2013年中国LED产业十大技术前沿热点

   走过了2013年，在短短一年的时间看到了LED市场内跌宕起伏、热点不断。也看到了技术市场不甘落后，频出新技术新热点关键词。先是COB、HV-LED、共晶技术、COB炒热技术市场，再者又来覆晶、倒装、免封装掀起技术市场高潮，最后LED产业需要mocvd设备国产化、智能照明未来化、封装模组化成就未来整个LED产业的趋势。种种迹象表明，整个LED照明产业技术经历着变幻莫测的市场检测与前所未有的考验。年终岁末，让我们共同回顾那些值得被历史记忆十大技术热点关键词。

   关键词一、COB

   随着LED市场价格的下降，普通照明应用这个巨大市场与商业照明、特种照明、背光等领域的强劲需求，推动LED光源单位亮度的提高。COB封装在有限的体积下水平散热和垂直散热都有较好的性能，适合在小面积做到更大的功率。本身具有以下优点：

   1、性能更优越：采用cob技术，将芯片裸die直接绑定在pcb板上，消除了对引线键合连接的要求，使产品性能更加可靠和稳定。

   2、集成度更高：采用cob技术，消除了芯片与应用电路板之间的链接管脚，提高了产品的集成度。

   3、体积更小：采用cob技术，由于可以在pcb双面进行绑定贴装，相应减小了cob应用模块的体积，扩大了cob模块的应用空间。

   4、更强的易用性、更简化的产品工艺流程：采用了独创的集束总线技术，cob板和应用板之间采用插针方便互连，免除了使用芯片必须经过的焊接等工艺流程，降低了产品使用难度，简化了产品流程，同时使得产品更易更换，增强了产品易用性。

   5、更低的成本：cob技术是直接在pcb板上进行绑定封装，免除了芯片需要植球、焊接等加工过程的成本，且用户板的设计更加简单，有效降低了嵌入式产品的成本。

   关键字二：HV-LED

   HVLED顾名思义就是高压LED，与传统DCLED相比，具有封装成本低、暖白光效高、驱动电源效率高，线路损耗低等优势。具体来说：

   1、HVLED直接在芯片级就实现了微晶粒的串并联，使其在低电流高电压下工作，将简化芯片固晶、键合数量，封装成本降低。

   2、HV芯片在单位面积内形成多颗微晶粒集成，避免了芯片间BIN内如波长、电压、亮度跨度带来的一致性问题；

   3、HVLED芯片是在小电流下驱动的功率型芯片，可以与红光LED芯片集成+黄色萤光粉形成暖白光，比传统DCLED+红色萤光粉+黄色萤光粉形成的暖白光出光效率高，并缩短了LED暖白与冷白封装光效的差距，且更易实现光源的高显指；

   4、HVLED由于自身工作电压高，容易实现封装成品工作电压接近市电，提高了驱动电源的转换效率；由于工作电流低，其在成品应用中的线路损耗也将明显低于传统DC功率LED芯片。

   关键字三：共晶技术

   另一项在2013年炙手可热的封装技术就是共晶。

   共晶是指在相对较低的温度下共晶焊料发生共晶物熔合的现象，共晶合金直接从固态变到液态，而不经过塑性阶段，是一个液态同时生成两个固态的平衡反应。其熔化温度称共晶温度。

   共晶焊接技术最关键是共晶材料的选择及焊接温度的控制。如采用共晶焊接，晶粒底部可以采用纯锡（Sn）或金锡（Au-Sn）等合金作接触面镀层，晶粒可焊接于镀有金或银的基板上。当基板被加热至适合的共晶温度时，金或银元素渗透到金锡合金层，合金层成份的改变提高溶点，令共晶层固化并将LED紧固的焊于热沉或基板上。共晶层和热沉或基板完全的键合为一体，打破从芯片到基板的散热系统中的热瓶颈，提升LED寿命。

   虽然此前这项技术就被大厂所采用，不过通常的芯片结构因为是蓝宝石衬底而不能适用共晶技术。但是到2013年伴随非蓝宝石衬底的芯片方案增多，另外加上采用蓝宝石衬底的大功率芯片厂商推出了更多倒装结构的芯片，使得共晶技术成为中国封装厂商提升技术竞争力的选项。因而瑞丰，天电等不少厂商不惜重金购置昂贵的共晶固晶设备。

   关键词四、覆晶技术

   覆晶技术指的是由晶片、衬底、凸块形成了一个空间，而电路结构封装在这个空间里面。这样封装出来的芯片具有体积小、性能高、连线短等优点。

   尽管覆晶技术具备高达19%的年复合成长率，但并非新技术，早在三十年前就由IBM首次引进市场；也因为如此，覆晶封装很容易被视为是一种旧的、较不吸引人的成熟技术。

   事实上，无论使用哪种封装技术，最终都还是需要凸块(bumping)这个制程阶段。2012年，凸块技术在中段制程领域占据81%的安装产能，约当1，400万片12寸晶圆；晶圆厂装载率同样为高水准，特别是铜柱凸块平台(Cupillarplatform，88%)。

