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国内蓝宝石衬底将迎来井喷时期

字体变大  字体变小 发布日期:2015-01-29  来源:搜搜LED  作者:刘佳  浏览次数:481
核心提示:国内企业从量产晶体到蓝宝石衬底工艺上的不断改进,已逐渐形成自主化产业规模,未来国内蓝宝石衬底将迎来井喷式增长。
 蓝宝石1
 
美国蓝宝石原料供应商和蓝宝石设备供应商GTAT宣告破产,反观国内以贵州皓天光电科技有限公司(以下简称:贵州皓天)为代表,购买GTAT蓝宝石生产设备的企业,已能够成熟量产165kg级别的晶体,在LED行业内玩得风生水起。

即便在蓝宝石生产工艺上,是使用热交换法还是泡生法依旧存在争议,但许多业内人士预测2015年将是LED照明产业爆发的元年,借助蓝宝石材料在LED行业被广泛应用于芯片衬底,国内生产蓝宝石晶体和衬底的厂商、以及许多芯片大厂趁势发力,夺取以往被国外领先大厂霸占的市场份额。

以华灿光电股份有限公司为例,2014年10月发布公告称,拟计划在武汉现有厂区内进行“PSS蓝宝石衬底片扩产项目”的建设,投资1289万元新增年生产96万片2英寸PSS衬底片的生产能力,力求不落人后。

现阶段LED芯片以蓝宝石为主要衬底材料,2014年折合2英寸片的蓝宝石需求为6091万mm,预计2015年为7453万mm,到2016年将增长到8889万mm,年增长率保持在20%左右。

伴随着LED芯片价格不断下降的趋势,蓝宝石衬底价格也逐步走低,而衬底大尺寸技术能降低生产成本,促使国内一部分具备技术、资金和人才优势的企业,未来将着重向4英寸及更大尺寸衬底上进军,预计未来两年内4英寸衬底占有率将达到80%以上。

热交换法与泡生法 量产晶体

作为前苹果屏幕供应商,GTAT曾经带动国内蓝宝石概念股疯长,其长晶设备备受国内蓝宝石企业追捧,然而宣告破产后光环不再。国内以贵州皓天为代表购买GTAT设备的企业,却“仕途”大好。

贵州皓天董事长季泳欣喜的表示:“公司目前折合2寸衬底产能已经超过100万片/月,其中165kg长晶炉占到10%,其余长晶炉也都为115kg级。”

目前来看,国际上使用的主要长晶方法分别是“热交换法”和“泡生法”,运用热交换法的GTAT,虽然无法生产出符合苹果公司要求的蓝宝石屏幕,但国内使用GTAT设备的企业,已经具备了自主研发、生产的能力,产品是完全可以满足LED市场需求的。

GTAT热交换法技术路线可以成熟量产120kg级别的晶体,较之泡生法技术路线量产80kg级别的晶体,热交换法生产出的晶体拥有高品质、大尺寸的优点。可是古语有云“鱼与熊掌不可兼得”,热交换法对长晶设备要求高、工艺复杂、成本高昂,更为致命的是生产出的晶体容易开裂,因此低缺陷密度、低成本、高产能的泡生法技术路线在蓝宝石晶体市场份额占比高达80%。

世界上领先的蓝宝石生产企业美国Rubicon和俄罗斯Monocrystal,还有国内以南京京晶光电科技有限公司(以下简称:京晶光电)为代表的蓝宝石生产企业,同样都是采用泡生法技术路线生产蓝宝石晶体。半导体照明行业70%蓝宝石衬底都是采用的这种技术。

京晶光电常务副总经理郑松森透露:“我们的长晶设备生长出的晶体都是大规格的泡生法晶体,目前最小的也是85kg,而120kg级也具备了量产条件。”

