MOCVD试产效果理想 LED设备国产化提速

 中国电子报、电子信息产业网  作者:
发布时间:2014-11-18
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  为打破国内LED产业受制于人的局面,《半导体照明科技发展“十二五”专项规划》明确提出,“十二五”期间将“实现大型MOCVD设备及关键配套材料的国产化”。2015年将是“十二五规划”的收官之年,剩下的时间已经不多,LED设备国产化的目标能否按时实现?

  关键设备国产化已经实现

  从蓝宝石材料开始,一直到PSS、外延、芯片端,再到最后的减薄等工艺,目前,国产设备已经能够很好地代替进口设备。

  半导体照明/LED产业与应用联盟秘书长关白玉告诉《中国电子报》记者,我国LED专用设备、仪器和材料配套能力正在逐步形成。自主创新的金属有机源(MO源)实现大规模应用,占国内市场的60%以上;蓝宝石衬底材料可满足国内市场需求的50%以上,目前图形化衬底已经在批量供应,产品结构的调整已见成效;自主开发的荧光粉、塑封树脂占有30%的市场份额。

  关白玉表示,2012年年底,国内多家企业研发成功的外延设备MOCVD开始与芯片厂家进行工艺磨合。2013年和2014年电子发展基金项目支持的MOCVD等国产设备相继进入芯片生产线试用,从目前情况来看,进展顺利。同时,多种LED生产专用设备和多种光、电、色、热性能检测仪器等已经用于LED生产线,运行稳定。

  “就LED的生产过程来说,从蓝宝石材料开始,一直到PSS、外延、芯片端,再到最后的减薄等工艺,目前,国产设备已经能够很好地代替进口设备。”北方微电子装备有限公司副总裁纪安宽在接受《中国电子报》记者采访时表示,“尤其是最近几年发展比较快的外延、芯片的关键设备,也都实现了国产化。”

  按工序的具体顺序来看,据纪安宽介绍,浙江晶盛生产的90公斤蓝宝石单晶炉,苏州赫瑞特、湖南宇晶、唐山晶玉、中国电子科技集团公司第四十五研究所(以下简称“45所”)等生产的多线切割机,中晟光电、中微半导体的MOCVD设备,45所的清洗设备、光刻机,北方微电子的PECVD设备、ITO薄膜溅射设备、AlN薄膜溅射设备、GaN ICP刻蚀机、PSS ICP刻蚀机,深圳矽电半导体设备有限公司的全自动点测设备,45所、大族激光、苏州德龙的激光划切机,45所的自动粘片机、自动引线键合机等等,各项技术指标均已接近或超过国外主流机型,部分型号已经成为主流企业生产线上的主力量产机型。

  不同环节市场份额差异较大

  经过十余年的努力,国内设备生产企业在部分领域取得了突破,获得了较高的市场份额,但是还有很多环节的市场主要被国外企业占据。

  “2003年左右,LED外延片芯片产业才在国内兴起,由于国产设备起步较晚,国内没有与之配套的生产型设备,设备基本全部通过进口。”君盛投资管理有限公司投资总监张为告诉《中国电子报》记者,“经过十余年的努力,国内设备生产企业在部分领域取得了突破,获得了较高的市场份额,但是还有很多环节的市场主要被国外企业占据。”

  圆融光电科技有限公司是致力于推动LED设备国产化的外延芯片企业,该公司在不同生产环节均有多台国产设备投入使用。在说到国产设备的强势领域时,圆融光电董事长梁旭东告诉《中国电子报》记者,北方微电子ELEDE330系列干法蚀刻机在国内大约占到了60%的市场份额,苏州德龙和深圳大族激光联手抢到了划片机约80%的订单,沈阳芯源的直线型匀胶机也走进了国内大多数芯片企业的生产车间。此外,多家MOCVD企业开始推出样机,并正在从实验室走向工厂,开始正式转化为产品。

  划片机、蚀刻机、匀胶机都是值得一提的应用领域。梁旭东表示,以划片机为例,2008年以前国内使用的激光划片机只有Newwave、Opto、JPSA等3家企业的产品,进口设备一统天下,完全看不到国产设备的身影。在2008年5月份以后,市场上陆续出现了德龙、大族、华工等国内设备企业。经过他们几年间不懈的努力,到2011年,紫外划片机市场已经基本成了国产设备的天下,设备单价大幅下降,设备产能也大幅提升。

  2011年之后,随着芯片企业对芯片亮度的不懈追求,传统紫外切割已逐渐显露出很多不足,隐形划片机逐渐走进了人们的视野,大族激光和苏州德龙也陆续推出了隐形划片机。由于隐形切割专利被日本滨松公司掌握,很快德龙就被专利困住,大族激光乘此机会紧急购买日本专利,并迅速进入市场。德龙也积极寻求突破口,对国际专利发起挑战,终于在2013年将该专利彻底无效,打破了日本专利的垄断格局,隐形切割设备的生产和芯片的生产得到了彻底解放。

