MOCVD 设备应用概况介绍及市场情况分析设备应用概况介绍及市场情况分析2010-09-28 导读: 2010 年中国 LED 产业异常火爆，在政策补贴的推动下，台湾、美国 LED 蕾晶业者 积极进驻中国，预计中国在未来几年规划增加的 LED 设备 MOCVD 台数超过 1200 台，其 中，今年增加的数量就超过 300 台。 关键字 MOCVD 设备 LED 外延片 GaN-MOCVD LED 芯片 一、MOCVD 设备与应用德国 AIXTRON 公司(德国艾思强公司)和美国 VEECO 公司(美国维易科精密仪器有限 公司)两家公司几乎生产了全球 90%以上的主流 MOCVD 设备。1、生产效率和成本概况国际上 MOCVD 技术已经相当成熟，主流设备从 2003 年 6-8 片机、2004 年 12 片机、 2005 年 15 片机、2006 年的 21-24 片机，目前已经达到 42、45、49 片机(一次可装载 49 片 2 英寸的衬底生长外延)。外延炉容量的不断扩大让 LED 外延片生产商的单位生产成本快速大幅下降。目前， 量产企业对单批产能的最低要求是在 30 片以上。国产设备目前为 6 片机，生产效率和生产成本差距甚远。2、价格及产值概况生产型 MOCVD 设备的售价高达 10002000 万元。根据机型，6 片机 70 万美元左右， 9 片机 100 万美元左右，加上相关配套设备设施，一条产线 LED 生产线需要投入 4000 多 万元。若新采购设备为 45 片机生产蓝光芯片，按 3 炉/天计算，年产 4 .9 万片左右，收入 4800 万元，投入产出基本为 1:1。3、生产过程工艺复杂，参数众多，优良率与均匀性是关键外延片生长过程工艺复杂，参数众多，培养专业操作人员需时间较长。一个最简单的 GaN 蓝光 LED 单量子阱结构，其生长工艺包括：高温烘烤、缓冲层、 重结晶、n-GaN、阱层、叠层及 p-GaN 等，工艺步骤达几十步，每一步需调整的工艺参数 共有 20 多个，各参数之间存在比较微妙的关系，工艺编辑人员需根据工艺要求，对各个参 数进行逐一调整，必要时还要进行计算，如升温速度、升压速度、生长速率控制、载气与 气源配比等。如何根据工艺需要自动对参数进行检查，减轻工艺人员的工作量，是值得研 究的新兴课题。每个外延芯片、生产批次与系统之间的关系，能确保良好的均匀性以及优良率，尤其 在芯片厂商扩产时，还能维持相同的优良率与均匀性就显的特别关键。4、4 英寸 MOCVD 设备将成为主流现阶段台湾外延厂商在技术上已经具备生产 4 英寸和 6 英寸的能力，但是出于成本的 考虑，多数台湾厂家还是以 2 英寸的 MOVCD 设备为生产主线；大部分欧美与韩国厂商则 早已使用 4 英寸 MOVCD 设备。市场预期一旦 4 英寸外延片材料成本大幅崩落（目前 4 英寸外延片的成本价格约为 2 寸外延片的四倍） ，2 英寸的 MOCVD 设备将逐渐被 4 英寸所取代。AIXTRON 与 SemiLEDs 在 2009 年 5 月就合作开发出 6 寸蓝光 LED 芯片，在 6x6 寸 AIX 2800G4 HT MOCVD 反应炉的结构上，产量增加约 30%（相较于传统 42x2-inch 的架 构） ，不但均匀性较好，也减少了边缘效应(edge effect)。不过就现阶段而言，大多数的困 难仍然在于 6 寸的基板价格偏高与外延片切割技术的挑战。二、MOCVD 设备市场情况1、设备供应商概况目前国际上主要的 MOCVD 设备供应商有两家： 德国 AIXTRON 公司(德国艾思强公司) 根据 Gartner Dataquest 最近的一份分析报告，2008 年 AIXTRON 公司 MOCVD 复合半 导体设备的全球占有率达到 72%。