LED产业观察分析过去的成就和走到弯路探讨LED未来发展趋势

 

美国运用资料公司(其MOCVD客户包含三星、士兰明芯、东芝、台积电、美光以及IMEC)和韩国周星公司也正在开发MOCVD设备,预备打入中国商场。当时美国运用资料公司已有一台4英寸设备在士兰明芯试用,而韩国自2009年下半年起推进LED设备廉价化方案,预订于2010-2012年3年内投入500亿韩元(约4500万美元)研制经费,用于推进MOCVD设备廉价、引入制程主动化体系等,2010年进入MOCVD研制范畴的周星工程有限公司于韩国MOCVD设备廉价方案中居主导公司位置。

另一个值得重视的疑问是,将来4英寸MOCVD设备将变成干流,现期间台湾外延厂商在技能上现已具有出产4英寸和6英寸的才干,可是出于本钱的思考,大都台湾厂家仍是以2英寸的MOVCD设备为出产主线,大多数欧美与韩国厂商则早已运用4英寸MOVCD设备。商场预期一旦4英寸外延片资料本钱大幅崩落,2英寸的MOCVD设备将逐渐被4英寸所替代,到时国内许多购进的MOCVD必定要面临再次晋级的进程。


图1 MOCVD设备厂商的营收比拟

国产化困局

一些中国厂商也加入了这个商场。

“当时一些中国厂家也在研制MOCVD设备,有更多的人都在测验进入这个范畴,但咱们晓得MOCVD的技能十分复杂,MOCVD设备制作进程中要用机械学、光学、真空、气体动力、化学、热场散布、三废处置以及电控方面的常识,参加竞赛者会面临许多的困难,特别是出产型设备要让用户觉得安稳,并且是长时刻安稳。”Aixtron CEO Paul Hyland这样说道,连美国运用资料都并未放在眼里的Aixtron对中国业者的“竞赛”更是一副听之任之的姿势。

“国内的大学院所,在推出样机后,还少有听到下出产线的音讯,从外延片出产厂家听到杰出反应的更是鲜有,从这一点上说,设备国产化当时仍是可贵达观。” 业界关于国产MOCVD的观念自是不尽相同,一些业内人士以为,中国当时尚少有能够供给用于老练工业化出产的MOCVD设备厂家,这似与研制出资比拟涣散、无法构成合力,缺少商场化运作形式有关,也与国内精加工水平太低有关。也有教授以为,“样机出来了,技能也走通了,只能说是完成了设备的10%,要进入大出产线还有90%的作业要做,其间包含商场开辟、客户评估、售后效劳等一系列的疑问,真实有人来买单才是硬道理。”

“将来中国MOCVD设备制作最缺什么?不是钱,也不是客户,而是人,是最尖端最前沿的研制团队,”一些教授还主张,国家关联部分应会集各方研制MOCVD设备的单位的人才和资源,要会集优势军力打歼灭战,会集资源挑选国内有根底的项目进行要点撑持,只要会集财力、物力、人力在某些范畴,才有期望有所打破。”还有一些教授以为,政府层面应加强方针优惠、人才引入和推进危险出资机制的构成,特别是在商品开发和进入商场方面,政府应对本乡设备公司和工业链加强方针上的扶持,特别是要撑持出产型的、能满意量产需求的设备研制。

另据记者知道,实际上,当时国内MOCVD设备出产厂家中也已散落了来自美国运用资料、Aixtron和Vecco的各种尖端人才,甚至有人调说,美国运用资料公司好像成了中国半导体工业的“黄埔军校”。

别的,“将来MOCVD要注重技能与设备的联系,两者相联系才是真实的展开方向。国家不但要赞助MOCVD设备的研制,还要在研制期间充分思考技能与设备的联系,赞助外延出产公司去试用MOCVD,依据设备特性探究出成功的外延出产技能,由于这个进程相同要花费无穷的人力、物力和财力,”南昌大学副校长江风益如此说道。对此,一些国内设备公司也持附和观念,他们以为,除了将来不断定的商场需求要素,开发MOCVD最大的技能危险仍是开发和断定用户所需求的技能和关联硬件,而公司在商品将进入技能开发期间时,会从国际一流外延出产商中招聘一名器材技能教授,来专门辅导这项作业。

