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【专访】 ALLOS首席执行官:GaN-on-Si为Miciro LED生态系统铺路

日期: 2018-05-25
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德国知识产权许可公司ALLOS Semiconductors将自己定位成“适用于LED、电源和射频应用的硅基氮化镓(GaN-on-Si)晶圆技术的领先供应商”,并声称具有市场上最好的晶体质量、均匀性以及低晶圆翘曲度。

LEDinside有幸采访了ALLOS公司首席执行官Burkhard Slischka,并请他谈论了该公司的专有技术和他对未来MicroLED的展望。

【专访】 ALLOS首席执行官:GaN-on-Si为Miciro LED生态系统铺路

(图片:ALLOS Semiconductors)

问:Burkhard,很高兴能采访您!首先我们谈谈读者最为关心的问题:为什么是硅基氮化镓?几乎所有传统LED的生产都是采用蓝宝石衬底,为什么Micro LEDs不一样?

答:为了能够成功生产Micro LED,根本性的改变是必要的,例如,采用新设备设计和新颖的制造技术。此外,最重要的是,生产良率必须远高于当前LED行业。 对于所有这些变化,硅基氮化镓是关键的推动因素,并且可以节省成本。

问:在您看来,硅基氮化镓在生产良率和成本方面都有着更好的表现?

答:对,就是这样。 为了理解这一点,我们需要从外延片生长到Micro LED芯片被成功应用于显示器的全过程来看待整个价值链。

问:在这个价值链上,您认为使用硅基氮化镓衬底最大的影响在哪里?

答:整个链条上有三个因素,即较大晶圆直径的成本优势、硅薄膜加工的优势以及晶圆均匀性对良率的巨大影响。

问:那我们首先谈谈均匀性。2017年底,Veeco和ALLOS联合发布新闻声称,ALLOS技术已可在200毫米硅基氮化镓晶圆上实现最佳均匀性。与蓝宝石基板氮化镓相比如何?

答:我们展示的晶圆波长均匀性小于1纳米,厚度均匀性等甚至更好。200毫米硅基氮化镓晶圆与150毫米蓝宝石基板氮化镓晶圆在这些方面的表现相当。 此外,我们的技术具有非常好的晶圆可复制性。

下一个目标是在±1纳米bin的范围实现99%晶圆面积

问:您认为未来还有提升空间吗?

答:是的,我们当然可以。 仅仅四周的时间,我们就通过Veeco的Propel反应腔取得了这些成果。 所以还有很大的改进空间。 下一个目标是在±1纳米bin的范围实现99%晶圆面积。

问:与其他人在150毫米蓝宝石基板氮化镓上获得的均匀性相比,你是否认为ALLOS可以在200毫米的硅基氮化镓上获得相同甚至更好的均匀性?

答:是的,均匀性一致,但晶圆面积几乎是其两倍。

问:优秀的均匀性对Micro LED的重要性似乎比对传统LED要高得多,为什么?

答:均匀性是良率的关键推动因素。每个显示器都需要数百万个具有完全相同波长的Micro LED芯片。 在组装之前对LED芯片进行的分类或后续进行的任何像素修复都会增加显示器的成本。因此,这需要在一开始就采用非常均匀的外延材料来解决,否则Micro LED显示屏将不具有成本竞争力。

问:在这种情况下,您认为最佳晶圆均匀性和每单位面积晶圆的最低外延成本哪个更重要?

答:这个问题非常好。单看这两项中的一项其实是不科学的。因为具有更好均匀性的晶圆能够提高所有后续制造步骤的良率。因此,即使外延成本更高,也可以通过更好的成品率来弥补成本上的差距。

“使用200 mm CMOS节省45%”

问:这导致了我们之前提到的第二个因素,即更大晶圆直径的成本优势。据我所知,转向更大的晶圆直径会降低每个芯片的成本。但是对于200 mm 蓝宝石基氮化镓来说,会是一样吗?

