上海MOCVD装备技术及产业发展分析

1、上海MOCVD装备技术及产业发展分析MOCVD是LED生产过程中的核心装备，是决定LED产业发展技术水平的关键因素。MOCVD装备技术创新已被列入上海市科技“十二五”规划重大任务。“十一五”以来，上海市科委在LED材料、芯片、装备等领域前瞻部署了一系列研发项目，积极打造完整的LED技术链和产业链，为上海MOCVD装备的技术创新和产业发展提供了良好的环境和基础。近年来，上海在MOCVD装备领域取得了可喜的突破，已涌现出了数家各具技术特色和优势的MOCVD装备研发企业。近期，我们深入企业开展调研，系统梳理了上海MOCVD装备技术及产业发展现状，并对MOCVD装备行业的发展形势、发展环境和发展前景作

2、了全面分析。调研结果汇报如下：一、 MOCVD装备市场需求前景从2009年始，在LED背光源显示、照明等巨大市场的推动下，全球LED芯片生产高速增长，生产规模迅速扩大。2011年第二季度以来，由于产业发展周期因素（背光市场需求已充分释放），LED产业进入了产品结构调整阶段，芯片产能数量增长幅度有所放缓趋于合理，而在技术水平、产品品质等方面的竞争更为激烈。据McKinsey公司预测，目前LED产业在通用照明领域已经走上了快速增长的轨道，2020年之前LED光源将占据全球照明市场主导地位。随着LED在通用照明领域的大规模应用，可预期LED芯片即将迎来新一轮需求快速增长的高峰期。LED全球照明市场份

3、额预测（McKinsey）LED产业近年来的迅猛发展导致作为产业核心设备的MOCVD装备需求量2010年到2011年上半年呈井喷式增长（仅中国2010年一年的设备需求量超过200台，比过去近20年的总装机容量还多50台），出现了严重的供不应求的局面。2011年下半年，随着LED产业整体进入调整期和前期设备产能的逐渐形成，MOCVD装备市场增长幅度有所回落。预期随着LED产业的进一步发展和MOCVD技术的进一步成熟，MOCVD装备市场在未来5-10年还将会迎来两到三次显著增长的窗口期，最近的窗口期可能在2013年下半年到来。我国MOCVD设备装机数量增长趋势（Goldman Sachs）二、 M

4、OCVD装备国际国内竞争态势（一） MOCVD装备产业国际竞争情况MOCVD装备产业当前在全球范围内仍是一个新兴的产业，面对近年来需求的迅猛增长，技术和产业都尚未充分成熟。2005年之前，由于LED产业总体规模较小，设备更新较慢，进入的设备厂家不多，全球MOCVD设备主要制造商仅有德国的Aixtron、美国的Veeco、日本的大阳日酸株式会社等三家企业。由于日本禁止出口的政策，国际市场几乎都被Aixtron（占据60%市场份额）与Veeco（占据近40%市场份额）垄断。随着2006年之后全球LED产业的迅速升温，对MOCVD装备需求量迅速增加，使三家企业的产值飞跃，设备的技术升级步伐也大大加快

5、。然而时至今日MOCVD装备技术仍未进入成熟阶段，现有设备产品仍未能适应LED产业大规模、自动化、高质量、低成本生产的需求，在LED芯片生产中普遍存在着装备与工艺脱节的问题，MOCVD装备制造厂商对于下游LED芯片厂家实际生产中面临的诸多问题仍然缺少有效解决方案。近年来Aixtron与 Veeco等企业开始积极实施专利战略，试图阻止后进入的厂商竞争，但因LED产业技术变革迅速，很难形成实质性的专利壁垒。总体而言，目前国际MOCVD设备市场仍处于有效竞争阶段，领先者的优势显著但不稳固，后发者正面临着追赶和超越的关键机遇窗口。技术创新、服务创新和业态创新三者的结合，将成为奠定明日产业优势的关键因素

6、。国际主要MOCVD装备供应厂商技术对比情况大规模生产能力产品质量生产成本控制Veeco自动化程度较高，设备可连续工作，生产效率较高相对较不稳定炉体技术特点决定了原料用量比较浪费Aixtron需频繁停机清洗，生产效率相对较低相对Veeco而言较好，但仍不能满意原料用量较为节省大阳日酸由于技术路线限制，单炉只能做到三到五片，无法大规模生产产品质量最优，良品率高生产成本介于Veeco和Aixtron两者之间总体评价装备的自动化水平仍有待提升以适应大规模生产需求目前国际主流的Veeco和Aixtron设备都达不到满意的生产质量生产成本仍有进一步控制的空间（二） MOCVD装备国内布局与发展情况在科技

7、兴国战略指引下，从“九五”到“十一五”期间国家先后对MOCVD设备的研制组织了多次攻关。但由于市场整体需求的不充分，技术也没有完善到适应产业化生产需求，前期科研成果没有走向良好的产业化，但也为我国自主MOCVD装备的发展打下了重要的技术和人才基础。随着“国家半导体照明工程”于2003年正式实施，MOCVD设备国产化已被列入国家层面的技术创新重点支持方向。在国家政策与市场需求的双重引领下，我国多个地区都积极参与MOCVD装备研发的竞争，近年来已在技术和产业方面取得了积极的进展。目前我国MOCVD装备领域已初步形成了上海、北京、山东、广东四大优势板块激烈竞争的局面。为了在全国范围的行业竞争和整合浪

