近幾年，我國LED技術(shù)發(fā)展迅速，取得外延片、襯底及芯片核心技術(shù)的突破性進(jìn)展。那么，關(guān)于LED外延片、襯底、芯片，其產(chǎn)業(yè)發(fā)展道路如何?該持何種投資心態(tài)?本文或許對您有幫助。

　　從LED上游看，集中度加速提升，形成較高行業(yè)壁壘，扼制無(wú)序產(chǎn)能擴張;同時(shí)下游應用創(chuàng )新驅動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。從目前情況看，LED照明加速滲透，LED照明智能化、網(wǎng)絡(luò )化推動(dòng)小間距顯示市場(chǎng)加速爆發(fā)，成為新一輪LED行業(yè)增長(cháng)的主要驅動(dòng)力。

　　LED外延片

　　外延片處于LED產(chǎn)業(yè)鏈中的上游環(huán)節，包括原材料、襯底材料及設備這三大領(lǐng)域。在LED外延片生長(cháng)、芯片、芯片封裝這三個(gè)環(huán)節中，外延片生長(cháng)投資要占到70%，外延片成本要占到封裝成品的70%。

　　外延片生長(cháng)主要依靠生長(cháng)工藝和設備。制造外延片的主流方法是采用金屬有機物化學(xué)氣相沉積(MOCVD)，但即使是這種“最經(jīng)濟”的方法，其設備制造難度也非常大。國際上只有德國、美國、英國、日本等少數國家中數量非常有限的企業(yè)可以進(jìn)行商業(yè)化生產(chǎn)。

　　外延片材料主要是硅，硅外延片也是當前外延片的主體。世界多晶硅、硅單晶及硅片等外延片制造材料幾乎全部為信越(本部在日本，馬來(lái)西亞、美國、英國)、MEMC(本部在美國，意大利、日本、韓國、馬來(lái)西亞、臺灣)、Wacker(本部在德國，美國、新加坡)、三菱(本部在日本，美國、印度尼西亞)等公司所控制，這四家公司的市場(chǎng)占有率近70%。這些公司除了本部之外，都在其它國家和地區設廠(chǎng)，是跨國生產(chǎn)與經(jīng)營(yíng)的公司。

　　國內外延片市場(chǎng)的基本格局是外資企業(yè)產(chǎn)品技術(shù)占據主導，本土廠(chǎng)商逐步崛起。近年來(lái)，下游應用市場(chǎng)的繁榮帶動(dòng)了我國LED產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，外延片市場(chǎng)也迎來(lái)發(fā)展良機。國內LED外延片產(chǎn)能快速提升，技術(shù)水平不斷進(jìn)步，產(chǎn)品已開(kāi)始進(jìn)入中高檔次。

　　為進(jìn)一步完善LED產(chǎn)業(yè)鏈，“十二五”期間各級政府繼續加強對上游外延片領(lǐng)域基礎研究的投入，中下游企業(yè)也在積極向上游拓展。外延片作為L(cháng)ED核心器件中的前端高技術(shù)產(chǎn)品，我國在這一領(lǐng)域的企業(yè)競爭目前仍處于“藍海”階段，國內LED外延片市場(chǎng)發(fā)展前景樂(lè )觀(guān)。

　　LED襯底

　　目前，能作為L(cháng)ED襯底材料包括A1203、Sic、Si、GaN、GaAs、Zno等，但目前商用最廣泛的是A1203、Sic，其它諸如GaN、Si、ZnO襯底還處于研發(fā)階段，離產(chǎn)業(yè)化還有一段距離。

　　LED襯底材料是半導體照明產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展的基石。不同的襯底材料，需要不同的LED外延片生長(cháng)技術(shù)、芯片加工技術(shù)和器件封裝技術(shù)，襯底材料決定了半導體照明技術(shù)的發(fā)展路線(xiàn)。因此，襯底材料的技術(shù)路線(xiàn)會(huì )影響整個(gè)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)路線(xiàn)，是各個(gè)技術(shù)環(huán)節的關(guān)鍵。

　　Si襯底

　　在硅襯底上制備發(fā)光二極體是本領(lǐng)域中夢(mèng)寐以求的一件事情，因為一旦技術(shù)獲得突破，外延片生長(cháng)成本和器件加工成本將大幅度下降。