不可否认,由于半导体照明新兴工业的股动,将来中国将是国际上最大的运用商场,而国产化MOCVD设备具有价钱低、保护便利等国外设备无法比拟的长处,中国“十二五”方案标明中国要加速国产设备的运用,完成国产MOCVD设备的打破。

近几年,国内已有十几家公司或组织研制出多台MOCVD样机,如中科院半导体所、昭信集团与华中科技大学协作、青岛杰生光电、南昌大学、上海永胜等单位也出产了研讨型或出产型的MOCVD设备,而来自上海公司界的中微半导体、抱负新能源、中光电更是集聚了一批来自国际高端的尖端人才。那么国产设备出产和研制是不是真实到达了预期?将来是不是真实具有量产才干?这在当时好像仍是一个不能一语道来的疑问。

2012年3月,有音讯称中科院半导体研讨所研制开发48片2英寸MOCVD首台样机获得重大进展。样机经过了真空、压力、温度、旋转、主动传输等一系列设备功能目标实验查核,中科院半导体照明研制中间副主任曾一平标明,从样机到商品,还需求做更多的安稳性、可靠性长时刻查核实验,作许多契合商品需求的优化完善作业。

依照预订方案,中科宏微近期方针是拟用3年时刻展开设备研制、实验调试和工业化验证,完成年产值在100台以上的批量出产才干。 

南昌大学副校长江风益近来在承受记者采访时标明:当时南昌大学研制的出产型MOCVD设备(2英寸×37片,用于硅衬底蓝光LED出产),前进了出产速率, 内片均匀性标准差0.6-2.2nm,特别是削减了C污染,这一特性对缩短出产时刻有重要价值(一般设备C污染随出产速率增大而疾速增多),新设备量子界面更平,功能到达商用需求。

而对此也有一些业内人士标明了纷歧样观念,如今2英寸蓝宝石衬底的价钱现已降至7~8美元,比拟2英寸硅衬底4~5美元,硅衬底优势并不显着,“4英寸以上硅衬底才干在本钱上占有显着优势,”、“晶能光电出产的商品也已不是之前宣扬的硅衬底LED作为主打商品来发生成绩,而是转为凭借蓝宝石衬底LED来补偿”。

2011年10月20日,厦门乾照光电股份有限公司对外发布公告,全资子公司扬州乾照光电有限公司从北京思捷爱普半导体设备有限公司采办一台MOVCD,当时已顺利完成了硬件调试。该设备归于四元系设备,调试后首要用于出产四元系LED红黄光和太阳能电池。青岛杰生则标明当时研制的MOCVD设备(6片机),首要为研制合适深紫外高铝掺杂的特别反响器。

一起,天龙光电与华光电设备(香港)有限公司协作展开MOCVD设备项目的音讯也颇令业界注目,依照天龙光电的方案,方案2012年末年商品切入商场,出售1~2台MOCVD设备。一位华光电的高管在承受记者采访时标明,真实出产出彻底合用的MOCVD设备有必要由设备厂和技能人员相联系,需求设备厂和做技能的单位协作,将制作好的设备放在做技能的单位里运用,不断地供给设备运转的情况,发现设备的不足之处和需求改善的当地,一起也总结资料的成长技能进程,对操控软件的改善供给参阅。

而天龙光电真实有望打破MOCVD设备外资独占局势吗?关于外界的怀疑,天龙光电一位高管标明,天龙运用资金优势对接协作方技能优势,特别协作方团队中心成员均匀具有15年以上在国际一流半导体设备公司作业的经历,包含曾为Aixtron、Veeco及美国运用资料等全球MOCVD设备领导厂商的技能教授,特别是中心技能教授出自Aixtron。

