洲磊科技發展先進奈米光子晶體設計、量產技術有成,近2、3年與多家國際先進奈米光電設計應用公司策略合作,以獨特光子晶體量產技術能力,共同將光子晶體應用在下一世代顯示器、生醫、通訊等尖端產品領域,未來洲磊以奈米光電元件平台自許,誓作國際間奈米光電元件應用導入量產的重要合作夥伴。
近年來台灣LED產業界在創新技術發展上面臨瓶頸,使得台灣LED產業在核心技術上仍落後國際先進的大廠,加上這幾年來台灣LED產業面臨來自中國大陸與南韓的競爭,產品同質性高,使得價格與毛利持續下滑,業界有心人士皆努力思考如何帶領台灣LED產業走向另一番天地。
看好光子晶體在先進的奈米光電元件領域的巨大市場潛力,2008年 洲磊科技董事長李明順從英國Mesophotonics公司取得光子晶體與準光子晶體(photonic quasi-crystal)專利,當時取得的30多項相關技術專利,成為台灣第一家擁有完整光子晶體基礎專利的公司,數年來洲磊發展出的奈米光子晶體相關專利已達83個,包括台灣,及美、義、荷、法、德、日、韓、中、澳、加。
洲磊科技新創事業處總經理林仲相說,光子晶體是美、日、歐各大光電廠商、重要研發團隊發展的先進技術。最近洲磊與工研院電光所及智財中心做扎實的奈米光子晶體結構專利分析,顯示洲磊的光子晶體專利大多屬於「上位專利」,其中準光子晶體的專利可以用在任何材質的基板上,不僅不會有侵權疑慮,更有機會對國際大廠主張專利權益。
未來合作夥伴可以放心與洲磊攜手將奈米準光子晶體應用在各個先進光電新產品上,可以幫客戶導入量產製作,也可以授權。
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在英國貿易文化辦事處的安排下,英國南安普敦大學物理科學與工程學院副院長Peter G.R.Smith與電子與計算機科學學系Martin D.B.教授6月初來台,參訪交大、清大及工研院,產業界則選定研華科技和洲磊科技。
Peter及Martin兩位教授在英國專攻綠能與通訊,在英國工程和自然科學研究理事會(EPSRC)及英國技術戰略委員會(TSB)資助下,此次來台的目的是進一步瞭解台灣的科技發展現況,並加強南安普敦大學與本地產業界及學術界間的聯繫。
過去幾年,Peter與Martin一直與台灣學術機構(特別是交大)和產業界在高效率LED器件的發展持續合作開發。Peter表示,今年電腦展主題之一的智能城市與物聯網,與此次參訪議題相符,皆是在網路時代中發展新技術來提升生活品質與提高能源效率。
Martin表示,現階段與台灣產業界最緊密的合作夥伴是洲磊科技和台積固態照明,提供新的芯片設計概念和針對知識產權上的保護。對於複雜的光子晶體設計計算,他與洲磊科技持續保持密切合作關係,洲磊擁有的光子晶體相關專利,源自於2001年從南安普敦大學所拆分出來的「 Mesophotonics公司」,在洲磊董事長李明順支持下,2007年成功地將Mesophotonics公司的光子晶體專利與準光子晶體(photonic quasi-crystal)的技術轉移到洲磊,洲磊因此成為台灣第一家擁有完整光子晶體基礎專利的公司。
據了解,歐洲各國目前熱中於綠能技術,利用調整經濟結構,邁向高附加價值的製造業和發展綠能技術。以投資數10億歐元的Euro Horizon 2020 Research programme及PhotoSens新計畫而言,都將加入電子學和光子學,為未來歐洲科學與工程的兩個關鍵技術。這兩個領域被視為對未來所有新設備具有關鍵性的影響。Peter認為,台灣具有光電子技術的專長,加上擁有發展固態照明的優越機會,南安普敦大學可作為關鍵聯繫者及理想的合作夥伴,引進歐洲企業和學術機構與台灣產業界做緊密合作開發。
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洲磊科技與英國南安普敦大學淵源很深,2007年起,洲磊積極開發光子晶體的量產技術,從奈米壓印技術著手,2008年底建立亞洲第一條光子晶體LED量產線。經多年努力,成功完成光子晶體在各種基板的量產開發,如GaN、GaAs、GaP、Si、藍寶石、石英或玻璃基板,製作結構最小達100nm,基板尺寸可達6吋,共累積數十萬片量產經驗,擁有奈米光子晶體量產經驗的公司,在全球僅屬少數。
光子晶體技術本身涉及範圍相當廣泛,橫跨通訊、醫療、LED和太陽能電池。 Martin希望能將光子晶體相關技術應用於各式產品的量產,在生物科學和醫療保健領域具有很大的潛力,是未來光子晶體技術能夠產生巨大影響的開發方向。
做為全球光子晶體(photonic crystal)LED主要量產廠商,洲磊的發展的策略並不侷限在LED產業。即使LED照明時代可以帶動更大的消費市場,但由於目前LED產能過剩,產品平均銷售單價(ASP)仍然疲弱不振,因此洲磊的光子晶體應用同步鎖定在其他潛力行業。
LED照明來臨,若只是提高流明及照度並不夠,在室內應用場合,眼睛的舒適度與產品的亮度同等重要,舒適度通常要靠二次光學設計,如此又衍生額外的成本。因此,光子晶體所創造的高光效產品,目前在戶外及公共空間的照明較能展現價值,要在廣大的室內照明市場取得商機,需要與封裝系統端整合,還得再等一等。
光子晶體在光通訊的應用已逐步展開,從早期長距離的傳輸應用如光纖波導,發展到極短距離的傳輸應用如silicon Photonics,利用多重元件的整合來傳輸光邏輯運算的訊號。目前Silicon Photonics的大廠Luxtera、 Onechip Photonics、Infinera甚至是半導體晶片大廠Intel皆積極開發相關元件,利用光子晶體的特性來有效整合光訊號的處理流程,並同時完成運算的目的。<擷錄經濟>
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洲磊科技董事長李明順表示,李洲科技應用洲磊的光子晶體技術所生產的晶片,成功做出令人市場驚艷的高亮度LED照明產品。
近年,LED磊晶片藉由表面磊晶粗化處理進展至圖形化藍寶石基板(PSS)處理,目的皆在於提升產品的亮度與信賴性,據統計,目前高亮度的藍光LED磊晶都以PSS技術來處理,未來幾年內滲透率將持續提高。
談到光子晶體與PSS製程的比較,洲磊林仲相博士分析,光子晶體為PSS技術的「進階版」,光子晶體/準光子晶體技術在2012年被國際知名市調機構Yole Developpement列為影響LED成本的未來20大關鍵技術之一。
由於氮化鎵磊晶層與藍寶石基板的晶格常數(~13.5%)與熱膨脹係數(CTE)兩者之間所存在的大差異,因此,一個非常大的螺紋狀差排缺陷密度(threading dislocation density)通常會產生於氮化鎵磊晶層之內。而有關此螺紋狀差排缺陷密度所發表過的數據大約在109-1010的範圍內。
目前洲磊開發出利用光子晶體圖形結合PSS,先利用金屬有機化學氣相沉積法(MOCVD)成長一層U-GaN於圖形化基板之上,接著利用奈米壓印與蝕刻的方式製作規則排列式之準光子晶體結構於基板上之上,之後再利用MOVPE去成長元件磊晶結構。
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