上海MOCVD裝備技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展分析

1、上海MOCVD裝備技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展分析MOCVD是LED生產(chǎn)過程中的核心裝備，是決定LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展技術(shù)水平的關(guān)鍵因素。MOCVD裝備技術(shù)創(chuàng)新已被列入上海市科技“十二五”規(guī)劃重大任務(wù)。“十一五”以來，上海市科委在LED材料、芯片、裝備等領(lǐng)域前瞻部署了一系列研發(fā)項目，積極打造完整的LED技術(shù)鏈和產(chǎn)業(yè)鏈，為上海MOCVD裝備的技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了良好的環(huán)境和基礎(chǔ)。近年來，上海在MOCVD裝備領(lǐng)域取得了可喜的突破，已涌現(xiàn)出了數(shù)家各具技術(shù)特色和優(yōu)勢的MOCVD裝備研發(fā)企業(yè)。近期，我們深入企業(yè)開展調(diào)研，系統(tǒng)梳理了上海MOCVD裝備技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，并對MOCVD裝備行業(yè)的發(fā)展形勢、發(fā)展環(huán)境和發(fā)展前景作

2、了全面分析。調(diào)研結(jié)果匯報如下：一、 MOCVD裝備市場需求前景從2009年始，在LED背光源顯示、照明等巨大市場的推動下，全球LED芯片生產(chǎn)高速增長，生產(chǎn)規(guī)模迅速擴大。2011年第二季度以來，由于產(chǎn)業(yè)發(fā)展周期因素（背光市場需求已充分釋放），LED產(chǎn)業(yè)進入了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整階段，芯片產(chǎn)能數(shù)量增長幅度有所放緩趨于合理，而在技術(shù)水平、產(chǎn)品品質(zhì)等方面的競爭更為激烈。據(jù)McKinsey公司預測，目前LED產(chǎn)業(yè)在通用照明領(lǐng)域已經(jīng)走上了快速增長的軌道，2020年之前LED光源將占據(jù)全球照明市場主導地位。隨著LED在通用照明領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用，可預期LED芯片即將迎來新一輪需求快速增長的高峰期。LED全球照明市場份

3、額預測（McKinsey）LED產(chǎn)業(yè)近年來的迅猛發(fā)展導致作為產(chǎn)業(yè)核心設(shè)備的MOCVD裝備需求量2010年到2011年上半年呈井噴式增長（僅中國2010年一年的設(shè)備需求量超過200臺，比過去近20年的總裝機容量還多50臺），出現(xiàn)了嚴重的供不應(yīng)求的局面。2011年下半年，隨著LED產(chǎn)業(yè)整體進入調(diào)整期和前期設(shè)備產(chǎn)能的逐漸形成，MOCVD裝備市場增長幅度有所回落。預期隨著LED產(chǎn)業(yè)的進一步發(fā)展和MOCVD技術(shù)的進一步成熟，MOCVD裝備市場在未來5-10年還將會迎來兩到三次顯著增長的窗口期，最近的窗口期可能在2013年下半年到來。我國MOCVD設(shè)備裝機數(shù)量增長趨勢（Goldman Sachs）二、 M

4、OCVD裝備國際國內(nèi)競爭態(tài)勢（一） MOCVD裝備產(chǎn)業(yè)國際競爭情況MOCVD裝備產(chǎn)業(yè)當前在全球范圍內(nèi)仍是一個新興的產(chǎn)業(yè)，面對近年來需求的迅猛增長，技術(shù)和產(chǎn)業(yè)都尚未充分成熟。2005年之前，由于LED產(chǎn)業(yè)總體規(guī)模較小，設(shè)備更新較慢，進入的設(shè)備廠家不多，全球MOCVD設(shè)備主要制造商僅有德國的Aixtron、美國的Veeco、日本的大陽日酸株式會社等三家企業(yè)。由于日本禁止出口的政策，國際市場幾乎都被Aixtron（占據(jù)60%市場份額）與Veeco（占據(jù)近40%市場份額）壟斷。隨著2006年之后全球LED產(chǎn)業(yè)的迅速升溫，對MOCVD裝備需求量迅速增加，使三家企業(yè)的產(chǎn)值飛躍，設(shè)備的技術(shù)升級步伐也大大加快

