巧妇难为无米之炊,PS3用蓝色激光二极管“断粮”?

2006-11-29 09:03:17来源: 电子工程专辑

尽管在日本以几乎一小时才一部的惨淡记录开场,数天之后,万众瞩目的索尼PS3依然在美国高调发行。PS3在美国的起步价达到了499美元,但2006年这个节日期间的购买者大部分是那些提前预订的消费者:他们早早就在发行点外面安营扎寨,然后兴冲冲地跑出来,手里拿着他们的战利品。但PS3并不会在整个假日期间一直顺风顺水,原因只有一个:PS3光盘系统中所用蓝色激光二极管的生产跟不上,索尼是“巧妇难为无米之炊”。

PS3在美国首发数量为40万台,据称比在日本首发数量少10万台,还不到索尼之前所计划在美国首发数量的一半,根本供不应求。这主要要归咎于蓝色激光二极管的生产,更准确地说是405纳米波长的蓝紫色激光器。这些问题十多年以来一直困扰着蓝色激光器的开发。

GaNLED和激光器量产技术开发领域的著名先行者,UC-Santa Barbara大学材料工程教授Shuji Nakamura表示:“要在氮化镓产品的生产上获得高产量确实是个很大的挑战。谁都没有在GaN激光器的制造上真正实现过大产量,因此,索尼的工程师们‘处境艰难’也不足为奇了。”

Nakamura表示,最大的问题在于缺少氮化钾晶体块状培养基。现在的蓝色激光二极管生产都是使用一种独立的GaN培养基,它在一个兰宝石培养基上外延生长,而一旦GaN层形成一定的厚度,这个兰宝石培养基就会被移除。但是通过这种方法制作的培养基有很多缺陷。一个侧向外延生长的方法被广泛用来培养缺陷更少的GaN薄膜,可这种方法常常会导致晶体生长的质量参差不齐,因此晶片上只有一半的二极管可以用作激光器。Nakamura表示,获得高产量的最终方案是开发GaN块状培养基,而他的研究团队和其它研究组织正是在专注于这一领域。

其它的半导体二极管,比如CD、DVD播放机和录像机中的红色激光二极管,曾经也遇到过类似的产量问题,后来通过生产中的一系列努力才得以解决。但是当时这些激光器已经有了合适的培养基。

Nakamura指出:“不懂技术的公司老总们可能会误以为现在的情况和当初是一样的,于是安排工程师赶紧推进。但是现在的情况却完全不一样,根本没有合适的培养基。此外,蓝色激光二极管生产中所用的金属有机化学蒸汽沉积(MOCVD)系统也有问题。那些开发蓝色激光器的公司都是使用自己调整过的独特系统,而据我所致,MOCVD并不适合批量处理。”

索尼位于日本Shiroishi的晶圆厂负责供应PS3所需的蓝色激光二极管。目前,这一工厂已经在大量生产蓝色激光二极管。索尼安装了多个MOCVD系统来加快生产,但一位发言人表示,很难控制好这些系统使之培养出同样高质量的晶体薄膜,改进生产率还需要一定的时间。

索尼电脑娱乐公司计划在年底之前在日本售出100万台PS3,而美国市场销量则要超过100万台,并于明年开始向欧洲供应PS3。如果一切按计划实现,索尼将能在明年三月前总共售出600万台PS3。一位发言人表示,为了赶上这一时间进度,索尼的工厂目前正在紧锣密鼓地生产,以确保能供应足够的二极管。

Strategies Unlimited公司分析师Robert Steele指出,可以说索尼已经赶走了蓝色激光二极管之梦魇,因为这个月它已经售出了将近50万部PS3。一旦能够大量生产,就意味着已经使问题得到了控制,但这不代表这是很容易就能实现的。

确实,一个已经在这个领域有着很长历史的公司可能已经退出了,至少已经缩减了研发。Cree公司一位发言人近日曾表示,Cree已经不再开发蓝色激光二极管。随后的她又表示,Cree仍然在研究这一技术,但现在还不能讨论这一点。

Cree是LED固态照明、电源和通信芯片的供应商,从上世纪90年代早期就开始蓝色激光二极管的研发,但迄今为止还从未销售过这一产品。Cree早在1995年就宣布开发由GaN和硅化合物制成的一种超亮蓝色LED原型,并一度获得国防高级研究计划局提供的蓝色激光二极管研发资金。就在去年,Cree还和Raytheon公司一道获得了Darpa的2690万美元的GaN芯片开发合同,但它是否继续在蓝色激光器上获得资助则还不得而知。

Cree截至到今年7月25日为止最近一个财政年的年度报告指出,该公司正在和日本的Rohm公司合作将这一技术商业化,但是后来截止到9月24日的季度报告中却并没有提及这一项目。Strategies Unlimited公司的Steele指出,Cree以前在每个季度的财政报告上都会提到蓝色激光器研发项目,但最近几个季度以来却没有再讨论过。Cree在这一项目上总是遮遮掩掩,当然,它也没有明确表示过已经停止了这一项目。

如今,夏普已经成为全球第三大蓝色激光器生产商,最近刚在其位于日本Mihara的工厂开始量产。夏普一位发言人表示,夏普生产的20毫瓦输出激光器,仅用于只读应用,寿命为1万个小时,功耗168毫瓦。夏普还在开发一种输出在130到210之间的高功率脉冲波蓝色激光器。

目前唯一的蓝色激光器批发供应商Nichia公司则没有透露它的生产能力。该公司一位发言人表示:“我们只给有限的客户提供激光二极管,因此我们没有公布详情,但是我们目前正在准备大规模扩大生产。”

两种下一代DVD格式都使用蓝色激光器,包括所有的HD-DVD和蓝光产品,除了索尼的之外,都是用的Nichia的激光二极管。前几个月索尼刚刚把在美国推出一款蓝光光盘播放机的计划从7月推迟到秋天,并表示是因为软件开发的延迟而如此。到目前为止这一播放机还没有上市,而索尼也没有调整它的时间表。

东芝是目前唯一的HD-DVD硬件供应商,提供播放机、录像机和光驱,以及用于微软Xbox 360的一款OEM光驱。东芝数字A/V事业部高级经理Shinichi Ito表示,该公司在激光二极管的供应上没有任何问题。和三洋与NEC一样,东芝目前也在开发室内用蓝色激光器能力,但这三家公司都还没有开始生产。

关键字:索尼  GaN  LED

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