目前，AIXTRON 公司最先进的独特的行星转盘技术应用在大型 G4 2800HT 42*2”以 及 Thomas Swan(1999 年被 AIXTRON 收购) CCS Crius 30*2” MOCVD 系统，使得 AIXTRON 的 MOCVD 设备被公认为世界上技术和商业价值最完美的结合。 美国 VEECO 公司美国维易科精密仪器有限公司占 20%以上，其中主打机型 45 片机 K465 已经销售超过 100 台，至今 K 系列 MOCVD 产品全球销售超过 200 台。80%的世界顶尖 LED 企业已经采 用 K465 型号的 MOCVD，截止到目前，VEECO 于中国地区大有斩获，累计 MOCVD 出货 已达 85 台。VEECO 的 MOCVD 主要有以下优势： 首先，它是量产型机器，能有效提高量产的时间，减少清洗和维护的时间和次数。因为开仓清洗过程需要从高达 1000 摄氏度的温度冷却后清洗，然后再将温度升高至 1000 摄 氏度，需要浪费不少的时间。第二，自动化程度高，减少人为操作。例如可自动化导入，机械手在生产完成后可自 动更换蓝宝石等，属于量产型的设计。第三，保护设备投资，防止落伍。避免将来由于新的设备出现，造成旧设备的落伍。 通过计划与客户充分沟通，新的设备与旧的设备联繫在一起，提升产品的良率。今年以来由于 MOCVD 机台供不应求的状况，使得 VEECO 在这段期间取得了相对有 利的市场地位，尤其在中国市场大有斩获。中国地区的成长相较去年成长将近 80%。根据 了解，由于 VEECO 开始透过委外代工来增加产能，目前产能规模直追产业龙头 AIXTRON，因此明年 MOCVD 机台供给不足的瓶颈将可望获得解决。 其他厂家主要包括日本酸素(NIPPON Sanso)和日新电机(Nissin Electric)等，其市场基本限于日本 国内。此外，日亚公司和丰田合成的设备主要是自己研发，其 GaN-MOCVD 设备不在市 场上销售，仅供自用。从设备性能上来讲，日亚公司设备生产的材料质量和器件性能上，要优于 AIXTRON 和 EMCORE(已经被 VEECO 收购)的设备。按生产能力计算，2006 年 GaN 型 MOCVD 设备在全球市场的主要分布为：中国台湾 地区 48%，美国 15%，日本 15%，韩国 11%，中国大陆 7%，欧盟 4%。MOCVD 的主要厂 商虽然为欧美，但最大的两家 AIXTRON 和 VEECO 都是单纯设备制造商，不会对外延片 生产厂构成威胁。2、国产化艰难MOCVD 设备是制作 LED 外延片的关键设备，而 LED 外延片的水平决定了整个 LED 产业的水平。我国于 2003 年正式实施“国家半导体照明工程” ，并在“十五” 、 “十一五” 重点攻关课题和“863”计划中，将 MOCVD 设备国产化列入重点支持方向。在国家政策 的支持下， “十五”期间，我国在 MOCVD 设备国产化方面已取得了初步成效。中国电子 科技集团公司第四十八研究所通过消化吸收和关键技术再创新等措施，研发成功了 GaN 生 产型 MOCVD 设备（6*2） ，填补了国内空白，使长期制约我国 LED 产业发展的装备瓶 颈得以突破。同时，中科院半导体所、南昌大学、青岛杰生电器等单位也成功研发了研究 型的 MOCVD 设备。然而，国产 MOCVD 设备还存在以下问题：（1） 国产 MOCVD 设备仍处于技术跟踪阶段，设备产业化水平与生产需要不相适应目前，国内研制的 MOCVD 设备最大产能为 6 片（48 所的 GaN-MOCVD） 。然而，截 至到 2007 年 12 月，在国外推出的最新型 MOCVD 设备中，AIXTRON 已推出行星式反应 器的 42 片机（AIX2800G4 HT）和 CCS 反应器的 30 片机（CRIUS） 。由于产能的差距，小批量的 MOCVD 设备外延片生产成本较高，大大降低了设备的性价比，使得国产设备刚研 发出来就已经落后了。量产企业对单批产能的最低要求是在 30 片以上。