制作LED芯片，襯底的選用是首要問題。藍(lán)寶石(Al2O3)，碳化硅(SiC)，硅(Si)為目前最常用的三種襯底材料，三者呈鼎足之勢。
說鼎足之勢，似乎有點言過其實。從目前的市場應(yīng)用情況而言，藍(lán)寶石襯底在技術(shù)上最成熟，應(yīng)用上占據(jù)了襯底市場90%以上的份額，處于絕對的領(lǐng)先地位;碳化硅襯底雖然體量不大，但以芯片大廠美國科銳(CREE)為代表碳化硅襯底芯片，同樣擁有不可或缺的地位;而以東芝、普瑞、晶能等企業(yè)為代表的硅襯底，從目前的應(yīng)用來看，則要稍遜一籌，體量小，工業(yè)化的規(guī)模生產(chǎn)也還面臨較多問題。圖為中信建投此前所做的襯底市場調(diào)研及對未來的預(yù)測。
而就在今天早上，硅襯底核心技術(shù)獲國家技術(shù)發(fā)明獎，那么硅襯底能否藉此迎來真正屬于自己的春天，與藍(lán)寶石，碳化硅三分天下。雖然硅襯底從誕生之初就被國內(nèi)LED人士
寄予厚望，但卻遲遲難以走出實驗室，到底是什么把這位“試管中的新秀”推上風(fēng)口浪尖?
藍(lán)寶石襯底
此前，藍(lán)寶石與蘋果的結(jié)合，讓藍(lán)寶石大有沖出LED，進(jìn)軍電子界的勢頭。蘋果大筆的資金投入，更讓人們對藍(lán)寶石充滿了信心。
然而在2014年蘋果新品發(fā)布會上，新亮相的產(chǎn)品中并未看到藍(lán)寶石屏幕的蹤影。僅僅隔了一個月，蘋果藍(lán)寶石玻璃合作廠商GTAT就宣布破產(chǎn)，這一事件讓藍(lán)寶石遭受重挫。
然而，當(dāng)事件逐漸冷淡下來之后，我們可以發(fā)現(xiàn)，雖然進(jìn)軍電子界步伐受阻，但在LED行業(yè)里，藍(lán)寶石依然是當(dāng)之無愧的老大。
2015年1月，東晶電子在中國證券網(wǎng)互動平臺上表示，公司LED藍(lán)寶石襯底項目由3個子公司分別負(fù)責(zé)實施，目前正在進(jìn)行試生產(chǎn)和客戶認(rèn)證，逐步實現(xiàn)量產(chǎn)過程中。
2015年3月24日，水晶光電發(fā)布2014年年報，由于藍(lán)寶石業(yè)務(wù)表現(xiàn)佳，公司去年實現(xiàn)營業(yè)收入9.77億元，同比增長56.01%，實現(xiàn)歸屬于上市公司股東的凈利潤1.53億元，同比增長33.73%。
2015年4月9日，晶盛機電公告稱，用1.38億元收購杭州中為光電技術(shù)股份有限公司51%股份，將在原有光伏和半導(dǎo)體晶體生長及加工設(shè)備主業(yè)的基礎(chǔ)上，積極布局藍(lán)寶石晶體材料生長、LED襯底加工和基于工業(yè)4.0的智能化裝備和服務(wù)領(lǐng)域。
2015年5月18日，年產(chǎn)400萬片藍(lán)寶石晶片項目在中博會上簽約落戶南京老河口。該項目投資5億元，由南京元岱新材料科技有限公司興建，預(yù)計2016年年底投產(chǎn)。
2015年5月27日，藍(lán)思科技宣布經(jīng)過2015年3月以10%股份成功上市后，目前公司市值超過130億美元，計劃投資5.32億美元在長沙建立一個新的藍(lán)寶石工廠。
2015年6月，藍(lán)思科技擬募資60億加碼藍(lán)寶石等項目，擬向5名特定對象，非公開發(fā)行不超過1億股，募資總額不超過60.26億元，其中34.02億元用于藍(lán)寶石生產(chǎn)及智能終端應(yīng)用項目，16.24億元用于3D曲面玻璃生產(chǎn)項目，10億元用于補充流動資金。
2015年7月，億晶光電公告稱，公司全資子公司常州億晶光電近日與新疆奇臺縣政府簽署了戰(zhàn)略合作框架協(xié)議書。常州億晶光電承諾在奇臺縣投資建設(shè)總規(guī)模為藍(lán)寶石長晶爐1000臺、投資總額25億元的藍(lán)寶石材料生產(chǎn)項目。在常州億晶光電確保藍(lán)寶石項目投資的前提下，奇臺縣政府將確保優(yōu)先配置奇臺縣光電資源或協(xié)調(diào)州政府在州內(nèi)其他區(qū)域調(diào)劑配置相應(yīng)資源，以滿足常州億晶光電200兆瓦光伏發(fā)電投資開發(fā)需要。
2015年8月25日，水晶光電發(fā)布了2015年半年度報告。財報數(shù)據(jù)顯示，上半年水晶光電營業(yè)收入達(dá)到了5.38億元，同比增長23.51%;實現(xiàn)歸屬于上市公司股東的凈利潤為8316.27萬元，較去年同期增長了1.10%。
