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中镓半导体是国内首家专业以研发、生产氮化镓(GaN)衬底材料的企业，“我坚信同质外延将成为未来的主流，在这之前，公司将以蓝宝石图形化衬底导入市场，目前公司的产品包括GaN衬底、GaN/Al2O3复合衬底、蓝宝石图形化衬底、激光剥离设备，同时我们也在研发新型的GaN衬底材料。”中镓半导体总经理张国义介绍，公司定位于专业的衬底制备企业，坚信专注引领未来的GaN衬底材料市场。
何为同质化外延？为何它将主导未来市场？蓝宝石图形化衬底价格走势如何？带着一系列疑问，高工LED记者走进中镓半导体，与张国义博士进行深入探讨。
同质外延将成为主流
高工LED：中镓半导体是专业生产衬底的公司，所生产的衬底产品包括GaN衬底、GaN/Al2O3复合衬底、图形化蓝宝石衬底，公司是如何确定的技术路线？您如何看待各种衬底产品未来的发展？
张国义：外延包括同质外延和异质外延，同质外延是指在同一种衬底材料生上长同一种外延层，比如硅衬底生长硅、GaN衬底外延生长GaN；而用蓝宝石衬底或者其他衬底生长GaN就是异质外延。现在大家普遍采用的技术是用蓝宝石、碳化硅等衬底生长GaN外延。但从原理来说，最好的技术是同质外延，即用GaN衬底生长GaN外延。目前GaN衬底的主要问题是成本太高，而且镓资源比较有限。
建立中镓半导体是基于对未来发展趋势的考量，我们希望走向同质外延，走向GaN/Al2O3复合衬底。复合衬底表面是GaN，下面是蓝宝石，这样的结构跟GaN衬底生长GaN外延是一样的。复合衬底既减少了镓的用量，又可以满足同质外延的生长要求，我给它起名叫广义的同质外延。
高工LED：在产品的推广上，公司如何布局？
张国义：虽然我们拥有GaN衬底、复合衬底技术，但目前使用客户较少，市场还不够成熟。2012年复合衬底是培育期，还做不到大力推广，技术的转变还需要过渡期。目前市场的趋势是蓝宝石图形化衬底，图形化衬底的发光效率较普通衬底可提高20%-30%，而且可提高内量子效率，改进晶体质量。所以复合衬底成为主流之前，一定是图形衬底(PSS衬底)。我们将蓝宝石图形衬底作为近期作为进入市场的产品。
我们还有一个产品—激光剥离设备，要推广复合衬底，需要将GaN和蓝宝石剥离，蓝宝石重复使用(2-5次)转移到其他衬底，要使用激光剥离设备。国际上激光剥离设备两大类，气体激光器和固体激光器，现在做固体激光器现在只有我们在做，气体激光器的稳定性、效率、损伤等很多方面都不如固体激光器。未来的发展肯定是固体激光器。
高工LED：您讲到未来的发展主流是GaN衬底，但目前使用最多的还是蓝宝石衬底。而且客户有使用习惯，要他改变生产的习惯，还需要时间的过渡。蓝宝石衬底的价格也在不停的下降，GaN衬底要成为市场主流，还需要多长的市场培育期？
张国义：单从衬底角度来讲，复合衬底的成本肯定比蓝宝石衬底高，但复合衬底的优势是显著的。首先，复合衬底可增加产能，蓝宝石生长LED外延结构的过程需要七个小时，复合衬底可大大简化生产工艺，只需不到三个小时，产能可增加一倍。同时也可节省MO源等气体材料。
第二，采用复合衬底，可以制备上下电极结构，不需要刻蚀出n-电极结构，可以有效总结LED的发光区，减少制备工艺过程，增加量产。
第三，LED存在这样一个现象，增加电流LED发光，很快到达一个顶峰，再增加电流，效率就降下来了。蓝宝石衬底的热导率低，热量散不出来，效率肯定会下降。复合衬底可以制备上下电极结构LED，可以采用热导率高的金属衬底材料，电流分布非常均匀，整个发光效率可再提高。
所有这些计算下来，复合衬底的成本反而比用蓝宝石衬底低30%，这不是我自己的看法，国际上早有这样的路线图。2010年是异质外延向同质外延转移的元年。2010年确实出现过这样的苗头，但上升的速度还不够快，还要有一个阶段。依赖于GaN衬底复合衬底技术的发展和客户的技术的提升，配合起来以后未来的趋势肯定是复合衬底。