5、。然而時至今日MOCVD裝備技術(shù)仍未進入成熟階段，現(xiàn)有設(shè)備產(chǎn)品仍未能適應(yīng)LED產(chǎn)業(yè)大規(guī)模、自動化、高質(zhì)量、低成本生產(chǎn)的需求，在LED芯片生產(chǎn)中普遍存在著裝備與工藝脫節(jié)的問題，MOCVD裝備制造廠商對于下游LED芯片廠家實際生產(chǎn)中面臨的諸多問題仍然缺少有效解決方案。近年來Aixtron與 Veeco等企業(yè)開始積極實施專利戰(zhàn)略，試圖阻止后進入的廠商競爭，但因LED產(chǎn)業(yè)技術(shù)變革迅速，很難形成實質(zhì)性的專利壁壘。總體而言，目前國際MOCVD設(shè)備市場仍處于有效競爭階段，領(lǐng)先者的優(yōu)勢顯著但不穩(wěn)固，后發(fā)者正面臨著追趕和超越的關(guān)鍵機遇窗口。技術(shù)創(chuàng)新、服務(wù)創(chuàng)新和業(yè)態(tài)創(chuàng)新三者的結(jié)合，將成為奠定明日產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢的關(guān)鍵因素

6、。國際主要MOCVD裝備供應(yīng)廠商技術(shù)對比情況大規(guī)模生產(chǎn)能力產(chǎn)品質(zhì)量生產(chǎn)成本控制Veeco自動化程度較高，設(shè)備可連續(xù)工作，生產(chǎn)效率較高相對較不穩(wěn)定爐體技術(shù)特點決定了原料用量比較浪費Aixtron需頻繁停機清洗，生產(chǎn)效率相對較低相對Veeco而言較好，但仍不能滿意原料用量較為節(jié)省大陽日酸由于技術(shù)路線限制，單爐只能做到三到五片，無法大規(guī)模生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量最優(yōu)，良品率高生產(chǎn)成本介于Veeco和Aixtron兩者之間總體評價裝備的自動化水平仍有待提升以適應(yīng)大規(guī)模生產(chǎn)需求目前國際主流的Veeco和Aixtron設(shè)備都達不到滿意的生產(chǎn)質(zhì)量生產(chǎn)成本仍有進一步控制的空間（二） MOCVD裝備國內(nèi)布局與發(fā)展情況在科技

7、興國戰(zhàn)略指引下，從“九五”到“十一五”期間國家先后對MOCVD設(shè)備的研制組織了多次攻關(guān)。但由于市場整體需求的不充分，技術(shù)也沒有完善到適應(yīng)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)需求，前期科研成果沒有走向良好的產(chǎn)業(yè)化，但也為我國自主MOCVD裝備的發(fā)展打下了重要的技術(shù)和人才基礎(chǔ)。隨著“國家半導體照明工程”于2003年正式實施，MOCVD設(shè)備國產(chǎn)化已被列入國家層面的技術(shù)創(chuàng)新重點支持方向。在國家政策與市場需求的雙重引領(lǐng)下，我國多個地區(qū)都積極參與MOCVD裝備研發(fā)的競爭，近年來已在技術(shù)和產(chǎn)業(yè)方面取得了積極的進展。目前我國MOCVD裝備領(lǐng)域已初步形成了上海、北京、山東、廣東四大優(yōu)勢板塊激烈競爭的局面。為了在全國范圍的行業(yè)競爭和整合浪

8、潮中占據(jù)先機，各地方政府也及時出臺政策措施，加大力度促進本地MOCVD裝備的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進程。如廣東省科技廳于2010年9月與中科院半導體研究所、廣東省工業(yè)技術(shù)研究院、國家半導體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟共同組建了廣東半導體照明產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院并共建MOCVD產(chǎn)業(yè)化公司（廣東省中科宏微半導體設(shè)備有限公司），在以重大專項形式推動MOCVD裝備核心技術(shù)攻關(guān)的同時構(gòu)建MOCVD產(chǎn)業(yè)化基地。我國主要省市MOCVD裝備發(fā)展情況發(fā)展情況綜合評價本地主要企業(yè)技術(shù)研發(fā)進度上海高校、院所有多年研究基礎(chǔ)，在半導體制造裝備企業(yè)、產(chǎn)業(yè)鏈、技術(shù)人才等方面具有一定優(yōu)勢。“十一五”期間開始整機研發(fā)，雖然起步較晚但進展迅速，特別是

