led芯片技术及国内外差异分析报告(led芯片技术及国内外差异分析论文)

芯片是LED的核心部件。目前国内外LED芯片厂商较多,但芯片分类尚无统一标准。如果按功率分类,有大功率和中小功率;如果按颜色分类,主要有红、绿、蓝三种;按形状一般分为方形威化饼和圆形威化饼;如果按照电压分类,分为低压直流芯片和高压直流芯片。从国内外芯片技术对比来看,国外芯片技术较新,而国产芯片重生产轻技术。

衬底材料和晶圆生长技术成关键

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目前,LED芯片技术发展的关键在于基板材料和晶圆生长技术。除了传统的蓝宝石、硅(Si)、碳化硅(SiC)基板材料外,氧化锌(ZnO)和氮化镓(GaN)也是当前LED芯片研究的重点。目前市场上大多采用蓝宝石或碳化硅衬底来外延生长宽带隙半导体氮化镓。这两种材料都非常昂贵,并且被国外大公司垄断。硅衬底的价格低于蓝宝石和硬质合金衬底。硅衬底更便宜,可以实现更大的衬底尺寸,提高MOCVD 利用率,从而提高芯片产量。因此,为了突破国际专利壁垒,中国研究机构和LED企业纷纷开始对硅基板材料的研究。

但问题是,硅和氮化镓的高质量结合是LED芯片的技术难点。两者晶格常数和热膨胀系数巨大不匹配导致的高缺陷密度和裂纹等技术问题长期阻碍着芯片领域的发展。发展。

无疑,从衬底角度来看,主流衬底仍然是蓝宝石和碳化硅,但硅已成为芯片领域未来的发展趋势。对于价格战比较严重的中国来说,硅衬底更具成本和价格优势:硅衬底是导电衬底,不仅可以减小管芯面积,还可以省去氮化镓外延层的干法刻蚀步骤。另外,硅的硬度比蓝宝石和碳化硅低,在加工上也可以节省一些成本。强力聚彩等LED显示屏行业巨头都喜欢品质优越、成本可控的LED芯片。

目前LED行业大部分采用2英寸或4英寸蓝宝石基板。如果能够采用硅基氮化镓技术,至少可以节省75%的原材料成本。据日本三垦电气公司测算,采用硅衬底制造大尺寸蓝色氮化镓LED的制造成本将比蓝宝石衬底和碳化硅衬底低90%。

国内外芯片技术差异较大

国外,美国欧司朗、普瑞、日本三垦等一流企业在大尺寸硅衬底氮化镓基LED研究上取得了突破。飞利浦、韩国三星、LG、日本东芝等国际LED巨头也掀起了研究热潮。硅基板上氮化镓基LED 的研究掀起了一股热潮。其中,2011年,美国Bridgelux公司在8英寸硅基板上开发出高效氮化镓基LED,实现了160lm/W的发光效率,可与顶级LED器件的性能相媲美。蓝宝石和碳化硅衬底。 2012年,欧司朗成功生产出6英寸硅衬底氮化镓基LED。

反观中国大陆,LED芯片企业的主要技术突破是产能提升和大尺寸蓝宝石晶体生长技术。除了2011年京能光电成功量产2英寸硅衬底氮化镓基大功率LED芯片外,中国芯片企业在硅衬底氮化镓基LED研究方面尚未取得重大突破。目前,中国大陆LED芯片企业仍聚焦产能、蓝宝石衬底材料和晶圆生长技术。三安光电、德豪润达、同方股份等大陆芯片巨头大多也实现了产能突破。

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