  再来看看LED设备中最核心高端的MOCVD设备。据梁旭东介绍,目前圆融光电正在和两家国内MOCVD企业进行合作。其中一家是中晟光电,目前在圆融有2个反应腔,处于调试阶段,后续将增加为4个反应腔合一的整体结构。中晟MOCVD单个反应腔的容量为66片(2英寸),设备整体设计较为精良,操作方便,中文界面,有利于操作人员工作。“初步的结果较理想,正在做进一步的调试研究。希望未来在维护周期方面可以适当延长,提高设备的利用率。”梁旭东表示。

  另一家是中微半导体,目前在圆融有2个MOCVD反应腔,其中1个已经投入量产。“产品性能可以达到我公司的内部标准,性能指标与Veeco机台表现接近。另外1个反应腔在调试过程中,后续也将增加为4腔。”梁旭东表示,“中微MOCVD单个反应腔的容量为54片(2英寸),由于是新的设备,在调试过程中也发现了一些可提升的空间,希望在今后可以通过设计、部件等方面的优化使设备更加完善。”

  “目前国内多家企业已经生产出MOCVD设备,并且有多家外延芯片企业正在试用,重大装备国产化的希望之星已然诞生,正在逐渐形成星火燎原之势。而其他设备如研磨机、清洗机、甩干机、蒸镀机、裂片机、点测机、分拣机等,市场上虽有部分国产设备,但一般都很难超过30%的份额。”梁旭东举例说道,“如点测机分选设备,45所及深圳矽电都在积极推进,但国产设备的市场份额还是不超过10%。”

  梁旭东认为,以上设备除研发成本较高、研发周期较长、技术更新快之外,市场推广也很难。国产设备没有量产的检验及反馈后的改进,因此在稳定性上略有不足,也造成芯片企业对国产设备信心不足。很多企业送样机进行试产较为顺利,但是一到批量生产就面临重重困难。

  推进国产化应正确发力

  LED设备研发周期长,技术更新快,需要持续投入,对于中小型企业来说风险较高。建议相同或相近的设备制造企业抱团取暖,避免重复投入。

  “从最开始的甩干机、退火炉、清洗台、显微镜等简单设备到激光切割机、干法蚀刻机、匀胶显影设备以及最近出现的MOCVD等关键设备,国产设备已经在国内市场站稳了脚跟。”张为表示,“目前除了MOCVD设备还在试用中,其他设备基本得到了规模化的应用,已经服务于生产之中。”

  “国产设备的出现,带来了一系列优异的本地化服务,也直接影响到了进口设备厂商的产品价格和服务态度。”梁旭东表示,“特别是国产MOCVD设备的出现,虽然现在还没有形成气候,但是已经使得进口MOCVD设备价格大幅下降,生产商服务态度大幅好转,我们这些生产企业也从中直接受益。”

  那么,下一步国产设备企业如何在做大做强的道路上正确发力呢?“就技术层面来看,我觉得最核心的方向就是,在不提高成本和降低产品性能的前提下,尽量提高设备的产能,同时要让设备适用于更大的晶圆尺寸。”纪安宽告诉记者,“另外,在新工艺开发方面,应用于倒装芯片反射层沉积的金属溅射设备、应用于高压芯片的深隔离槽刻蚀设备、有效提高芯片产能和亮度并降低成本的AlN缓冲层沉积设备、应用于晶圆级封装的TSV刻蚀设备和沉积设备都是我们设备企业努力的方向。”

  “就战略层面来看,应该通过兼并整合,提高竞争力和抗风险能力。”梁旭东认为,“LED设备研发周期长,技术更新快,需要持续投入,对于中小型企业来说风险较高。建议相同或相近的设备制造企业通过联合、并购、重组等各种方式抱团取暖,避免重复投入,集中优势资源,提高设备的性能和竞争力,努力做到大而专,避免小而全。”

  同时,梁旭东建议,国产设备进入芯片企业的方式可以更加多样化,比方说合作共同研发、试用、融资租赁等;国内设备企业应发挥地域和服务优势,不只是提供优质的设备,更要提供与之配套的备件、原材料、服务以及技术解决方案;国内设备企业应进一步深入了解客户的需求,争取在新的领域获得突破,摆脱一直跟在国外设备后面跑的局面,做到先入为主,占领新的制高点。

  LED设备国产化进程的推进也离不开政府部门的扶持。多位业界人士一致表示,期待国家和地方政策的更有力支持,从政策(如税收、采购国产设备的补贴)和资金(如专项基金支持)等几个方面,加大力度扶持设备研发和人才引进。

  “作为LED外延芯片企业,我们愿意和国内设备企业共同努力,推进设备国产化进程。”梁旭东说,“正是因为有了国内设备企业的持续努力和付出,才使得进口设备企业放下身段,降低价格;而国内生产企业的积极使用也大大促进了设备国产化,形成了正能量的良性循环。”


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