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论道新形势下LED芯片制造之路

来源:搜搜LED    时间:2016-04-26    【字体:

  LED芯片常被称为LED灯珠的“心脏”,其质量的好坏直接左右LED灯珠乃至LED显示屏的品质。小间距LED时下大热,为国内LED芯片制造企业带来机遇的同时,也带来了挑战。在LED芯片专场,笔者特邀杭州士兰明芯科技有限公司、华灿光电股份有限公司、三安光电股份有限公司、晶元宝晨光电(深圳)有限公司、厦门乾照光电股份有限公司等企业相关人士进行探讨,一窥LED芯片厂商在新形势下的“芯设计芯制造”之路。

  1.目前在LED显示屏领域,小间距正成为行业发展的主流,并且这种趋势越发明显。您认为小间距的快速发展会给国内芯片制造企业带来哪些机遇和挑战?

  士兰明芯总经理江忠永:

  今年的小间距确实是在增长,但大家都普遍认为增长的速度有点缓慢。随着小间距在显示屏领域的使用,它的数量会增加,而这一事实就必然对产品质量提出更高的要求。相对于企业而言,如何破解技术难题,提高产品性能和质量才是企业赖以生存、发展、壮大的关键。很多企业抓住当前小间距发展的大好机会,迎难而上将小间距产品中的难点、要点问题解决好,从而生产出得到市场认可的高品质产品,企业就会获得更好的生存和发展机会,反之则有可能使企业陷入被动局面。目前市场,封装的质量和芯片的质量还没有达到非常理想的状态。因此,不断提高封装和芯片两方面的质量及稳定性,作为小间距企业来讲还有比较长的路要走。

  华灿光电营销总监施松刚:

  小间距LED显示技术将凭借其无拼缝、优秀的显示效果,未来几年将呈现爆发式增长。小间距显示屏因其间距更密而对芯片的需求量会随之增加,而目前整个市场容量在不断提升,可见在未来会有不小的增长空间,这对芯片企业来说是利好机遇。但是小间距显示屏对芯片有较高的技术要求,例如:如何实现LED显示屏小电流和小电容的一致性?如何更好地满足低亮高灰下的高画质?这都需要芯片企业不断提升外延和芯片工艺来满足市场的需求,而只有技术过硬的企业,才能在市场竞争中脱颖而出。

  三安光电产品策划部经理郭云涛:

  小间距屏的发展,其意味著芯片封装体积会更小,排布也会更密。对于芯片的尺寸,小型化的要求及其他光电特性上的要求会变得更严苛。

  晶元宝晨副总经理王俊博:

  就目前来看,国内LED显示屏领域已经在快速的整并当中,尤其小间距这个芯片应用市场,它的整合速度比其他应用市场来得更加快速。就芯片企业来看,包括晶电在内可能就三家到四家主力而已,我认为这种格局应该不会有太大的变化,因为市场经由不断的整并发展已经趋于成熟,大者恒大,再想进入这个领域就不是那么容易了。小间距显屏芯片使用的颗数会更多,晶电对于小间距显屏的应用发展乐观其成。

  乾照光电总工程师张永

  小间距显示屏的特点之一就是高密化。高密度必将增加LED芯片使用量,这意味着市场需求的增加,无疑给LED芯片制造企业带来了新的机遇。当然,随着芯片间距离的减小,对芯片也提出了更高的要求:如何让LED芯片具有更好的一致性、可靠性,同时还要满足低亮高灰、高刷新率、高扫描等应用要求,这就给LED芯片制造企业带来了新的技术挑战。

  2.小间距产品高度集成化,单位面积内包含的灯珠也越来越多,贵公司是如何来改进芯片设计,提高芯片的光电转化效率?

  对于小间距显示屏产品,正是由于包含的灯珠越来越多,所以它对单颗灯珠的亮度要求就越来越低,芯片的光电转化效率不再是关注的重点。

  今年,华灿在业内率先推出了小间距专用的X系列芯片。该系列芯片设计的方向为:全新优化外延和芯片工艺,实现在宽视角、高刷新、低亮高灰等画质追求下更好的显示效果,宽视角出光一致性,小电流光电一致性,小电容开启一致性以及用业内最高的可靠性标准树立X系列芯片在行业的品质标杆,降低死灯率,保证屏体的稳定性。

  对于显示屏来说,其芯片上的要求主要是在于改进整屏在高刷时对芯片可能造成的伤害,所以更会着重于芯片的信赖性特性。

  我们一直存在的误解是LED产品一定是越亮越好。其实小间距产品的重点并不一定是在亮度如何。因为在很多情况下,需要低暗度来呈现效果。以芯片端来看,问题不是出在光电转换效率,而是显屏和其他应用都不一样,他不是定电流操作的,在电流切换的时候如何让芯片的亮度和波长都能稳定,另外在小电流的时候如何让芯片维持表现,这才是我们的功课。

  主要通过外延结构和芯片工艺的优化两方面来提高芯片的光电转化效率。比如在芯片制造方面,改善切割工艺,增加芯片的发光面积,改善侧向发光的均匀性和出光效率。此外,通过外延结构和材料生长条件的优化,提高LED芯片的内量子效率,同时对各层材料的选择和厚度优化,满足光学上的匹配,使LED具有更高的出光效率。

  3.与蓝绿芯片相比,红光芯片技术发展革新较慢,光电转换效率还有待提高。红光芯片要想和蓝绿芯片匹配,往往要调大电流,在小间距领域,不仅导致功耗变大,而且产品温度更高。贵公司如何推动红光芯片的技术革新,改变这一不利局面?

