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近几年，我国LED技术发展迅速，取得外延片、衬底及芯片核心技术的突破性进展。那么，关于LED外延片、衬底、芯片，其产业发展道路如何？该持何种投资心态？本文或许对您有帮助。 从LED上游看，集中度加速提升，形成较高行业壁垒，扼制无序产能扩张；同时下游应用创新驱动产业链发展。从目前情况看，LED照明加速渗透，LED照明智能化、网络化推动小间距显示市场加速爆发，成为新一轮LED行业增长的主要驱动力。 LED外延片 外延片处于LED产业链中的上游环节，包括原材料、衬底材料及设备这三大领域。在LED外延片生长、芯片、芯片封装这三个环节中，外延片生长投资要占到70%，外延片成本要占到封装成品的70%。 外延片生长主要依靠生长工艺和设备。制造外延片的主流方法是采用金属有机物化学气相沉积（MOCVD），但即使是这种“最经济”的方法，其设备制造难度也非常大。国际上只有德国、美国、英国、日本等少数国家中数量非常有限的企业可以进行商业化生产。 外延片材料主要是硅，硅外延片也是当前外延片的主体。世界多晶硅、硅单晶及硅片等外延片制造材料几乎全部为信越（本部在日本，马来西亚、美国、英国）、MEMC（本部在美国，意大利、日本、韩国、马来西亚、台湾）、Wacker（本部在德国，美国、新加坡）、三菱（本部在日本，美国、印度尼西亚）等公司所控制，这四家公司的市场占有率近70%。这些公司除了本部之外，都在其它国家和地区设厂，是跨国生产与经营的公司。 国内外延片市场的基本格局是外资企业产品技术占据主导，本土厂商逐步崛起。近年来，下游应用市场的繁荣带动了我国LED产业迅猛发展，外延片市场也迎来发展良机。国内LED外延片产能快速提升，技术水平不断进步，产品已开始进入中高档次。 为进一步完善LED产业链，“十二五”期间各级政府继续加强对上游外延片领域基础研究的投入，中下游企业也在积极向上游拓展。外延片作为LED核心器件中的前端高技术产品，我国在这一领域的企业竞争目前仍处于“蓝海”阶段，国内LED外延片市场发展前景乐观。 LED衬底 目前，能作为LED衬底材料包括A1203、Sic、Si、GaN、GaAs、Zno等，但目前商用最广泛的是A1203、Sic，其它诸如GaN、Si、ZnO衬底还处于研发阶段，离产业化还有一段距离。 LED衬底材料是半导体照明产业技术发展的基石。不同的衬底材料，需要不同的LED外延片生长技术、芯片加工技术和器件封装技术，衬底材料决定了半导体照明技术的发展路线。因此，衬底材料的技术路线会影响整个产业的技术路线，是各个技术环节的关键。 Si衬底 在硅衬底上制备发光二极体是本领域中梦寐以求的一件事情，因为一旦技术获得突破，外延片生长成本和器件加工成本将大幅度下降。 Si片作为GaN材料的衬底有许多优点，如晶体品质高，尺寸大，成本低，易加工，良好的导电性、导热性和热稳定性等。然而，由于GaN外延层与Si衬底之间存在巨大的晶格失配和热失配，以及在GaN的生长过程中容易形成非晶氮化硅，所以在Si衬底上很难得到无龟裂及器件级品质的GaN材料。另外，由于硅衬底对光的吸收严重，LED出光效率低。 LED芯片 LED芯片结构设计主要是考虑如何提高外量子效率，即芯片的光萃取效率，提高芯片散热性能以及在降低成本上进行采用新结构新工艺。芯片有很多种新结构，例如六面体发光芯片、DA芯片结构等。 据机构测算，到2017年年底，LED芯片有效产能约8328万片，需求约9235万片。业内人士认为，LED芯片产能仍低于需求。考虑到2017年需求稳定增长，LED芯片将处于供不应求的状态。而随着LED芯片供不应求，相应地LED外延片也将“水涨船高”。 由于经济的全球化，LED产业的发展也在逐步形成国际分工，国际LED产业链企业数量分布梯度明显，产业链上游的外延生长技术是半导体照明产业技术含量最高、对最终产品品质、成本控制影响最大的环节。 LED产业的核心技术之一是外延生长技术，其核心是在MOCVD设备（俗称外延炉）中生长出一层厚度仅有几微米的化合物半导体外延层。MOCVD设备是LED产业生产过程中最重要的设备，其价值占整个产业链（外延片—芯片—封装和应用）的70%。 目前，作为上、中游外延片和芯片技术，国际上有严格的技术壁垒，只有美、日、德等国的少数企业掌握。目前，世界范围内能够生产MOCVD设备的企业，主要有德国爱思强（Aixtron，70%国际市场占有率）、美国维易科（Veeco，20%国际市场占有率）、日本大阳酸素（Sanso，7%国际市场占有率）等。 当前，国际上Gan研究和生产最成功的企业是日本日亚公司（Nichia）和丰田合成（ToyotaGosei），均使用自行研发的MOCVD设备。韩国企业在政府的支持下，已通过引进英国ThomasSwan的技术，仿制出MOCVD设备并开始销售。目前，行业内最领先的日本企业对技术严格封锁，其中对Gan材料研究最成功的日本日亚化学和丰田合成（ToyodaGosei）的MOCVD设备则根本不对外销售，另一家技术比较成熟的日本酸素（Sanso）公司的设备则只限于日本境内出售。 技术上，日本、美国、德国的公司掌握了目前国际上最先进的高亮度LED照明外延生长技术，并且各有不同的特点，但都利用各自原创性核心专利在世界范围内设立了专利网，仅与Gan相关的专利就有4000多项，美国、日本Gan蓝、绿光LED照明专利有500多项。在外延技术上，目前大量的专利集中在对Gan基LED的讨论，缓冲层的出现使得在衬底材料上的Gan生长质量更加优良。 世界LED外延厂商生产情况 ▲ 世界各厂商对LED外延关键环节的控制 ▲ 我国LED产业还有很大的推进空间，要加大对LED的研发力度，掌握LED核心技术，突破国外专利制约，进一步拓展国内外半导体照明市场，研发开拓性的创新成果，扩大我国LED产业规模。一旦产业化，将是颠覆的技术突破。 来源 | 半导体信息 免费学习干货 点击下方文字直接获取 |
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