中图半导体成为国内PSS领域的隐形冠军

【编者按】近日，2018年度国家科学技术奖励大会在北京人民大会堂举行，隆重表彰2018年度国家科学技术奖获得者。其中，由东莞市中图半导体科技有限公司、东莞市中镓半导体科技有限公司、广东生益科技股份有限公司参与研发的项目荣获“2018年度国家技术发明奖二等奖”。东莞日报记者带您走进这三家莞企，解密他们的“创新密码”。

一个手掌心大小的圆片里竟刻有十亿多个规格统一的锥体图形，这个经过纳米级高精密加工的材料圆片可以做5万颗1瓦的照明芯片……1月16日，记者来到东莞市中图半导体科技有限公司（以下简称“中图”），中图的工作人员向记者介绍的这个4英寸大小的圆片就是此次2018年度国家技术发明奖获奖项目的主角之一——中图开发及产业化的新型图形化蓝宝石衬底（图形化蓝宝石衬底缩写为“PSS”）。

“新型图形化蓝宝石衬底技术的开发与产业化是由中图在东莞完成的，这也是此次获奖项目的主要产业化成果。”中图总经理、本次获奖项目的第二完成人康凯称，公司专业从事图形化蓝宝石衬底的研发与生产，主营产品是2-6英寸微米级PSS衬底，是目前国内规模最大的PSS供应商。

突破：PSS衬底使LED芯片亮度提升10%

“目前LED技术与行业发展已趋于成熟，LED是一个充分竞争的行业，因此，LED芯片光提取效率提升二到三个百分点，都将为客户带来较大的竞争优势。”说到公司研发团队的技术突破，康凯感慨万千，“经下游外延芯片客户的验证，新型PSS比一般PSS上LED的芯片亮度提升5%-10%。”康凯称，为进一步提高LED的光效和降低成本，公司的研发团队开发了新型PSS产业化制备工艺，突破了PSS制备难度大、生产成本高的技术难题，实现了PSS大规模量产。

中图相关科研人员介绍，LED芯片是LED灯的核心组件，它的主要功能是把电能转化为光能。对于制作LED外延芯片来说，衬底材料是最重要的核心原材料，不同的衬底选择决定着不同的器件工艺。LED芯片是一种氮化镓（GaN）发光器件，由于氮化镓材料的特殊性，目前规模制造只能在蓝宝石衬底上进行，为进一步提高器件的发光效率、降低位错，产业内普遍使用图形化蓝宝石衬底（PSS）为基板材料。

中图从2013年成立以来，一直专注图形化蓝宝石衬底的研发与生产。“图形化蓝宝石衬底，就是在蓝宝石衬底上进行高精密的材料表面加工，利用我们自主开发的刻蚀技术，刻出1-2微米的精准的图形。”康凯解释，一片4英寸微米级PSS衬底中，大概有10亿个图形结构，而我们在生产加工的过程中要保证这10亿多个图形结构每一个都要一模一样，这是高质量的微纳米级PSS衬底必须达到的要求。

“新型图形化蓝宝石衬底既提升了LED芯片的发光强度，又提高了LED芯片的寿命。在产业充分竞争的态势下，采用性价比更优的PSS衬底，将为LED芯片厂家带来更大的竞争优势。”康凯说。

影响：助推半导体照明产业发展 助力节能减排

“拿LED灯来说，现在的LED灯具亮度更高了，寿命更长，价格也更便宜了，这有赖于全产业链的技术提升，其中上游就有我们图形化衬底材料的技术提升的贡献。”中图总经理助理刘凤仪告诉记者，中图属于半导体照明产业链的上游，随着上游材料的技术突破和改进，系列传统的LED应用包括通用照明、LED显示屏等领域产品性能得到较大的提高，成本也逐步下降，与此同时，也逐步带动了LED在汽车照明、紫外杀菌、测量等系列新领域的应用。

目前，随着全球生态环境和能源紧缺问题的日益严峻，LED已经成为性价比较高的生态光源，全面进入照明替代市场。而在项目中，由中图研制并成功产业化的PSS是LED芯片的关键材料，属于LED大产业中的一个细分领域。

据了解，图形化蓝宝石衬底被制成光电子元器件后，其高亮度、高可靠性得以体现，终端应用于LED照明、背光、显示屏等细分领域，促使产品得到了更好的应用效果和适应性，同时有效降低相关应用产品的制造成本，促进有关LED照明、LED背光源、汽车照明、特殊照明、医疗用途等有关应用的提升及推广。

“LED是国内目前发展最成熟的第三代半导体技术应用的产业，已经发展成为我国的优势产业，我们开发的新型PSS衬底有望进一步推进LED产业发展，我们将致力于为行业开发更优的衬底材料，为推进我国半导体产业的发展尽绵薄之力。”康凯介绍，公司在推进项目产业化的进程中，带动了半导体照明上游材料、装备行业多家国内企业的协同提升。

成绩：成为国内规模最大的PSS制造商

由于技术的突破，中图基于项目图形化蓝宝石衬底方面的研究成果，成功地实现了大规模产业化推广应用。“目前公司PSS月产能超过350万片（折合成2英寸PSS），成为国内规模最大的PSS制造商，并成功获得海外国际巨头的认可，打进国际市场。”刘凤仪称。

据介绍，中图PSS产品进入韩国首尔半导体等国际知名LED外延芯片企业供应链，产品用户已发展到包括海外名牌企业和国内多家上市公司在内的国内外40余家芯片制造企业。

“五年来，中图专注做一种产品，持续地进行产品优化及成本控制，务求将PSS产品做到极致，体现着东莞企业精益求精的工匠精神。未来，公司将以开发更优的衬底为企业使命，开发出性价比更高的产品，利用企业掌握的微纳米级的高精密材料表面处理技术开拓其他新产品、新应用。”康凯信心十足地说。

【技术探密】

PSS：蓝宝石衬底上利用特殊技术刻出微米图形

PSS衬底，即图形化蓝宝石衬底，是LED芯片的关键材料，属于LED大产业中的一个细分领域。LED芯片是一种氮化镓发光器件，由于氮化镓材料的特殊性，目前规模制造只能在蓝宝石衬底上进行，产业内普遍使用PSS为基板材料。图形化蓝宝石衬底，就是在蓝宝石衬底上，利用特殊刻蚀技术，刻出1-2微米的精准的图形。PSS衬底既提升了LED芯片的发光强度，又提高了LED芯片的寿命。（记者 杨圣沛）