為因應(yīng)快速成長的市場需求，LED制造商已開始將現(xiàn)有2寸、3寸與4寸晶圓生產(chǎn)線升級至6寸，甚至著手布局8寸與12寸晶圓制造的研發(fā)，期提高LED晶圓產(chǎn)量，并改善LED成本結(jié)構(gòu)，以吸引更多照明系統(tǒng)開發(fā)商采用，加速固態(tài)照明時代的來臨。
LED制程技術(shù)的演進速度已愈來愈趨近半導(dǎo)體摩爾定律(Moore舊 Law)的發(fā)展腳步。以6寸藍寶石晶圓制造的高亮度發(fā)光二極體(LED)生產(chǎn)線才陸續(xù)開出，LED制造大廠已忙不迭的展開8寸及12寸晶圓制造的研發(fā)工作，除欲進一步強化市場領(lǐng)先地位外，也為未來一般照明與消費性電子應(yīng)用市場對價格與產(chǎn)量的要求，預(yù)先作好準(zhǔn)備。
新增6寸產(chǎn)線 LED商擴大制造產(chǎn)能
然而，要提高LED在照明市場的滲透率，LED的產(chǎn)量與價格將是極為重要的觸媒，也因此，不少LED制造商已開始將生產(chǎn)線升級至6寸晶圓。
繼科銳(Cree)及Philips Lumileds后，LED晶片制造大廠歐司朗光電半導(dǎo)體(Osram Opto Semiconductor)也宣布，將于馬來西亞檳城(Penang)及德國雷士根堡(Regensburg)的晶圓廠導(dǎo)入6寸產(chǎn)線，進一步擴大制造產(chǎn)能。 歐司朗光電半導(dǎo)體執(zhí)行長Aldo Kampe表示，擴充6寸LED晶圓生產(chǎn)線是強化該公司競爭力與獲利能力的重要策略。
歐司朗光電光半導(dǎo)體位于檳城的LED晶片制造廠約在兩年前啟用，現(xiàn)正如火如荼展開擴建工程并將由原本的4寸廠轉(zhuǎn)型為6寸晶圓廠，預(yù)計總生產(chǎn)面積可增加至約25,000平方公尺，其間并能創(chuàng)造約四百個新工作，而雷士根堡廠則將重新配置可用空間，并陸續(xù)移轉(zhuǎn)至6寸生產(chǎn)線，最快在2011年夏季即可上線量產(chǎn)。該公司預(yù)估，未來6寸新產(chǎn)能加入后，將可使白光LED晶片制造產(chǎn)能在2012年底提升一倍之多。 每片6寸晶圓的表面面積約是3寸晶圓的四倍，2寸晶圓的九倍，4寸晶圓的兩倍以上。若能確保新產(chǎn)能的良率與品質(zhì)達到現(xiàn)今制造水準(zhǔn)之上，將可大幅改善整體產(chǎn)能與成本結(jié)構(gòu)，對提升市場競爭力有莫大助益。不僅如此，利用較大尺寸晶圓生產(chǎn)還可降低所謂的“邊緣效應(yīng)(Edge Effect)”，避免材料沉積在靠近晶圓邊緣處，而造成不良特性，甚至影響晶圓良率。
事實上，LG Innotek、科銳與Philips Lumileds也已于2010年先后宣布導(dǎo)入6寸晶圓生產(chǎn)線，其中，LG Innotek與Philips Lumileds更已率先開始量產(chǎn)，而科銳位于北卡羅萊納州三角研究園區(qū)(Research Triangle Park)的6寸晶圓廠則預(yù)計于2011年6月完成試產(chǎn)作業(yè)。 此外，臺灣的隆達電子也于2010年底宣布產(chǎn)出第一片6寸LED晶圓，藉由獨特的聚焦曝光及研磨技術(shù)，該公司已順利克服LED 6寸制程中可能產(chǎn)生的翹曲或龜裂等問題，向新世代LED制程技術(shù)邁進一大步，預(yù)計2011年下半年可開始量產(chǎn)。
LED藍寶石基板供應(yīng)商Rubicon也透露，該公司早在2010年初就已獲得一家LED晶片大廠高達7,000萬美元的訂單，即是供應(yīng)其6寸拋光藍寶石基板，足見LED業(yè)者已開始轉(zhuǎn)移至較大直徑的晶圓進行制造。 一旦各家LED晶片大廠6寸新產(chǎn)能全數(shù)開出，勢將進一步加速LED在照明、汽車和消費性電子等應(yīng)用領(lǐng)域的滲透率，并對仍采用小尺寸晶圓制造的LED晶片商造成極大威脅。