MOCVD在走向国产化的一起也在承受着来自各方面的怀疑,“MOCVD是十分精细的设备,里边涉及到十分复杂的物理化学变化的进程,这种高端设备不是一朝一夕就能搞出来的东西,短期内能够能做出来样机,但做出来并不意味着真实能卖掉,能卖掉一台两台也纷歧定意味着能量产,能量产也纷歧定能确保继续的高安稳性和高可靠性,真实的商业机出来能够还要面临许多应战”,有人这样以为,设备造价高,运用危险大,特别是,即便国产设备出来了也会面临公司是不是会真实采办的疑问,有多少国内外延芯片厂家情愿抛弃宝马买奇瑞呢?

一些厂商就标明,将来更将倾向于挑选收购技能老练经历丰富且售后效劳完善的进口MOCVD设备,由于“MOCVD是一门艺术,艺术的功底不是一而就的,特别是现有的外延技能是在这些进口设备上开宣布来的,相对比拟老练,若是买了国产机台再不断的来修修改改,恐怕就很难确保芯片产值。”

另一方面,当时趋于饱合的商场供需也成了设备国产化的不利要素,“如今国内买了那么多的MOCVD,国内的设备即便极好,暂时商场也会很难翻开;何况国内公司出产型MOCVD出来的时分,MOCVD的技能和产能等目标都向前愈加前进了一个大的台阶,”一些观念以为,若是真是这样,到时Vecco和Aixtron推出新商品,价钱和功能都远远逾越如今的设备,恐怕国产MOCVD就只剩余跟着Vecco和Aixtron后边疲于奔命的去追赶了,何况,就算国内MOCVD能够卖了,可是Vecco和Aixtron只要把出售价钱一下拉,又会呈现什么样的情况还很难说。

尽管如此,也有一些芯片公司标明了对MOCVD国产化的决心与等待,武汉迪源光电科技有限公司总经理董志江标明:“咱们期望MOCVD设备有国内的出产厂家呈现,这样能够降低整个工业链的本钱,”无论怎么,有国产设备,才干让进口设备改动点姿势。

另一家国内芯片公司的一位高管以为,出产厂家无论是不是挑选采办国产设备,有国产设备投入商场最少能拉低国外设备的高价钱,而国产设备除了有地域和本钱优势,更要能够在商品的质量、可靠性、本钱及量产等归纳功能方面与国外设备可对比,特别不能仅停留在仿照和盯梢期间,只要“赶上”在设备职业是没有办法生计的,有必要超越,有必要找到一个打破点,在技能上、产值上、本钱上有独特的当地。这样看来,国内设备公司要做的作业真实太多,特别需求前进外延大规模出产所需的设备长时刻运转的可靠性、安稳性、安全性和体系保护。一起,也需求学会躲避专利壁垒,逐渐树立起具有自主常识产权的中心技能,全部可谓负重致远。

而国产化设备终究会比进口设备廉价多少呢?关于这一点,北京思捷爱普半导体设备有限公司关联人士标明,思捷爱普的最终方针即是期望做到100万美元/台,约比国外设备降低三分之一;一些设备公司也标明因国内出产的人工本钱低和本地装置、本地售后效劳等要素,国产MOCVD设备出售价钱将为国外的60%左右。


图2 4"外延片本钱的比拟

MOCVD商场尚处“消化期”

当时,MOCVD的运用率也被大家看作是商场回暖与否的晴雨表。

据Aixtron出售公司关联人士泄漏,比拟一二月份的商场清淡,三月份中国台湾和大陆LED厂商对MOCVD设备的产能运用率显着上升,一些厂家特别是台湾厂商的MOCVD产能运用率晋升至70%~80%以上。

