白光應用是藍光LED芯片的重要市場，也是最為重要的發(fā)展方向,其采用藍光芯片加YAG黃色熒光粉從而形成白光光源。目前，國際LED大廠在大功率藍光芯片方面有著較為明顯的優(yōu)勢，而國內LED芯片企業(yè)目前主要是在中小功率藍光芯片方面有較大的發(fā)展，但由于前幾年的過度投資引起了產能過剩，導致中小功率藍光芯片市場出現了較為嚴重的“價格戰(zhàn)”。對于藍光LED芯片而言，主要的發(fā)展方向為硅基LED芯片、高壓LED芯片、倒裝LED芯片等。對于中小功率LED芯片市場而言，目前主流市場的趨勢為0.2-0.5W市場，封裝形式包括2835、5630以及COB封裝等。對于其它細分領域，如垂直結構的芯片，封裝后可以應用于指向性照明應用，如手電、礦燈、閃光燈、射燈等燈具產品中。
硅襯底LED芯片漸受關注
目前市場上主流的藍光芯片一般都是在藍寶石襯底上生長，其中以日本日亞公司為代表；此外還有一種藍光芯片是在碳化硅襯底上生長，以美國科銳公司為代表。
近年來硅襯底上生長的藍光LED芯片越來越受到人們的關注。硅襯底由于可以采用IC廠的自動生產線，比較容易采納目前IC工廠的6寸和8寸線的成熟工藝，再加上大尺寸硅襯底成本相對低廉，因而未來硅襯底LED芯片的成本預期會大幅度下降，也可促進半導體照明的快速滲透。硅基LED芯片在特性有下列特點：
● 垂直結構，采用銀反射鏡鏡，可使電流分布更均勻，從而實現大電流驅動；
● 硅襯底散熱性好，有利于芯片的散熱；
● 具有朗伯發(fā)光形貌，出光均勻，容易進行二次光學；
● 適于陶瓷基板封裝；
● 適合于LED閃光燈和方向性較強的照明應用，可應用于室內、室外和便攜式照明市場。
在硅基LED芯片的開發(fā)上，晶能光電在2009年就曾推出小功率硅基LED芯片，被廣泛地應用于數碼顯示領域。2012年6月晶能光電在廣州發(fā)布了新一代大功率硅基LED芯片產品，引起了國內外LED產業(yè)界的高度關注，推出了包括28mil、35mil、45mil和55mil在內的四款硅基大功率LED芯片，其中45mil芯片達到了120lm/w的光效，并在年底達到了130 lm/w，且可靠性良好。硅基LED芯片陶瓷封裝后，與國際知名的產品相比，具有良好的性價比，引起了國內外封裝廠和LED燈具廠的極大興趣。據報道夏普和普瑞也宣布于2012年底實現了硅襯底白光芯片的量產，推出了兩款白光芯片；另外，包括三星、歐司朗、晶電等大廠也正積極從事于硅基LED芯片的研究。
LED市場正處于高速發(fā)展的階段，LED芯片成本的進一步下降將促進半導體照明走入全家萬戶。由于硅襯底具有成本低、IC廠制造工藝成熟等特點，隨著6-12寸大尺寸硅基LED技術的不斷發(fā)展，硅基LED技術將在降低成本和提高生產效率方面具有巨大的優(yōu)勢，這對于LED產業(yè)會產生重大影響。
日前，以國際金融公司（IFC）為首的投資機構宣布對晶能光電增資5550萬美元。晶能光電擁有的硅襯底LED技術具有自主知識產權，打破了目前日本日亞公司壟斷藍寶石襯底和美國Cree公司壟斷碳化硅襯底半導體照明技術的局面，形成了藍寶石、碳化硅、硅襯底半導體照明技術方案三足鼎立的局面。
