LED芯片技术报告

LED芯片技术报告LED封装研发2014目录一、LED芯片介绍二、LED芯片制程三、LED热点技术四、现有芯片供给商整理五、总结LED芯片介绍一、LED简介：LED〔LightEmittingDiodes〕即发光二极管的简称。它是当电流通过时能发出特定颜色光的一种小型半导体器件。LED的核心是芯片，其主要光电特性也取决于芯片，同时封装对LED的最终性能也起着至关重要的作用。其发光原理如下：LED的核心是PN结，在正向电压下，电子由N区注入到P区，空穴P区注入到N区。进入对方区域的少数载流子〔少子〕一局部与多数载流子〔多子〕复合而发光〔电致发光〕。LED芯片介绍二、LED相关特性：1、顺向电压当一顺向电流流过LED时，会在LED的两端产生一个压降，这个压降就是LED的顺向电压Vf。Vf的几个特性：(1)Vf可以看做当一电流通过LED时所需突破的障碍，所以又可以称为障壁电压。此电压会随电流的增加而增大。(2)LED虽然是电流驱动组件，但本身存在一个根本的障壁电压，所以外加电压也必须大于此最小障壁电压LED才能点亮。一般可见光值最小障壁电压为1.6V，蓝光芯片约为2.4V。(3)所谓闸流体是因为芯片的外延过程中产生的异常，造成此障壁电压极大，所以在一般5V的驱动电压下还是无法点亮LED。2、反向电流IR指的是LED的反向电流(ReverseCurrent)，即在LED两端接一反向电压后所量测到的电流。IR

的几个特性：(1)一般正常LED的特性是正向才能导通，反向是无法导通的。所以正常的LED是量测不到IR的数值(IR=0)。(2)在芯片的外延过程或是LED的制程上产生异常时，有时并无法立即从外观上做判定，但因为芯片本身的结构产生异常，因而造成LED反向亦能导通，所以我们可以由IR的数值来判定LED的好坏。(3)经信赖性试验的验证，有IR的LED的衰减幅度远大于正常的LED。LED芯片介绍LED芯片介绍3、峰值波长λP及主波长λDLED的光谱不是只有单一的波长，而是有一个范围，峰值波长是指发光强度在100%时的波长，而主波长是指人眼所感受到的波长，是经过人眼视觉函数曲线修正过的。我们一般讲的LED波长都是指它的主波长λD，因为可见光都是要用人眼去感受的。LED芯片介绍4、LED的效率(1)内量子效率：复合产生的光子数与复合总载流子数之比。LED中有近80％是无效复合而产生热量，因此其内量子效率非常低。(2)外量子效率：逸出芯片的光子数与PN结产生的光子总数之比。目前LED外量子效率只有20％左右，受材料折射率、芯片结构和封装结构等影响。(3)电光转换效率：LED输出的光功率与输入的电功率之比。假设芯片输出功率为400mW，电压为3.2V，输入电流为350mA，那么可以计算出其电光转换效率为0.4/3.2×0.35×100％＝35.7％。(4)发光效率(流明效率)：LED输出的光通量与输入的电功率之比。LED芯片介绍5、LED四大光学参数(1)光通量：LED光源向整个空间在单位时间内发射并被人的眼睛接收的辐射通量之和即为光通量，单位为流明(lm)，符号Φ。(2)发光强度：LED在空间中发出的光通量是不均匀的，大小也不一样，在给定方向某一微小立体角所包含的光通量dΦ和这个立体角dθ的比值称为该方向上的光强，单位是堪德拉(cd)，符号为I。(3)照度：在光接收面上一点处的光照度等于照射在该点在内的一个面元上的光通量Φ除以该面元的面积ds，单位为勒克斯(lx)，符号为E。(4)亮度：光源在某方向的亮度为光源在该方向单位投影面积上的发光强度，亮度，单位为尼特(nit)，符号为L。LED芯片介绍6、相关色温(CCT)当光源所发出的颜色与黑体在某一温度下辐射的颜色接近时，黑体的温度就称为该光源的相关色温。色温光色气氛效果大于5000K清凉（带蓝的白色）较冷的气氛3300-5000K中间（白色）爽快的气氛小于3300K温暖（带红的白色）稳重的气氛LED芯片介绍7、显色指数(CRI)光源对物体真实颜色的呈现程度称为光源的显色性。光源显色指数越低，被照物体失真越严重。CRI80CRI93目录一、LED芯片介绍二、LED芯片制程三、LED热点技术四、现有芯片供给商整理五、总结LED芯片制程以传统的Face-up结构为例，简述一下LED芯片的制作过程。