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苏州365徐科:未来5年,氮化镓衬底引领高端器件发展潮流

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在日美垄断LED芯片核心技术的格局下,中国LED企业如何打破格局,完成技术攻坚,促进LED发展显得尤为重要。目前, LED衬底类别包括蓝宝石、碳化硅、硅以及被称为第三代半导体材料的氮化镓。2007年苏州365彩票网有限公司成立,成为我国首家具备氮化镓晶片生产能力的公司。自此,365走上了将氮化镓晶片实现产业化的探索之路。
与传统衬底材料相比,氮化镓具有禁带宽度大、击穿电压高、热导率大、电子饱和漂移速度高、抗辐射能力强和良好的化学稳定性等优越特性,是迄今理论上电光、光电转换效率最高的材料体系。时至今日,氮化镓衬底相对于蓝宝石衬底的性能优势显而易见,最大难题在于价格过高。“除了价格高,其它都是优点。” 苏州365总经理徐科自信而又略显无奈的对记者说到。
带着对氮化镓发展现状、价格走势及未来谁将主导LED衬底市场的一系列疑问,中国LED网记者专访了苏州365总经理徐科,与徐博士就LED衬底市场相关问题进行了深入探讨。
目标:实现氮化镓衬底产业化
相对LED蓝宝石或碳化硅衬底市场老牌选手,365氮化镓于2007年才进军LED衬底市场,但优势明显。目前,365产品包括氮化镓厚膜晶片、氮化镓半绝缘晶片以及氮化镓自支撑晶片三个系列,近期针对紫外LED推出氮化铝衬底。各个系列又以技术参数不同而进行了细分。
厚膜的衬底产品方面:产品有10-50微米的不同规格,常用的是20-30微米。位错密度在107cm-3量级,根据不同的技术参数可分为两种即n型掺杂与半绝缘。n型掺杂主要运用于LED等光电器件,半绝缘主要运用于电力电子、微波器件上。
自支撑氮化镓(GaN)衬底方面:位错密度在105cm-3量级,根据不同的技术参数分为三种,即n型掺杂、半绝缘与非掺杂。n型氮化镓,主要运用于LED、激光器方面;半绝缘则运用于高功率微波器件或大电流高电压的开关上。非掺杂即高纯度氮化镓,在探测器上的应用较为广泛,要求材料的电子浓度越低越好。365非掺杂氮化镓产品,X射线(002)半峰宽为50秒、(102)半峰宽为80秒左右,块体材料的电子迁移率超过1500cmV-1s-1,处于国际前列水平。365是国际上能够生产销售氮化镓自支撑晶片的少数几个单位之一。
保持竞争力 技术创新不停息
目前能提供高质量氮化镓(GaN)衬底的主要是国外的厂家,对于365产品的竞争力,徐总说到,目前365的主要客户也是在国外,首先,365产品质量比国外好一点,产品缺陷密度相对更低。在价格上,365有绝对的优势,徐总笑言:简单说就是质量稍微好一点,价格优势明显。由于高性价比,365产品,用户认可度很高。
对于公司近期研发动向,徐总表示,365目前能提供的自支撑氮化镓(GaN)衬底主要是2英寸的,2012年年底在研发上会做到4英寸。公司最近三年都集中在氮化镓产品上,公司做产品的过程中也发展了一些技术,公司运用于生长氮化镓的HVPE技术,现在也运用到生产其它技术产品,如365的新产品:氮化铝,将来会在紫外LED器件和探测器上大显身手。
HVPE法生长GaN自支撑衬底
生长氮化镓的HVPE技术,徐总也向记者做了简单介绍。HVPE技术本身已发展多年,基本原理与MOCVD类似,只是原材料不同。
HVPE主要是金属镓、氯化氢、氨气,金属镓和氯化氢发生反应,生成氯化镓,氯化镓在200℃后变成气体,以这个为原材料,进而通过在衬底表面上与氨气反应变成氮化镓。HVPE这种生成方法 ,在表面的化学饱和度非常高,因此,其生长速度非常快,比MOCVD的生长速度快50-100倍,它一个小时能够生长200-300个微米,可以在短时间内把这个材料变成高质量的氮化镓,这是它的一个特点。
未来5年,氮化镓的价格将下降10-20倍,4~6寸进入市场
现在LED盛行的风潮下,氮化镓作为半导体发光二极管应用于LED照明也已经在中国发展得风起云涌。
氮化镓衬底上的同质外延与蓝宝石衬底上的异质外延,单从技术角度上讲,异质外延缺陷密度比同质外延的氮化镓高出2-3个数量级;氮化镓具有导电的特点,可以做成垂直结构的芯片,这样,外延片的利用面积比蓝宝石的提高1.5倍;做成垂直结构之后,氮化镓上电流密度可以很高,期望一个氮化镓衬底上的芯片可以抵十个蓝宝石衬底上的芯片。美国的Sorra和日本的NGK已经开始大力开发这类芯片,并取得重要突破,达到同样亮度,氮化镓衬底上制作的LED能耗比传统芯片低一半以上。
随着氮化镓的规模量产和价格的下降, 以及LED外延技术的不断发展,当将芯片电流密度提高到5-10倍时,氮化镓在LED上运用的优势会比蓝宝石明显很多,这是大家看好的未来的一个发展方向。预计未来5年,用于LED的氮化镓衬底价格能够降10-20倍,氮化镓衬底在单位流明价格上会取得显著优势。我们对未来非常有信心。
未来氮化镓衬底不完全取代蓝宝石衬底
蓝宝石衬底根据它独特的优势,以及通过规模生产在未来大幅降低成本的可能性,在未来很长一段时间里将成为LED衬底市场主流。对此,徐总表示认同,在数量规模上,蓝宝石一定是未来一段时期的主流。现在不同衬底技术在细分领域上发展还不是很充分。将来氮化镓大规模发展之后也不会完全取代蓝宝石。
蓝宝石衬底在对亮度等各方面要求不高时有它的优势。未来通用照明及对发光强度要求光效,光的稳定性等要求非常高的情况下,氮化镓的产品有它的优势。尤其是将LED作为新的光源,不是说简单的红绿蓝景观灯,而用在投影仪上,投射灯、汽车灯、闪光灯等方面,氮化镓衬底有它的绝对优势。
蓝宝石衬底产能过剩  LED照明持续升温
对当前蓝宝石衬底市场态势,徐总表示,蓝宝石衬底技术比较成熟,出现了短期产能过剩。现在就是拼成本,拼管理,拼规模的阶段。这主要是由于我国企业上马太快,加大投入而实际需求量未跟上,2011年,我们国内产能如果完全释放,实际上已经超出全球蓝宝石衬底需求的3-4倍。
韩国当初预计,LED液晶电视的需求量非常大,每台LED TV需要900颗LED,算起来这个需求非常大,但是随着技术的发展,现在做LED电视实际只需要100颗不到,而不是当初的900颗,这样,需求量差不多缩小了十倍。
随着LED技术的发展,将来用氮化镓衬底做的LED,做一个LED电视可能只需要20,甚至10颗即可。这样,蓝宝石的需求量可能会进一步下降。
在采访的最后,对于目前的LED照明发展现状,徐总也表达了自己的观点,他表示,目前LED技术还未达到通用照明的要求,缺乏良好的市场接受度与认可度,因此市场无法很快起来。当前国内资本炒作成分较多,行业是发展的,但需进一步加强技术的研发,只有那些拥有核心竞争力的企业,才能在产业的大浪淘沙中发展壮大,持续成长。

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