答:是的,原则上应该这样认为。除此之外,蓝宝石存在三个问题:1)200 mm蓝宝石衬底的高成本; 2)可能无法实现所需的晶圆均匀性; 3)由于翘曲度大,能否获得足够的成品率。但更重要的是硅基氮化镓的另一个优势:可以使用现有的200 mm互补金属氧化物半导体(CMOS)的处理能力,预计每个区域的成本节省45%。与此同时,它提供了Micro LED所需的高制程良率,传统LED只有在大规模资本支出和技能升级后才能匹配。

问:你提到的45%只是来自芯片加工吗?

答:对的,更高的收益来自于衬底去除和粘合,以及巨量转移时更好的“面积经济”。

问:还有一个技术论点是我想了解的。您刚刚说在蓝宝石上很难实现均匀性,那如何在200 mm的硅片上实现均匀性?

答:我们的硅基氮化镓技术配备了独特的应变工程技术。这使得我们能够同时实现两件事:在生长过程中,我们可以获得非常好的温度均匀性;冷却后形成平的且无裂纹的晶圆。通常这两者要折衷,但我们可以同时提供两者。顺便说一下,我们非常有信心将这个比例调整到300 mm。

“平的且无裂缝的300 mm是可能的”

问:300 mm硅基氮化镓?

答:是的,300 mm是可能的。不巧的是,目前还没有300 mm的工业级MOCVD设备。但我们乐观地认为会发生改变。我们很快就可以展示第一款平的且无裂缝的300 mm硅基氮化镓(GaN-on-Si)磊晶片。

问:很有趣!我明白了您刚刚介绍的硅基氮化镓(GaN-on-Si)对于Micro LED的成本优势。但是,与蓝宝石基氮化镓(GaN-on-sapphire)的性能差异呢?据我们了解,业界对硅基氮化镓(GaN-on-Si)的亮度和光效率存在担忧。

答:事实上,使用硅基氮化镓(GaN-on-Si)来实现足够好的晶体质量非常困难,这会损害您提到的LED的性能。我们克服了这一缺陷,在业界使用硅基氮化镓实现了最佳的晶体质量。实际上,我们的顶层缺陷密度仅为2 x 108 cm-² TDD,与蓝宝石基的值相当。

问:对LED的性能,意味着什么?

答:这意味着一旦我们授权并将其技术转让给客户,他们现有的在蓝宝石上生长的发光层与我们的硅衬底上氮化镓缓冲层会被结合到一个配方中。这会产生出我们谈到的具有所有优异性能的GaN-on-Si磊晶片,以及拥有我们客户现在在蓝宝石上生长的相同的发光结构和性能。

“与蓝宝石基性能相同”

问:我们继续讨论商业方面。Micro LED对供应链的影响如何?

答:應用裝置大廠的目标应用将决定开发和业务决策。智能手机、电视机还是其他类型的设备制造商,要么按照苹果的模式,在自身内部建立Micro LED的能力;要么激励战略合作伙伴为价值链上的零件提供解决方案。但无论是哪种情况,他们都需要协调价值链的技术、收益和成本,并在一定程度上为研发提供资金。 只等某个供应商为Micro LED提供端到端的解决方案对我而言并不是一个可行的策略。

问:这会如何影响ALLOS未来的经营战略?

答:ALLOS在三个市场(LED,电源和射频)都拥有强大的硅基氮化镓(GaN-on-Si)技术。我们看到这三个市场需要不同的技术和业务架构,我们还需要在这三个市场中应用不同的战略和战略合作关系。

问:未来两年,公司在Micro LED有什么目标?

答:在Micro LED方面,我们正在与大公司和新创公司进行合作,进一步开发该技术。基于我们今天已经取得的出色表现以及我们强大的知识产权组合,我们看到我们处于一个有利的位置。现在,在价值链上拥有其他合适的合作伙伴,以及所需的资金用于开发Micro LED并进入量产,同样重要。

问:假如我是您刚刚提到的一家應用裝置大廠,并且会带领和赞助此类开发,我会要求获得此研发技术的专有权......

答:是的,我们目前听到了很多这样的说法,正确的配合可能是一个双赢的解决方案。

问:感谢您与我们交谈,Burkhard。我们7月份在Micro LED论坛上见!

答:我很期待!


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