晶能光電（江西）有限公司是以南昌大學發(fā)光材料與器件教育部工程研究中心為技術依托，由金沙江、淡馬錫等多家著名的創(chuàng)業(yè)投資基金共同投資建立，專門從事LED外延材料與芯片生產的高科技企業(yè)，目前注冊資金5500萬美元。國際金融公司則是世界上為發(fā)展中國家的私營企業(yè)提供股本金和貸款最多的多邊金融機構，提供長期的商業(yè)融資。
以國際金融公司（IFC）為首的投資機構對晶能光電進行增資的簽約儀式在北京中國大飯店舉行。
LED廣泛應用于顯示及照明等領域，具有節(jié)能、環(huán)保、壽命長、使用安全等顯著優(yōu)點。在同等效果下，LED燈具的電能消耗僅為白熾燈的十分之一、日光燈的二分之一。中國照明用電每年在3000億度以上，如果用LED取代全部白熾燈和部分取代日光燈，可節(jié)省1/3的照明用電，約1000億度，相當于一個動態(tài)投資超過2000億的三峽工程全年的發(fā)電量。因此，LED產業(yè)被公認為是21世紀最具發(fā)展前景的高技術領域之一。
晶能光電擁有的硅襯底氮化鎵基LED材料與器件技術是一項改寫半導體照明歷史的顛覆性新技術，具有自主知識產權，目前已申請或獲得國際國內發(fā)明專利150多項。相比前兩條技術路線而言，硅襯底LED技術具有材料成本低、器件散熱性好、結構簡單等綜合優(yōu)勢，對于推動LED行業(yè)發(fā)展和成本降低、普及LED產品具有重大的現實意義。國家863專家組對此項技術的評價是：“……打破了目前日本日亞公司壟斷藍寶石襯底和美國Cree公司壟斷碳化硅襯底半導體照明技術的局面，形成了藍寶石、碳化硅、硅襯底半導體照明技術方案三足鼎立的局面?！?BR>
晶能光電董事長伍伸俊先生說：“晶能光電公司擁有顛覆性的技術，來自海內外的技術精英和管理團隊，為全球市場提供成本最低性能最好的半導體照明燈泡而努力，致力于在中國成就世界級的高科技公司?！?BR>
2009年以來，世界各國對低碳經濟高度關注，促進了LED產業(yè)的蓬勃發(fā)展。面對巨大的市場機會，晶能光電迅速制定并實施了擴產計劃，率先與全球兩大供應商之一Aixtron簽訂了MOCVD購買協議，是Aixtron當時在中國大陸的最大訂單。到2010年底，該公司產能可達140億粒芯片。2011年，隨著MOCVD全部到貨，該公司年產能可達240億粒，成為國內最大的外延材料及芯片制造企業(yè)之一。[!--empirenews.page--]
據悉，晶能光電一期產業(yè)化項目自量產以來，在全國已擁有100多家客戶。在高密度戶內顯示屏以及數碼產品領域，由于該公司生產芯片的單電極結構和性能優(yōu)勢，得到了客戶充分肯定和認可。目前其產品水平已經突破每瓦100lm，并成功應用于路燈和球泡燈。
晶能光電目前生產的芯片具有如下三大優(yōu)勢：
（一）具有原創(chuàng)技術產權：產品可銷往國際市場，不受國際專利限制；
（二）具有優(yōu)良的性能：器件散熱好、產品抗靜電性能好，壽命長，可承受的電流密度高；
（三）器件封裝工藝簡單：芯片為上下電極，單引線垂直結構，簡化了封裝工藝，節(jié)約了封裝成本。
晶能光電董事兼常務副總裁王敏說：“我們很幸運，趕上了LED市場爆發(fā)的機會，并且在產業(yè)剛啟動時，我們提前鎖定關鍵設備，為企業(yè)發(fā)展贏得了先機。我們很幸運，得到了資本市場的大力支持，具有雄厚的國際化資本平臺。”
