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世界LED外延片产业发展报告

2017/2/22 9:13:42来源:广东LED 【字体:

导 读: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。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”。此次特奉上相关机构的LED外延片产业发展相关报告,希望给业内一个参考。
关 键 词:LED外延片

世界LED外延片产业发展报告 
 
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。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”。此次特奉上相关机构的LED外延片产业发展相关报告,希望给业内一个参考。
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%。LED原材料包括砷化镓单晶、氮化铝单晶等,它们大部分是III—V族化合物半导体单晶,生产工艺比较成熟,其他材料还有金属高纯镓。衬底材料是LED照明的基础,也是外延生长的基础,不同的衬底材料需要不同的外延生长技术,并影响到芯片加工和器件封装。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。
目前,能作为衬底材料包括Al2O3、SiC、Si、GaN、GaAs、ZnO等,但目前商用最广泛的是Al2O3、SiC。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。
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。
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。
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(Toyota Gosei),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Thomas Swan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(Toyoda Gosei)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。


 
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