Bridgelux: avanzamenti nella tecnologia GaN-ON-Silicon

L’azienda continua a guidare l’industria nello sviluppo di prestazioni commerciali per LED basati su silicio

Bridgelux, azienda leader in ricerca, sviluppo e produzione di tecnologie e soluzioni di illuminazione LED, ha infranto il suo precedente record di Lumen per Watt per Nitruro di Gallio su Silicio (GaN-on-Si). Avvalendosi della tecnologia buffer layer proprietaria, l’azienda ha dato prova di una crescita degli strati GaN senza fessurazioni su wafer di silicio da 8 pollici, senza incurvature a temperatura ambiente, confermando la sua supremazia nella sperimentazione e produzione di LED GaN su substrato di silicio.

Bridgelux sta raggiungendo livelli di prestazioni LED paragonabili agli attuali LED allo stato dell’arte basati su zaffiro. I LED bianco freddo hanno dato prova di livelli di efficienza pari a 160 Lm/W ad un CCT di 4350K. Quelli bianco caldo, ricavati dal GaN su chip in silicio, hanno fatto registrare 125 Lm/W ad una temperatura di colore di 2940K e CRI di 80.

I LED tradizionali sono prodotti utilizzando zaffiro su substrati di carburo di silicio come materiale di base. Entrambi sono più costosi del silicio. Di conseguenza, i costi di produzione hanno ostacolato un’adozione su larga scala di luci LED nelle case e negli edifici commerciali. Ma attraverso l’uso di GaN su wafer di silicio più grandi e più economici, compatibili con i moderni impianti di produzione di semiconduttori, si può garantire un miglioramento nei costi pari al 75% rispetto agli approcci attuali. Il processo tecnologico di Bridgelux ha le potenzialità per abbattere sensibilmente i costi di produzione dei LED e renderlo competitivo rispetto alla tecnologia a luce bianca convenzionale.

‘Le perfomance che abbiamo annunciato oggi rappresentano i più alti valori di Lm/W mai raggiunti per GaN-on-Si e competono con i migliori LED commerciali sviluppati su zaffiro o carburi di silicio (SiC)’ afferma Steve Lester, CTO di Bridgelux. ‘Questo successo è il risultato diretto del nostro investimento nella creazione di un team mondiale di scienziati e ingegneri esperti nei materiali e nella progettazione di chip, fortemente focalizzato sulla ideazione di una tecnologia di processo epitassiale leader nel settore. Siamo molto soddisfatti della rapidità dei nostri progressi in quest’area, e continueremo a sviluppare i nostri processi GaN-on-Si per favorire la migrazione della produzione commerciale di LED dallo zaffiro ai substrati di silicio. I nostri primi prodotti GaN-on-Si saranno disponibili sul mercato entro i prossimi due anni.’

Il coefficiente di espansione termica di GaN è sensibilmente più elevato rispetto a quello del silicio. Questa discrepanza può causare la fessurazione delle pellicole epitassiali, o l’incurvatura dei wafer, sia durante la crescita epitassiale che a temperatura ambiente. Il processo buffer layer proprietario di Bridgelux produce wafer anti-fessurazione che sono sostanzialmente piatti a temperatura ambiente.

I LED blu incapsulati da 1,5 mm emettono 591 mW con livelli di efficienza plug wall pari al 59% a 350mA, superando ogni valore sinora pubblicato. I LED anteriori godono di una tensione diretta molto bassa, 2,85V a 350mA, rendendoli ideali per l’utilizzo ad elevate densità di corrente. Ad un’emissione di corrente di 1 amp, i LED hanno emesso 1,52 Watt di energia blu ad una tensione diretta di 3.21V, pari ad un’efficienza plug wall del 47%. Un’uniformità della lunghezza d’onda con sigma 6,8nm è stata dimostrata per wafer LED da 8 pollici con lunghezza d’onda media di 455nm.

‘Questo nuovo progresso tecnologico è conseguenza dei continui investimenti di Bridgelux nella Ricerca e Sviluppo combinati con un focus singolare sulle esigenze del mercato dell’illuminazione solid-state’, afferma Bill Watkins, CEO di Bridgelux. ‘Questa innovazione fondamentale rappresenta una svolta per il settore che permette drastiche riduzioni negli investimenti di capitale up-front richiesti per l’illuminazione solid state e aumenta sensibilmente il tasso di adozione sul mercato. Bridgelux, che mantiene un modello operativo asset-light, è ben posizionata per trarre vantaggio dalla transizione ai substrati di silicio. Lo sfruttamento dell’R&D e della nostra proprietà intellettuale nel campo del LED epitaxy permetterà all’azienda di stringere alleanze con importanti produttori di semiconduttori. Lo sfruttamento di fabbriche di semiconduttori esistenti mediante le partnership di cui sopra ha il potenziale di influenzare positivamente costi di produzione, margini e ritorni sul capitale investito’.