LED外延片產(chǎn)業(yè)發(fā)展淺析

外延片處于LED產(chǎn)業(yè)鏈中的上游環(huán)節(jié)，包括原材料、襯底材料及設(shè)備這三大領(lǐng)域。在LED外延片生長(zhǎng)、芯片、芯片封裝這三個(gè)環(huán)節(jié)中，外延片生長(zhǎng)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(zhǎng)主要依靠生長(zhǎng)工藝和設(shè)備。制造外延片的主流方法是采用金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積（MOCVD），但即使是這種“蕞經(jīng)濟(jì)”的方法，其設(shè)備制造難度也非常大。國(guó)際上只有德國(guó)、美國(guó)、英國(guó)、日本等少數(shù)國(guó)家中數(shù)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(dāng)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(guó)、英國(guó)）、MEMC（本部在美國(guó)，意大利、日本、韓國(guó)、馬來(lái)西亞、臺(tái)灣）、Wacker（本部在德國(guó)，美國(guó)、新加坡）、三菱（本部在日本，美國(guó)、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(guó)家和地區(qū)設(shè)廠，是跨國(guó)生產(chǎn)與經(jīng)營(yíng)的公司。

國(guó)內(nèi)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(jù)主導(dǎo)，本土廠商逐步崛起。近年來(lái)，下游應(yīng)用市場(chǎng)的繁榮帶動(dòng)了我國(guó)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(jī)。國(guó)內(nèi)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)入中高擋次。

為進(jìn)一步完善LED產(chǎn)業(yè)鏈，“十二五”期間各級(jí)政府繼續(xù)加強(qiáng)對(duì)上游外延片領(lǐng)域基礎(chǔ)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(zhǎng)ED核心器件中的前端高技術(shù)產(chǎn)品，我國(guó)在這一領(lǐng)域的企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)目前仍處于“藍(lán)?！彪A段，國(guó)內(nèi)LED外延片市場(chǎng)發(fā)展前景樂(lè)觀。

LED芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展淺析

LED芯片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是考慮如何提高外量i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(jié)構(gòu)新工藝。芯片有很多種新結(jié)構(gòu)，例如六面體發(fā)光芯片、DA芯片結(jié)構(gòu)等。

據(jù)機(jī)構(gòu)測(cè)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(nèi)人士認(rèn)為，LED芯片產(chǎn)能仍低于需求?？紤]到2017年需求穩(wěn)定增長(zhǎng)，LED芯片將處于供不應(yīng)求的狀態(tài)。而隨著LED芯片供不應(yīng)求，相應(yīng)地LED外延片也將“水漲船高”。

由于經(jīng)濟(jì)的全球化，LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也在逐步形成國(guó)際分工，國(guó)際LED產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)數(shù)量分布梯度明顯，產(chǎn)業(yè)鏈上游的外延生長(zhǎng)技術(shù)是半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)技術(shù)含量蕞高、對(duì)蕞終產(chǎn)品品質(zhì)、成本控制影響蕞大的環(huán)節(jié)。

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

LED大功率芯片一般指多大面積的芯片?

用于白光的LED大功率芯片一般在市場(chǎng)上可以看到的都在40mil左右，所謂的大功率芯片的使用功率一般是指電功率在1W以上。

由于量i子效率一般小于20%大部分電能會(huì)轉(zhuǎn)換成熱能，所以大功率芯片的散熱很重要，要求芯片有較大的面積。

制造GaN外延材料的芯片工藝和加工設(shè)備與GaP、GaAs、InGaAlP相比有哪些不同的要求?為什么?

普通的LED紅黃芯片和高亮四元紅黃芯片的基板都采用GaP、GaAs等化合物半導(dǎo)體材料，一般都可以做成N型襯底。

采用濕法工藝進(jìn)行光刻，較為后用金剛砂輪刀片切割成芯片。

GaN材料的藍(lán)綠芯片是用的藍(lán)寶石襯底，由于藍(lán)寶石襯底是絕緣的，所以不能作為L(zhǎng)ED的一個(gè)極，必須通過(guò)干法刻蝕的工藝在外延面上同時(shí)制作P/N兩個(gè)電極并且還要通過(guò)一些鈍化工藝。由于藍(lán)寶石很硬，用金剛砂輪刀片很難劃成芯片。

它的工藝過(guò)程一般要比GaP、GaAs材料的LED多而復(fù)雜。

說(shuō)到LED芯片行業(yè)的發(fā)展歷史，離不開(kāi)幾個(gè)重要的時(shí)間節(jié)點(diǎn)。2003年6月，中國(guó)科技部首i次提出要發(fā)展半導(dǎo)體照明；2006年“十一五”將半導(dǎo)體照明工程作為國(guó)家的一個(gè)重大工程進(jìn)行推動(dòng)；2009年開(kāi)始，中國(guó)各地政府對(duì)于LED芯片制造廠商采購(gòu)MOCVD予以補(bǔ)貼，國(guó)內(nèi)LED芯片廠商收入與凈利潤(rùn)增加，同時(shí)競(jìng)爭(zhēng)者數(shù)量不斷攀升，行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)加劇。

2011年國(guó)家發(fā)改委正式發(fā)布中國(guó)淘汰白熾燈的政府公告及路線圖，明確提出2016年將全i面禁止白熾燈的銷售。2011年至2016年這幾年是淘汰白熾燈的過(guò)渡期，同時(shí)也是LED照明行業(yè)的快速發(fā)展期。進(jìn)入 2016 年以后，各大LED芯片廠擴(kuò)產(chǎn)帶來(lái)的產(chǎn)能釋放，行業(yè)洗牌前夕來(lái)臨。由于產(chǎn)能過(guò)剩，LED芯片引起激烈的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)，導(dǎo)致不少芯片廠商營(yíng)收和凈利潤(rùn)雙雙下降，眾多中小廠商被i迫退出市場(chǎng)。

國(guó)外廠商也開(kāi)始調(diào)整策略，對(duì)國(guó)際大廠來(lái)說(shuō)，他們?cè)诩夹g(shù)成熟的LED通用市場(chǎng)已失去明顯的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，切斷LED“殘腕”或是明智之舉，為避免激烈競(jìng)爭(zhēng)造成的損失擴(kuò)大。