  士兰明芯总经理江忠永:

  用红光来提升亮度这个问题,从技术层面上来看,目前已经完全得到攻破和解决。但在红光里面有两种红光:一种是正极性的,一种是反极性的。那么反极性的红光会比正极性的红光亮一倍,但其成本会相对较高。而蓝绿芯片在成本上会比较便宜,同时亮度也还可以。在小间距里面:大家选择芯片要小,成本要低,有很多企业都是强调了成本,却没有强调产品的质量和可靠性。所以,通常情况下大家都没有去选择高亮的红光,而大部分都采用正极性的红光芯片,而目前要改变这一不利局面还存在一定的困难。

  近两年红光AS芯片在亮度方面进展确实缓慢,不同于GaN外延片的亮度不断提高,四元系红光外延的内量子效率已经很高,缺乏提升空间。市面厂采用晶圆键合和衬底转移技术制作的反极性芯片(N电极向上)虽然亮度较高,但是成本高昂贵而且在芯片尺寸小型化方面还面临一定的VF较高问题,并不适合小间距显示屏应用。我司的对策是提高四元红光外延片的DBR反射效率以及采用表面粗化技术,提高外量子效率,我司小间距显示屏红光芯片在同尺寸在亮度比其他厂家高15%,可有效降低使用电流减少发热。

  目前针对红光部分,在其工艺上扔持续在不断提升亮度和设计上,而在设计开发上还是要与蓝绿光芯片共同搭配来进行。

  晶元光电的红光产品的转换效率跟蓝光几乎是差不多的,在RGB显屏上,红蓝绿三种芯片一起使用的时候,红光在热态时原本光衰就会比蓝光多,所以才要独立加大电流。三种芯片达到热态时亮度才会均匀,所以红光要加大电流这不是芯片效率问题,是材料特性造成的差异。晶元的创意与革新为了客户总是跑在最前面,AX系列与PN系列两个技术平台加上完整的产品线,不只提供芯片,也提供解决方案和技术支持,替客户创造更大的附加价值。

  众所周知,晶元发表了WPE75%的红外线产品所达成的世界第一,还有另一个第一是晶元的红光产品的产能(世界第一),产品表现也是世界等级的优异,而除了RGB显屏之外更广泛导入车尾灯的应用,车子对芯片的可靠度和信赖度要求应该是所有LED的应用之中最高也最严苛的,所以更可考证晶电红光芯片的质量与口碑。另外,晶元拥有完整的专利布局,1996年创业以来一直专心致志于红光产品的创新,不断追求卓越,能够做到业界第一,产能也是世界第一大的程度,绝对也仰赖客户的采用与肯定。

  主要通过对红光LED芯片的结构优化设计,提升改善其制造工艺来提升红光芯片的光电转化效率。例如,吸收借鉴蓝绿光LED芯片的一些工艺技术,改善红光LED芯片的电流扩展层,增加电流阻挡层,增加电极的反光等手段从而提高LED芯片的电流扩展能力,使LED芯片发光更加均匀,同时具有更好的温度分布,改善了散热特性,达到进一步提升红光LED芯片的光效。

  4.目前行业发展创新的步伐明显加快,小间距、户外表贴、通透屏、异形屏等正加速席卷整个行业。作为LED显示屏全产业链的一个重要环节,您认为芯片制造企业应该如何跟上行业快速发展的需求?具体应该怎么做?未来LED芯片的发展趋势如何?

  士兰明芯总经理江忠永:

  芯片里面的差异化是比较难做的。因为在芯片里面的人流动比较频繁,所以在技术或者方案里面要做到很大差异存在一定的难度。对于士兰明芯来讲,我们主要在质量管理上不断细化,从而提升芯片的质量,使生产出来的芯片在稳定度上占有优势,确保流入市场的产品出现的问题最少,而不是一味的追求品种差异化或者其他方面的差异。

  首先,对芯片企业来说,芯片产品既需要满足现有细分市场的需求,也要为满足未来新兴市场需求做技术储备,随时应对市场变化,为客户提供非同质化的产品。产品适应市场,才能够走的长远。

  其次,企业要苦练内功,配合封装客户和应用客户。从应用出发,从设备、材料、结构、工艺方法方面进行系统创新,打造产业链协同合作、协同营销和协同推广的局面,整合上下游资源,为终端用户提供系统的解决方案。

  无论是户外还是户内,未来一定是往小间距屏发展。对户外芯片而言,除了小间距化趋势之外,还有朝着节能方向发展的趋势。

  技术层面的问题是每个企业主攻的方向:包括克服阳绿的问题、颜色单配的问题。当你做到小间距的时候,你会发现贴片这个东西是非常非常贵的。目前,包括晶电在内也有一部分企业在技术上尝试采用别的方法制作,寻找到新的突破口。但从目前的形态来看,在短期的1-2年内应该还不会出现产业化生产格局。

  作为LED芯片制造企业,应该紧密贴近市场、贴近客户,能够对封装企业的新技术和新要求及时作出反应。对未来的趋势作出预判,提前进行一些前瞻性的研发工作。比如客户采用了新的打线设备或者新的线材,改进了打线工艺,可以使LED芯片的电极进一步做小。芯片企业也需要及时的调整电极工艺满足客户的打线要求,提升LED芯片性能的同时也降低了成本。未来随着LED显示屏芯片间距的进一步缩小,需要尽量减少打线占用的空间,采用flipchip应该是未来LED芯片发展的一个方向。

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