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MOCVD試產效果理想 LED設備國產化提速

2014-11-19 作者: 來源:中國電子報 瀏覽量: 網友評論: 0

摘要: 為打破國內LED產業受制于人的局面,《半導體照明科技發展“十二五”專項規劃》明確提出,“十二五”期間將“實現大型MOCVD設備及關鍵配套材料的國產化”。2015年將是“十二五規劃”的收官之年,剩下的時間已經不多,LED設備國產化的目標能否按時實現?

  為打破國內LED產業受制于人的局面,《半導體照明科技發展“十二五”專項規劃》明確提出,“十二五”期間將“實現大型MOCVD設備及關鍵配套材料的國產化”。2015年將是“十二五規劃”的收官之年,剩下的時間已經不多,LED設備國產化的目標能否按時實現?

  關鍵設備國產化已經實現

  從藍寶石材料開始,一直到PSS、外延、芯片端,再到最后的減薄等工藝,目前,國產設備已經能夠很好地代替進口設備。

  半導體照明/LED產業與應用聯盟秘書長關白玉告訴《中國電子報》記者,我國LED專用設備、儀器和材料配套能力正在逐步形成。自主創新的金屬有機源(MO源)實現大規模應用,占國內市場的60%以上;藍寶石襯底材料可滿足國內市場需求的50%以上,目前圖形化襯底已經在批量供應,產品結構的調整已見成效;自主開發的熒光粉、塑封樹脂占有30%的市場份額。

  關白玉表示,2012年年底,國內多家企業研發成功的外延設備MOCVD開始與芯片廠家進行工藝磨合。2013年和2014年電子發展基金項目支持的MOCVD等國產設備相繼進入芯片生產線試用,從目前情況來看,進展順利。同時,多種LED生產專用設備和多種光、電、色、熱性能檢測儀器等已經用于LED生產線,運行穩定。

  “就LED的生產過程來說,從藍寶石材料開始,一直到PSS、外延、芯片端,再到最后的減薄等工藝,目前,國產設備已經能夠很好地代替進口設備。”北方微電子裝備有限公司副總裁紀安寬在接受《中國電子報》記者采訪時表示,“尤其是最近幾年發展比較快的外延、芯片的關鍵設備,也都實現了國產化。”

  按工序的具體順序來看,據紀安寬介紹,浙江晶盛生產的90公斤藍寶石單晶爐,蘇州赫瑞特、湖南宇晶、唐山晶玉、中國電子科技集團公司第四十五研究所(以下簡稱“45所”)等生產的多線切割機,中晟光電、中微半導體的MOCVD設備,45所的清洗設備、光刻機,北方微電子的PECVD設備、ITO薄膜濺射設備、AlN薄膜濺射設備、GaN ICP刻蝕機、PSS ICP刻蝕機,深圳矽電半導體設備有限公司的全自動點測設備,45所、大族激光、蘇州德龍的激光劃切機,45所的自動粘片機、自動引線鍵合機等等,各項技術指標均已接近或超過國外主流機型,部分型號已經成為主流企業生產線上的主力量產機型。

  不同環節市場份額差異較大

  經過十余年的努力,國內設備生產企業在部分領域取得了突破,獲得了較高的市場份額,但是還有很多環節的市場主要被國外企業占據。

  “2003年左右,LED外延片芯片產業才在國內興起,由于國產設備起步較晚,國內沒有與之配套的生產型設備,設備基本全部通過進口。”君盛投資管理有限公司投資總監張為告訴《中國電子報》記者,“經過十余年的努力,國內設備生產企業在部分領域取得了突破,獲得了較高的市場份額,但是還有很多環節的市場主要被國外企業占據。”

  圓融光電科技有限公司是致力于推動LED設備國產化的外延芯片企業,該公司在不同生產環節均有多臺國產設備投入使用。在說到國產設備的強勢領域時,圓融光電董事長梁旭東告訴《中國電子報》記者,北方微電子ELEDE330系列干法蝕刻機在國內大約占到了60%的市場份額,蘇州德龍和深圳大族激光聯手搶到了劃片機約80%的訂單,沈陽芯源的直線型勻膠機也走進了國內大多數芯片企業的生產車間。此外,多家MOCVD企業開始推出樣機,并正在從實驗室走向工廠,開始正式轉化為產品。

  劃片機、蝕刻機、勻膠機都是值得一提的應用領域。梁旭東表示,以劃片機為例,2008年以前國內使用的激光劃片機只有Newwave、Opto、JPSA等3家企業的產品,進口設備一統天下,完全看不到國產設備的身影。在2008年5月份以后,市場上陸續出現了德龍、大族、華工等國內設備企業。經過他們幾年間不懈的努力,到2011年,紫外劃片機市場已經基本成了國產設備的天下,設備單價大幅下降,設備產能也大幅提升。

  2011年之后,隨著芯片企業對芯片亮度的不懈追求,傳統紫外切割已逐漸顯露出很多不足,隱形劃片機逐漸走進了人們的視野,大族激光和蘇州德龍也陸續推出了隱形劃片機。由于隱形切割專利被日本濱松公司掌握,很快德龍就被專利困住,大族激光乘此機會緊急購買日本專利,并迅速進入市場。德龍也積極尋求突破口,對國際專利發起挑戰,終于在2013年將該專利徹底無效,打破了日本專利的壟斷格局,隱形切割設備的生產和芯片的生產得到了徹底解放。