“世界頂級投資機構對晶能光電擴產進行增資，代表著國際資本對新興節(jié)能環(huán)保產業(yè)的支持，也是國內外投資機構對晶能光電取得成就的認可。”金沙江基金董事總經理董事潘曉峰說。金沙江創(chuàng)業(yè)投資從2006年開始，牽頭投資并引進了 Mayfield 基金，永威基金，凱旋基金和淡馬錫集團投資江西南昌成立晶能光電（江西）公司，共投資超過1億美元（總投資超過2億美元）致力于中國原創(chuàng)技術的產業(yè)化。目前，該公司已成功啟動多元化的產品生產，面向蓬勃發(fā)展的中國信息產業(yè)客戶和國際著名的照明公司。
高亮度芯片面臨的發(fā)展瓶頸
當前，半導體照明市場的進一步發(fā)展要求藍光LED芯片的光效要不斷提升，成本要不斷下降。目前科銳基于碳化硅的LED芯片已經實現了200lm/w光效產品的量產，研發(fā)水平光效可以達到276lm/w。在LED芯片成本下降和光效提升的這一競賽中，目前正遇到以下幾個發(fā)展瓶頸。
第一是藍光芯片存在的Droop效應。在大電流密度條件下，發(fā)光二極管的外量子效率會下降，有試驗表明Droop效應是由包括俄歇效應在內的多種原因引起，這個效應限制了藍光芯片在大電流密度下的使用，從而阻礙了流明成本的下降。
第二是綠色能隙(Green gap)和紅色能隙(Red gap)。當波長從藍光進入到綠光波段時，LED的量子效率會下降，如530nm的綠光量子效率下降很快；對于紅光而言，在深紅色光譜中內部量子效率可以達到100%，但對理想白光光源中的橘紅色發(fā)光波長(如614nm)而言，其效率迅速下降。這些效應限制了綠光和紅光芯片的光效提升，延緩了未來的高質量白光的產生。另外，綠光及黃光LED效率也受到本身極化場的沖擊, 而這個效應會隨著更高的銦原子濃度而變得更強。
第三是外延的異質生長問題。由于外延生長時晶體中存在缺陷，形成大的位錯密度和缺陷，從而導致光效下降和壽命下降。目前藍光芯片無論是碳化硅、藍寶石、硅襯底技術都是異質外延，在襯底和外延晶體之間存在晶格失配導致位錯，同時由于熱膨脹系數的差別在外延生長后的降溫過程中產生熱應力，導致外延層出現缺陷、裂紋、晶片彎曲等。襯底的質量直接影響著外延層的晶體質量，從而影響光效和壽命。如果采用GaN同質襯底進行外延生長，利用非極性技術，可最大限度地減少活性層的缺陷，使得LED芯片的電流密度比傳統芯片高5-10倍，大幅提高發(fā)光效率。據報道首爾半導體采用同質襯底開發(fā)的nPola新產品，與目前的LED相比，在相同面積上的亮度高出了5倍，但GaN同質襯底對于LED而言仍過于昂貴。
總體而言，在藍光LED芯片的未來發(fā)展上，倒裝芯片、高壓芯片、硅基芯片等都是未來的主要發(fā)展趨勢。倒裝芯片由于散熱好可以增大注入電流，不用打線可以提升產品在應用過程中的可靠性；高壓LED芯片由于可以更加匹配供電電壓能夠提高電源轉換效率，再加上定制的IC電源，最適合于LED球泡燈；硅基LED芯片由于可以在6寸或者8寸的硅襯底上進行外延生長，可以大幅度降低LED的成本，從而加速半導體照明應用時代的來臨。對于其它顏色而言，紅光LED芯片和綠光LED芯片的光效都還有很大的提升空間，隨著紅光和綠光LED芯片光效進一步的提升，未來白光不一定就是目前的藍光LED芯片加黃色熒光粉的形式，也可能是RGB或其它的形式，未來白光的封裝方式也可能會發(fā)生很大的變化。
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