昨日《內(nèi)憂外患夾擊 大功率陶瓷封裝處境尷尬?》一文提到，大陸陶瓷封裝產(chǎn)業(yè)似乎真的處于外憂內(nèi)困的境地而無法自拔。真實情況果真如此嗎? 答案是否定的。2014年，當EMC封裝顯得炙手可熱時， PPA/PCT封裝并沒有止步不前，在占穩(wěn)0.5W細分領(lǐng)域后也努力向EMC高調(diào)占領(lǐng)的1W領(lǐng)域進軍;而感受到直接威脅的陶瓷封裝從業(yè)者更沒有坐以待斃，在確保其高散熱、高絕緣、高可靠性等優(yōu)勢的前提下，默默地從技術(shù)、成本及市場等方面尋求突破。
功夫不負有心人，付出總是有回報的，2014年年底，各種利好信息接踵而至，預(yù)示著大陸陶瓷封裝產(chǎn)業(yè)的春天即將到來。
一、陶瓷封裝優(yōu)勢明顯，功率密度屢創(chuàng)新高;
談到陶瓷封裝技術(shù)的發(fā)展，不得不談科銳的研發(fā)動向。2014年科銳入主隆達，一方面是為了盡快切入中功率市場，另一方面是為了集中資源開發(fā)大功率器件?？其J大功率器件的開發(fā)思路是 “高密度級LED技術(shù)”，就是我們俗稱的高功率、小尺寸。所謂高功率是指在同等封裝尺寸下盡可能提高功率及光效，這樣雖然單顆封裝成本變動不大，但可大幅降低系統(tǒng)集成成本。所謂小尺寸是在獲得同等光通量的前提下盡可能降低封裝尺寸，進而降低單顆LED器件成本，比如從3535到3030，2525，直至芯片級的1616、1010等，也就是逐漸熱門的CSP技術(shù)。
沿著“高功率密度”這個技術(shù)概念，科銳相繼開發(fā)出采用高密度級LED封裝器件的適合戶外照明和室內(nèi)照明應(yīng)用的多種參考方案。2014年5月23日，科銳推出XLamp® XP-L LED，成為業(yè)界首款能夠在350 mA電流條件下達到200 lm/W光效的商業(yè)化量產(chǎn)單芯片大功率LED封裝器件。2014年12月18日，科銳宣布超大功率XLamp XHP LED器件實現(xiàn)商業(yè)化量產(chǎn)，其代表型號XLamp XHP50 /70 LED器件比之原有相同尺寸的LED器件，能夠?qū)崿F(xiàn)雙倍的流明輸出和可靠性進一步提升，使得照明生產(chǎn)商采用更少數(shù)量且更可靠的LED器件便能實現(xiàn)同樣亮度，從而顯著降低照明系統(tǒng)的尺寸和成本。
如果說科銳超高功率LED器件的推出更多仰仗其在高功率芯片上的技術(shù)優(yōu)勢，那么其最近推出的低成本大功率XLamp® MHD-E/G系列則更多體現(xiàn)的是其在封裝技術(shù)上的革新。XLamp® MHD-E/G系列綜合了陶瓷基COB LED的高流明密度/高可靠性和表面貼裝結(jié)構(gòu)的設(shè)計/制造優(yōu)勢，采用中功率高壓芯片搭配陶瓷基板實現(xiàn)COB多芯片集成，在有限尺寸上獲得高流明輸出，為親睞表面貼裝技術(shù)的照明客戶提供了COB性能。比之同質(zhì)化的中功率LED器件，XLamp® MHD-E/G系列可以簡化開發(fā)，提升設(shè)計靈活度，提高制造效率，幫助照明客戶更為輕松地實現(xiàn)更低的系統(tǒng)成本。
“越小就越便宜”使得CSP技術(shù)更是成為2014年討論的熱點。CSP技術(shù)定義為封裝體積與LED晶片相同，或是封裝體積不大于LED晶片20%，且功能完整的封裝元件。簡言之，CSP技術(shù)追求在體積越小下達到相同出光與效率，實現(xiàn)低成本、小發(fā)光面積及長壽命的目的;同時小體積亦提供二次光學(xué)更高的設(shè)計彈性，可以在極小的單位面積實現(xiàn)最高亮度與大發(fā)光角，提供燈泡、燈管及燈具極大的設(shè)計靈活性，有望成為新一代封裝技術(shù)的主流之一。
盡管業(yè)界認為CSP技術(shù)并非全部采用陶瓷基板，但目前看來陶瓷封裝是當前最可靠及成熟的CSP技術(shù)方案。早在2013年科銳就推出其最小照明級LED器件XLamp XQ系列，封裝尺寸僅1.6 mm ×1.6 mm，在冷白光(5,000 K)、1W條件下，可實現(xiàn)高達130 lm/W光效。2015年1月國星光電正式發(fā)布業(yè)界尺寸最小的陶瓷基大功率CSP器件NS-CSP 1010系列，峰值功率達到3.5W，尺寸僅有1.0×1.0×0.4，光效130lm/W@6000K，器件熱阻≤5K/W，應(yīng)用于背光、高密度照明、投影設(shè)備、高端指示等領(lǐng)域。這些成果驗證了陶瓷基CSP器件在未來LED照明市場具有極大發(fā)展?jié)摿Α?/p>
