片制造企業(yè)，應(yīng)該緊密貼近市場、貼近客戶，國內(nèi)資訊，能夠?qū)Ψ庋b企業(yè)的新技術(shù)和新要求及時作出反應(yīng)。對未來的趨勢作出預(yù)判，提前進行一些前瞻性的研發(fā)工作。比如客戶采用了新的打線設(shè)備或者新的線材，改進了打線工藝，可以使LED芯片的電極進一步做小。芯片企業(yè)也需要及時的調(diào)整電極工藝滿足客戶的打線要求，提升LED芯片性能的同時也降低了成本。未來隨著LED顯示屏芯片間距的進一步縮小，需要盡量減少打線占用的空間，采用flipchip應(yīng)該是未來LED芯片發(fā)展的一個方向。

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