LED芯片常被稱為LED燈珠的“心臟”,其質(zhì)量的好壞直接左右LED燈珠乃至LED顯示屏的品質(zhì)。小間距LED時(shí)下大熱,為國內(nèi)LED芯片制造企業(yè)帶來機(jī)遇的同時(shí),也帶來了挑戰(zhàn)。在LED芯片專場,筆者特邀杭州士蘭明芯科技有限公司、華燦光電股份有限公司、三安光電股份有限公司、晶元寶晨光電(深圳)有限公司、廈門乾照光電股份有限公司等企業(yè)相關(guān)人士進(jìn)行探討,一窺LED芯片廠商在新形勢下的“芯設(shè)計(jì)芯制造”之路。
1、目前在LED顯示屏領(lǐng)域,小間距正成為行業(yè)發(fā)展的主流,并且這種趨勢越發(fā)明顯。您認(rèn)為小間距的快速發(fā)展會(huì)給國內(nèi)芯片制造企業(yè)帶來哪些機(jī)遇和挑戰(zhàn)?
士蘭明芯總經(jīng)理江忠永:
今年的小間距確實(shí)是在增長,但大家都普遍認(rèn)為增長的速度有點(diǎn)緩慢。隨著小間距在顯示屏領(lǐng)域的使用,它的數(shù)量會(huì)增加,而這一事實(shí)就必然對產(chǎn)品質(zhì)量提出更高的要求。相對于企業(yè)而言,如何破解技術(shù)難題,提高產(chǎn)品性能和質(zhì)量才是企業(yè)賴以生存、發(fā)展、壯大的關(guān)鍵。很多企業(yè)抓住當(dāng)前小間距發(fā)展的大好機(jī)會(huì),迎難而上將小間距產(chǎn)品中的難點(diǎn)、要點(diǎn)問題解決好,從而生產(chǎn)出得到市場認(rèn)可的高品質(zhì)產(chǎn)品,企業(yè)就會(huì)獲得更好的生存和發(fā)展機(jī)會(huì),反之則有可能使企業(yè)陷入被動(dòng)局面。目前市場,封裝的質(zhì)量和芯片的質(zhì)量還沒有達(dá)到非常理想的狀態(tài)。因此,不斷提高封裝和芯片兩方面的質(zhì)量及穩(wěn)定性,作為小間距企業(yè)來講還有比較長的路要走。
華燦光電營銷總監(jiān)施松剛:
小間距LED顯示技術(shù)將憑借其無拼縫、優(yōu)秀的顯示效果,未來幾年將呈現(xiàn)爆發(fā)式增長。小間距顯示屏因其間距更密而對芯片的需求量會(huì)隨之增加,而目前整個(gè)市場容量在不斷提升,可見在未來會(huì)有不小的增長空間,這對芯片企業(yè)來說是利好機(jī)遇。但是小間距顯示屏對芯片有較高的技術(shù)要求,例如:如何實(shí)現(xiàn)LED顯示屏小電流和小電容的一致性?如何更好地滿足低亮高灰下的高畫質(zhì)?這都需要芯片企業(yè)不斷提升外延和芯片工藝來滿足市場的需求,而只有技術(shù)過硬的企業(yè),才能在市場競爭中脫穎而出。
三安光電產(chǎn)品策劃部經(jīng)理郭云濤:
小間距屏的發(fā)展,其意味著芯片封裝體積會(huì)更小,排布也會(huì)更密。對于芯片的尺寸,小型化的要求及其他光電特性上的要求會(huì)變得更嚴(yán)苛。
晶元寶晨副總經(jīng)理王俊博:
