专利壁垒不可怕 看硅衬底LED技术如何提升竞争力

今年2月份美国国际贸易委员会发起投票决定正式对部分LED产品及其同类组件启动337调查，涉案产品包括LED灯泡以及LED芯片等。一时间业界哗然，LED领域的专利战一触即发。对LED芯片来说，蓝宝石衬底技术被日亚掌控，美国科锐独霸碳化硅衬底技术，在硅衬底技术上我国走出了一条具有核心知识产权的国产化芯片道路，逐渐打破了日本和欧美LED厂商形成的坚固专利壁垒。所以在最近的“两会”上，江西代表团提出将硅衬底LED产业化上升为国家战略予以重点推进。

硅衬底LED制造技术是不同于蓝宝石和碳化硅衬底的第三条LED芯片制造技术路线，与其他两种方法相比，具有四大优势。一是硅材料比蓝宝石和碳化硅价格便宜，而且生产效率更高，因此成本低廉，能使LED芯片成本比蓝宝石衬底芯片大幅降低；二是器件具有优良的性能，芯片的抗静电性能好，寿命长，可承受的电流密度高；三是芯片封装工艺简单，芯片为上下电极，单引线垂直结构，在器件封装时只需要单电极引线，简化了封装工艺，节约封装成本;四是具有自主知识产权，产品可销往国际市场，不受国际专利的限制。

虽然硅衬底技术有较好的发展前景，但是在产业化的过程中也存在一些技术难点。由于GaN外延材料与硅衬底之间存在巨大的晶格失配和热失配，因而会导致外延材料缺陷多、裂纹多，最终使得器件成品率低、发光效率低和可靠性差等问题。

由于硅衬底的诸多优势，国际上许多单位或研究机构均加大了对其技术研发的步伐。从2011年起，美国普瑞光电将研发重心转向硅衬底技术;韩国三星、LG、日本三垦电气、剑桥大学、马德伯格大学等一大批知名企业和研究机构也纷纷“进军”硅衬底技术；2012年东芝公司投入巨资并收购了美国的普瑞公司的硅技术部门；近日，晶电取得ALLOS Semiconductors硅基LED授权，并成功完成第一阶段的技术转移。面对国际企业的竞争压力，我国应保持先发优势，提升自主品牌的国际竞争力。

加强产业链良性互动 推动硅衬底技术协同创新

一是引导上下游企业联合攻关，实现硅衬底芯片的整体配套。由于硅衬底芯片封装的特殊性，封装形式和方法与蓝宝石衬底的芯片有些差别。目前国内大部分LED封装企业为蓝宝石衬底芯片配套，制约了硅衬底的大规模推广。应加强引导和集中支持硅衬底上下游骨干企业开展战略协作，进行联合攻关，实现关键技术的集中突破。

二是推进硅衬底技术创新，提升芯片竞争力。硅衬底芯片和蓝宝石衬底相比，在大功率芯片方面光效水平已经接近，但是需要进一步优化一致性、均匀性和可靠性等。同时，硅衬底的优势之一就是衬底面积不受限制，应加快衬底尺寸向6英寸甚至8英寸产业化推进，进一步降低制造成本，提升价格优势。

三是加强国产设备的应用推广，实现硅衬底芯片的国产化渗透。支持硅衬底研发过程中关键成套国产设备的验证与开发，包括MOCVD设备、光刻机、刻蚀机、封装设备等硅衬底各环节使用设备的配套研发，集聚多方资源，有序推进国产硅衬底LED芯片的推广应用，提升市场占有率。

加大应用市场拓展力度 开展硅衬底差异化品牌建设

一是挖掘细分市场，避免同质化竞争。硅衬底芯片主要应用在“一大一小”，即在大功率芯片和小尺寸芯片应用领域极具优势。大功率芯片方面应拓展室外特种LED照明市场，鼓励企业进一步找准隧道照明、路灯照明、景观照明等不同细分应用领域的发展方向；小尺寸芯片方面应面向背光和显示应用需求，发展液晶背光源和小间距显示屏市场的应用。细化硅衬底芯片应用领域，避免和蓝宝石芯片在相同应用上的低价恶性竞争。

二是瞄准新兴应用，抢占发展先机。开拓硅衬底LED芯片在智能照明系统、生态农业、医疗保健、汽车照明等领域的研发工作，鼓励企业瞄准新型应用领域开展技术创新，抢占发展先机。支持举办硅衬底技术相关论坛，面向用户需求，加大宣传力度，增强使用者对硅衬底芯片的认知度和普及率。

三是创新商业模式，打造自主品牌。鼓励硅衬底LED企业探索新型盈利模式，发挥互联网的优势，线上销售，线下体验和服务，增强产业链各环节的合作。引导企业找准市场定位，从思想意识、制度建设和资金投入等几方面入手，以创新为核心、以质量为生命、以市场为试金石、以政策为支撑，综合采用多种方式，积极推进硅衬底芯片的品牌建设工作。

注重硅衬底知识产权保护 健全LED芯片质量检测体系

一是创新驱动技术研发，加强核心专利布局。

我国已经拥有硅基LED芯片相关专利200多项，主要是发明专利。应进一步以创新驱动技术创新，申请专利，培育商业标志，完善自主知识产权。鼓励企业重视专利布局，以硅衬底LED技术为核心，在外延生长、芯片制造、封装及应用领域等多个方面布局专利网，提升对国外的专利壁垒。

二是制定知识产权战略，增强预警意识。

LED领域的专利战一触即发，知识产权已经成为一种竞争手段。应鼓励企业有效利用知识产权，制定战略体系，建立知识产权预警机制，监测国外重点竞争对手的专利动态信息，降低企业研发前、中、后整个过程中的知识产权风险。

三是加强产品质量监督，完善LED芯片检测指标。

可以说目前市场上LED芯片质量良莠不齐，我们应依托于国家和地方质量监督检验中心，加强市场规范与监督，定期对LED芯片进行安全、节能、环保等方面指标检查，对不达标企业进行公开曝光和处罚，督促企业加强自身管理和技术，提升产品质量。进一步建立具备国际先进水平的第三方检测平台，提升检测能力和水平。