   在覆晶封装市场规模方面，估计其2012年金额达200亿美元(为中段制程领域的最大市场)，YoleDeveloppement预期该市场将持续以每年9%速度成长，在2018年可达到350亿美元规模。

   新一代的覆晶封装IC预期将彻底改变市场面貌，并驱动市场对晶圆凸块技术的新需求；YoleDeveloppement先进封装技术分析师LionelCadix表示：“在3D整合及超越摩尔定律的途径方面，覆晶封装是关键技术之一，并将让晶圆整合实现前所未见的精密系统。”而覆晶封装正随着产业对新式铜柱凸块及微凸块技术的需求而重新塑形，正逐渐成为晶片互连的新主流凸块冶金技术。

   关键词五、OLED

   OLED称为有机发光二极管，是基于有机半导体材料的发光二极管。OLED由于具有全固态、主动发光、高对比、超薄、低功耗、无视角限制、响应速度快、工作温度范围宽、易于实现柔性和大面积、功耗低等诸多优点。目前OLED已在手机终端等小尺寸显示领域得到应用，在大尺寸电视和照明领域的发展潜力也得到业界的认可。OLED已经被视为21世纪最具前途的显示和照明产品之一。

   而OLED，正是从2012年正式登上了照明的舞台，虽然目前只是一个小角色，但是对LED有不小的替代威胁。

   在今年4月的法兰克福展上，Philips首次展示出*新OLED技术的LumibladeOLEDGL350面板，每片GL350OLED面板尺寸约155平方公分，亮度可达115LM。

   而在2012年5月8日-11日的美国拉斯维加斯照明展上，Philips再次展出了一个OLED镜子的产品，它会自动感应人体的接近与否，自动把周围的OLED光源模组做调整，中间变暗变成具备镜子的效果。成功的将智慧灯具和OLED的概念整合在一起。

   作为全球照明市场领导品牌的Philips，押宝OLED的意味非常明显。

   关键词六、倒装技术

   倒装晶片之所以被称为“倒装”是相对于传统的金属线键合连接方式（WireBonding）与植球后的工艺而言的。传统的通过金属线键合与基板连接的晶片电气面朝上，而倒装晶片的电气面朝下，相当于将前者翻转过来，故称其为“倒装晶片”。

   倒装芯片的实质是在传统工艺的基础上，将芯片的发光区与电极区不设计在同一个平面这时则由电极区面朝向灯杯底部进行贴装，可以省掉焊线这一工序，但是对固晶这段工艺的精度要求较高，一般很难达到较高的良率。

   优势：通过MOCVD技术在兰宝石衬底上生长GaN基LED结构层，由P/N结髮光区发出的光透过上面的P型区射出。由于P型GaN传导性能不佳，为获得良好的电流扩展，需要通过蒸镀技术在P区表面形成一层Ni-Au组成的金属电极层。P区引线通过该层金属薄膜引出。为获得好的电流扩展，Ni-Au金属电极层就不能太薄。为此，器件的发光效率就会受到很大影响，通常要同时兼顾电流扩展与出光效率二个因素。但无论在什麼情况下，金属薄膜的存在，总会使透光性能变差。此外，引线焊点的存在也使器件的出光效率受到影响。采用GaNLED倒装芯片的结构可以从根本上消除上面的问题。

   由于大功率商业照明逐渐向大电流、高亮度、多集成方向发展的需要，带金线的正装芯片、垂直芯片封装技术存在着一些不可避免的劣势，如金线虚焊、浪涌冲击、耐大流能力不足、封装硅胶热胀冷缩造成金线断裂、制程中金线影响良率等问题。

   关键词七、免封装技术

   新世纪研发中心的陈正言博士表示，免封装技术只是技术的整合，而不是让封装消失，基本上还是封装。就他个人而言，只要是蓝光+荧光粉实现白光的过程就是封装。至于为什么市场上的免封装技术炒热的原因，陈博士表示因为免封装省去了一些环节，是可以让成本做到成品最低的技术。

   PFC免封装产品中，运用flipchip基础的晶片设计不需要打线，PFC免封装晶片产品的优势在于光效提升至200lm/W，发光角度大于300度的超广角全周光设计，加上可以不用使用二次光学透镜，将减少光效的耗损与成本。

   PFC新产品将主打LED照明市场。特别是应用在蜡烛灯上，不仅可以模拟钨丝灯的造型，同时可以突破散热体积的限制，并且取代传统40W钨丝蜡烛灯，达到3.5W有350lm输出的光效。