9、在生產(chǎn)型裝備方面目前已達到國內(nèi)領(lǐng)先水平理想能源設(shè)備有限公司已完成65片整機，工藝初步成型中微半導體設(shè)備（上海） 有限公司已完成14片整機，工藝初步成型上海永勝半導體設(shè)備有限公司 已完成96片整機，仍處于工藝驗證階段中晟光電設(shè)備（上海）有限公司處于整機搭建階段北京“九五”期間已開始裝備研制，有較強的技術(shù)積累，但始終處在實驗室用機型狀態(tài)，生產(chǎn)型一直未有突破。政府扶持側(cè)重偏向于高校和研究所，產(chǎn)業(yè)化動力有待增強北京思捷愛普半導體設(shè)備有限公司 已制成紅黃光MOCVD并成功銷售華延芯光（北京）科技有限公司已制成生產(chǎn)樣機，目前處于工藝驗證階段北方微電子公司完成樣機組裝北京泰科諾科技有限公司近期由PECVD向

10、MOCVD領(lǐng)域拓展，處于研發(fā)起步階段山東“十五”期間開始布局，前期在實驗型樣機上投入較強研發(fā)力量。企業(yè)與院所產(chǎn)研結(jié)合較好。已有實驗室級別的MOCVD機器進入市場銷售青島杰生電氣有限公司實驗室級別（6片）機器已進入市場銷售青島精誠華旗微電子設(shè)備有限公司實驗室級別（1，3，6片）機器已進入市場銷售濰坊綠種子材料科技股份有限公司藍光56片MOCVD裝備項目已與濰坊高新區(qū)簽約廣東“十一五”期間起步，前期發(fā)展較為迅速，但是跟進整合的節(jié)奏有所放緩。產(chǎn)品研發(fā)主要依托國內(nèi)科研機構(gòu)的技術(shù)力量。裝備制造與生產(chǎn)工藝兩個環(huán)節(jié)的整合有待進一步加強。廣東昭信半導體裝備制造有限公司2010年完成37片整機試制，目前因技術(shù)障

11、礙項目處于停頓狀態(tài)廣東省中科宏微半導體設(shè)備有限公司藍光48片MOCVD樣機正處于組裝調(diào)試階段東莞中鎵半導體科技有限公司研發(fā)啟動時間較短，處于起步階段三、 上海MOCVD裝備技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀（一） 上海主要MOCVD研發(fā)企業(yè)基本情況目前上海從事MOCVD裝備研發(fā)的企業(yè)主要有理想能源設(shè)備有限公司、中微半導體設(shè)備（上海）有限公司、上海永勝半導體設(shè)備有限公司、中晟光電設(shè)備（上海）有限公司等四家。除永勝以外，其余三家公司的研發(fā)團隊核心成員均具有美國應(yīng)用材料公司（Applied Materials）技術(shù)背景。理想能源總裁錢學煜和中晟光電董事長陳愛華都是中微半導體最初17人創(chuàng)業(yè)團隊的成員。這三家公司在技術(shù)

12、源頭上是具有一定共通性的。理想能源設(shè)備有限公司成立于2009年，股權(quán)結(jié)構(gòu)包括民企正泰集團（50），上海市國資委下屬的上海聯(lián)和投資有限公司（15）和創(chuàng)業(yè)團隊（35），目前公司總共擁有研發(fā)人員約110人。公司前期從事PECVD等設(shè)備的研發(fā)生產(chǎn)，在半導體設(shè)備方面具有較為豐富的經(jīng)驗。中微半導體設(shè)備（上海）有限公司由一批高層次海歸技術(shù)人員創(chuàng)建于2004年，公司在發(fā)展過程中得到了浦東科投公司創(chuàng)業(yè)風險投資引導基金的大力支持。目前公司擁有超過50人的MOCVD裝備專業(yè)研發(fā)團隊。公司長期從事半導體集成電路設(shè)備研發(fā)和制造，在裝備自動化領(lǐng)域具有較突出的經(jīng)驗優(yōu)勢。上海永勝半導體設(shè)備有限公司創(chuàng)建于2009年9月，是民資