效法摩爾定律 LED商加速大晶圓布局
另一方面，隨著6寸晶圓產(chǎn)線陸續(xù)啟動，LED制造商也開始著手8、12寸晶圓的研發(fā)，如普瑞光電(Bridgelux)即成功以8寸硅晶圓制造硅基氮化鎵(GaN-on-Silicon)LED，而藍寶石基板供應(yīng)商Monocrystal和Rubicon也分別開始供應(yīng)8寸和12寸藍寶石基板，顯見未來兩年LED晶片產(chǎn)出量將以類似摩爾定律的成長速度劇增。
普瑞光電執(zhí)行長Bill Watkins表示，硅基氮化鎵LED的成本結(jié)構(gòu)大幅優(yōu)于現(xiàn)今以藍寶石或碳化硅作為基板的LED制造技術(shù)。
普瑞光電此次所發(fā)表的硅基氮化鎵LED，發(fā)光亮度已達每瓦135流明的商用等級，公司執(zhí)行長Bill Watkins指出，這項突破顯示普瑞光電在硅材料與外延制程技術(shù)的專業(yè)能力，將可顯著降低硅基氮化鎵LED制造的成本結(jié)構(gòu)，并大幅縮減固態(tài)照明所需的前期資本投資。預(yù)期在2～3年內(nèi)，即使是價格敏感度最高的應(yīng)用市場，如商業(yè)和辦公室照明、住宅與改良式燈泡等，都可無縫且快速轉(zhuǎn)換至固態(tài)照明。
不同于以藍寶石為基板的氮化鎵LED技術(shù)，普瑞光電的硅基氮化鎵LED可與既有的半導(dǎo)體制程相容，且比采用藍寶石基板的技術(shù)節(jié)省約75%的成本，相當(dāng)適合在現(xiàn)今已折舊完的8寸晶圓廠進行生產(chǎn)，因此普瑞光電已與全球幾家8寸晶圓代工廠展開洽談事宜。
普瑞光電表示，現(xiàn)今大多數(shù)LED外延晶圓系使用藍寶石或碳化硅(Silicon Carbide)基板，但隨著晶圓尺寸愈來愈大，這些材料將遭遇成本高昂、制造困難與取得不易等問題，將阻礙LED在家庭或商業(yè)大樓的照明市場廣泛普及。相反的，利用較大面積、低成本的硅晶圓作為氮化鎵LED的基板，則可顯著改善這些問題。
與此同時，藍寶石基板供應(yīng)商也積極朝向8寸與12寸晶圓世代邁進。總部設(shè)于俄羅斯的LED藍寶石基板制造商Monocrystal已宣稱將開盒即可用(Epi-ready)的8寸C-plane藍寶石基板出貨給全球領(lǐng)先的LED制造商用于研發(fā)工作。該公司執(zhí)行長Oleg Kachalov認(rèn)為，LED市場激烈的競爭促使LED制造商導(dǎo)入更大尺寸的晶圓，因此，相較于6寸藍寶石基板問世后3年后才有LED廠用于生產(chǎn)研發(fā)，8寸基板導(dǎo)入研發(fā)的時程已明顯縮短。
據(jù)了解，Monocrystal在2008年8月即發(fā)布8寸藍寶石基板并出貨給有機金屬化學(xué)氣相沉積(MOCVD)設(shè)備商，如今則已開始提供LED制造大廠進行生產(chǎn)研發(fā)，前后僅經(jīng)過兩年多的時間，顯見LED制造商對導(dǎo)入大尺寸晶圓量產(chǎn)的積極度。
另一家藍寶石基板制造商 Rubicon也于日前宣布開始生產(chǎn)12寸拋光藍寶石晶圓。該公司執(zhí)行長Raja Parvez強調(diào)，由于Rubicon具備獨特的先進制程技術(shù)，因而可實現(xiàn)高品質(zhì)、大直徑藍寶石基板的量產(chǎn)，可因應(yīng)LED在一般照明及消費性電子市場快速成長的需求規(guī)模。而隨著新產(chǎn)品的推出，Rubicon的藍寶石基板產(chǎn)品組合也將完整涵蓋2寸、3寸、4寸、6寸、8寸及12寸等不同尺寸范圍。
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