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外延片处于LED产业链中的上游环节,包括原材料、衬底材料及设备这三大领域。在LED外延片生长、芯片、芯片封装这三个环节中,外延片生长投资要占到70%,外延片成本要占到封装成品的70%。
外延片生长主要依靠生长工艺和设备。制造外延片的主流方法是采用金属有机物化学气相沉积(MOCVD),但即使是这种“蕞经济”的方法,其设备制造难度也非常大。国际上只有德国、美国、英国、日本等少数国家中数量非常有限的企业可以进行商业化生产。
外延片材料主要是硅,硅外延片也是当前外延片的主体。世界多晶硅、硅单晶及硅片等外延片制造材料几乎全部为信越(本部在日本,马来西亚、美国、英国)、MEMC(本部在美国,意大利、日本、韩国、马来西亚、台湾)、Wacker(本部在德国,美国、新加坡)、三菱(本部在日本,美国、印度尼西亚)等公司所控制,这四家公司的市场占有率近70%。这些公司除了本部之外,都在其它国家和地区设厂,是跨国生产与经营的公司。
国内外延片市场的基本格局是外资企业产品技术占据主导,本土厂商逐步崛起。近年来,下游应用市场的繁荣带动了我国LED产业迅猛发展,外延片市场也迎来发展良机。国内LED外延片产能快速提升,技术水平不断进步,产品已开始进入中高挡次。
为进一步完善LED产业链,“十二五”期间各级政府继续加强对上游外延片领域基础研究的投入,中下游企业也在积极向上游拓展。外延片作为LED核心器件中的前端高技术产品,我国在这一领域的企业竞争目前仍处于“蓝海”阶段,国内LED外延片市场发展前景乐观。
LED芯片生产工艺流程外延片制作出来以后,就可以按照下面的流程来制作 LED 芯片了:
外延片→清洗→镀透明电极层→透明电极图形光刻→腐蚀→去胶→平台图形光刻→干法刻蚀→去胶→窗口图形光刻→去胶→N极图形光刻→预清洗→镀膜→剥离→P 极图形光刻→镀膜→剥离→研磨→切割→芯片→成品测试。
在生长完外延片后,下一步就开始对 LED 外延片做电极(P 极,N 极),接着就开始用激光机切割 LED 外延片(以前切割 LED 外延片主要用钻石刀),制造成芯片,然后在晶圆上的不同位置抽取九个点做参数测试,看看是否合格。
从上面可以看到 LED 外延片和芯片的生产离不开 MOCVD 、光刻机、刻蚀机、离子注入机、减薄机、划片机、检测设备等高i精尖设备。 LED 芯片产业属于重资产行业,从事该行业需要先重金购买先进的生产设备,还需要配置洁净无尘厂房,同时在各个环节还需要大量的工人。所以该行业是典型的:资金密集型、劳动密集型和技术密集型同时具备的产业。
在该产业早期,由于技术和设备都被日美企业掌握,国内并没有掌握相关技术和设备来生产芯片,所以只能从事 LED 下游产业。随着技术的升级,一些低端的 LED芯片生产技术被国内企业掌握,再加上国家的大力支持,所以在 2000年开始国内出现了大量 LED 芯片企业。
国内 LED 芯片企业蕞早的一批应该算是1993年2月成立的南昌欣磊光电科技有限公司了,早期生产的大部分都是如下图的发光二极管,一般用于指示灯。
而国内高亮度 LED 芯片企业从 1999年前后才开始雨后春笋般的出现了,下一篇将从1999年开始回顾下大陆 LED 芯片产业的激荡二十年!看看这二十年中那些企业消失在了历史的长河中,而那些企业能够越做越大做到基业长青!