LED芯片的制程大概分为以下几个局部：一、衬底选择和生长二、外延片生长三、外延片制作LED芯片制程一、衬底的选择和生长不同的衬底材料，需要不同的外延生长技术、芯片加工技术和器件封装技术，衬底材料决定了半导体照明技术的开展路线。评价衬底材料必须考虑以下几个因素：(1)衬底与外延的结构匹配：外延材料与衬底材料的晶体结构相同或相近、晶格常数失配小、结晶性能好、缺陷密度低；(2)衬底与外延膜的热膨胀系数匹配：热膨胀系数的匹配非常重要，外延膜与衬底材料在热膨胀系数上相差过大不仅可能使外延膜质量下降，还会在器件工作过程中，由于发热而造成器件的损坏；(3)衬底与外延的化学稳定性匹配：衬底材料要有好的化学稳定性，在外延生长的温度和气氛中不易分解和腐蚀，不能因为与外延膜的化学反响使外延膜质量下降；(4)材料制备的难易程度及本钱的上下：考虑到产业化开展的需要，衬底材料的制备要求简洁，本钱不宜很高。衬底尺寸一般不小于2英寸。目前，可用于生产的衬底只有三种，即蓝宝石、Si及SiC衬底。LED芯片制程1、蓝宝石用于GaN生长最普遍的衬底是蓝宝石。其优点是化学稳定性好，不吸收可见光、价格适中、制造技术相对成熟。导热性差虽然在器件小电流工作中没有暴露明显缺乏，却在功率型器件大电流工作下问题十分突出。2、硅衬底用Si作GaN基LED衬底，虽然使LED的制造本钱大大降低，也解决了专利垄断问题，然而与蓝宝石和SiC相比，在Si衬底上生长GaN更为困难，因为这两者之间的热失配和晶格失配更大，Si与GaN的热膨胀系数差异也将导致GaN膜出现龟裂，晶格常数差会在GaN外延层中造成高的位错密度；另外，Si衬底LED还可能因为Si与GaN之问有0.5V的异质势垒而使开启电压升高以及晶体完整性差造成P型掺杂效率低，导致串联电阻增大，还有Si吸收可见光会降低LED的外量子效率。LED芯片制程3、碳化硅SiC作为衬底材料应用的广泛程度仅次于蓝宝石，SiC衬底有化学稳定性好、导电性能好、导热性能好、不吸收可见光等，但缺乏方面也很突出，如价格太高，晶体质量难以到达蓝宝石和Si那么好、机械加工性能比较差。另外，SiC衬底吸收380nm以下的紫外光，不适合用来研发380nm以下的紫外LED。同蓝宝石相比，SiC与GaN外延的晶格匹配得到改善。此外，SiC具有蓝色发光特性，而且为低阻材料，可以制作电极，使器件在包装前对外延进行完全测试成为可能，增强了SiC作为衬底材料的竞争力。由于SiC的层状结构易于解理，衬底与外延之间可以获得高质量的解理面，这将大大简化器件的结构。LED芯片制程4、氮化镓用于GaN生长的最理想衬底是GaN单晶材料，可大大提高外延的质量，降低位错密度，提高器件工作寿命，提高发光效率，提高器件工作电流密度。但是制备GaN体单晶非常困难，到目前为止还未有行之有效的方法。5、氧化锌ZnO之所以能成为GaN外延的候选衬底，是因为两者具有非常惊人的相似之处。两者晶体结构相同、晶格识别度非常小，禁带宽度接近(能带不连续值小，接触势垒小)。但是，ZnO作为GaN外延衬底的致命弱点是在GaN外延生长的温度和气氛中易分解和腐蚀。目前，ZnO半导体材料尚不能用来制造光电子器件或高温电子器件，主要原因是材料质量达不到器件水平和P型掺杂问题没有得到真正解决。另外，适合ZnO基半导体材料生长的设备尚未研制成功。LED芯片制程二、外延片生长目前，用在LED外延片生长的方法大概有四种：1、LPE：GaP/GaAsP；2、VPE：GaAsP/GaAs；3、MBE：AsGaInP、ZnSe；4、MOCVD：AlGaInP、GaN；目前，GaN基LED芯片外延都采用MOCVD方法，下面介绍一下MOCVD的工作原理和方法。LED芯片制程MOCVD的原理：通过在密闭化学反响腔中引入高纯度的金属有机源(MO源)和氨气(NH3)，使其在加热的衬底上生长出高质量的晶体。根本化学反响式是：Ga(CH3)3+NH3→GaN+CH4。通常GaN晶体是六方密排布的纤锌矿结构。由于MOCVD的晶体生长反响是在热分解中进行的，所以又叫热分解法。经实用说明这是一种具有高可靠性、控制厚度精确、组成掺杂浓度精度高、垂直性好、灵活性大、非常适合于进行Ⅲ、Ⅴ族化合物半导体及其固溶体的外延生长的方法。