就目前來看,國內(nèi)LED顯示屏領(lǐng)域已經(jīng)在快速的整并當(dāng)中,尤其小間距這個(gè)芯片應(yīng)用市場,它的整合速度比其他應(yīng)用市場來得更加快速。就芯片企業(yè)來看,包括晶電在內(nèi)可能就三家到四家主力而已,我認(rèn)為這種格局應(yīng)該不會(huì)有太大的變化,因?yàn)槭袌鼋?jīng)由不斷的整并發(fā)展已經(jīng)趨于成熟,大者恒大,再想進(jìn)入這個(gè)領(lǐng)域就不是那么容易了。小間距顯屏芯片使用的顆數(shù)會(huì)更多,晶電對于小間距顯屏的應(yīng)用發(fā)展樂觀其成。
乾照光電總工程師張永:
小間距顯示屏的特點(diǎn)之一就是高密化。高密度必將增加LED芯片使用量,這意味著市場需求的增加,無疑給LED芯片制造企業(yè)帶來了新的機(jī)遇。當(dāng)然,隨著芯片間距離的減小,對芯片也提出了更高的要求:如何讓LED芯片具有更好的一致性、可靠性,同時(shí)還要滿足低亮高灰、高刷新率、高掃描等應(yīng)用要求,這就給LED芯片制造企業(yè)帶來了新的技術(shù)挑戰(zhàn)。
2、小間距產(chǎn)品高度集成化,單位面積內(nèi)包含的燈珠也越來越多,貴公司是如何來改進(jìn)芯片設(shè)計(jì),提高芯片的光電轉(zhuǎn)化效率?
對于小間距顯示屏產(chǎn)品,正是由于包含的燈珠越來越多,所以它對單顆燈珠的亮度要求就越來越低,芯片的光電轉(zhuǎn)化效率不再是關(guān)注的重點(diǎn)。
今年,華燦在業(yè)內(nèi)率先推出了小間距專用的X系列芯片。該系列芯片設(shè)計(jì)的方向?yàn)椋喝聝?yōu)化外延和芯片工藝,實(shí)現(xiàn)在寬視角、高刷新、低亮高灰等畫質(zhì)追求下更好的顯示效果,寬視角出光一致性,小電流光電一致性,小電容開啟一致性以及用業(yè)內(nèi)最高的可靠性標(biāo)準(zhǔn)樹立X系列芯片在行業(yè)的品質(zhì)標(biāo)桿,降低死燈率,保證屏體的穩(wěn)定性?! ?/p>
對于顯示屏來說,其芯片上的要求主要是在于改進(jìn)整屏在高刷時(shí)對芯片可能造成的傷害,所以更會(huì)著重于芯片的信賴性特性。
我們一直存在的誤解是LED產(chǎn)品一定是越亮越好。其實(shí)小間距產(chǎn)品的重點(diǎn)并不一定是在亮度如何。因?yàn)樵诤芏嗲闆r下,需要低暗度來呈現(xiàn)效果。以芯片端來看,問題不是出在光電轉(zhuǎn)換效率,而是顯屏和其他應(yīng)用都不一樣,他不是定電流操作的,在電流切換的時(shí)候如何讓芯片的亮度和波長都能穩(wěn)定,另外在小電流的時(shí)候如何讓芯片維持表現(xiàn),這才是我們的功課?! ?/p>
主要通過外延結(jié)構(gòu)和芯片工藝的優(yōu)化兩方面來提高芯片的光電轉(zhuǎn)化效率。比如在芯片制造方面,改善切割工藝,增加芯片的發(fā)光面積,改善側(cè)向發(fā)光的均勻性和出光效率。此外,通過外延結(jié)構(gòu)和材料生長條件的優(yōu)化,提高LED芯片的內(nèi)量子效率,同時(shí)對各層材料的選擇和厚度優(yōu)化,滿足光學(xué)上的匹配,使LED具有更高的出光效率。
3、與藍(lán)綠芯片相比,紅光芯片技術(shù)發(fā)展革新較慢,光電轉(zhuǎn)換效率還有待提高。紅光芯片要想和藍(lán)綠芯片匹配,往往要調(diào)大電流,在小間距領(lǐng)域,不僅導(dǎo)致功耗變大,而且產(chǎn)品溫度更高。貴公司如何推動(dòng)紅光芯片的技術(shù)革新,改變這一不利局面?