  再來看看LED設備中最核心高端的MOCVD設備。據梁旭東介紹,目前圓融光電正在和兩家國內MOCVD企業進行合作。其中一家是中晟光電,目前在圓融有2個反應腔,處于調試階段,后續將增加為4個反應腔合一的整體結構。中晟MOCVD單個反應腔的容量為66片(2英寸),設備整體設計較為精良,操作方便,中文界面,有利于操作人員工作。“初步的結果較理想,正在做進一步的調試研究。希望未來在維護周期方面可以適當延長,提高設備的利用率。”梁旭東表示。

  另一家是中微半導體,目前在圓融有2個MOCVD反應腔,其中1個已經投入量產。“產品性能可以達到我公司的內部標準,性能指標與Veeco機臺表現接近。另外1個反應腔在調試過程中,后續也將增加為4腔。”梁旭東表示,“中微MOCVD單個反應腔的容量為54片(2英寸),由于是新的設備,在調試過程中也發現了一些可提升的空間,希望在今后可以通過設計、部件等方面的優化使設備更加完善。”

  “目前國內多家企業已經生產出MOCVD設備,并且有多家外延芯片企業正在試用,重大裝備國產化的希望之星已然誕生,正在逐漸形成星火燎原之勢。而其他設備如研磨機、清洗機、甩干機、蒸鍍機、裂片機、點測機、分揀機等,市場上雖有部分國產設備,但一般都很難超過30%的份額。”梁旭東舉例說道,“如點測機分選設備,45所及深圳矽電都在積極推進,但國產設備的市場份額還是不超過10%。”

  梁旭東認為,以上設備除研發成本較高、研發周期較長、技術更新快之外,市場推廣也很難。國產設備沒有量產的檢驗及反饋后的改進,因此在穩定性上略有不足,也造成芯片企業對國產設備信心不足。很多企業送樣機進行試產較為順利,但是一到批量生產就面臨重重困難。

  推進國產化應正確發力

  LED設備研發周期長,技術更新快,需要持續投入,對于中小型企業來說風險較高。建議相同或相近的設備制造企業抱團取暖,避免重復投入。

  “從最開始的甩干機、退火爐、清洗臺、顯微鏡等簡單設備到激光切割機、干法蝕刻機、勻膠顯影設備以及最近出現的MOCVD等關鍵設備,國產設備已經在國內市場站穩了腳跟。”張為表示,“目前除了MOCVD設備還在試用中,其他設備基本得到了規模化的應用,已經服務于生產之中。”

  “國產設備的出現,帶來了一系列優異的本地化服務,也直接影響到了進口設備廠商的產品價格和服務態度。”梁旭東表示,“特別是國產MOCVD設備的出現,雖然現在還沒有形成氣候,但是已經使得進口MOCVD設備價格大幅下降,生產商服務態度大幅好轉,我們這些生產企業也從中直接受益。”

  那么,下一步國產設備企業如何在做大做強的道路上正確發力呢?“就技術層面來看,我覺得最核心的方向就是,在不提高成本和降低產品性能的前提下,盡量提高設備的產能,同時要讓設備適用于更大的晶圓尺寸。”紀安寬告訴記者,“另外,在新工藝開發方面,應用于倒裝芯片反射層沉積的金屬濺射設備、應用于高壓芯片的深隔離槽刻蝕設備、有效提高芯片產能和亮度并降低成本的AlN緩沖層沉積設備、應用于晶圓級封裝的TSV刻蝕設備和沉積設備都是我們設備企業努力的方向。”

  “就戰略層面來看,應該通過兼并整合,提高競爭力和抗風險能力。”梁旭東認為,“LED設備研發周期長,技術更新快,需要持續投入,對于中小型企業來說風險較高。建議相同或相近的設備制造企業通過聯合、并購、重組等各種方式抱團取暖,避免重復投入,集中優勢資源,提高設備的性能和競爭力,努力做到大而專,避免小而全。”

  同時,梁旭東建議,國產設備進入芯片企業的方式可以更加多樣化,比方說合作共同研發、試用、融資租賃等;國內設備企業應發揮地域和服務優勢,不只是提供優質的設備,更要提供與之配套的備件、原材料、服務以及技術解決方案;國內設備企業應進一步深入了解客戶的需求,爭取在新的領域獲得突破,擺脫一直跟在國外設備后面跑的局面,做到先入為主,占領新的制高點。

  LED設備國產化進程的推進也離不開政府部門的扶持。多位業界人士一致表示,期待國家和地方政策的更有力支持,從政策(如稅收、采購國產設備的補貼)和資金(如專項基金支持)等幾個方面,加大力度扶持設備研發和人才引進。

  “作為LED外延芯片企業,我們愿意和國內設備企業共同努力,推進設備國產化進程。”梁旭東說,“正是因為有了國內設備企業的持續努力和付出,才使得進口設備企業放下身段,降低價格;而國內生產企業的積極使用也大大促進了設備國產化,形成了正能量的良性循環。”

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