LED芯片制程目前，国内的芯片厂的MOCVD根本上都是进口的，主要来自德国AIXTRON和美国VEECO两家大公司。LED芯片制程GaN基LED外延片的根本结构是在蓝宝石衬底上依次生长：(1)GaN结晶层；(2)N-GaN(掺Si)；(3)InGaN/GaN多量子阱发光层；(4)P-GaN(掺Mg)。为了获得高性能的器件，整个外延生长过程的各项参数都要得到优化并且精确控制，其中对发光效率影响最大的结构是InGaN/GaN多量子阱发光层。一般整个器件的外延层厚度范围在4-8μm,平均生长速度大约1μm/小时，因此完成一次器件的生长大约需要8小时。LED芯片制程三、外延片制作外延片的制作主要分为以下几个步骤：图形刻蚀外延片清洗电极制作退火合金减薄抛光目检划片解理ITO蒸镀光刻溅射钝化层测试分选芯片成品LED芯片制程下面对一些主要的工艺做一下介绍：1、光刻光刻(lithograph)是利用光刻板(mask)上的几何图形，通过光化学反响，将图案转移到半导体外延片(wafer)上的一种工艺步骤。光刻时，把光刻胶均匀涂到外延片上，然后把外延片放到加热台上进行加热以增强光刻胶对外延片的吸附力，在显微镜下将光刻板上的图形与外延片对准，用紫外光进行曝光，光刻胶受到紫外光照射后会溶解在显影液中。LED芯片制程(1)光刻的根本流程外表清洗外表涂胶对准曝光前烘去胶刻蚀显影坚膜LED芯片制程(2)光刻的示意图LED芯片制程(3)光刻所需设备及方法本光刻机为接近式曝光方式，使用高压汞灯作为曝光光源，产生的紫外光波长为436nm，功率为15W，曝光时间4.3秒钟。为了防止光刻胶在自然光下发生反响，影响光刻质量，整个光刻过程都是在充满黄光的光刻间内完成。LED芯片制程2、刻蚀刻蚀分为干法刻蚀和湿法刻蚀两种：干法刻蚀一般指等离子体刻蚀，是用基态或者中性激发态物质的化学反响，将固态薄膜去除。干法刻蚀可以精确控制刻蚀精度，分辨率较高，但设备昂贵，刻蚀本钱较高。湿法刻蚀是指利用化学溶液将不需要的半导体材料去除，它的优点是原理简单，易于操作，它的缺点是腐蚀出的图形不好，分辨率较低，易出现横向钻蚀现象。LED芯片制程(1)刻蚀所需的设备和方法LED芯片制程(2)湿法刻蚀的图片LED芯片制程3、欧姆接触姆接触就是指使半导体器件外表金属化，制备电极。当金属与半导体相互接触时，其接触面的电阻值远小于半导体本身的电阻，当两端加电压时，接触面的电压降很小，而工作区的电压降大很。想要得到较小的欧姆接触电阻，有两个重要的条件：半导体与金属之间有较低的势垒高度；半导体掺入的杂质浓度很高。良好的欧姆接触可以使正向电阻降低，热阻减小，在连续室温工作下，寿命，可靠性增强。半导体外表的金属结构一般采用溅射或蒸发的方法形成，用磁控溅射机在半导体的外表溅射一层或几层厚度为几百纳米的金属(或合金)，然后在适宜的温度下进行退火，形成欧姆接触层。LED芯片制程欧姆接触所需的设备和方法在制作完P面和N面欧姆接触后，为了防止电极外表被氧化，要将外延片在400℃的N2环境下进行退火，退火时间为8分钟。目录一、LED芯片介绍二、LED芯片制程三、LED热点技术四、现有芯片供给商整理五、总结LED热点技术一、关于LED的三大派系GaN基LED技术的流派分为三大局部：第一是垂直结构派(Vertical)，以Cree(SiC)与Osram为代表，金属衬底的旭明，还有执着于硅衬底的Toshiba与Latticepower，当然还不能忘记很多日本厂商与中村修二先生在研发的GaN同质结构。第二是倒装派(Flip-chip)，想到倒装当然就是Lumileds了，当然大陆的Jinko与目前台湾很多芯片厂都在研发这种芯片，甚至科锐也开始在做这类产品了，所以技术与良率也在不断地成熟中。第三是正装结构(Face-up)，目前LED的主流，几乎每家公司都以这个结构为根底做很大的改善，大概在16年的时间里，技术进步1000倍，蓝光芯片本钱由5块钱一颗(1998年)到现在(2014年)的一千颗5块钱。LED热点技术1、垂直结构派：好似始终在走非主流路线，一直有新技术在发表，但是在市场上始终很难找到他们的踪影。垂直结构除了碳化硅和同质衬底，都需要非常复杂的工艺来制造，不管是硅衬底还是金属衬底，与氮化镓热失配问题一直没有解决，导致这种结构良率非常低，虽然导热好，衬底也比蓝宝石廉价，发光面积也比较大，但是在本钱与技术的竞争上始终不是蓝宝石结构的对手。