（2） 设备造价高，应用风险大，多数厂商更愿意采购技术成熟的进口设备MOCVD 设备的造价昂贵，生产型 MOCVD 设备的售价高达 10002000 万元。厂商 对此类设备的采购均十分谨慎，更愿意采购技术成熟、售后服务完善的进口设备，使得国 产 MOCVD 设备的推广处于尴尬的境地。（3） 自主创新有待加强，国产 MOCVD 设备面临专利壁垒目前，国产 MOCVD 设备的研发还处于“消化、吸收”阶段，而国外主流商用机型已 建立严密的专利保护，如 AIXTRON 的 Planetary Reactor 反应器、THOMAS SAWN 的 CCS（Close Coupled Showerhead Reactor）反应器、VEECO 的 Turbo Disk 反应器和日本 SANSO 公司双/多束气流（TF）反应器均是自己独有的专利技术，国产 MOCVD 设备产业 化面临专利壁垒的考验。3、中国 MOCVD 设备数量与增长情况高亮度 LED 需求强 台湾 LED 厂商扩产凶猛2007 统计数据显示：台湾地区 MOCVD 机台数量为 310 台，大陆地区为 55 台左右。 到 2008 年底，两地区累计增加了 126 台。2008 年底大陆地区增加到 87 台，增长 58%，由于一些厂商的设备 08 年主要是安装 调试，以及工艺上的摸索，产能的真正的释放在 09 年。根据不完全统计，2009 年中国大陆 MOCVD 设备新增台数将超过 100 台左右，从数字 上讲，台湾厂商在扩充产能方面领先大陆，晶电、璨圆、泰谷今年以来陆续增购 MOCVD 机台，预计到今年底，晶电的 MOCVD 机台总数将达 180-190 台，璨圆 MOCVD 机台总数 将达 33 台，泰谷 MOCVD 机台数也将达 27 台。2010 年中国 LED 产业异常火爆，在政策补贴的推动下，台湾、美国 LED 蕾晶业者积 极进驻中国，预计中国在未来几年规划增加的 LED 设备 MOCVD 台数超过 1200 台，其中， 今年增加的数量就超过 300 台。中国各地方政府积极推动补贴政策，对区域 LED 企业引进 MCOVD 机台，给予每 台 800-1000 万人民币的补贴额度，大幅降低了 LED 芯片企业的设备购置成本，使 LED 芯 片厂 MOCVD 的规划数量大量提高，并吸引许多台湾、美国等地区的主流 LED 厂商进入 中国大陆市场。进口进口 1200 台台 MOCVD 的思考的思考类别：行业动态 发布时间：2010-9-13 阅读：1107最新发表的2010 年中国 LED 芯片企业行业分析报告中指出，中国在未来几年内规划增加的 MOCVD 台数超过 1200 台，其中 2010 年规划增加的 MOCVD 数量超过 300 台。虽然，依据历史经验看，中国各年实际增加的 MOCVD 数量会小于规划值，但是 MOCVD 规划的数量从一个侧面反映出目前中国 LED 芯片行业异常火热。据说至少有 6 家企业 MOCVD 的总规划数量在 100 台以上，其中，厦门三安和德豪润达都已定购了超过 100 台。 1200 台是惊人的数字台是惊人的数字 据水清木华研究报告称，LED 是目前电子产业中投资最活跃的领域。依 LED 上游的 MOCVD 机台为例，预计 2010 年全球 MOCVD 机台出货量是 662 台，是 2007、2008、2009 年三年的总和。而预计 2011 年仍然能够维持这么高的出货量。MOCVD 机台，根据芯片加工的数量不同，每台售价大约 100-300 万美元，而中国地方政府为了鼓励投资 LED 项目, 可以每台补助 40%左右的货款。因此在中国境内掀起一股 LED 投资热，疯狂采购 MOCVD 机台，2010 年单在发改委登记备案的就有近 700 台，有些厂家不等发改委的补贴而直接购买。全球 MOCVD 机台差不多被德国 AIXTRON 和美国 VEECO 公司垄断，由于两家的产能有限，据说订单已经排到 2012 年。 另外，据 SEMI 最新