而全体上看,2010~2011短短两年时刻,中国的工业出资者简直吸收了全球80%以上的MOCVD设备。如今,面临上游产能结构性过剩的危机,如此巨大的设备怎么去让未翻开的商场消化这些商品似仍是无解,而事实上,现已有一部分公司开端出售并未开封的“二手设备”。

展望2012年的商场前景,设备大厂Aixtron也标明当时订单能见度极为有限,上一年末商场清淡的情况能够继续到本年上半年,“从2011年Q3起,许多客户暂缓发货,尽管没有撤销出货,但暂缓的一切订单价值到达1亿欧元,到2011年Q4,LED商场呈现显着下滑”;而从上一年下半年开端,由于国内MOCVD装机容量的扩容,LED职业结构性产能过剩变成实际,从原资料到芯片到终端商品,职业提早进入结合期。

另据商场研讨组织IMS猜测,依据MOCVD设备产能形式预算,当时已方案或下单的MOCVD设备足以满意将来几年的需求,2012年GaN基MOCVD的出货量将降至342套,降低起伏达48%,当时正处谷底,估量本年二季度中后期会有缓慢上升。甚至一位国内设备出产公司高管预估2012年中国大陆商场需求量仅50~100台左右。

“MOCVD机台其完成已简直趋于饱满,已呈现供过于求的情况”,业界遍及以为,估量从2012年开端,全球MOCVD机台新产能成长将会逐渐趋缓,将来唯有靠照明商场支撑才干见得转机,而当时国内芯片公司也都已放慢了扩大机台的节奏,一些小厂更是呈现了设备搁置的情况,加上上一年下半年突然呈现产能过剩,让中国LED上游出资MOCVD设备脚步暂停,一度造势要购进百台MOCVD的协光电更是诡异地调转方向,在投掷大把订金后拂袖而去,着实让怀有百台订单且采办了许多原资料的爱思强“呆若木鸡”了一场;2012年第一季更鲜有听到芯片公司扩大机台的音讯。

或许,对国内芯片出产公司来说,尽管采办了许多MOCVD,可是由于专业技能人才缺少、出产技能掌握不到位,出产出来的芯片在功能上仍与台湾业者有适当距离,对这些公司来说,当时更为重要的是“怎么晋升商品的功能质量和性价比,特别是找到可行商业渠道消化现有库存”,比方,截止2011年12月底,国内一家芯片出产公司共到货50台MOCVD,仅有20台投产,该公司高管标明,跟着中国新增的MOCVD产能开出,2012年上半年国内LED芯片价钱将会见底,到时构成的库存消化时刻至少要6个月以上。

再以三安光电为例,三安光电副总经理吴志强博士在近来承受记者采访时标明,除了优化出产技能、降低本钱、加强商品研制力度等,三安当时最急需的是全体体系的专业办理人才和能够与商场接轨的商场营销人才,然后活跃拓宽运用商场,加大商品出售力度;特别在工业结合期和波云诡的经济大环境下,公司遍及进入了一个困难的“破茧期”,真实能撑得住的才是强者。

而关于将来是不是会思考采办国内机台,吴志强泄漏,也有国内设备出产厂商来三安“投石问路”,但从三安的角度上,当时仍持稳重情绪,由于技能的老练和安稳仍是第一位的,何况,以均匀本钱来说,MOCVD设备本钱占芯片本钱的二成左右,关于整个灯具来说,“其本钱占比更微乎其微,似并不到百分之一”。

吴志强还标明,2009年,三安光电只是具有22台MOCVD,而当时三安已具有144台MOCVD,中心技能团队已远超越百人,且多是来自台湾,怎么强化内部办理,确保这个团队的高效、加强技能人员的扩大和安稳更为重要,比拟办理机台,办理机台的人或许更需求“办理”。