因为上下电极的原因，在应用上也受限，尤其是在需要串并的电路设计上无法满足很多灯具的要求，也无法制作高压芯片，因此科锐的垂直结构芯片只能用在路灯等较高单价的特定市场，通用照明与背光这两个主流市场垂直结构芯片始终无法大量介入。当然我们不能忽略日本公司与中村修二先生正在研发的同质结构，它没有前面提到的缺点，但是一个致命的问题就足以打败它所有的优点，氮化镓衬底贵的离谱，两年前是1000美金，现在是500美金以上。LED热点技术2、倒装结构派:其实也是蓝宝石技术的延伸，只不过是将蓝宝石结构的芯片倒装贴合在导热性比较高的基板上，如果在基板上加上齐纳二极管，他可以抗拒电子器件最怕的静电冲击。倒装目前是正装结构外大家在关注的焦点，尤其是封装厂急于降本钱的时候，由于导热路径不需经过蓝宝石，热可以直接导入散热基板，芯片共晶倒装技术在技术上也越来越成熟，良率越来越高，已经接近正装的良率。倒装有三个优点是正装永远无法赶上的，不需要焊线工艺，大电流驱动不光衰，均匀的荧光粉涂布。所以目前封装厂对倒装是又爱又恨，爱的是他可以省下焊金线本钱，倒装封装的二极管可以加大电流，1颗可以当2颗或是3颗用，荧光粉可以涂布均匀，发出来的光很均匀漂亮。恨的是目前很多公司在开展无封装制程〔CSP：chipScalePackage〕，把封装的工艺在芯片段都做完了，直接跳过封装，交货给应用厂商，很多封装厂怕万一CSP未来成为主流，他们之前的投资将血本无归。LED热点技术3、正装结构派：这二十年来始终屹立不摇，不管是外延还是芯片技术，都是循序渐进的依照海兹定律(HaitzLaw)不断提升。正装工艺是中村修二先生开展出来的，做成正装主要原因是蓝宝石衬底不导电，需要将正负极做在同一个发光面上，他有先天上的缺点，只要克服这些缺点，就可以完成一次次飞跃的提升。蓝宝石与氮化镓晶格失配用低温缓冲层解决，P型氮化镓电阻过高用退火来解决，镍金透明导电层穿透率太低用氧化铟锡ITO来取代，钻石刀切割良率低，钻石刀本钱过高用紫外激光划片解决，紫外激光划片亮度损失用飞秒隐形切割或热酸腐蚀来解决，降低缺陷密度，减少界面全反射用PSS图形衬底取代平面衬底。一次次的提升都是透过新材料与新工艺来完成，所以正装结构一直是LED的主流，估计未来几年都会如此。LED热点技术二、LED芯片热点技术1、PSS图形化衬底PSS(PatternedSapphireSubstrate)，也就是在蓝宝石衬底上生长干法刻蚀用掩膜，用标准的光刻工艺将掩膜刻出图形，利用ICP刻蚀技术刻蚀蓝宝石，并去掉掩膜，再在其上生长GaN材料，使GaN材料的纵向外延变为横向外延。一方面可以有效减少GaN外延材料的位错密度，从而减小有源区的非辐射复合，减小反向漏电流，提高LED的寿命;另一方面有源区发出的光，经GaN和蓝宝石衬底界面屡次散射，改变了全反射光的出射角，增加了倒装LED的光从蓝宝石衬底出射的几率，从而提高了光的提取效率。综合这两方面的原因，使PSS上生长的LED的出射光亮度比传统的LED大大提高，同时反向漏电流减小，LED的寿命也得到了延长。LED热点技术PSS目前分为微米级PSS和纳米级nPSS：微米级PSS有各种形状图形，如正角形、梯形、圆形、椭圆形、半球形、三棱锥形、六棱锥形、火山口形等，图形高度一般μm，圆直径2.5-3μm，周期约4μm，采用光微投影及电浆干式蚀刻技术，2″圆片的成品率为80%-93%，4″圆片为40%-70%，一般可提高光效30%-40%。nPSS一般采用纳米压印技术，图形大小约260nm，周期约460nm，一般可提高光效70%左右，正在采用纳米光微影(NIL)新技术，将会降低nPSS本钱，并可适用大晶圆尺寸。LED热点技术(1)纳米压印nPSS采用纳米压印技术是接触式，对纳米模板及衬底平行度要求苛刻，脱模、排气及母版污染等是影响成品率的主要因素，该技术瓶颈将尽快突破，已成为2013年的主流，其优点是：LED更高发光效率，均匀性更好，本钱低。如在蓝宝石衬底上用纳米压印光刻获周期为450nm圆孔的六角形阵列，使蓝光LED输出光功率是原来的三倍。(2)纳米柱nPSS英国塞伦公司的新技术，在蓝宝石衬底上采用独特的纳米光刻技术，形成外表的纳米柱。