13、企業(yè)上海藍寶光電材料有限公司旗下的子公司。公司依托藍寶光電成熟的LED芯片生產(chǎn)體系，在裝備與工藝結(jié)合方面具有一定優(yōu)勢。中晟光電設(shè)備（上海）有限公司是2010年創(chuàng)建的民營企業(yè)，研發(fā)團隊包括來自美國應(yīng)用材料公司、德國Aixtron公司和國內(nèi)科研機構(gòu)的核心成員。公司與LED芯片制造廠商交流密切，已達成了設(shè)備試用意向。（二） 各家企業(yè)MOCVD裝備技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況目前的研發(fā)進度產(chǎn)業(yè)化計劃技術(shù)來源及特點技術(shù)團隊情況技術(shù)專利情況設(shè)備定向用戶單位發(fā)展中可能的風險理想能源已組裝完成65片MOCVD設(shè)備兩臺，并已生長出GaN基藍光LED2012年六月開始與客戶驗證，年底完成銷售技術(shù)在Aixtron結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進

14、行革新，加強了自動化控制技術(shù)美國應(yīng)用材料公司背景，有臺灣工藝技術(shù)支撐8項發(fā)明專利，1項國際專利國內(nèi)、海外LED芯片廠各一家市場風險中微半導體已組裝完成14片MOCVD設(shè)備一臺，并已生長出GaN基藍光LED2013年實現(xiàn)小批量生產(chǎn)并實現(xiàn)重復銷售技術(shù)綜合了Aixtron與Veeco的結(jié)構(gòu)，增加了自清潔功能美國應(yīng)用材料公司背景，國內(nèi)多家下游廠商工藝技術(shù)支撐2011年國內(nèi)外專利達到20余項，其中大部分是發(fā)明專利上海藍光、映瑞；江西晶能；臺灣臺積電，晶旺等LED廠家市場風險永勝半導體已組裝完成96片MOCVD設(shè)備3-4臺，目前還未完成器件生長驗證2012年實現(xiàn)小批量生產(chǎn)采用全新設(shè)計的技術(shù)方案，革新幅度較

15、大擁有藍寶光電公司工藝技術(shù)支撐2項發(fā)明專利，9項實用新型專利，1項外觀專利設(shè)備定向供應(yīng)藍寶公司技術(shù)風險中晟光電整機尚未進入工藝試驗階段2012年6月實現(xiàn)銷售裝備細節(jié)設(shè)計較好美國應(yīng)用材料公司背景，有原Aixtron技術(shù)人員參與，臺灣工藝支撐4項發(fā)明專利三安、華燦、藍光等LED廠家市場風險（三） 上海MOCVD裝備發(fā)展環(huán)境情況MOCVD產(chǎn)業(yè)是高端裝備制造業(yè)的代表，具有投資需求大、技術(shù)含量高、研發(fā)周期長、對產(chǎn)業(yè)鏈的依賴性強、設(shè)備與工藝融合程度深等一系列特點，因而對于產(chǎn)業(yè)環(huán)境有著較高的綜合需求。上海作為面向國際的大都市，全國的經(jīng)濟中心、金融中心和產(chǎn)業(yè)技術(shù)高地，為MOCVD裝備的發(fā)展提供了得天獨厚的優(yōu)越

16、環(huán)境。在科研基礎(chǔ)方面，中科院硅酸鹽研究所、復旦大學、上海大學等一批駐滬科研院所、高校在MOCVD領(lǐng)域有長期的研究積累和專長，為上海MOCVD裝備的發(fā)展提供了寶貴的技術(shù)儲備和人才儲備。在技術(shù)配套方面，上海作為我國先進制造業(yè)的重要基地，擁有一批國際頂級的管路、氣路、控制等半導體制造裝備專業(yè)服務(wù)公司，為MOCVD裝備研發(fā)制造提供有力的支撐。在產(chǎn)業(yè)整合方面，上海半導體照明產(chǎn)業(yè)較為發(fā)達，區(qū)域產(chǎn)業(yè)鏈較完整，特別是擁有藍光、藍寶、映瑞等一批大型芯片企業(yè)，為自主MOCVD裝備提供了廣闊的潛在下游應(yīng)用市場。在資金供給方面，上海作為國家金融中心具有顯著的資本集聚優(yōu)勢，高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)風險投資發(fā)展水平也處于全國前列，有