士蘭明芯總經(jīng)理江忠永:
用紅光來提升亮度這個(gè)問題,從技術(shù)層面上來看,目前已經(jīng)完全得到攻破和解決。但在紅光里面有兩種紅光:一種是正極性的,一種是反極性的。那么反極性的紅光會(huì)比正極性的紅光亮一倍,但其成本會(huì)相對較高。而藍(lán)綠芯片在成本上會(huì)比較便宜,同時(shí)亮度也還可以。在小間距里面:大家選擇芯片要小,成本要低,有很多企業(yè)都是強(qiáng)調(diào)了成本,卻沒有強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性。所以,通常情況下大家都沒有去選擇高亮的紅光,而大部分都采用正極性的紅光芯片,而目前要改變這一不利局面還存在一定的困難?! ?/p>
近兩年紅光AS芯片在亮度方面進(jìn)展確實(shí)緩慢,不同于GaN外延片的亮度不斷提高,四元系紅光外延的內(nèi)量子效率已經(jīng)很高,缺乏提升空間。市面廠采用晶圓鍵合和襯底轉(zhuǎn)移技術(shù)制作的反極性芯片(N電極向上)雖然亮度較高,但是成本高昂貴而且在芯片尺寸小型化方面還面臨一定的VF較高問題,并不適合小間距顯示屏應(yīng)用。我司的對策是提高四元紅光外延片的DBR反射效率以及采用表面粗化技術(shù),提高外量子效率,我司小間距顯示屏紅光芯片在同尺寸在亮度比其他廠家高15%,可有效降低使用電流減少發(fā)熱。
目前針對紅光部分,在其工藝上扔持續(xù)在不斷提升亮度和設(shè)計(jì)上,而在設(shè)計(jì)開發(fā)上還是要與藍(lán)綠光芯片共同搭配來進(jìn)行?!?/p>
晶元光電的紅光產(chǎn)品的轉(zhuǎn)換效率跟藍(lán)光幾乎是差不多的,在RGB顯屏上,紅藍(lán)綠三種芯片一起使用的時(shí)候,紅光在熱態(tài)時(shí)原本光衰就會(huì)比藍(lán)光多,所以才要獨(dú)立加大電流。三種芯片達(dá)到熱態(tài)時(shí)亮度才會(huì)均勻,所以紅光要加大電流這不是芯片效率問題,是材料特性造成的差異。晶元的創(chuàng)意與革新為了客戶總是跑在最前面,AX系列與PN系列兩個(gè)技術(shù)平臺(tái)加上完整的產(chǎn)品線,不只提供芯片,也提供解決方案和技術(shù)支持,替客戶創(chuàng)造更大的附加價(jià)值。
眾所周知,晶元發(fā)表了WPE75%的紅外線產(chǎn)品所達(dá)成的世界第一,還有另一個(gè)第一是晶元的紅光產(chǎn)品的產(chǎn)能(世界第一),產(chǎn)品表現(xiàn)也是世界等級(jí)的優(yōu)異,而除了RGB顯屏之外更廣泛導(dǎo)入車尾燈的應(yīng)用,車子對芯片的可靠度和信賴度要求應(yīng)該是所有LED的應(yīng)用之中最高也最嚴(yán)苛的,所以更可考證晶電紅光芯片的質(zhì)量與口碑。另外,晶元擁有完整的專利布局,1996年創(chuàng)業(yè)以來一直專心致志于紅光產(chǎn)品的創(chuàng)新,不斷追求卓越,能夠做到業(yè)界第一,產(chǎn)能也是世界第一大的程度,絕對也仰賴客戶的采用與肯定?! ?/p>
主要通過對紅光LED芯片的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì),提升改善其制造工藝來提升紅光芯片的光電轉(zhuǎn)化效率。例如,吸收借鑒藍(lán)綠光LED芯片的一些工藝技術(shù),改善紅光LED芯片的電流擴(kuò)展層,增加電流阻擋層,增加電極的反光等手段從而提高LED芯片的電流擴(kuò)展能力,使LED芯片發(fā)光更加均勻,同時(shí)具有更好的溫度分布,改善了散熱特性,達(dá)到進(jìn)一步提升紅光LED芯片的光效。
4、目前行業(yè)發(fā)展創(chuàng)新的步伐明顯加快,小間距、戶外表貼、通透屏、異形屏等正加速席卷整個(gè)行業(yè)。作為LED顯示屏全產(chǎn)業(yè)鏈的一個(gè)重要環(huán)節(jié),您認(rèn)為芯片制造企業(yè)應(yīng)該如何跟上行業(yè)快速發(fā)展的需求?具體應(yīng)該怎么做?未來LED芯片的發(fā)展趨勢如何?