该纳米柱直径是几百纳米，在此衬底上外延生长可缓解应力85%，从而大幅度减少缺陷，在不增加本钱情况下，可大幅提高发光亮度，LED光效的产业化水平可达200lm/W，并改善Droop效应，衰减减缓约30%。LED热点技术2、外表粗化工艺外表粗化技术是指来破坏光在芯片内的全反射，增加光的出射效率，提高芯片的光提取效率。主要包括两种方法：随机外表粗化和图形外表粗化。随机外表粗化：主要是利用晶体的各向异性，通过化学腐蚀实现对芯片外表进行粗化。图形外表粗化：利用光刻、干法(湿法)刻蚀等工艺，实现对芯片外表的周期性规那么图形结构的粗化效果。一般粗化后的LED比未粗化的光致发光强度提高54%，外部量子效率提高54%，光输出功率提高60%。

LED热点技术外表粗化后的芯片在SEM下的照片

LED热点技术3、光子晶体技术(PhotonicCrystal)光子晶体主要用在LED外表或衬底上，是周期性分布的二维光学微腔。由于其在一定波段范围内光的禁带，光不能够在其中传输，因而当频率处在禁带内的光入射就会发生全反射。只要设计好光子晶体的结构参数，可以使得LED发出的光都在禁带内被反射，光子晶体不但增加了内量子效率，也增加提取效率。理论研究，指出通过制作带有光子晶体外表的芯片，可以使得其出光效率到达40%。有研究说明，现在实验室级的外部量子效率可到达70%以上。LED热点技术一般光子晶体的深度为380nm，直径为110nmLED热点技术4、接触电阻对于N-GaN的欧姆接触相对容易制作，接触电阻率通常可以到达10-5-10-6Ω·cm2。尤其用得最多的四层金属Cr/Au/Ti/Au的欧姆接触达0.33nΩ·cm2。

对于低阻的P-GaN欧姆接触制作比较困难，原因是P-GaN材料的P型浓度小于1018cm-3，其次没有与P-GaN材料的功函数(7.5eV)匹配的金属材料。目前具有最大功函数的金属Pt，其功函数也只有5.65eV。所以接触电阻率通常为10-2-10-3Ω·cm2。这样的接触电阻对于小功率LED来说不存在严重的问题，但对于大功率这个问题不能忽略了。在这种情况下要获得低阻的P-GaN欧姆接触就得选择适宜的欧姆接触金属，还得去除GaN外表氧化层和采用优化热退火条件的措施。LED热点技术5、GaN同质衬底技术同质衬底是以GaN作衬底，并在此衬底上生长GaN，全球相关研究机构和大企业，如Nichia、Cree等均投入很大研发力量，并取得了突破性进展。生长GaN衬底有多种方法，一般采用HVPE(氢化物气相外延)或钠流法，生产GaN衬底要很好解决残留应力和外表粗糙问题，衬底厚度约400-500μm，现可产业化。LED热点技术外延生长蓝宝石基LED，往往需要基板烘烤的时间、低温缓冲层及厚度4μm以上的GaN外延薄膜生长时间，整体的升降温和成长时间约需3.5小时左右；反观GaN衬底，可直接N-Pad制作于GaN基板上，因此只要直接生长所需要的量子阱层即可，生长时间约为2小时左右。LED热点技术GaN衬底的另一个优点是位错密度低(105-106个/cm2)，内量子效率可达80%以上。但是，目前GaN衬底的一个瓶颈就是价格过于昂贵，无法到达商业化的水平。LED热点技术6、芯片塑形(ChipShaping)常规芯片的外形为立方体，左右两面相互平行，这样光在两个端面来回发射，直到完全被芯片所吸收，转化为热能，降低了芯片的出光效率。现在一般将芯片切割成倒金字塔(TruncatedInvertedPyramid,TIP)形状(侧面与垂直方向成35度角)。芯片的四个侧面不再是相互平行，可以使得射到芯片侧面的光，经侧面的反射到顶面，以小于临界角的角度出射；同时，射到顶面大于临界角的光可以从侧面出射，从而大大提高了芯片的出光效率，外部量子效率可以达60%以上。LED热点技术7、全角反射镜(OmniDirectionalReflector，ODR)

相对于正面出光的反向反面光采用高反镜面的形式来提高提取效率。一般，用MOCVD外延技术生长DBR层作为镜面，使得出光强度是原始LED的1.6倍。但由于DBR反射率随着光入射角的增加迅速减少，仍有较高的光损耗，平均反射效率并不高。为此开展出与入射角无关的ODR技术，其由介质和金属组成。可以对任何方向入射的光都具有高反射率。全角反射镜可应用于正装芯片也可应用于倒装芯片。

