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DLC接口及钻铜基材制造大功率的垂直LED

上传人:宋健民(博士)

上传时间: 2011-03-31

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  摘要

  中国不仅掌握市场,更布局近千台的MOCVD机海, 因此可抓住LED的上、中、下游产业。有鑑于此,CREE、晶电、灿圆、新世纪、旭明光电等LED磊晶生产的领头羊已纷纷进驻大陆。美国、日本及台湾LED磊晶公司的生存之道就是把传统的水平LED设计升级成垂直式LED,这样才能在大面积的芯片上加大电流(如单芯片10W)而以一颗LED的生产成本取代多颗的传统LED。

  垂直LED的制作必需把GaN半导体软銲在低膨胀率的基材上,但偏偏低膨胀率的材料(如矽或GuW)其散热不佳,而高导热材料的热膨胀却远大于GaN(约5.5ppm/mK), 因此LED专家找不到理想的衔接材料。本文推荐以DLC为接口而钻石和铜的复合材料(钻石散热片)为基材制作全世界最先进的垂直LED。这样可以让台湾LED的产业蛙跳超前外国的主导公司(如Nichia, Osram,Lumiled),也顺势摆脱欧、美、日对台湾的专利封锁。

  LED的世界革命

  2010年LED开始大量用于室内照明、户外路灯、及电视背光。室内照明常用的白炽灯(Incandescent Lamp)及萤光灯(Fluorescent Lamp)乃致LCD背光常用的冷阴极管(Cold Cathode Fluorescent Lamp)正在快速被淘汰中。

  LED的主流产品为白光照明,大部份的白光乃以蓝光的LED激发黄色的萤光粉产生假性的白光。LED的大宗生产乃以蓝宝石为基材外延磊晶生长GaN成为LED的芯片。生长的主要方法为金属有机化学气相沈积(Metal Organic Chemical Vapor Deposition 或MOCVD) 。 台湾拥有最多台的MOCVD设备,为世界LED晶粒产量第一的国家。但大陆已经急起直追,甚至提供每台MOCVD 补助人民币一千万元的优惠奖励 。

  台湾主要的生产公司(晶电、灿圆、新世记等)都已在大陆设厂。另一方面,台湾光电产品的劲敌韩国(如Samsung)在2010年虽向台湾大量采购LED货源,但自己却也安装了两百多台的MOCVD。所以台湾MOCVD生产的LED其产能在2011年可能过剩,预期即将成无利可图的红海市场。台湾急需开发更高端的产品才能避免金融风暴后DRAM杀价竞争的复辙 (如表一~表四) 。

  表一:世界最大产值的LED产品公司(2009)

  

  参考:中国led在线

  表二:世界最大芯片产量的LED 公司(2010)

  

  参考:IMS Research, SEMI

  表三、主要LED公司使用MOCVD的规模(2009)

  

  参考︰Yuanta Research estimates

  表四:世界最大产值公司PK世界最大产量公司的竞争优势

  

  LED的专利网

  台湾虽为LED制造王国,但就像其他的代工产业一样,LED专利受制于国外的大公司,每年必须缴付钜额的权利金。台湾出钱制造却为外国老板赚钱,而现在生产LED的技术更已大量外移大陆,这是台湾LED代工生态的悲哀。(如图1、2)

  

  图1:LED 专利网

  

图2︰LED外国公司交互授权而边缘台湾代工产业的现状。然而这个劣势却可以让钻石科技中心发展的钻石专利逆转获胜(见下述)

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