现阶段每一种技术路线都有各自的市场,“热交换法”与“泡生法”能成功量产大公斤级别晶体,是基于企业在生产设备上大规模的引进及自身技术上的不断完善。

衬底新工艺与大尺寸 推陈出新

国内对于蓝宝石衬底的大力投产,源于蓝宝石衬底在LED行业衬底材料中难以撼动的地位,当前市场上绝大多数的芯片制造商都采用蓝宝石衬底。

浙江东晶博蓝特光电有限公司(以下简称:博蓝特)利用自主研发的高速甩膜或提拉法均匀涂覆氧化硅纳米球做掩膜,并使用ICP干法刻蚀技术制备出的微纳米级图形尺寸的4英寸半球形和三角锥形蓝宝石衬底(PSS),有别于市场上微米级图形化蓝宝石衬底(PSS),因此,博蓝特的产品一致性好、密度高、缺陷低。

图形化蓝宝石衬底(PSS)越来越多的被采用到实际生产过程中,这项技术在提高LED亮度的同时延长了LED的使用寿命。

企业在蓝宝石衬底产品光效提高的同时,对成本的控制也有了一定程度的改善。贵州皓天研发出的方形衬底独具匠心,将MOCVD的产能发挥到最大,产能利用率提高30%以上。

贵州皓天董事长季泳介绍:“目前公司除了2寸方形衬底之外,4寸和6寸也可以出货。因为方形衬底的面积比同尺寸圆形衬底的面积大,对蓝宝石制造商工艺的要求更高,目前已经给台湾芯片厂家小批量供货。”

“在方形衬底加工的过程中,主要存在以下几个难点:晶棒加工中的晶向控制和定位倒角的加工,磨抛过程中BOW和LTV控制,清洗过程的颗粒度控制。另外,在加工过程中需根据产品要求,设计新的夹具配合使用。”

即便方形衬底比同尺寸圆形面积大,但其工艺复杂,市场上更多的厂家热衷于生产圆形的大尺寸衬底,而大尺寸衬底被不断应用的优势在于大尺寸的晶棒可以降低原材料的损耗,以便在外延片生长中外周形成更多的芯片。

企业推动蓝宝石衬底产业发展


曾在2010—2011年,LED行业推动蓝宝石需求看涨,国内新增的蓝宝石衬底项目也随之增多,参与企业计划产能达到千万片级。

直至今年,蓝宝石衬底业务依旧炙手可热。2014年11月28日浙江东晶电子股份有限公司(以下简称:东晶电子)发布晚间公告称,公司全资子公司拟与自然人共同出资,设立从事蓝宝石材料、衬底片等产品研发、生产、销售于一体的浙江东晶新材料有限公司。

东晶电子不仅乐于开拓新领土,早期还拟以现金方式对博蓝特增资800万美元,帮助博蓝特更好的开展LED图形化蓝宝石衬底、外延片和芯片等各项业务。

不仅仅是东晶电子看好LED蓝宝石衬底市场这块肥肉,重金增资
蓝宝石产业,同样颇有抱负的还有重庆四联光电科技有限公司,在2008年顺利收购霍尼韦尔蓝宝石业务后,同年12月占地面积349亩的LED重庆产业基地奠基,预计到2015年,将建成亚洲最大的蓝宝石基地,形成1800万片LED蓝宝石基片的年生产能力。

蓝宝石2

现在看来行业内硅衬底技术炒得火热,但针对蓝宝石衬底的新技术更利于实际生产。

就在前不久,中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所刘建平团队,通过采用新型蓝光LED有源区结构,在平片蓝宝石衬底上实现了超低效率下降的蓝光LED。

蓝宝石衬底技术壁垒难以跨越、生产成本高昂的问题在越来越多的企业参与蓝宝石行业的过程中得到改善,这将会缩小国内企业与国外巨头拥有专利优势之间的距离。唯有技术上的不断更迭转化为产能,才能带来产业的欣欣向荣,国内蓝宝石衬底行业因此将迎来井喷时期。 
 
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