LED热点技术8、激光剥离技术(LLO)LLO是利用激光能量分解GaN与蓝宝石介面处的GaN缓冲层，从而实现LED外延片从蓝宝石衬底别离。LLO技术应用在Filp-chip结构上，其优点是外延片转移到高热导率的热沉上，能够改善大尺寸芯片中电流扩展。N面为出光面：发光面积增大，电极挡光小，便于制备微结构，并且减少刻蚀、减薄、划片等工序。更重要的是蓝宝石衬底可以重复运用，大大降低制造本钱。LED热点技术本章小结：1、从LED芯片结构看，目前的主流仍然是传统的Face-up结构，但是随着技术的不断进步，未来Filp-chip结构一定会成为主流。2、从LED芯片外延看，各家芯片厂纷纷通过优化MQW层、提高Mgdoping效率、SputterITO等技术来改善芯片的外延质量。3、从LED芯片制程看，外表粗化工艺、nPSS衬底、光子晶体会成为未来提高外量子效率的主要手段。4、从LED芯片材料看，随着GaN晶体制备工艺的不断进步，在未来GaN衬底一定会取代蓝宝石衬底。目录一、LED芯片介绍二、LED芯片制程三、LED热点技术四、现有芯片供给商整理五、总结现有芯片供给商整理一、芯片厂商资讯2013年芯片行业呈现出两极分化的态势，产值和资源都向个别企业集聚。2014年，一些规模较小、技术较弱的小型芯片厂或将成为被并购整合的对象。GLII统计数据显示，2013年中国大陆LED芯片行业市场规模到达84亿元。同比增长17%。其中，中国外乡企业LED芯片市场规模增长迅速，从2012年51亿元，增长至2013年的超过70亿元。2013年LED芯片行业受益于下游照明需求拉动，国内MOCVD平均开机率、产能利用率得到明显提高，行业产能过剩问题有所缓解。国内MOCVD数量：2012年为917台，2013年到达1017台，净增加100台。MOCVD开机率：2012年开机率为52%，2013年提高至70%。MOCVD产能利用率：2012年产能利用率为30%，2013年提高至50%左右。GLII认为2014年在下游需求持续快速增长的推动下，国内MOCVD开机率和产能利用率将进一步提高。现有芯片供给商整理多家台湾LED厂商近日公布营收数据显示，在背光、照明等产品强劲需求下，2月行业淡季不淡，有提前进入旺季的趋势。其中，芯片龙头晶电由于照明订单旺盛，2月营收环比1月逆势增长近5%，创下历年同期新高。从近期台湾LED产业链表现看，上游芯片企业营收增速普遍超过中游封装。对此，某证券机构表示，去年LED芯片供过于求比例已降至15%，预计今年仅4%，供给相对紧张。在行业前景看好情况下，芯片企业业绩弹性最大。现有芯片供给商整理就在三安光电刚刚决定将200台MOCVD工程移至厦门，并斩获厦门市政府给予的40亿元红包(10亿元补贴+30亿元应用合同)后，三安光电即对外宣布牵手首尔半导体在芜湖成立合资公司。成立这个合资公司主要是为芯片寻找一个新的出海口，通过首尔半导体加强芯片出口方面业务。2013年三安光电芯片出口大概的比例在10%-15%之间，以后还会继续扩大出口的比例。业内人士称，近年来国产LED芯片技术不断成熟，但主要还是集中在中低端市场，中高端市场还是由以晶元光电为代表的台湾地区大厂以及欧美日韩芯片器件一体化制造跨国公司所把控。三安作为国内LED芯片龙头，一直想改变这种局面，但是受限于技术、专利和等多方面原因，在高端市场进展并不大。今年，2月26日，LED芯片厂晶电宣布与国际大厂飞利浦，针对LED芯片缔结专利交互授权合约，依此合约，双方可使用对方三五族LED芯片技术相关专利，其中，包含蓝光InGaN与四元AlGaInP的产品。现有芯片供给商整理二、芯片专利问题1、芯片专利现状：目前LED大局部技术专利都被日韩及欧美一些大厂所控制着，如Cree、Lumileds、Osram、Nichia和Toyodagosei。国内LED企业由于在专利技术方面的了解甚少，所以经常被一些国际大厂所诉讼，他们的日子并不好过，在面对国内LED剧烈竞争的情况下，还要面对国际上技术专利的纠纷。因此，国内LED厂商在面对复杂的内忧外患下，需要更加专业地了解LED专利游戏规那么，以走出困境。