“硅衬底”的猜测

展望将来,4"和6"MOCVD技能应不会是最终方针。很有能够的是,外延会展开到更大尺度,这方面,8"以上蓝宝石衬底技能还不老练,且十分贵重,而硅衬底尺度能够很快做到8"甚至12",当时,国际上许多公司及研讨组织都加大了硅衬底上半导体照明技能的研制脚步,几大巨子包含台积电、三星、Micron等都正在进行硅衬底LED的研制,美国运用资料等也已进入这一要点范畴,“衬底资料的改动(硅衬底)将会晋升出产功率和降低本钱”已成一致。

“中国当时特别需求抓住机遇,会集力量侧重开发合适硅衬底上成长GaN外延的MOCVD设备,”美国耶鲁大学博士、中国科学院姑苏纳米所研讨员孙钱标明,硅上GaN是一项全国际正在高速展开的中心技能,该技能工业界和学术界现已研讨了近十五年,其技能难度在于硅衬底和GaN之间不只要较大的晶格失配,并且二者的热膨胀系数相差很大,外延成长结束降温进程时GaN薄膜中发生很大的张应力,进而外延片翘曲并发生裂纹,严重影响资料质量和器材功能。

“当时现已是霸占硅上GaN易发生裂纹这个国际性难题的时侯了“,孙钱博士在美国硅谷的普瑞光电公司Bridgelux Inc.任外延研制科学家时担任8英寸硅衬底上GaN基高亮度LED的外延研制,创下了硅上LED光效的国际纪录:160lm/W(60×60mil芯片350mA下),颇令业界重视。近来他在承受记者采访时泄漏,当时他主导开发的硅衬底LED芯片均匀光效已到达120lm/W(45×45mil芯片350mA下)。

“MOCVD设备开发的趋势将环绕怎么前进设备安稳性、前进商品良率、降低资料运用量等方面进行描绘”,在这一点上,Veeco高档技能工程师James Pratt以为:“降低外延本钱首要从前进商品良率及产能两方面一起着手;首要手法有前进机台安稳性,添加产能的一起注重智能化并削减人工操作,开发削减MO源运用量的商品,开发多反响腔式外延炉等”,2011年,注重运用商场需求和效劳的Veeco在中国区域的成长相较上一年成长将近80%,赚得可谓盆满钵满。

“Aixtron于2011年11月推出CRIUS系列最新MOCVD体系-CRIUS(r) II-XL,经过19x4英寸标准的新式CRIUS II-XL反响器可较CRIUS(r) II前进46%的产能,具有了LED工业同级设备中最大的产能和最优化的运作本钱,”2012年3月16日,德国Aixtron在姑苏树立的训练及演示中间成功开幕,Aixtron公司研制副总裁Michael Heuken在承受记者采访时标明,大尺度衬底片是一个展开趋势,而4英寸、6英寸、8英寸衬底是一个必定趋势。由于它契合低价钱、高产能、高度主动化及最大程度运用衬底的需求。在这一点上,Aixtron大中华区副总裁Christian Geng博士以为:衬底尺度增大后,会直接致使良率降低,所以有用操控技能进程的一致性及良率也变成要害疑问。

Michael Heuken一起标明,MOCVD机台的一个重要研制方向是展开以硅衬底出产LED的机台,硅衬底的特色首要是能够用在大芯片出产,一起能够大力降低本钱,据他介绍,2001年爱思强就现已将这项技能研讨初次宣布在科学杂志上,当时Aixtron在研制上投入6000万欧元在德国树立研讨中间,即是研讨硅衬底技能。

能够说,MOCVD设备是外延资料成长及芯片出产最为要害的设备,不只决议LED商品的功能,并且也决议LED的出产本钱。而当时能够供给工业化出产MOCVD设备制作商有限,会集程度较高,首要在欧美和日本,仅Aixtron、Veeco和日本Sanso三家,德国Aixtron公司和美国Veeco公司根本独占了MOCVD设备商场,日本Sanso公司出产的GaN-MOCVD设备本来仅限日本商场出售,但本年将会以4寸基板的MOCVD设备为重心开端方案中国商场(在上海某家公司已有三台日本Sanso的MOCVD设备)。

 

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