   关键词八、MOCVD国产化

   而就在2013年最后一个月，天龙光电投资的中晟半导体，正泰集团旗下的理想能源纷纷下线国产MOCVD设备。此前受到低落市场环境冲击偃旗息鼓的国产MOCVD又掀起一股热潮。

   而对市场信心不足，中晟光电更强调在发布之前已经调试300炉次以上。而每炉可以承载2寸外延片60——80片。一时间，匿声很久的国产MOCVD再次点燃市场的热情。

   而据不完全统计，中国已经开发出和宣称在研发MOCVD的公司和研究所多达20多家，热闹程度不低于外延芯片厂。

   对中国发展半导体照明产业的长期布局来说，拥有本土的MOCVD设备制造商或许是需要的，如果一个产业迅速发展，上游关键设备却完全依赖境外企业的话，免不了会落入大部分利润被拿走的不利境地。

   在工信部发布的《高端装备制造业“十二五”发展规划》提出，到2015年，高端装备制造业销售收入超过6万亿元人民币，在装备制造业中的占比提高到15%；到2020年，高端装备制造产业销售收入在装备制造业中的占比提高到25%。科技部发布的《半导体照明产业“十二五”规划》中也提出，到2015年，大型MOCVD装备、关键原材料将实现国产化。

   这意味着现在做MOCVD可能得到来自政府的大量补贴，所以也不难理解这么多企业以国产化为诉求进入这个行业。不过，前两年外延厂商的疯狂扩产，已经过度的透支了市场对MOCVD设备的需求，国产设备的前景究竟如何，还需要来自市场的检验。

   关键字九：模组化

   照明是人类基本需求，照明也代表经济活动的高低。而一款LED照明灯具，从设计，选料，测试，认证到最后投放市场，耗费大，周期长。往往到一个专案走完流程市场上已经有更有竞争力的产品出现，很多代价不菲的新产品新设计还没有来得及收回成本就要退市了。在目前竞争更加激烈，生存更艰难的状况下，小型企业在面对竞争对手的新产品的时候往往有心无力再去追赶，只能选择固守旧产品或者抄袭。

   而有远见的业者就想到了LED模组化，这其中最有影响力的应属于Zhaga联盟。该联盟是目前最受国际瞩目的LED光引擎互换性（Interchangeability）接口标准，目的在推动全球LED照明灯具系统接口的标准化，进而实现不同制造商产品间的相容与互换性，以保障消费者的选购利益。实际上，Zhaga虽然是由九大的领导厂家发起，但现在全球已经拥有190家会员，其所受业界欢迎程度可见一斑。

   而对照明业者来说，对于灯具的设计变得简单。照明厂商只需要关注在最后的整灯或者灯具的制造上，只要让灯具与Zhaga的接口相容，灯具的设计就从一个复杂的光机热电的系统工程压缩到一个简单的组装流程。厂商可以花更多的精力和资源在生产管理和市场推广上。这样至少在核心组件的设计上，小型厂商有机会和大厂站在相同的平台上。

   2013年，我们看到的就是GE，艾迪生，齐瀚光电，Bridgelux众多大小厂商纷纷投靠zhaga阵营，模组化，模组标准化的趋势已经不可逆转。

   关键字十：智能照明

   智能照明是指利用计算机、无线通讯数据传输、扩频电力载波通讯技术、计算机智能化信息处理及节能型电器控制等技术组成的分布式无线遥测、遥控、遥讯控制系统，来实现对照明设备的智能化控制。具有灯光亮度的强弱调节、灯光软启动、定时控制、场景设置等功能；并达到安全、节能、舒适、高效的特点。

   传统的照明供电控制一般采用主电源经配电箱分成多路配电输出线，提供照明灯回路用电，由串接在照明灯回路中的开关面板直接通断供电线来实现对灯的控制，灯只有开、关，无逻辑时序及亮、暗调光控制，因而无法形成各种灯光亮度组合的场景及系统控制。

   而智慧照明系统采用主电源经可程式设计控制模组后输出供照明灯用电，灯的开、关和调亮、调暗由可程式设计多功能按键面板控制，控制模组与按键面板之间通过一条低压控制总线相互连接起来。控制模组和按键面板内部有微处理器，存贮器和控制总线的接口电路，它们完全处在低压情况下工作，所有控制器和面板都可通过程式设计实现对各灯路的亮度控制，于是就可产生不同的灯光场景和系统控制的效果。

   在中国还是传统的照明供电系统占据主流的位置，人们普遍对智慧照明的概念接受不高。但是2013年，不仅在各大小展会上智慧照明成为新秀，伴随全国范围内大面积的照明节能改造项目的推进，更多的案例开始采用智慧照明控制系统。而未来的照明市场中，基于智慧化照明的技术将占市场主导地位。