LED革命:天下硅芯?

徐翰

日前,江西晶能光电公司宣称,公司的硅基氮化镓技术获得重大突破,可以用于智能手机和闪光灯,并完成了8000万美元的股权融资,由亚太资源开发投资、金沙江创投、海益得凯欣和梅菲尔德领投。晶能光电的动向揭示了最近几年一直蕴藏于LED芯片行业的重大变化:衬底材料的不断改进,而硅有望再一次引领照明领域前沿。

根据IMS研究报告,整个LED市场2015年有望达到135亿美元,其中照明领域预计占58亿美元份额。LED照明的核心是包含将电能转换为可见光的二极管芯片。这一芯片通常是半导体化合物,如氮化镓叠加于2-3英寸蓝宝石衬底。

过去几年,为了降低生产成本,一些LED芯片企业开始用硅取代蓝宝石晶片。从数量上而言,硅是世界上最常见的元素,储量丰富且便宜,可以通过高温加热沙子和碳得到。以晶能光电为例,该公司的新技术可以利用半导体工艺来降低成本,而过往两年的原材料成本下降了40%,公司人员预计到2015年大尺寸硅基LED灯泡的价格将下降到与传统灯泡的同等水平。

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晶能光电是用硅而非通常的蓝宝石作为基底制造LED,根据公司说法,去年公司出售了3300万美元的LED,今年他们计划收入翻番,到2015年再次翻番。公司宣称其销售的LED的价格可以低30%,同时还能保持40%的毛利率。除了销售和融资以外,晶能光电也在往美国发展,建立研发中心和工厂。公司人员表示目前国内区域银行对此的信贷额度高达10亿美金。过去几年里,制造硅基照明LED的企业也陆续开始商业化行动,制造出越来越多的便宜且高效的LED。除了晶能光电以外,其他致力于硅基底LED的企业包括德国的欧司朗光电半导体、东芝、台湾晶元光电和三星。GT先进技术也在2012年收购了一家名为Twin Creeks的初创企业以获得其超薄晶片切割技术,这一技术可以用于蓝宝石和硅。

但另一方面,并非每个人都认同硅基底。其他一些初创企业也在寻求通过制造砷化镓的基底和半导体获得更好照明的方法。初创企业Soraa由LED先驱中村修二创办于2012年,就在尝试这一方法。按照Soraa匹配LED层和衬底的晶格可以使得LED芯片发光更明亮以及一致性更好。

实际上,过去几年硅基取代蓝宝石基底的过程也并非一帆风顺,甚至一度被行业所抛弃。一开始,业界认为相较于蓝宝石,硅衬底具有大尺寸、高质量、低成本以及导电等优点,但在2013年时,经过疯狂投资和技术进展停滞后,发现其晶格错配等问题的解决并没有那么容易,行业企业仍然没有真正拿得出手的硅基底产品,包括普瑞、东芝和欧司朗在内的厂家也一度偃旗息鼓,普瑞公司人员也表示量产进度不如预期,更有人透露普瑞的相关人员已经基本离职,技术也转让给了东芝;而另一家企业台积电也被认为基本退出这一技术路线。加上蓝宝石衬底产能过剩,价格低迷,硅基底材料的价格优势逐渐丧失,因此业界一度抛弃硅基底LED。

LED行业未来将仍然是多种技术路径的成本优势的比拼,如果真正具有成本优势的硅基底技术成熟并得到推广,那么也许LED照明领域“天下硅芯”的局面并不遥远。