17、利于MOCVD企業(yè)通過市場化途徑獲取發(fā)展所需融資。在國際合作方面，作為國際化大都市上海在海外人才引進、國際技術(shù)合作等方面具有特殊優(yōu)勢，MOCVD裝備研制中關(guān)鍵的技術(shù)問題、工藝問題等可以通過跨國合作謀求解決。在政府扶持方面，上海市科委從“十五”期間就開始設(shè)立光電子專項，對LED核心裝備，外延、芯片、封裝、應(yīng)用等多個領(lǐng)域組織了項目攻關(guān)和技術(shù)引導。“十一五”期間科委就MOCVD的設(shè)備研制，從核心部件到整機集成，設(shè)立了多個項目進行技術(shù)攻關(guān)。2009年后，上海對MOCVD生產(chǎn)型裝備研發(fā)進一步加強了投入力度，通過設(shè)立重大專項等形式強化支持，力促技術(shù)、產(chǎn)業(yè)突破發(fā)展。在平臺支撐方面，上海半導體照明中心作為科委

18、下屬的產(chǎn)業(yè)技術(shù)服務(wù)專門機構(gòu)，為MOCVD裝備研發(fā)企業(yè)提供技術(shù)服務(wù)、測試評估；為上海裝備企業(yè)與外延企業(yè)牽線搭橋；引導傳統(tǒng)半導體裝備企業(yè)進入MOCVD產(chǎn)業(yè)；組織技術(shù)力量為企業(yè)MOCVD裝備研發(fā)進程中的潛在問題提供交流，提供評估建議等。綜上所述，上海與國內(nèi)外競爭區(qū)域相比較已擁有多方面的綜合優(yōu)勢，能夠為MOCVD裝備的技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供充足的資源和優(yōu)越的環(huán)境，具有建成世界級MOCVD產(chǎn)業(yè)中心的良好條件。四、 促進上海MOCVD裝備技術(shù)及產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的若干建議（一） 研發(fā)項目布局方面，應(yīng)有意識引導企業(yè)開展裝備與工藝的結(jié)合創(chuàng)新實現(xiàn)LED芯片的大規(guī)模自動化生產(chǎn)是MOCVD產(chǎn)業(yè)技術(shù)未來最主要的發(fā)展趨勢。政

19、府在今后的MOCVD研發(fā)項目布局中應(yīng)有意識地引導企業(yè)從單一的設(shè)備生產(chǎn)制造向裝備制造與工藝開發(fā)相結(jié)合的方向發(fā)展，促使MOCVD裝備研發(fā)企業(yè)以技術(shù)創(chuàng)新為動力主動引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)業(yè)態(tài)革新，實現(xiàn)裝備制造業(yè)從簡單提供生產(chǎn)裝備向提供全套生產(chǎn)解決方案的關(guān)鍵轉(zhuǎn)變，達到高端制造與現(xiàn)代服務(wù)的一體化，大幅提升MOCVD裝備制造的附加價值、產(chǎn)業(yè)能級和國際競爭力。（二） 平臺基地建設(shè)方面，應(yīng)充分發(fā)揮和強化現(xiàn)有平臺功能為企業(yè)提供支持建議在上海半導體照明中心現(xiàn)有平臺基礎(chǔ)上進一步發(fā)揮和強化功能,為MOCVD裝備研發(fā)企業(yè)提供技術(shù)服務(wù)、測試評估；為上海裝備企業(yè)與外延企業(yè)牽線搭橋；引導傳統(tǒng)半導體裝備企業(yè)進入MOCVD企業(yè)；組織技術(shù)力量為企業(yè)MOCVD裝備研發(fā)進程中的潛在問題提供交流，提供評估建議等。（三） 產(chǎn)業(yè)環(huán)境營造方面，應(yīng)積極促進上海MOCVD裝備在本地落戶應(yīng)用對上海MOCVD廠商生產(chǎn)的設(shè)備在本地LED芯片制造企業(yè)落戶應(yīng)用的，建議給予裝備制造廠商資金補貼或政策優(yōu)惠。這種做法一方面可以有效增強上海MOCVD裝備研發(fā)企業(yè)的市場競爭力，同時對自主高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化給予充分激勵；