二、大陸倒裝芯片及陶瓷基板崛起，材料成本大幅下降;
對大陸陶瓷封裝從業(yè)者來說， 如果科銳等國際大廠取得的成就體現(xiàn)的只是行業(yè)美好前景及技術(shù)追求目標，那么大陸本土倒裝芯片及陶瓷基板的快速崛起則體現(xiàn)的是實實在在的現(xiàn)實利好。
倒裝芯片在“大電流、高密度、小面積、大流明”等方面具有正裝芯片無可比擬的優(yōu)勢。早在幾年前，倒裝芯片技術(shù)就已經(jīng)受到業(yè)界關(guān)注，但由于成本、技術(shù)等原因，致使下游終端市場保持沉寂。近幾年隨著技術(shù)的不斷提升，倒裝芯片成本不斷下降，同時市場接受度進一步提升。飛利浦、科銳是較早進入該領(lǐng)域的廠家之一，此外，臺灣晶電、璨圓、新世紀等也開發(fā)有類似產(chǎn)品。大陸芯片廠家更不甘示弱，前幾年還只把倒裝芯片“雪藏”為技術(shù)儲備的眾廠家最近也紛紛積極曬出了自己的“成績單”，如三安、華燦、同方半導(dǎo)體等。2014年12月9日，德豪潤達更是高調(diào)宣布新一代LED倒裝芯片“天狼星”在安徽省蚌埠量產(chǎn)，一期產(chǎn)能為4英寸外延片15000片/月，2015年第四季度可實現(xiàn)滿產(chǎn)達5萬片/月，屆時預(yù)計年產(chǎn)倒裝芯片50億顆。高亮度、大功率的倒裝芯片已經(jīng)成為德豪潤達未來發(fā)展的重點，目前除了用于雷士照明的產(chǎn)品外，德豪潤達還積極向其他封裝大廠推廣。據(jù)筆者調(diào)研，德豪W級倒裝芯片市場售價不足1.0元/顆，相比國際芯片大廠的1.5元/顆市場售價，跌幅高達40%，不僅解決了大陸大功率芯片來源單一、不能自給的問題，更是給大功率光源的封裝成本帶來實惠。
“陶瓷基板成本過高”，這是EMC支架進行市場推廣時打壓陶瓷基板的最大理由。的確，從2008年科銳進行大功率陶瓷封裝開始，其基板一直由臺灣同欣獨家供應(yīng)。2011年以后，臺灣立誠、大毅、璦司柏等企業(yè)也開始涉足此產(chǎn)業(yè)，但其產(chǎn)能規(guī)模一直無法撼動同欣的市場壟斷地位，同欣基板市場占有率一度高達78%以上。2012年以來，借助規(guī)模效應(yīng)及客戶成本考量，同欣4.2英寸氧化鋁陶瓷基板市場售價由最初的50美元/片一路下調(diào)至當前的22-25美元/片(折算成3535型號未稅售價為人民幣0.25-0.28元/顆)，但相比于EMC主打的3030型號0.06-0.07元/顆的市場售價，陶瓷基板價格仍然是相當高的。
但是，如同LED芯片所經(jīng)歷的市場輪回一樣，大陸陶瓷基板的崛起將再次打破這種價格格局。2014年12月，大陸LED貼片式支架大廠凱昶德宣稱經(jīng)過3年的潛心研發(fā)，率先建成大陸第一條共晶封裝用陶瓷基板生產(chǎn)線，全部采用國產(chǎn)設(shè)備，一期產(chǎn)能5萬片/月，產(chǎn)品一經(jīng)推出，其性價比獲得市場一致認可。借助國產(chǎn)設(shè)備及人工低成本優(yōu)勢，凱昶德4.2英寸氧化鋁陶瓷基板當前售價為16美金/片，折算成主流型號3535、2525、2016，未稅價每顆分別為人民幣0.2元、0.1元及0.06元，比臺灣同類基板便宜25%。預(yù)計到2015年第四季度，凱昶德陶瓷基板二期產(chǎn)能將擴充至10萬片/月，此后借助規(guī)模效應(yīng)，基板價格有望再次下降25%以上，跌至當前臺灣同類基板價格的50%。此時W級功率型氧化鋁陶瓷基板價格將跌破0.1元/顆，而應(yīng)用于更高功率的氮化鋁基板，其主流型號的售價也將下滑至0.2元/顆以內(nèi)。如此價格，相比EMC支架，陶瓷基板在成本上已無太大劣勢，再加上高的絕緣性、高的可靠性及適用于LED倒裝/共晶封裝等優(yōu)點，其性價比優(yōu)勢將凸顯。
當然，LED封裝從業(yè)者更樂意看到PCT支架、EMC支架及陶瓷基板在技術(shù)及成本上獲得新的進步，比如，PCT能站穩(wěn)0.2W-1.2W這個市場，并進一步向2W前進;EMC獲得更低成本及更高可靠性，甚至向SMC支架轉(zhuǎn)變;陶瓷基板價格能持續(xù)下滑，并借助CSP技術(shù)逐步向中功率滲透等。這些進步有助于封裝從業(yè)者獲得更多的高性價比照明光源解決方案，滿足終端客戶的不同需求。
