在剛拉上帷幕的拉斯維加斯美國LightFair International 2012照明展，美商Bridgelux行銷副總裁Jason Posselt宣傳該公司已經可實現量產8吋矽基板的GaN型LED。

Jason Posselt指出，該公司先前已經打造出每瓦135流明的GaN-On-Silicon LED，在矽基板上面長晶，這種方法最大的意義在於要降低大尺寸晶圓在生產為LED時的成本，同時，矽基板的價格比藍寶石基板的價格要低。過去以來，這項技術並沒有受到太大重視的原因是良率、成本與技術門檻。如今，該公司已經成功地打造出具備足夠競爭力的產品，同時也獲得許多市場客戶的選用。Bridgelux這次發表的最新成果，是614mW, <3.1V@350mA的1.1mm尺寸LED，是目前8吋矽基LED最高效率的產品，該公司強調未來會繼續發表這方面的進度與發展。

在產能方面，矽基板已經是半導體行業最普遍的基板材料，其中8吋晶圓廠設備已經老舊，矽基板的LED可以對原有的產能很方便的利用。Bridgelux策略是與日本大廠東芝合作，兩家公司將以東芝在亞洲的某間8吋晶圓廠產能，搭配最新改良的GaN-On-Silicon技術，量產8吋矽基板LED，2013年量產的影響可能不小，預期可降低75％的成本。

LEDinside認為這項發展，其實牽動了以藍寶石基板為基礎的現有大部分LED晶元產業，原本市場預期的技術進展並沒有那麼地快，但是Bridgelux的這項突破很有可能改變現有的競爭格局，引發不同技術進步路徑的激烈交鋒。

基板材料是半導體照明產業技術發展的基石。不同的基板材料，需要不同的外延生長技術、晶元加工技術和器件封裝技術，基板材料決定了半導體照明技術的發展路線。基板材料的選擇主要取決於以下九個方面：
[1]結構特性好，外延材料與基板的晶體結構相同或相近、晶格常數失配度小、結晶性能好、缺陷密度小；
[2]界面特性好，有利於外延材料成核且黏附性強；
[3]化學穩定性好，在外延生長的溫度和氣氛中不容易分解和腐蝕；
[4]熱學性能好，包括導熱性好和熱失配度小；
[5]導電性好，能製成上下結構；
[6]光學性能好，製作的器件所發出的光被基板吸收小；
[7]機械性能好，器件容易加工，包括減薄、拋光和切割等；
[8]價格低廉；
[9]大尺寸，一般要求直徑不小於2英吋。

藍寶石/Al2O3

目前用於氮化鎵生長的最普遍的基板是Al2O3，其優點是化學穩定性好、不吸收可見光、價格適中、製造技術相對成熟；不足方面雖然很多，但均一一被克服，如很大的晶格失配被過渡層生長技術所克服，導電性能差通過同側P、N電極所克服，機械性能差不易切割通過激光划片所克服，很大的熱失配對外延層形成壓應力因而不會龜裂。但是，差的導熱性在器件小電流工作下沒有暴露出明顯不足，卻在功率型器件大電流工作下問題十分突出。

部分廠商用倒裝晶元（flip-chip）來製備功率型器件來克服這個問題。國際市場上Al2O3基板今後的研發任務是生長大直徑的Al2O3單晶，向4-6英吋方向發展，以及降低雜質污染和提高表面拋光質量。目前主流藍寶石基板片廠商均能夠實現6吋批量交貨。韓廠三星LED已將絕大部分產能轉為6吋。不過目前中國的晶元廠主流採用的還是2吋片，主要是基於成本的考慮。

根據LEDinside調研目前基板市場價格如下表：

4吋面積僅為2吋的4倍，但是價格卻為接近2吋片的7倍。

碳化矽/SiC

除了Al2O3基板外，目前用於氮化鎵生長的基板就是SiC，它在市場上的佔有率位居第二，它有許多突出的優點，如化學穩定性好、導電性能好、導熱性能好、不吸收可見光等，但不足方面也很突出，如價格太高、晶體質量難以達到Al2O3和Si那麼好、機械加工性能比較差。 另外，SiC基板吸收380 nm以下的紫外線，不適合用來研發380 nm以下的紫外線LED。