　　Si片作為GaN材料的襯底有許多優(yōu)點(diǎn)，如晶體品質(zhì)高，尺寸大，成本低，易加工，良好的導電性、導熱性和熱穩定性等。然而，由于GaN外延層與Si襯底之間存在巨大的晶格失配和熱失配，以及在GaN的生長(cháng)過(guò)程中容易形成非晶氮化硅，所以在Si 襯底上很難得到無(wú)龜裂及器件級品質(zhì)的GaN材料。另外，由于硅襯底對光的吸收嚴重，LED出光效率低。

　　LED芯片

　　LED芯片結構設計主要是考慮如何提高外量子效率，即芯片的光萃取效率，提高芯片散熱性能以及在降低成本上進(jìn)行采用新結構新工藝。芯片有很多種新結構，例如六面體發(fā)光芯片、DA芯片結構等。

　　據機構測算，到2017年年底，LED芯片有效產(chǎn)能約8328萬(wàn)片，需求約9235萬(wàn)片。業(yè)內人士認為，LED芯片產(chǎn)能仍低于需求?？紤]到2017年需求穩定增長(cháng)，LED芯片將處于供不應求的狀態(tài)。而隨著(zhù)LED芯片供不應求，相應地LED外延片也將“水漲船高”。

　　由于經(jīng)濟的全球化，LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也在逐步形成國際分工，國際LED產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)數量分布梯度明顯，產(chǎn)業(yè)鏈上游的外延生長(cháng)技術(shù)是半導體照明產(chǎn)業(yè)技術(shù)含量最高、對最終產(chǎn)品品質(zhì)、成本控制影響最大的環(huán)節。

　　LED產(chǎn)業(yè)的核心技術(shù)之一是外延生長(cháng)技術(shù)，其核心是在MOCVD設備(俗稱(chēng)外延爐)中生長(cháng)出一層厚度僅有幾微米的化合物半導體外延層。MOCVD設備是LED產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中最重要的設備，其價(jià)值占整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈(外延片—芯片—封裝和應用)的70%。

　　目前，作為上、中游外延片和芯片技術(shù)，國際上有嚴格的技術(shù)壁壘，只有美、日、德等國的少數企業(yè)掌握。目前，世界范圍內能夠生產(chǎn)MOCVD設備的企業(yè)，主要有德國愛(ài)思強(Aixtron，70%國際市場(chǎng)占有率)、美國維易科(Veeco，20%國際市場(chǎng)占有率)、日本大陽(yáng)酸素(Sanso，7%國際市場(chǎng)占有率)等。

　　當前，國際上Gan研究和生產(chǎn)最成功的企業(yè)是日本日亞公司(Nichia)和豐田合成(Toyota Gosei)，均使用自行研發(fā)的MOCVD設備。韓國企業(yè)在政府的支持下，已通過(guò)引進(jìn)英國Thomas Swan的技術(shù)，仿制出MOCVD設備并開(kāi)始銷(xiāo)售。目前，行業(yè)內最領(lǐng)先的日本企業(yè)對技術(shù)嚴格封鎖，其中對Gan材料研究最成功的日本日亞化學(xué)和豐田合成(Toyoda Gosei)的MOCVD設備則根本不對外銷(xiāo)售，另一家技術(shù)比較成熟的日本酸素(Sanso)公司的設備則只限于日本境內出售。

　　技術(shù)上，日本、美國、德國的公司掌握了目前國際上最先進(jìn)的高亮度LED照明外延生長(cháng)技術(shù)，并且各有不同的特點(diǎn)，但都利用各自原創(chuàng )性核心專(zhuān)利在世界范圍內設立了專(zhuān)利網(wǎng)，僅與Gan相關(guān)的專(zhuān)利就有4000多項，美國、日本Gan藍、綠光LED照明專(zhuān)利有500多項。在外延技術(shù)上，目前大量的專(zhuān)利集中在對Gan基LED的討論，緩沖層的出現使得在襯底材料上的Gan生長(cháng)質(zhì)量更加優(yōu)良。

　　我國LED產(chǎn)業(yè)還有很大的推進(jìn)空間，要加大對LED的研發(fā)力度，掌握LED核心技術(shù)，突破國外專(zhuān)利制約，進(jìn)一步拓展國內外半導體照明市場(chǎng)，研發(fā)開(kāi)拓性的創(chuàng )新成果，擴大我國LED產(chǎn)業(yè)規模。一旦產(chǎn)業(yè)化，將是顛覆的技術(shù)突破。

　　來(lái)源：半導體信息