8、潮中占据先机，各地方政府也及时出台政策措施，加大力度促进本地MOCVD装备的研发和产业化进程。如广东省科技厅于2010年9月与中科院半导体研究所、广东省工业技术研究院、国家半导体照明工程研发及产业联盟共同组建了广东半导体照明产业技术研究院并共建MOCVD产业化公司（广东省中科宏微半导体设备有限公司），在以重大专项形式推动MOCVD装备核心技术攻关的同时构建MOCVD产业化基地。我国主要省市MOCVD装备发展情况发展情况综合评价本地主要企业技术研发进度上海高校、院所有多年研究基础，在半导体制造装备企业、产业链、技术人才等方面具有一定优势。“十一五”期间开始整机研发，虽然起步较晚但进展迅速，特别是

9、在生产型装备方面目前已达到国内领先水平理想能源设备有限公司已完成65片整机，工艺初步成型中微半导体设备（上海） 有限公司已完成14片整机，工艺初步成型上海永胜半导体设备有限公司 已完成96片整机，仍处于工艺验证阶段中晟光电设备（上海）有限公司处于整机搭建阶段北京“九五”期间已开始装备研制，有较强的技术积累，但始终处在实验室用机型状态，生产型一直未有突破。政府扶持侧重偏向于高校和研究所，产业化动力有待增强北京思捷爱普半导体设备有限公司 已制成红黄光MOCVD并成功销售华延芯光（北京）科技有限公司已制成生产样机，目前处于工艺验证阶段北方微电子公司完成样机组装北京泰科诺科技有限公司近期由PECVD向

10、MOCVD领域拓展，处于研发起步阶段山东“十五”期间开始布局，前期在实验型样机上投入较强研发力量。企业与院所产研结合较好。已有实验室级别的MOCVD机器进入市场销售青岛杰生电气有限公司实验室级别（6片）机器已进入市场销售青岛精诚华旗微电子设备有限公司实验室级别（1，3，6片）机器已进入市场销售潍坊绿种子材料科技股份有限公司蓝光56片MOCVD装备项目已与潍坊高新区签约广东“十一五”期间起步，前期发展较为迅速，但是跟进整合的节奏有所放缓。产品研发主要依托国内科研机构的技术力量。装备制造与生产工艺两个环节的整合有待进一步加强。广东昭信半导体装备制造有限公司2010年完成37片整机试制，目前因技术障

11、碍项目处于停顿状态广东省中科宏微半导体设备有限公司蓝光48片MOCVD样机正处于组装调试阶段东莞中镓半导体科技有限公司研发启动时间较短，处于起步阶段三、 上海MOCVD装备技术及产业发展现状（一） 上海主要MOCVD研发企业基本情况目前上海从事MOCVD装备研发的企业主要有理想能源设备有限公司、中微半导体设备（上海）有限公司、上海永胜半导体设备有限公司、中晟光电设备（上海）有限公司等四家。除永胜以外，其余三家公司的研发团队核心成员均具有美国应用材料公司（Applied Materials）技术背景。理想能源总裁钱学煜和中晟光电董事长陈爱华都是中微半导体最初17人创业团队的成员。这三家公司在技术

12、源头上是具有一定共通性的。理想能源设备有限公司成立于2009年，股权结构包括民企正泰集团（50），上海市国资委下属的上海联和投资有限公司（15）和创业团队（35），目前公司总共拥有研发人员约110人。公司前期从事PECVD等设备的研发生产，在半导体设备方面具有较为丰富的经验。中微半导体设备（上海）有限公司由一批高层次海归技术人员创建于2004年，公司在发展过程中得到了浦东科投公司创业风险投资引导基金的大力支持。目前公司拥有超过50人的MOCVD装备专业研发团队。公司长期从事半导体集成电路设备研发和制造，在装备自动化领域具有较突出的经验优势。上海永胜半导体设备有限公司创建于2009年9月，是民资

13、企业上海蓝宝光电材料有限公司旗下的子公司。公司依托蓝宝光电成熟的LED芯片生产体系，在装备与工艺结合方面具有一定优势。中晟光电设备（上海）有限公司是2010年创建的民营企业，研发团队包括来自美国应用材料公司、德国Aixtron公司和国内科研机构的核心成员。公司与LED芯片制造厂商交流密切，已达成了设备试用意向。（二） 各家企业MOCVD装备技术及产业发展情况目前的研发进度产业化计划技术来源及特点技术团队情况技术专利情况设备定向用户单位发展中可能的风险理想能源已组装完成65片MOCVD设备两台，并已生长出GaN基蓝光LED2012年六月开始与客户验证，年底完成销售技术在Aixtron结构基础上进