2015年9月28日，華燦光電召開股東大會，通過了公司定增收購及配套募資的方案。根據(jù)該方案，藍(lán)寶石襯底生產(chǎn)企業(yè)藍(lán)晶科技將成為上市公司全資子公司，華燦光電主業(yè)也將延展至LED上游行業(yè)。
2015年10月8日，奧瑞德發(fā)布公告稱，公司擬出資4000萬元在河南鄭州設(shè)立投資管理公司。新公司名稱暫定為奧瑞德光電(鄭州)投資管理有限公司，將以藍(lán)寶石產(chǎn)業(yè)上下游為主要投資方向，配合上市公司進(jìn)行產(chǎn)業(yè)整合，完善公司的戰(zhàn)略布局。
從資本市場的頻繁動作中，我們可以看到，藍(lán)寶石在LED行業(yè)的應(yīng)用，并未受到蘋果事件太多的影響。藍(lán)寶石依然是應(yīng)用最廣泛的技術(shù)，眾多大佬對于藍(lán)寶石依然信心滿滿，不斷加碼。不過，藍(lán)寶石有著自身無法避免的缺陷，其一是目前只能應(yīng)用在中小功率上，其二是硬度高，增加了刻蝕的難度和成本。隨著LED應(yīng)用范圍的擴大，大功率LED勢必會逐漸普及，或許，這就是藍(lán)寶石的軟肋，也是其他襯底材料的機會。
碳化硅襯底
碳化硅襯底，幾乎是CREE的獨門技術(shù)，憑借著CREE在LED業(yè)界的地位，碳化硅襯底雖然體量不大，但其影響力卻毫不遜色于藍(lán)寶石。碳化硅襯底制作的器件的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能都非常好，有利于做成面積較大的大功率器件，彌補了大功率芯片的空擋。
2014年3月，科銳(CREE)宣布推出新款CPW5 Z-Rec?高功率碳化硅肖特基二極管以及業(yè)界首款商業(yè)化量產(chǎn)50A碳化硅整流器。
2014年5月，科銳于近日宣布推出全碳化硅300A/1.2KV半橋式模塊。這一新型模塊采用業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)62mm封裝，在開關(guān)過程中能夠比同等硅基方案減少5倍的能源消耗。這一目前最高等級的效率使得全碳化硅高功率轉(zhuǎn)換器首次達(dá)到兆瓦級水平，繼續(xù)擴展科銳在高電流功率模塊中采用碳化硅芯片技術(shù)的領(lǐng)先地位?？其J碳化硅技術(shù)繼續(xù)幫助實現(xiàn)更小尺寸、更輕重量、更高效率、更低成本的功率系統(tǒng)。EFD Induction公司研發(fā)經(jīng)理John K. Langelid表示：“科銳新型全碳化硅功率模塊卓越的特性使得我們能夠在現(xiàn)有高頻感應(yīng)加熱系統(tǒng)中實現(xiàn)99%效率并且功率模塊數(shù)量減少2.5倍。這些優(yōu)勢帶來了重要的價值，幫助我們的終端客戶減少購置成本?！?br/>
2015年7月10日，科銳宣布收購APEI阿肯色電力電子國際公司(Arkansas Power Electronics International，
Inc.)?？其J和APEI在全球SiC碳化硅功率與射頻產(chǎn)品領(lǐng)域和電源模塊與電力電子應(yīng)用領(lǐng)域各自保持領(lǐng)先優(yōu)勢。這兩家公司都非常注重創(chuàng)新，并具有很高的互補性。
通過這一并購，科銳功率與射頻業(yè)務(wù)將繼續(xù)擴展在業(yè)界的領(lǐng)先地位，并將加快高性能 /
最高等級SiC碳化硅電源模塊市場的發(fā)展?？其J同時還將獲得APEI在系統(tǒng)層面的知識產(chǎn)權(quán)和應(yīng)用技術(shù)專長，從而強化科銳SiC碳化硅電力電子市場領(lǐng)先地位，并提升功率和射頻業(yè)務(wù)發(fā)展。
從這些動作可以看出，除了稱霸LED大功率器件之外，科銳更將觸須伸向了更為廣闊的領(lǐng)域，進(jìn)一步鞏固其在大功率領(lǐng)域不可動搖的地位。
硅襯底
目前，藍(lán)寶石和碳化硅已經(jīng)形成了LED全行業(yè)的布局，伴隨著LED行業(yè)的發(fā)展，基于藍(lán)寶石襯底的技術(shù)發(fā)展變緩，再加上其成本高昂、專利壁壘等問題，眾多專家與工程師開始尋求性價比更高的解決方案，而硅襯底則被業(yè)界寄予了厚望，尤其是飽受專利問題折磨的中國企業(yè)，對硅襯底有著更為迫切的需求。