现有芯片供给商整理这几家企业在产品类型和市场开展方向上各有不同：Nichia和Toyodagosei在LED产业开展较为完整，在LED产业链中都占有比较重要的地位，形成了很完整的开展模式。Nichia在1994年第一个生产出蓝光芯片，在专利技术方面拥有很强的优势地位；Cree等拥有自己成熟的技术体系，但产业链不太完整，只是集中在外延和芯片设备上；Lumileds那么对大功率LED研发专业，在白光照明领域拥有很强实力。总体而言，上述几家企业在LED芯片制造方面占据着主导地位，控制着整个市场大的走向。现有芯片供给商整理以LED芯片，目前国内已授权的约470件外延专利中有超过350件是国外企业所申请，国内企业申请授权量仅有110件左右，且有局部为实用新型专利。国内已授权的芯片专利中约有7成掌握在国外企业手中，国内企业仅占3成。专利技术积累缺乏使得国内LED行业面临如何进行专利防御、躲避专利风险等一系列问题。现有芯片供给商整理2、芯片专利分布：制造一个白光LED芯片主要包括衬底、缓冲层、外延(尤其是发光区)、芯片制造、电极等。主流衬底材料为蓝宝石和碳化硅，蓝宝石衬底技术由Nichia开发，碳化硅衬底技术由Cree开发。现有芯片供给商整理〔1〕衬底专利Nichia的蓝宝石专利根本只在日本申请，未在其他国家和地区进行同族申请。从日亚的蓝宝石衬底专利布局来看，在日本以外的地区使用蓝宝石做衬底本身并不构成侵权。Cree的碳化硅衬底技术的核心US5631190等在中国有同族专利授权，因此使用碳化硅衬底侵权风险极大。目前，硅衬底技术得到开展受各大企业的重视，国内在该技术上有一定专利积累，该技术的开展对国内企业躲避知识产权风险有一定意义。衬底材料厂商专利号地区蓝宝石NICHIAJP2632239(92.06)JP2795294(93.04)日本碳化硅CREEUS5631190美国、中国等现有芯片供给商整理〔2〕缓冲层专利其它缓冲层技术，如多缓冲层技术在美、欧、加、澳有专利保护，在中国也没有同族专利；超晶格阻断位错技术在美、日有专利保护，在中国没有同族专利；悬挂外延技术在美、欧、日有专利保护，中国没有同族专利。值得注意的是，横向外延过生长技术在中国有同族专利授权，因此，在缓冲层材料方面，中国市场使用以上材料做缓冲层专利风险不大。主要缓冲层技术都没在中国申请专利，因此该技术领域知识产权风险不大。缓冲层材料专利号地区AlNJP2000124499日本GaNJP7312350日本SiNEP1111663日、美、欧、韩，以及中国台湾现有芯片供给商整理〔3〕发光层专利普通双异质结量子阱、方形多量子阱、梯形量子阱、三角量子阱以及非对称量子阱、活性层与P型层之间参加缓冲层、采用多量子垒(MQB)做载流子限制层等专利均未在中国申请同族专利。发光层结构厂商专利号地区方形单量子阱NICHIAEP1189289日、美、欧、韩、中非掺杂的载流子限制层CREE---日、美、欧、韩、中现有芯片供给商整理〔4〕芯片制造专利芯片制造是国内企业面临知识产权问题最严重的一个领域，国内企业应当做好该领域的专利预警分析，并做相应的躲避设计，防止专利侵权。厂商专利号地区CREEUS5631190日、美、欧、韩、中OSRAMUS2002017652日、美、欧、韩、中---US6538302日、美、欧、韩---WO03026029日、美、欧、韩---US2003015708日、美、欧、韩现有芯片供给商整理〔5〕电极专利Nichia专利的同族在中国形成了一个由9件分案专利构成的庞大同族群，因此在电极和欧姆接触材料方面日亚化学形成了一个非常有效的保护圈，国内企业稍不注意就会对其构成侵权。Toyodagosei和Lumileds的专利在中国均未有同族，因此国内企业应充分借鉴以上在中国没有同族专利的技术，形成有效的躲避。在电极方面有一定专利风险，但只要注意躲避，那么专利问题不大。