在一般照明用途中尚未普及,但预计到2018年,50%以上的灯座将支持LED,市场上销售的灯具也将有80%以上为LED灯。然而,目前前处理使用的LED生产设备的市场还达不到前两年的规模。与2010年的19亿美元,2011年的17亿美元的市场规模相比,2012年的规模只有6亿美元。这一些企业将在2013年下半年来投资,到2014年,LED生产设备行业将实现明显增长。但这也将成为LED行业最后的大规模投资。之后,市场的规模会持续缩小,成为基本靠换购需求维系的市场。
预计到2018年,LED用半导体材料的面积将增加到2012年的4倍,收益也将达到170亿美元的顶峰。销量虽然也将在2019年左右达到顶峰,但受到下面2个因素的影响,之后估计会逐渐转向减少。首先,因为单个LED发出的光量大幅度的增加,所以要的LED数量减少。其次,与现在的技术相比,LED的产品寿命大幅延长,无需1年更换一两次灯泡,10年更换1次即可。这将使得更换用LED的市场大幅并且永久性地减速。
在今后5年多的时间里,LED的生产还将继续扩大,那么,为何生产设备市场却已经触顶反弹?是因为2010年和2011年出现了大规模的过度投资。其根本原因在于中国政府向MOCVD设备发放补贴,企业为确保市场地位拼尽全力来投资。截至2010年,只有几家中国企业涉足LED生产设备领域,但如今已经增加到了70家。但多数企业恐怕都是昙花一现,而生存下来的企业估计也不会购买新设备,而是通过收购失败的企业增加产能。
在过去,LED行业一直是按照LED的要求,对标准的曝光设备和蚀刻设备略做改造,在做调整、重新安装后加以使用。2009年,在曾为不同工艺使用相同设备的LED企业的协助下,生产LED的专业设备闪亮登场。令人感兴趣的是,老牌的半导体设备企业并没有涉足这一市场。
在购买生产设备时,为降低设备占用成本(COO),一部分企业投资的是可靠性、均一性俱佳的高性能设备。而另一方面,也有企业打算减少设备投资额,通过购买最便宜的设备,使制造成本最小化。但从现在来看,多数企业(包括大多数中国企业)都慢慢的开始选择前者。
其他设备的市场与供求存在一定的差异的MOCVD设备市场一样,2012年的销售额低于2010年和2011年。不过,引领LED设计的技术变化的领域却呈现出了不同的趋势。使用图形化蓝宝石基板(PSS: Patterned SapphireSubstrate)能大大的提升亮度。仅一年多时间,PSS已经占到了全世界LED用蓝宝石基板的近80%,催生出了对于蚀刻PSS晶圆的等离子设备的需求。现在,已经投入到正常的使用中的用来制造PSS的干法刻蚀设备约有280台,其中有200台是在2011年或2012年安装的。2012年估计也将维持在这个水平。
目前,提高PSS产能的企业有三种。第一种是蓝宝石基板生产商;第二种是购买标准晶圆,自行PSS化的LED生产商;第三种是购买基板,形成图案后销售的专业PSS代工商。
等离子蚀刻是在基板上确定图案后对光刻胶层做处理,因此催生出了掩模定位使用的工具和步进机的需求。但掩模定位用工具很难达到PSS要求的分辨率,步进机的分辨率虽能满足要求,但在不造成断裂或裂缝的前提下刻画晶圆大小的图案时会出现一些明显的异常问题。以50mm晶圆为例,PSS制造的成品率通常为80~93%,但对于100mm晶圆,成品率仅为40~70%。在今后的6个月之内,包括“纳米压印转印”在内,各种商用解决方案的出现估计将会提高大口径晶圆的成品率,降低PSS的成本。
LED要想获得成功,就必须要减少相关成本,此外还必须要改善性能与均一性,使LED的生产沿着传统半导体的思路前进,提高对于细节的重视。要想实现规模优势,就需要以更高程度的自动化、生产管理用软件、统计学工程管理,以及“盒对盒”系统为目标实现进化。
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