LED外延芯片行业技术水平及发展趋势
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近年来,LED产业链中各环节的技术发展和工艺改进,推动了LED成本大幅下降,促进了LED应用全面发展。LED外延生长和芯片制造是LED生产过程中最为核心的环节,其技术发展水平决定了LED应用的渗透范围。提高发光效率(lm/W)和降低单位成本(元/lm)是LED外延芯片行业技术发展的主要目标。
发光效率是LED产品的标志性技术指标,发光效率除了影响LED芯片的亮度及能耗外,也影响着LED芯片的成本及可靠性。近年来,为了提高发光效率,研究人员在提升LED内量子效率及光提取效率方面做了大量的研发工作,提出了PSS衬底外延片、粗化外延表面、金属键合剥离、倒装芯片结构、垂直芯片结构等技术,使得LED发光效率得到了大幅提升。目前,LED光源器件的商用发光效率已达到150lm/W左右,国际主流实验室水平已达到230lm/W。LED行业领导者美国科锐公司2014年3月发布了发光效率为303lm/W的LED,实现LED技术发光效率进一步提升。
近几年,由于我国政府政策支持及企业研发资金密集投入,并伴随大量台湾和韩国LED产业技术专家和团队加入本土企业,国内LED外延芯片企业的平均技术水平有了长足发展,已经和台湾企业较为接近。在专利方面,国内LED外延芯片企业虽然已经具有了一定的实力,但整体上处于落后地位。相对日本日亚、美国科锐、德国欧司朗、美国Lumileds等国际巨头,国内LED企业在芯片外延
方面的专利实力相对较为薄弱。
降低外延、芯片成本对推广LED应用至关重要。近年来,研究人员从新技术、新结构、新工艺着手,通过技术创新,不断降低外延、芯片生产成本。根据美国能源部的预测,白光LED封装的成本将从2009年的25美元/klm降至2015年的2美元/klm,2020年将降至0.7美元/klm,LED成本的终极目标为0.5美元/klm,平均每年的成本下降在30%以上。
除发光效率及单位成本外,在LED显示屏、背光源等应用领域,LED芯片的光衰、亮度、色度一致性以及抗静电能力也是关系LED应用的关键技术指标。
从用户体验及经济性考虑,降低光衰、保证芯片的均匀性、提高芯片抗静电能力以及在恶劣环境下的可靠性也是LED外延芯片行业技术发展的重要方向。
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