厂商专利号地区NICHIAEP0622858日、美、欧、韩、中TOYODAGOSEIJP10135515日、美、欧、韩、中LUMILEDSUS6526082日、美、欧、韩现有芯片供给商整理三、现有LED供给商型号整理厂商功率2014年主推产品报价创维状态型号标驱最大主产亮度晶电小功率081520mA30mA29-3025092660mA60mA50-52.548中功率1428（新）120mA150mA105-11090验证中1734120mA200mA115-120135量产2143350mA450mA125-130270验证中2345120mA240mA120-125255量产大功率3043120mA500mA125-130350验证中现有芯片供给商整理三、现有LED供给商型号整理厂商功率2014年主推产品报价创维状态型号标驱最大主产亮度璨圆小功率191060mA100mA54-62--201020mA60mA22-2435量产281160mA150mA60-6660验证过2814（新）120mA150mA64-6870验证中3609（研发）20mA--24-28--4009（测试）20mA--26-29--371120mA150mA26-29--中功率3521120mA350mA135-145165量产4624（新）120mA350mA140-1602504422120mA350mA145-155240验证中大功率4728120mA450mA150-160320验证过4322（测试）350mA------4826350mA--340-400--现有芯片供给商整理三、现有LED供给商型号整理厂商功率2014年主推产品报价创维状态型号标驱最大主产亮度新世纪小功率092120mA60mA大于3535验证中092720mA120mA大于3747验证中114320mA30mA大于47.5--中功率153060mA120mA70-75--验证中2134120mA180mA180-210140验证中2040120mA200mA190-220160验证中2632240mA350mA370-430230量产大功率2646240mA500mA400-460300试产现有芯片供给商整理三、现有LED供给商型号整理厂商功率2014年主推产品报价创维状态型号标驱最大主产亮度三安小功率081520mA30mA26-3022量产092220mA30mA28-3335量产142860mA20mA85-9575量产102040mA60mA70-75--验证中101620mA30mA30-32--验证中102740mA60mA70-8050验证过103040mA60mA75-8560验证过中功率1428120mA150mA145-155--验证中1734120mA150mA169-177127验证中2230120mA150mA176-190160量产2630120mA240mA187-194180验证中大功率3043（新）350mA500mA500-530320验证中现有芯片供给商整理三、现有LED供给商型号整理厂商功率2014年主推产品报价创维状态型号标驱最大主产亮度清华同方小功率092120mA60mA75-8535092620mA60mA85-9543103060mA80mA90-100551132C20mA80mA32-3762验证中142860mA120mA90-10072量产中功率1428C（新）120mA150mA170-180--验证中1835120mA180mA180-200135验证过2345120mA300mA210-230210验证过2731120mA300mA200-220185验证过大功率3040（研发）350mA400mA125-130--现有芯片供给商整理三、现有LED供给商型号整理厂商功率2014年主推产品报价创维状态型号标驱最大主产亮度德豪润达小功率091520mA30mA20.5-23.517101630mA40mA30-3424092620mA40mA23.5-26.538093620mA40mA29.5-36.575111860mA60mA55-6530验证过122160mA90mA60-7040验证中131860mA120mA95-10560验证过中功率1833120mA180mA180-200110验证过2235150mA180mA210-230155验证中大功率3043（未量产）350mA500mA125-130验证中现有芯片供给商整理四、我司现有产品型号对应芯片我司现有型号创维状态型号驱动电流现有芯片替代料芯片02020mA三安0922三安1016验证中3020