半导体照明走向分工专业化
高工LED：目前很多芯片厂开始涉及到蓝宝石衬底的开发，您如何看待？你如何看待半导体照明未来的发展？
张国义：半导体照明行业有几个趋势，首先，分工越来越专业化、越来越细致。做芯片的公司，只能够把PSS衬底这一块是作为副业去做的，他在设备，技术研发等方面很难有大的投入，要跟上我们专业做衬底的公司，就很难。另外，我们大批量生产价格会降低，他买我们公司的PSS衬底，会比自己做还更便宜。
第二，技术含量向上游集中也是未来的一个发展趋势。如生长的技术越来越集中在设备上，设备最后可以做到像傻瓜相机一样，按钮就行。如材料生长技术向衬底去发展，比如采用复合衬底，会大大减少MOCVD生长技术的需求，甚至把激光剥离过程在衬底制备中完成，用户连剥离都不用了，这就是技术含量往上游集中的趋势。
第三，向规模化发展，不可能像现在这样遍地开花。虽然现在很多公司，但一定会通过整合，包括技术整合，规模整合，上下游整合，形成规模化生产，形成品牌，主导主流市场。
对于中镓半导体来说，2011年是我们的技术提升年，品牌推广年。经过一年的发展建设，把设备、生产技术都提升以后，2012年我们定位做量产的元年，一定要把产量给提升上去。
高工LED：中镓半导体研发生产的衬底材料，应用市场如何？
张国义：我们研发的衬底材料主体是GaN用的衬底材料，种类很多，包括PSS图形衬底，GaN单晶衬底，GaN的各种复合衬底等。用途也很广，包括半导体照明的LED、GaN基激光器、大功率电子器件，探测器等，我们都有布局。GaN衬底我们瞄准的是激光器，大功率电子器件的应用；复合衬底和外延层转移技术，主要是瞄准LED应用，向大尺寸衬底的发展，我们也在考虑，包括硅衬底上面的GaN的复合衬底。
2012年我们主推图形化的蓝宝石衬底，应用于半导体照明，目标是月产能达到15万片。目前的月产能是6万片。2012年上半年力求达到10万片，下半年15万的目标。明年会推出几款新的图形化衬底产品。
复合衬底主要以培育市场为主，但也会有所增加，2012年会有8台HVP设备投入使用，主要产品是GaN单晶衬底和复合衬底。
蓝宝石价格期待回归理性
高工LED：今年蓝宝石衬底的价格可谓坐上了过山车，2英寸蓝宝石衬底从最高峰的35美元/片已经跌至6-8美元/片。您怎么看待价格波动？
张国义：现在价格已经探底，其实到6美金的时候很多公司几乎没有利润。蓝宝石最大的是电力的消耗。目前蓝宝石的公司选择电费比较便宜的地方去生产，比如山西、鄂尔多斯。计算到这种程度他的利润空间可想而知。
今年蓝宝石价格回升的空间不大，2010年很多蓝宝石项目投入进去，如果不做，这些投入和设备怎么办，他肯定坚持去做，再加上技术的提升，产能一旦释放，价格提升的空间有限。另外从需求讲，按照以前的计算，如果所有的MOCVD的安装到位，产能释放出来，市场需求还是可以的，但如果MOCVD的安装放缓势必影响市场需求。
高工LED：蓝宝石图形化衬底的利润可以做到多少？目前蓝宝石衬底投资阶段性过热，产能过剩严重，您如何看待其未来的发展？
张国义：目前蓝宝石图形化衬底的国际行情价在18美元/片左右，我们的价格更具有竞争优势。从我们自身来说，第一，加强管理，降低成本；第二，上规模，靠规模效应。一般来说，行业月产能5万片以下亏本，5万片左右不一定赚钱，最少10万片以上才有钱可赚。
蓝宝石的发展有几个趋势，一是向大尺寸发展，四寸、六寸提升起来，需求量还是会有所增加。第二有时间了大家可能做一些非极性面的，如R面和C面，在某些特定的产品上会有所应用。
蓝宝石应用在GaN外延的需求有限，大家都开始开拓蓝宝石在其他领域的应用，比如镜片、手表膜、透镜、手机屏等等。
