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      Plessey计划在英国工厂制造高亮度LED

       英国仅存的几家半导体制造商之一普莱思半导体(Plessey)准备开始生产高亮度LED,制造中将采用剑桥大学所研究的一项备受关注的技术。

       Plessey在英国Plymouth拥有一家6英寸晶圆厂,并在近期收购了剑桥大学的一家衍生公司CamGaN。通过这项交易,Plessey获得了CamGaN公司与矽基氮化镓(GaN-on-silicon) LED磊芯片(epi wafer)制造相关的知识产权,且CamGaN的三名员工将开始为Plessey工作。

       Plessey市场部经理Derek Rye表示,在过去18个月,Plessey一直与剑桥团队合作,剑桥大学从事矽基氮化镓技术研究的Colin Humphreys教授将继续担任顾问。

       现阶段尚不确定Plessey将在这个极具竞争力的高亮度LED市场推出什么样的产品,Rye认为已加工的硅片、裸片和LED器件都有可能。现在可以确定的是,Plessey打算购入大量金属有机化学气相沉积(MOCVD)反应器,用于在自己的工厂大规模生产磊芯片。

       Plessey计划在今年底前生产出白光效率为150流明/瓦的矽基氮化镓LED,其性能将可与传统的蓝宝石衬底或碳化矽衬底LED相媲美。

       Plessey绝不是第一家生产矽基氮化镓LED的企业。中国的晶能光电才是第一家实现矽基氮化镓LED倒桩芯片商业性生产的公司,而上个月欧司朗光电半导体也表示通过与Azzurro半导体的长期合作,已经取得了一些关键性进展,将可以在两年内开始出售矽基LED。

       矽基LED领域的竞争将会越来越激烈。在近期举行的Photonics West Conference上,德国马格德堡大学的Alois Krost表示,飞利浦和三星这两大行业巨头也纷纷通过各自的LED子公司发展矽基LED业务。

       Derek Rye指出,剑桥大学研究的这项矽基氮化镓LED技术的主要优势在于采用了一种更薄的半导体层,可以解决芯片结构中矽衬底与活性氮化镓层之间的晶格不匹配问题。

       欧司朗和Azzurro通过使用相对较厚的缓冲材料,如多层氮化铝,已经解决了这个晶格不匹配问题,而剑桥研究团队能够使用一种更薄的半导体层来制造出高品质LED,这将降低总的生产成本。

       Plessey首席工程师John ELlis说,迄今为止,大尺寸矽衬底上生长的高亮度LED要实现商业化所面对的最大技术挑战是GaN和矽衬底之间的晶格不匹配问题。Plessey的GaN-on-si新工艺克服了这一挑战,Plessey的专业技术以及通过使用6英寸自动化处理设备而使成本降低的优势都将确保Plessey的高亮度LED照明产品在业界中的领先地位。

       一些LED业界人士认为,向矽衬底的转移是实现低成本、高产量、高性能照明应用器件制造所必须的技术演变。但并不是所有人都同意这一观点。

       蓝宝石和SiC衬底LED在量产上取得的进步已经使成本大大降低,而三星、Cree、欧司朗光电半导体和Philips Lumileds等领先的LED制造商也正纷纷将生产向6英寸晶圆制造转移。

       此外,近几年一些资金充足的韩国和中国制造商也开始进军LED市场,推出白色LED 发光管,导致LED平均售价全面下降。2011年对西方LED制造商而言是异常艰难的一年,其利润率都大幅下滑。

       即使如此,用LED灯替换传统灯泡仍然具有很高的成本。剑桥大学Humphreys教授表示:目前LED灯泡的费用为40英镑,不过我们希望通过在矽衬底上生长LED而使成本下降五倍。

       事实上,LED替代灯的成本也下降很快,这就表示Plessey将需要面临一个同样快速变化的成本目标。市场研究公司IMS Research在2011年10月的报告中指出,一个60W白炽灯的LED替代灯的全球平均零售价为36美元,不过其售价在德国高达70美元以上,而在台湾却低于20美元。

       另外,目前的衬底技术也还有进步空间,能进一步大幅降低成本。Lumileds研发经理在Photonics West Conference上表示,希望白光效率能在未来两年内提高两倍,而随着成本的降低,LED替代灯的售价能降至5美元。

       蓝宝石材料制造设备供应商GT Advanced Technologies认为,LED生产中蓝宝石衬底和矽衬底之间的真正较量将发生在LED行业向8英寸晶圆制造转移之时,而GT在大尺寸蓝宝石衬底方面正进展顺利。