14、行革新，加强了自动化控制技术美国应用材料公司背景，有台湾工艺技术支撑8项发明专利，1项国际专利国内、海外LED芯片厂各一家市场风险中微半导体已组装完成14片MOCVD设备一台，并已生长出GaN基蓝光LED2013年实现小批量生产并实现重复销售技术综合了Aixtron与Veeco的结构，增加了自清洁功能美国应用材料公司背景，国内多家下游厂商工艺技术支撑2011年国内外专利达到20余项，其中大部分是发明专利上海蓝光、映瑞；江西晶能；台湾台积电，晶旺等LED厂家市场风险永胜半导体已组装完成96片MOCVD设备3-4台，目前还未完成器件生长验证2012年实现小批量生产采用全新设计的技术方案，革新幅度较

15、大拥有蓝宝光电公司工艺技术支撑2项发明专利，9项实用新型专利，1项外观专利设备定向供应蓝宝公司技术风险中晟光电整机尚未进入工艺试验阶段2012年6月实现销售装备细节设计较好美国应用材料公司背景，有原Aixtron技术人员参与，台湾工艺支撑4项发明专利三安、华灿、蓝光等LED厂家市场风险（三） 上海MOCVD装备发展环境情况MOCVD产业是高端装备制造业的代表，具有投资需求大、技术含量高、研发周期长、对产业链的依赖性强、设备与工艺融合程度深等一系列特点，因而对于产业环境有着较高的综合需求。上海作为面向国际的大都市，全国的经济中心、金融中心和产业技术高地，为MOCVD装备的发展提供了得天独厚的优越

16、环境。在科研基础方面，中科院硅酸盐研究所、复旦大学、上海大学等一批驻沪科研院所、高校在MOCVD领域有长期的研究积累和专长，为上海MOCVD装备的发展提供了宝贵的技术储备和人才储备。在技术配套方面，上海作为我国先进制造业的重要基地，拥有一批国际顶级的管路、气路、控制等半导体制造装备专业服务公司，为MOCVD装备研发制造提供有力的支撑。在产业整合方面，上海半导体照明产业较为发达，区域产业链较完整，特别是拥有蓝光、蓝宝、映瑞等一批大型芯片企业，为自主MOCVD装备提供了广阔的潜在下游应用市场。在资金供给方面，上海作为国家金融中心具有显著的资本集聚优势，高新技术产业风险投资发展水平也处于全国前列，有

17、利于MOCVD企业通过市场化途径获取发展所需融资。在国际合作方面，作为国际化大都市上海在海外人才引进、国际技术合作等方面具有特殊优势，MOCVD装备研制中关键的技术问题、工艺问题等可以通过跨国合作谋求解决。在政府扶持方面，上海市科委从“十五”期间就开始设立光电子专项，对LED核心装备，外延、芯片、封装、应用等多个领域组织了项目攻关和技术引导。“十一五”期间科委就MOCVD的设备研制，从核心部件到整机集成，设立了多个项目进行技术攻关。2009年后，上海对MOCVD生产型装备研发进一步加强了投入力度，通过设立重大专项等形式强化支持，力促技术、产业突破发展。在平台支撑方面，上海半导体照明中心作为科委

18、下属的产业技术服务专门机构，为MOCVD装备研发企业提供技术服务、测试评估；为上海装备企业与外延企业牵线搭桥；引导传统半导体装备企业进入MOCVD产业；组织技术力量为企业MOCVD装备研发进程中的潜在问题提供交流，提供评估建议等。综上所述，上海与国内外竞争区域相比较已拥有多方面的综合优势，能够为MOCVD装备的技术创新和产业发展提供充足的资源和优越的环境，具有建成世界级MOCVD产业中心的良好条件。四、 促进上海MOCVD装备技术及产业创新发展的若干建议（一） 研发项目布局方面，应有意识引导企业开展装备与工艺的结合创新实现LED芯片的大规模自动化生产是MOCVD产业技术未来最主要的发展趋势。政

19、府在今后的MOCVD研发项目布局中应有意识地引导企业从单一的设备生产制造向装备制造与工艺开发相结合的方向发展，促使MOCVD装备研发企业以技术创新为动力主动引领产业业态革新，实现装备制造业从简单提供生产装备向提供全套生产解决方案的关键转变，达到高端制造与现代服务的一体化，大幅提升MOCVD装备制造的附加价值、产业能级和国际竞争力。（二） 平台基地建设方面，应充分发挥和强化现有平台功能为企业提供支持建议在上海半导体照明中心现有平台基础上进一步发挥和强化功能,为MOCVD装备研发企业提供技术服务、测试评估；为上海装备企业与外延企业牵线搭桥；引导传统半导体装备企业进入MOCVD企业；组织技术力量为企业MOCVD装备研发进程中的潜在问题提供交流，提供评估建议等。（三） 产业环境营造方面，应积极促进上海MOCVD装备在本地落户应用对上海MOCVD厂商生产的设备在本地LED芯片制造企业落户应用的，建议给予装备制造厂商资金补贴或政策优惠。这种做法一方面可以有效增强上海MOCVD装备研发企业的市场竞争力，同时对自主高新技术产业化给予充分激励；