2014年7月初，東芝 (Toshiba)宣布計劃于今2014年內(nèi)正式大規(guī)模量產(chǎn)白光LED產(chǎn)品，目標(biāo)為將其月產(chǎn)能大幅擴增至現(xiàn)行的150倍。而東芝所生產(chǎn)的白光LED，正是采用的2013年4月收購美國普瑞光電(Bridgelux)“GaN-on-Si”(硅基氮化鎵)技術(shù)后共同開發(fā)的LED元件。
此前的6月9日，普瑞光電剛剛與深圳市瑞豐光電子股份有限公司共同宣布，雙方將針對中國市場合力打造新品牌“普瑞豐”，并推出采用中低功率表面貼裝技術(shù)(SMT)的新LED光源產(chǎn)品線。
2015年2月12日，美國國際貿(mào)易委員會(ITC)投票決定正式對部分LED產(chǎn)品及其同類組件啟動337調(diào)查，涉案產(chǎn)品包括LED燈泡以及LED芯片等。一時間業(yè)界嘩然，LED領(lǐng)域的專利戰(zhàn)一觸即發(fā)。
2015年5月，東芝白光LED市場&技術(shù)部高級經(jīng)理高橋望在接受媒體采訪時表示，“我們認(rèn)為，到2017年硅基氮化鎵或許將成為市場主流。其他公司也會將使用硅基氮化鎵(GaN-on-Si)技術(shù)的產(chǎn)品投入市場。”
據(jù)悉， 目前東芝主要生產(chǎn)的L E D 芯片尺寸為：1.1x1.1mm和1.4x1.4mm。芯片尺寸取決于所加功率，
大于1.1x1.1mm和1.4x1.4mm的L E D 芯片適用于1~3W類型的產(chǎn)品。
2015年5月29日，歐司朗宣布在硅襯底上產(chǎn)出6英寸氮化鎵LED芯片。借助該技術(shù)，歐司朗已經(jīng)成功生產(chǎn)出一個直徑為150毫米(6英寸)的高性能LED晶圓。研究人員已經(jīng)開始著手調(diào)整生產(chǎn)工藝以制造200毫米(8英寸)晶圓。這將進(jìn)一步增加每個基板上芯片的數(shù)量，降低生產(chǎn)成本。據(jù)了解，目前LED產(chǎn)業(yè)大多以50毫米(2英寸)或100毫米(4英寸)的藍(lán)寶石基板為基礎(chǔ)，如能采用硅基氮化鎵技術(shù)，至少可節(jié)省75%的原料成本。
2015年6月10日，順風(fēng)清潔能源公布，已委聘獨立第三方估值師中證評估就晶能光電59%股權(quán)的公平市值進(jìn)行估值，獨立估值師已應(yīng)用折現(xiàn)現(xiàn)金流量法厘定晶能光電之59%股權(quán)截至3月31日之公平市值為24億元。該公司上月20日宣布，收購目標(biāo)公司晶能光電59%股權(quán)，代價20.4億元。公司將發(fā)行3.92億新股以支付代價，占擴大后股本11.29%。每股銷售價為5.2元，較前收市價4.98元溢價4.4%。
2015年12月，南昌市財政局從上年度全市扶持制造業(yè)發(fā)展專項資金中，安排了3519萬元用于晶能光電(江西)有限公司2014年硅襯底LED產(chǎn)品銷售補貼。為鼓勵龍頭企業(yè)擴大產(chǎn)能，強化市場銷售渠道，我市還對企業(yè)當(dāng)年產(chǎn)能擴大帶來的銷售額增加部分按累計原則予以獎勵。
2015年12月，南昌新聞網(wǎng)訊，晶能光電將于2016年擴產(chǎn)，新增100臺MOCVD設(shè)備，目前已全面啟動建設(shè)程序。這將成為我市建設(shè)“南昌光谷”、打造千億LED產(chǎn)業(yè)的強大動力。
2016年1月8日，2015年度國家科技獎出爐，由南昌大學(xué)江風(fēng)益教授團隊完成的“硅襯底高光效GaN基藍(lán)色發(fā)光二極管”獲得國家技術(shù)發(fā)明獎中唯一一等獎，這一發(fā)明在國際上率先實現(xiàn)了硅襯底LED產(chǎn)業(yè)化，開辟了國際LED照明技術(shù)第三條路線。
這一刻，似乎聽到了業(yè)內(nèi)人士在歡呼：等了好久終于等到今天!
硅襯底終于被證實是LED照明技術(shù)可行的第三條路線，獲得了國家發(fā)明技術(shù)獎。可以想見的是，憑借國家對于硅襯底技術(shù)的重視，接下來，這一技術(shù)必將獲得更多的政策支持，“中國芯”將不再是紙上談兵，或許在不久的將來可與藍(lán)寶石、碳化硅三分天下。
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