1. 背景：芯片廠擴產

　　按照晶元公司的預測，（1）如果LED液晶電視占液晶電視市場份額的10%，則目前全世界的LED芯片廠的產能將供不應求（這一預測現在已被證實）；（2）照明市場更大，如果全世界的白熾燈100%的被LED燈替換，則LED照明對LED芯片的需求是LED液晶電視對LED芯片的需求的100倍，即使10%的白熾燈被LED燈替換，對LED芯片的需求也是LED液晶電視需求的10倍。比較樂觀的估計是，在未來1至2年內，LED將大舉進入照明。

　　因此，一方面，各個LED芯片公司都在擴產，另一方面，其他資金也大量進入LED芯片產業。例如，韓國的三星公司采購了大量的外延設備MOCVD。

　　瓶頸在于，外延設備廠的擴產速度有限（據報道，世界兩大MOCVD生產廠家預計到今年底，產能增加1倍），藍寶石襯底廠的擴產速度有限（目前，合格的藍寶石襯底的生產廠家的數量屈指可數）。外延設備廠和藍寶石襯底廠的擴產速度遠遠達不到LED照明對LED芯片的需求的增加的速度。其他的芯片設備和原材料的供應都會出現緊張。

　　如何在未來的幾年內擴大設備廠的產能和原材料廠的產能以滿足LED照明對LED芯片的需求呢？

2. 一種緩解的方法：大電流驅動的LED芯片

　　緩解的方法之一是：研發并在1至2年內生產可以采用大電流驅動的LED芯片，使得一個芯片發出的光通量相當于數個傳統的LED芯片的光通量。

　　大電流驅動的LED芯片的優勢如下：

（1）相當于LED芯片的價格降低到原有芯片的幾分之一，更有利于LED照明的推廣。
（2）相當于現有產能提高了幾倍，而沒有增加極其昂貴的設備投資，降低風險。
（3）提高了新擴產的設備的生產能力。

　　為了更直觀的理解這一緩解的方法，引入兩種芯片產能的定義：

（A）“芯片產能”。

（B）“lm產能”，即，采用lm數量來計算芯片廠的產能，因為照明燈具的要求是采用lm（或lux）數來計算，而不是燈具所使用的芯片的數量來計算，這有些像發電廠的產能是按發電量計算的一樣。

　　例如，一個芯片廠的“芯片產能”是：月產100 kk的45mil芯片。

　　如果每個芯片封裝后在350mA驅動下發出100 lm的光，可以說該廠的“lm產能”是10 kkk lm。但是，如果每個芯片封裝后在更大電流驅動下發出300 lm的光，可以說該廠的“lm產能”是30 kkk lm。然而，按照350mA驅動的100 lm的LED芯片，為了達到30 kkk lm的“lm產能”，則需要的“芯片產能”是：月產300 kk的350mA驅動的45mil芯片。

　　對于上面的例子，這相當于：

（1）大電流驅動的芯片的每lm光通量的成本減低到原來的1/3；
（2）芯片廠家的“lm產能”提高了3倍，但是，芯片廠家的“芯片產能”沒有增加，因而，沒有增加數目巨大的設備投資，節省了擴產月產200 kk 的“芯片產能”的巨額投資；
（3）也節省了月產200 kk的350mA驅動的芯片的外延生長和芯片工藝的原材料費用。

　　即緩解了對設備廠商的壓力，也緩解了對原材料（包括藍寶石襯底）的需求。

　　如果能采用更大的電流（例如，數安培量級的電流）驅動，則優勢更大。

　　韓國的三星公司采購了大量的外延設備這一消息被多次引用，但是，沒有引起廣泛注意的是，三星公司正在與他人合作研發大電流驅動LED芯片，并且已在外延層面進行了專利布局。屆時，不但三星公司的外延設備的“芯片產能”大的驚人，其“lm產能”則更是驚人——數倍于350mA驅動的LED芯片的“lm產能”。沒有大電流驅動芯片的技術的廠家則更難望其項背。

3. 大電流驅動的LED芯片的發展

　　據透露，Cree公司的1.5A電流驅動的芯片正在進行老化試驗，截至目前，6000小時只衰減7%。

　　我們知道：可以用大電流驅動的LED芯片必須在：（A）外延層面、（B）芯片層面、（C）封裝層面，滿足下面的條件：

（A）外延層面：關鍵的問題是要解決在大電流驅動時芯片的量子效率下降（efficiency droop）問題。一些公司正在研發解決效率下降的方法。例如，美國佛吉尼亞大學公開了試驗結果：采用摻雜鎂的InGaN 阻擋層代替無摻雜的GaN 阻擋層，在900A/cm2電流密度下（相當于采用9A電流驅動1mm2芯片），得到最大的外量子效率。作為對比，目前市場上的常見的大功率1mm2的LED芯片的電流密度只有35A/cm2。最近，該大學公開了他們對大電流驅動的非極化LED的研發結果（見圖1）。