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I
l 2013 potrebbe essere un
anno decisivo per i produttori
di substrati in zaffiro, l’ossido
di alluminio (Al
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O
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) in forma
cristallina che trova applica-
zione, in particolare, nella
realizzazione di componenti
in nitruro di gallio (GaN) co-
me dispositivi di potenza e
LED ad alta luminosità. No-
nostante il futuro promettente
di entrambe queste tipologie
di prodotto, eventi maturati
nel corso degli ultimi tre anni
hanno reso difficile trarre pro-
fitto dalla produzione dei soli
substrati in zaffiro.
Nel report “Sapphire Sub-
strates 2013”, recentemente
pubblicato dalla società di
analisi di mercato francese
viene
messo in evidenza come la
scarsità di substrati in zaffi-
ro verificatasi nel 2010 e a
inizio 2011 abbia stimolato
l’ingresso sul mercato di oltre
80 nuove aziende che hanno
determinato un eccesso di of-
ferta. Questo, unito alla debo-
le domanda di LED nel 2012,
ha portato a un considerevole
deprezzamento dei substrati
in zaffiro, fino al di sotto dei
costi stessi di produzione. Il
2013 e il 2014 saranno per-
tanto caratterizzati, secondo
gli analisti di Yole Développe-
ment, da una riorganizzazio-
ne del mercato per mezzo di
consolidamenti e cessioni.
Il ‘rivale’ GaN-on-Si
A rendere incerto il futuro
dello zaffiro sono anche i pro-
gressi della tecnologia GaN-
on-Si: dopo anni di annunci
disattesi, le tecniche per la
crescita epitassiale di strati di
arseniuro di gallio su un sub-
strato di silicio hanno raggiunto
la fase di commercializzazione
e paiono ben avviata sulla stra-
da della produzione di massa.
Tra le aziende che realizzano
dispositivi di potenza in GaN-
on-Si ci sono grandi attori
come
e
Ma non si
può parlare di arseniuro di gal-
lio senza sconfinare nel mon-
do dell’optoelettronica e dei
LED in particolare. Sebbene
oggi l’80% dei LED utilizzino
substrati in zaffiro (con wafer
tipicamente delle dimensioni
di due o quattro pollici), i gran-
di produttori stanno spingendo
per passare ai substrati in sili-
cio che promettono risparmi
fino al 60% a livello di die. I
motivi sono da ricercarsi nella
possibilità di utilizzare impianti
precedentemente utilizzati per
la produzione di circuiti integra-
ti Cmos per fabbricare wafer di
maggiori dimensioni che offro-
no una più alta resa. Le difficol-
tà dell’etero-epitassia GaN-on-
Si sono comunque notevoli, a
cominciare dalla facilità con
cui gli strati realizzati con ma-
teriali di costante reticolare ed
espansione termica differenti
si deformano e si fratturano.
e
devono
comunque essere riuscite a
trovare un valido compromes-
so: lo scorso dicembre è stato
infatti dato l’annuncio che entro
la fine dell’anno il processo per
realizzare LED su un wafer
di silicio da 200 mm sarebbe
stato implementato presso
l’impianto giapponese di Kaga,
di proprietà di Toshiba Electro-
nics. Si parla di produzione di
massa di LED da 112 lumen e
1W con volumi di 10 milioni di
unità al mese. Anche
e
puntano sui wafer
in silicio da 200 mm, ma non è
ancora chiaro quando saranno
in grado di sostenere una pro-
duzione in grandi volumi.
Nuovi sbocchi
per lo zaffiro
Va detto che, specie con il re-
cente abbattimento dei costi,
lo zaffiro rimane ancora il sup-
porto d’elezio-
ne per i pro-
duttori di LED;
g u a r d a n d o
al futuro, tut-
tavia, è com-
prensibile la ri-
cerca di nuovi
sbocchi appli-
cativi. Le spe-
ranze vengo-
no dal mondo della telefonia
mobile e degli smartphone,
due ambiti in cui gli enormi
volumi produzione posso-
no cambiare radicalmente
il destino dei fornitori dei
loro componenti. Lo zaffiro
potrebbe infatti trovare ap-
plicazione come protezione
delle lenti delle fotocamere
e degli schermi dei telefoni
cellulari. Come substrato
per circuiti integrati potreb-
be invece trovare largo im-
piego nella realizzazione di
circuiti RF Si-on-Sapphire
rivolti alle comunicazioni di
nuova generazione (in par-
ticolare LTE).
Già oggi un miliardo di switch
di antenna realizzati da
con
il processo UltraMos trovano
posto in altrettanti smartpho-
ne e telefoni cellulari, e il
futuro potrebbe vedere una
maggior diffusione di ampli-
ficatori di potenza e filtri RF
con substrato di zaffiro.
EON
ews
n.
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febbraio
2013
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M
assimo
G
iussani
T
erza
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agina
I prezzi in caduta e la
concorrenza di GaN-on-Si
hanno costretto i produttori
di substrati in zaffiro
al consolidamento e
alla ricerca di nuovi sbocchi
GaN:
zaffiro o silicio?