三、新興市場風(fēng)聲水起，陶瓷封裝大有可為;
市場、技術(shù)及成本是相輔相成，互相影響的。技術(shù)進步催生出新的應(yīng)用市場，而成本降低促進了技術(shù)向新興市場滲透的步伐，新興市場的崛起又對技術(shù)及成本提出了更高的要求，這種依存關(guān)系對LED行業(yè)也不例外。2013年以來，除了傳統(tǒng)的戶外照明市場、強光手電筒市場外，大功率陶瓷封裝光源已逐步向汽車前燈、手機閃光燈、紫外 LED燈等領(lǐng)域滲透。
2014年10月花旗集團汽車研究總監(jiān)Itay Michaeli發(fā)布報告中列出了五項最具前途的發(fā)展技術(shù)，而LED前大燈位居首位。據(jù)預(yù)測，2014年，整個國內(nèi)市場上將有245000套的LED汽車頭燈，而這個數(shù)量到2016年將達到907500套，實現(xiàn)翻三倍以上的增長。而LED陶瓷封裝光源具有耐震、耐高溫、高可靠度等優(yōu)點，非常適用于車前頭燈高溫嚴苛環(huán)境，是當前最成熟可靠的解決方案，市場前景不容小覷，國際LED照明大廠對此一致看好。2014年億光推出新型高功率Argus系列LED車前霧燈光源，采用高散熱氮化鋁陶瓷基板，熱傳導(dǎo)速率可達到170W/m•K，除了傳統(tǒng) 3.5×3.5mm封裝外，尚有2.5×2.5甚至1.5×1.5的單晶霧燈封裝設(shè)計，單晶操作1W功率更可達150lm高光效規(guī)格。除了億光，其余國際大廠如科銳、飛利浦、歐司朗等均積極布局這個市場，國內(nèi)鴻利光電通過收購佛達信號布局汽車照明已涉足此領(lǐng)域，比亞迪也已開始推出LED前大燈解決方案。
另一個適用LED陶瓷封裝光源的是智能手機閃光燈市場，主流型號是2016氮化鋁陶瓷封裝器件。智能手機用LED閃光燈市場成長極快，預(yù)計2018年，全球閃光燈用LED出貨量預(yù)計將達20.43億顆，而整體營收/產(chǎn)值亦將從2013年的5.61億美元、成長至2018年挑戰(zhàn)7.59億美元。目前Philips Lumileds占據(jù)了LED閃光燈大部分市場份額，歐司朗、億光電子分食這一細分市場。國內(nèi)聚飛、鴻利、瑞豐、晶科等公司都有涉足，鴻利光電的2016 閃光燈已經(jīng)向手機廠的配件供應(yīng)商送樣，并可以達到量產(chǎn)，聚飛光電的相關(guān)產(chǎn)品也已送樣，預(yù)估2015年一季度達到量產(chǎn)。
此外，應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、紙鈔識別、樹脂硬化、特殊生醫(yī)等領(lǐng)域的UV-LED市場前景看好。UV LED由于特殊的光學(xué)波長，包括EMC在內(nèi)的塑膠型支架并不適用，使得陶瓷封裝是最可靠的解決方案之一。盡管目前市場規(guī)模有限，但產(chǎn)品單價高，毛利高，因而吸引了日亞化、首爾半導(dǎo)體及LG等國際大廠競相開發(fā)，而大陸方面，據(jù)悉鴻利光電也在開發(fā)深紫外UV-LED(波長在260-320nm之間)市場。
鑒于此，筆者認為，大陸陶瓷封裝產(chǎn)業(yè)在未來1-2年內(nèi)如能解決現(xiàn)有技術(shù)問題，一方面逐步占據(jù)傳統(tǒng)的戶外照明以及技術(shù)門檻相對較低的強光手電筒市場，另一方面借助低成本優(yōu)勢順勢切入這些新興市場，甚至成為國際封裝大廠的代工商，那么大陸整個陶瓷封裝市場規(guī)模將相當可觀。到那時我們有理由相信，大陸本土陶瓷封裝產(chǎn)業(yè)一定能在國際大功率封裝市場占據(jù)一席之地。
盡管大陸陶瓷封裝行業(yè)在當前遇到技術(shù)及品牌認同度等問題，但陶瓷封裝的倡導(dǎo)者要相信，存在就是合理的。任何一項技術(shù)，把性能做到極致，把成本降到極致，它就有存在的理由及空間，這需要我們芯片、基板、封裝、應(yīng)用等各層級從業(yè)者的共同努力方能達成。LED從業(yè)者不能只緊盯市場，而不深耕技術(shù)。只盯市場，會陷入盲從和跟風(fēng);深耕技術(shù)，把技術(shù)及成本做到極致，必能幫助企業(yè)成為大功率LED細分市場的王者，從群雄混戰(zhàn)的紅海市場駛向廣闊無垠的藍海市場。
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