受一些地方政府過度的補貼政策影響,過去幾年,許多LED生產企業大量購置進口的MOCVD設備,加之LED產業自身的大幅波動,導致行業陷入LED產能過剩、MOCVD設備供過于求的困境。
2014年底,盛傳中央政府將要求停止向與LED外延和芯片制造商提供設備補貼或稅收優惠。如果成真,LED產業有望回歸理性并趨于健康發展。
于額手稱慶的同時,也有人懷疑,少了政府補貼的推力,趨于理性的LED產業需求,或者加上新興的應用,是否足夠支撐一個興旺的MOCVD市場,而國產MOCVD的發展將會受到何種影響。
其實,如此的擔心和疑問是不必要的,因為這個產業自有其日見增多的應用方向,自有其日益擴大的市場需求,自有其日趨光明的燦爛前景。
LED新興應用大放異彩
LED發光技術作為未來照明發展的必然方向,已經是不爭的事實。中國則是全球LED元件產業最為耀眼的地區。近年來,照明用的中功率LED發展快速,尤其是掌握有LED元件自主供應鏈的企業,產值和效益都大幅度提高。諸如三安光電、木林森、國星等,都有動輒40%的飛躍成長。2014年我國LED元件產業預估成長達43%,2015年將持續成長25%。
近一兩年才興起的智能照明,將把LED發光技術進一步連接上互聯網。飛利浦、GE等國際照明巨頭紛紛推出新款球泡,企圖在市場還未完全打開時先營造概念,其身影活躍于各大展會中。例如,在剛剛于拉斯維加斯熱鬧過的2015年度CES上,電源廠、照明廠、甚而封裝廠都把自己最新研發的智能照明解決方案作為展覽招牌,就連京東和小米這樣的企業也開始玩起了跨界。
盡管智能照明目前還處在“雷聲大,雨點小”的起始階段,涌入的廠商已然越來越多,其熱度在未來只會有增無減。步入2015年,這個“雨點小”的新興領域里定會出現一場“暴風雨”。
植物工廠的當紅則帶熱了LED在農業領域的應用。GE、西門子、飛利浦等海外照明大廠都在大力投資植物照明,臺灣的億光照明也早有涉足,大陸封裝廠鴻利光電也一直致力于研發相關產品,就連國內各大外延晶片大佬都不放棄對植物照明的布局。
據一份全球領域的行業調查顯示,全球LED植物生長燈產值從2013年起,開始呈現高速成長,預計2014年將逾3,500萬美元,2017年可望達3億美元。LED植物照明的技術難度并不高,在解決綜合型人才問題后,再進一步規模化推廣,前期稍高的投入門檻將會大幅降低,到時它的市場將會是十分寬廣。
UV LED應用也在蓬勃發展。隨著長波長紫外發光二極管(UV LED)在固化干燥市場展開商業應用,較短波長UV LED也開始進軍水衛生設施、無線手機消毒等領域。
據行業媒體統計,2014年UV LED產值為1.22億美元,占整體UV市場15%。
Yole Développement曾預測,未來4年,UVLED市場將快速增長到近2.7億美元。
LED照明也將使通訊產業做出革命性的改變。在缺乏足夠的射頻帶寬以支持數據傳輸的增長需求,即所謂的“光譜緊縮”的當下,可見光通信(Li-Fi)提供了一種經濟的解決方案。
2014年10月,由哈斯擔任首席科學家的pureVLC公司以5000英鎊的價格向一家美國醫療衛生供應商出售了第一臺Li-Fi設備。這標志著Li-Fi邁向了產業化,人們向“有光就能上網”的世界邁進了一大步。
功率器件也許是一個最不容忽視的應用。今年的諾貝爾物理學獎得主天野浩著重強調了其重要性:
“氮化物半導體的應用不只是LED,我特別關注的是功率器件。LED為節能做出了貢獻,功率器件也將大幅推動節能,比如功率晶體管。Si雖然實現了高達95%的電力轉換效率,但依然存在5%的損失。
而氮化鎵理論上可以使這一損失降低到1/6以下,還有望起到超過LED的節能效果。我們也在開發超低耗電量的功率器件。功率器件方面,從現在開始才是關鍵時刻。”
由于全球經濟的不景氣和碳化硅的價格下降幅度并不如預期的大,碳化硅功率器件需求市場近幾年并沒有出現強烈增長。與之相反,業界對氮化鎵技術的信心開始增長,表現為更多的半導體供應商宣布了氮化鎵開發計劃。例如,Transphorm已經成為第一家。
根據IMS Research在2013年的市場研究報告,氮化鎵功率器件在 600V或3KW 以下的應用場合比較占優勢,并有可能在這些應用取代MOSFET或IGBT, 這些應用包括了微型逆變器、伺服器、馬達驅動,UPS。IMS Research預計2022年的GaN功率器件需求市場將超過10億美元。
這些LED發光技術的應用還不包含汽車照明、手機閃光燈以及其他尚未進入火熱排行榜的研發產品。市場明擺在這里,下一個問題是國產MOCVD能否參與盛宴,在其中分得應有的一塊蛋糕。
國產MOCVD打破壟斷 為LED應用提供強力支持
MOCVD是以外延工藝制造氮化物半導體材料的關鍵設備,無論是制造用作為光源的發光二極管,還是制造用作為功率器件的場效應晶體管。時至今日,中國早已是氮化物半導體終端應用產品的生產大國,但整個國內MOCVD市場卻極不相稱地仍然被美國和德國的兩家MOCVD大廠完全壟斷。
國產MOCVD設備在LED市場上打破了壟斷,這在四、五年之前還難以想象,因為那時國內進入MOCVD行業的雖然有二十多家單位,但基本上都是剛剛起步,處于初期試制階段。由于國內半導體設備產業已經有了相當的基礎,MOCVD設備的研制在半導體設備廠家的進展總體說來是比較順利的。
最近兩年,第一批具有自主知識產權的國產MOCVD進入了LED生產廠家進行驗證。到今天,已經有國產的MOCVD設備,通過了嚴格的驗證,正式投入了LED生產線的大規模量產。這一里程碑式的進展代表了國產MOCVD設備進入了在市場上與國際同類設備正面競爭的新階段。
要強調的是,在國內市場上打破進口MOCVD的完全壟斷,實現MOCVD的國產化是中央政府五年之前就已經提出的要求,有其不容置疑的重要性和迫切性。
總的來說,中國的MOCVD設備制造商已經有足夠的能力批量、穩定地供應具有國際先進水平的MOCVD設備。這是對中國MOCVD設備產業的基本估計,也是MOCVD國產化的基礎。
我們堅信,在MOCVD設備廠商和應用廠商的協作和共同努力下,在政府相關政策的指導下,國產MOCVD一定會在不久的將來在國內市場上占有相當大的份額。我們對氮化物半導體產業和國產MOCVD設備的未來都充滿了信心。