LED设备：国产化程度提升 协同效应显现

北方微电子总裁 赵晋荣

半导体照明技术以其节能环保等特点，近年来在我国取得了快速发展和长足进步。这个进步不仅表现在下游照明应用、中上游芯片制造和封装领域的生产规模扩大和技术突破上，还表现在作为支撑行业的材料、设备领域的国产化程度逐步提升。

在政策带动、金融投资、技术革新等多重因素推动下，我国半导体照明产业呈现了全产业链协同发展的健康景象。

大部分设备初具国产能力

MOCVD设备有十余家国内企业和研究机构正在研发中，其他大部分设备已初具国产化能力。

在技术含量最高的LED上游芯片制造领域中，按照用途定义制造设备种类可分为工艺设备、工艺辅助设备、检测设备。工艺设备用于形成关键的器件材料和结构，如沉积各种膜层材料的MOCVD、蒸镀、PVD和PECVD;形成器件关键结构的光刻机、ICP刻蚀机等。工艺辅助设备穿插整个工艺流程，包括匀胶显影、清洗、去胶机等辅助完成关键工艺前期准备和后期处理的设备。检测设备种类多样，如传统的光学显微镜、电子显微镜、探针台等参数测试设备和颗粒、缺陷检测设备等。

几年前，这些设备大部分依赖进口，但进口设备的价格昂贵，采购周期过长，极大地限制了产业发展。

目前，在技术难度最大的核心工艺设备领域，除了MOCVD设备有十余家国内企业和研究机构正处于研发外，上述大部分设备已初具国产化能力，展现了国内装备企业多年的努力成果。特别像北方微电子生产的ICP刻蚀设备在2011年获得了50%%以上的市场份额，这对整个上游产业都是个鼓舞人心的消息。

与工艺设备有所区别，工艺辅助设备因行业通用性好、技术相对简单，生产线的应用情况更好。目前多家企业的清洗设备几乎实现了全部替代进口，匀胶显影设备也在国内市场拥有很高的占有率。检测设备中的X射线衍射、光学和电子显微镜、电阻测试仪等，大多数为电子行业通用设备，国内产品应用也较为成熟。

任何科技产业都会面临市场起伏和产业调整，除了受到国际金融市场的影响外，高科技产业本身也经常存在行业周期。我国的半导体照明产业也是如此，近期出现的上游产能过剩，市场对设备的需求增速减缓，所以不论制造企业还是装备企业都应制定相应的战略来应对快速发展带来的产业调整。

在产业高峰，装备企业将更多的资金和人员投入到设备的研发和生产中。

面对产业低谷，装备企业同样应认识到这是企业投入研发、提升技术能力和新产品性能的大好时机。首先，企业有更多的精力用来应对下一代面临的技术难题，加速研发更高性能的新工艺设备。其次，上游企业对新技术、新工艺的追求正在加速进行，对研发的资金和人才投入都在不断扩大。企业有更多的时间与客户共同合作，提高和完善产品性能，满足下一代产品的工艺需求。

高亮度是LED必然趋势

LED芯片的发展趋势是亮度更高、功耗更小、成本更低，这就需要更高工艺性能、更低成本的工艺设备。

只有贯彻以提升技术性能满足客户需求为落脚点的准则，装备企业才能在下一轮增长中取得优势地位。北方微电子公司长期以来强调“以客户为导向进行持续创新”的价值观，先后实现了集成电路12英寸65纳米刻蚀机、晶硅太阳能电池平板型PECVD设备、MEMS及TSV领域深硅等离子刻蚀设备的开发和成功应用。公司最新开发成功的用于超高亮度LED的ITO透明电极薄膜PVD溅射设备也已完成多家主流LED厂商的工艺验证，比传统蒸镀工艺可使发光效率提高
5%%以上。

LED芯片的发展趋势是亮度更高、可靠性更高，功耗更小、成本更低，这就需要更高工艺性能、更低成本的工艺设备。ICP刻蚀机的发展方向是更高的工艺稳定性，更好的刻蚀均匀性，以及满足不断变化的刻蚀形貌的较宽工艺调节窗口能力，尤其是满足为提高亮度的PSS图形化衬底刻蚀形貌的工艺调节和适应能力。此外，应用芯片串联技术提高产品亮度的深氮化镓外延层刻蚀工艺也是下一代刻蚀设备的发展方向。

应用于高亮度/超高亮度
LED芯片的ITO透明电极制备的PVD溅射设备，是替代蒸发工艺的ITO薄膜沉积设备，溅射技术相对蒸镀技术制备ITO薄膜可提高发光效率5%%以上。未来磁控溅射技术不仅可以广泛用于LED芯片中ITO薄膜制备，在金属电极的制备上也极具发展潜力，必将成为LED工艺制程的主流技术方向。

历史经验证明，任何一个产业，只有全产业链的协同发展，才能有效提升行业的整体竞争力。正如我国的光伏制造产业之所以能引领世界，与光伏装备行业的装备国产化程度高、制造企业对国产设备接受程度亦高密不可分。我们已经欣喜地看到，越来越多的LED制造企业凭借过人的胆识和气魄在装备国产化道路上迈开脚步，大步前行。