士蘭明芯總經(jīng)理江忠永:
芯片里面的差異化是比較難做的。因?yàn)樵谛酒锩娴娜肆鲃?dòng)比較頻繁,所以在技術(shù)或者方案里面要做到很大差異存在一定的難度。對于士蘭明芯來講,我們主要在質(zhì)量管理上不斷細(xì)化,從而提升芯片的質(zhì)量,使生產(chǎn)出來的芯片在穩(wěn)定度上占有優(yōu)勢,確保流入市場的產(chǎn)品出現(xiàn)的問題最少,而不是一味的追求品種差異化或者其他方面的差異?! ?/p>
首先,對芯片企業(yè)來說,芯片產(chǎn)品既需要滿足現(xiàn)有細(xì)分市場的需求,也要為滿足未來新興市場需求做技術(shù)儲(chǔ)備,隨時(shí)應(yīng)對市場變化,為客戶提供非同質(zhì)化的產(chǎn)品。產(chǎn)品適應(yīng)市場,才能夠走的長遠(yuǎn)。
其次,企業(yè)要苦練內(nèi)功,配合封裝客戶和應(yīng)用客戶。從應(yīng)用出發(fā),從設(shè)備、材料、結(jié)構(gòu)、工藝方法方面進(jìn)行系統(tǒng)創(chuàng)新,打造產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同合作、協(xié)同營銷和協(xié)同推廣的局面,整合上下游資源,為終端用戶提供系統(tǒng)的解決方案?! ?/p>
無論是戶外還是戶內(nèi),未來一定是往小間距屏發(fā)展。對戶外芯片而言,除了小間距化趨勢之外,還有朝著節(jié)能方向發(fā)展的趨勢?! ?/p>
技術(shù)層面的問題是每個(gè)企業(yè)主攻的方向:包括克服陽綠的問題、顏色單配的問題。當(dāng)你做到小間距的時(shí)候,你會(huì)發(fā)現(xiàn)貼片這個(gè)東西是非常非常貴的。目前,包括晶電在內(nèi)也有一部分企業(yè)在技術(shù)上嘗試采用別的方法制作,尋找到新的突破口。但從目前的形態(tài)來看,在短期的1-2年內(nèi)應(yīng)該還不會(huì)出現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)格局?!?/p>
作為LED芯片制造企業(yè),應(yīng)該緊密貼近市場、貼近客戶,能夠?qū)Ψ庋b企業(yè)的新技術(shù)和新要求及時(shí)作出反應(yīng)。對未來的趨勢作出預(yù)判,提前進(jìn)行一些前瞻性的研發(fā)工作。比如客戶采用了新的打線設(shè)備或者新的線材,改進(jìn)了打線工藝,可以使LED芯片的電極進(jìn)一步做小。芯片企業(yè)也需要及時(shí)的調(diào)整電極工藝滿足客戶的打線要求,提升LED芯片性能的同時(shí)也降低了成本。未來隨著LED顯示屏芯片間距的進(jìn)一步縮小,需要盡量減少打線占用的空間,采用flipchip應(yīng)該是未來LED芯片發(fā)展的一個(gè)方向。
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