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中国LED芯片凭借什么何以争上游?

来源:芯片解密-龙芯世纪   时间:2010-07-12   阅读:819

    LED照明芯片核心设备产业化“老大难”
    旨在打破国外技术垄断的我国首家、全球第四家量产型LED照明芯片核心设备制造项目,2009年1月19日落户广东佛山市南海区。这意味着制约我国LED照明产业瓶颈的核心装备可望实现国产化。但是否能够产业化还有待时间的考量。但现实是我国前期在芯片核心设备产业化的探寻都以失败而告终。
    但我国外延芯片产业发展迅速,从2000年的几家,发展到今天的将近60多家。企业对设备和材料的需求很大。仅2008年一年,国内进口的MOCVD就在35台-40台之间,而且主要是生产型设备。2009年,比较乐观地估计,MOCVD进口数量可能会达到50台-60台。 
    上游涉及的设备很多,也很重要。主要包括外延用的MOVCVD、X-ray、AFM、CV/Hall、PL/EL以及检漏、烘烤设备等,芯片制造用的光刻、去胶、ICP/RIE、PECVD、E-beam蒸发、溅射、清洗、烘干、显微镜、台阶仪、椭偏仪、磨抛、划片、芯片测试、分选等。原、辅材料包括MO源、氨气、硅烷、磷烷、砷烷、氢气,氮气,氯化氢气体等。LED上游所需设备的特点是价格昂贵,交货时间长。比如外延所需的MOCVD,生产型设备一般是在200万美元左右,交货时间一般在6-8个月。上面提到的这些上游设备90%以上是进口的,其中的主要配件也是进口的。所以说,LED产业的装备和原辅材料的进口比例,从上游到下游呈现由高到低的趋势。 
    当前在这两个领域,国产化进程都还非常不理想,关键设备方面尤其薄弱。上游材料领域,衬底材料和外延材料都相对落后,近几年取得很大进步,但研发、投入等方面的问题并没有得到根本改善。 
    同时,规模化系统集成技术研究和重大应用进展顺利。应用产品种类与规模处于国际前列,已成为全球LED全彩显示屏、太阳能LED、景观照明等应用产品最大的生产和出口国。天津一汽夏利和常州星宇已开发出LED汽车前照灯样灯,2008年7月海信首款42英寸超薄LED背光液晶电视上市,目前已销售近万台,预示着占世界产量40%的中国消费类电子产品开始大规模使用LED技术。
    综合而言,当前LED芯片生产领域我国企业的基本竞争格局是厂商数目少,现有厂商技术偏重于高亮度芯片的研发生产,企业竞争程度还比较低。
    从现阶段来看,外延、芯片产业化中存在的主要问题有:第一,具有创新的、有自主知识产权的核心技术较少,很难与国外的同行竞争。第二,高性能LED芯片和功率LED芯片,目前国内很少,仍需要大量进口,这严重地制约了整个LED产业的发展。第三,国内外延、芯片的不少研究成果,如外延新技术、芯片的新结构、新工艺等很难在企业中推广应用,这也许是体制问题。第四,国内外延、芯片企业的产业化规模偏小,企业研发力量不足,产量偏少,产品成本偏高,缺乏竞争能力。 
    高端应用能否倒逼LED芯片振兴? 
    北京奥运会不仅是各国体育健儿竞技和拼搏的赛场,还是LED展示自己风采和魅力的舞台。LED在开幕式表演、奥运会场馆、景观照明、室内外全彩显示屏等方面的出色表现,为观众带来震撼的视觉盛宴,使人们对LED有了更加直观、深刻和全新的体验和认知,LED的应用和推广无疑将进一步提速。专家预计,2010年上海世博会将成为LED应用的又一个里程碑,届时我国的LED产业将迎来新的发展高峰。
但是在北京奥运会LED耀眼和辉煌的背后,存在着我国在LED上游核心技术方面的缺失,暗藏着产业的隐忧。据了解,奥运会中采用的LED器件和灯具主要是由中国企业封装和生产的,但是价值链中含量最高的功率型芯片基本上是从国外进口的。北京奥运会提升了LED应用的水平,但也反映出我国LED产品以中、低档为主,缺乏具有自主知识产权的核心技术,高性能LED和功率型LED产品均要依赖进口的窘境。
    我国的LED外延芯片生产近年虽有很大发展和进步,但总体仍一直停留在中低档水平,还不能大规模应用于高质量的显示屏,以及中、大尺寸LCD背光等高端应用领域,我国高光效、高可靠的LED应用产品所用的高档外延芯片几乎全部依赖于进口,高光效的功率型芯片目前尚无国内厂家能够提供。
    中国光学光电子行业协会光电器件分会秘书长彭万华表示:从现阶段来看,外延、芯片产业化中存在的主要问题有:第一,具有创新的、有自主知识产权的核心技术较少,很难与国外的同行竞争。第二,高性能LED芯片和功率LED芯片,目前国内很少,仍需要大量进口,这严重地制约了整个LED产业的发展。第三,国内外延、芯片的不少研究成果,如外延新技术、芯片的新结构、新工艺等很难在企业中推广应用,这也许是体制问题。第四,国内外延、芯片企业的产业化规模偏小,企业研发力量不足,产量偏少,产品成本偏高,缺乏竞争能力。
    目前,我国各级政府正在如火如荼地支持LED产业的方式,比如“城市亮化工程”、各种示范工程、公共检测平台等,实质上都主要使得产业的中下游受惠,而上游芯片得到的资金不仅少而且分散。其中的客观原因在于,上游芯片的投资需求很大而且风险高,而中下游的投资需求相对较少且容易很快达到推广效果。
    但是,在关注这些示范工程的同时,让我们看看一些背后的景象: 
    尽管国内有一些厂家可以提供显示及背光源应用所需的小功率LED芯片,但是面对巨大的照明应用市场,目前中国尚无一家企业能提供可量产的大功率照明LED芯片。尽管有些本土芯片商试图研发大功率照明LED芯片,但研发计划却纷纷因金融危机受阻或者下马。
    由于国内高端芯片的缺失,而台湾代工厂的芯片也因实质上被五大巨头专利控制而没有定价权,再加上美国针对LED产业“337”调查案的威胁,因此,国内的封装及应用厂家只能选择国外芯片。由于垄断,国外芯片厂商始终为了攫取最大化利润始终不肯降低芯片价格,这对于国内封装及应用厂家来说,为了保持尚已较低的产品利润,不得不降低其它方面的成本,从而造成了许多封装及应用厂家只得将生产基地从成本较高的沿海城市,如深圳,转移至成本较低的内陆地区。深圳方大国科迁移至东北就是明证。 
    连科技部高新司副司长戴国强都不无感慨地说:“在上游方面和国际巨头相比,我国还是处于较弱的局面,特别是在知识产权的封锁中,我们如何应对未来给我们的挑战?企业规模小、产品可靠性差、缺乏企业品牌、高端市场被占,都将是我们下一步半导体照明产业发展必须应对的一个主要问题。” 
    或许,我们更相信,“在应用方面更加值得我们关注,作为一个新兴的技术应用领域,它的应用市场需要我们应用方面的人才来引导和支撑,但是在这个方面企业还没有足够的实力、研究院所还没有把它作为一个重要的方向给予足够的重视,这很可能成为我们下一步发展中的一个最大的困难。”