由於SiC基板優異的的導電性能和導熱性能，不需要像Al2O3基板上功率型氮化鎵LED器件採用倒裝焊技術解決散熱問題，而是採用上下電極結構，可以比較好的解決功率型氮化鎵LED器件的散熱問題，故在發展中的半導體照明技術領域佔有重要地位。目前國際上能提供商用的高品質SiC基板的廠家只有美國CREE公司,Cree公司于2012年4月12日宣布，其白光功率型LED光效再度創下LED產業最高紀錄，達到254 lm/W。這一記錄要比Al2O3基板實現的最高光效記錄高了近百個lm。SiC基板今後研發的任務是大幅度降低製造成本和提高晶體結晶品質。

矽/Si

在矽基板上製備發光二極體是本領域里夢寐以求的一件事情，因為一旦技術獲得突破，外延生長成本和器件加工成本將大幅度下降。Si片作為GaN材料的基板有許多優點，如晶體質量高，尺寸大，成本低，易加工，良好的導電性、導熱性和熱穩定性等。然而，由於GaN外延層與Si基板之間存在巨大的晶格失配和熱失配，以及在GaN的生長過程中容易形成非晶氮化矽，所以在Si 基板上很難得到無龜裂及器件級質量的GaN材料。另外，由於矽基板對光的吸收嚴重，LED出光效率低等缺陷。

不過由Bridgelux這次發表的最新成果614mW, <3.1V@350mA的1.1mm尺寸LED來看，內量子效率已經取得重大進展。結合早先OSRAM發布的一款6吋矽基板上生長的藍光晶元，光功率也達到了3.15V時達到634mW，矽基板LED在光效上已經非常逼近Al2O3基板。

上面是Osram推出的矽基板LED產品：UX:3

氮化鎵/GaN

用於氮化鎵生長的最理想的基板自然是氮化鎵單晶材料，這樣可以大大提高外延膜的晶體質量，降低位錯密度，提高器件工作壽命，提高內量子效率，提高器件工作電流密度。可是，製備氮化鎵體單晶材料非常困難，到目前為止尚未有易於量產且行之有效的辦法。有研究人員通過HVPE方法在其他基板(如Al2O3、SiC)上生長氮化鎵厚膜，然後通過剝離技術實現基板和氮化鎵厚膜的分離，分離后的氮化鎵厚膜可作為外延用的基板。這樣獲得的氮化鎵厚膜優點非常明顯，即以它為基板外延的氮化鎵薄膜的位錯密度，比在Al2O3 、SiC上外延的氮化鎵薄膜的位錯密度要明顯低；但價格昂貴。因而氮化鎵厚膜作為半導體照明的基板之用受到限制。

不過由三菱化學已經宣稱能夠量產GaN加基板。已投下約5億日圓在水島事業所內興建基板加工產線，並於4月完工，之後將於7月進行基板樣品出貨，並將於10月正式量產直徑為2吋的GaN基板，月產量為500片(可供應10萬個LED燈泡使用)。三菱計劃于2013年將GaN基板月產能大幅倍增至6,000片(以直徑2吋的產品換算；以下同)，之後並計劃于2015年進一步擴增至30,000片的規模，以借此一口氣掌握業界標準，預估三菱化學對GaN基板的總投資額將達數百億日圓。

和現行主流的藍寶石基板相比，GaN基板雖具有轉換效率高（約為三倍）等優點，惟最大難題在於生產成本過高，但因三菱化學已確立了高效率的生產技術，故從中長期來看，三菱化學分析其成本面應可抗衡藍寶石基板。該項目與藍光LED之父中村修二博士的在加州大學芭芭拉分校（UCSB）的研究有關。先前市場也有消息指出，三菱化學與藍光LED之父中村修二已成功運用液相沉積法生產出氮化鎵(GaN)晶體。

中國也有公司在這方面展開探索，蘇州納維宣稱能量產直徑2吋厚度為300μm的非極性自支撐的GaN基板，這為國際市場上外延晶元廠探索GaN基外延提供了很好的基礎。不過，就市場發展當前狀況而言，中國本土廠商在這方面的技術發展，還有一段時間要趕上國際進度。

LEDinside觀點

Ledinside分析，更多不同LED基板技術的選擇，對保持LED產業的活力至關重要，因為這意味著更多的創新和顛覆性的突破的機會，在與傳統產業競爭中取得更大的競爭優勢，更快實現綠色節能照明普及的目標。

同時，這也為那些缺少核心技術和通路資源卻動輒數億、數十億甚至到百億資金豪賭的廠商來說，是個重要的啟示，科技產業雖然有著嚴重的路徑依賴，但是顛覆性的技術創新也隨時會出現，錯誤的投資決策很有可能變成沉沒成本，讓企業陷入萬劫不復。

LED產業目前正在關切未來LED基板與LED技術的走向，因為重新洗牌的成本不小，值得密切注意。