半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)帶動(dòng)下的MOCVD設(shè)備前景分析

　　受一些地方政府過(guò)度的補(bǔ)貼政策影響，過(guò)去幾年，許多LED生產(chǎn)企業(yè)大量購(gòu)置進(jìn)口的MOCVD設(shè)備，加之LED產(chǎn)業(yè)自身的大幅波動(dòng)，導(dǎo)致行業(yè)陷入LED產(chǎn)能過(guò)剩、MOCVD設(shè)備供過(guò)于求的困境。2014年底，盛傳中央政府將要求停止向與LED外延和芯片制造商提供設(shè)備補(bǔ)貼或稅收優(yōu)惠。如果成真， LED產(chǎn)業(yè)有望回歸理性并趨于健康發(fā)展。于額手稱慶的同時(shí)，也有人懷疑，少了政府補(bǔ)貼的推力，趨于理性的LED產(chǎn)業(yè)需求，或者加上新興的應(yīng)用，是否足夠支撐一個(gè)興旺的MOCVD市場(chǎng)，而國(guó)產(chǎn)MOCVD的發(fā)展將會(huì)受到何種影響。

　　其實(shí)，如此的擔(dān)心和疑問(wèn)是不必要的，因?yàn)檫@個(gè)產(chǎn)業(yè)自有其日見(jiàn)增多的應(yīng)用方向，自有其日益擴(kuò)大的市場(chǎng)需求，自有其日趨光明的燦爛前景。

　　LED 新興應(yīng)用大放異彩

　　LED發(fā)光技術(shù)作為未來(lái)照明發(fā)展的必然方向，已經(jīng)是不爭(zhēng)的事實(shí)。中國(guó)則是全球LED元件產(chǎn)業(yè)最為耀眼的地區(qū)。近年來(lái)，照明用的中功率LED發(fā)展快速，尤其是掌握有LED元件自主供應(yīng)鏈的企業(yè)，產(chǎn)值和效益都大幅度提高。諸如三安光電、木林森、國(guó)星等，都有動(dòng)輒40%的飛躍成長(zhǎng)。2014年我國(guó)LED元件產(chǎn)業(yè)預(yù)估成長(zhǎng)達(dá)43%，2015年將持續(xù)成長(zhǎng)25%。

　　近一兩年才興起的智能照明，將把LED發(fā)光技術(shù)進(jìn)一步連接上互聯(lián)網(wǎng)。飛利浦、GE 等國(guó)際照明巨頭紛紛推出新款球泡，企圖在市場(chǎng)還未完全打開(kāi)時(shí)先營(yíng)造概念，其身影活躍於各大展會(huì)中。例如，在剛剛于拉斯維加斯熱鬧過(guò)的2015年度CES上，電源廠、照明廠、甚而封裝廠都把自己最新研發(fā)的智能照明解決方案作為展覽招牌，就連京東和小米這樣的企業(yè)也開(kāi)始玩起了跨界。盡管智能照明目前還處在“雷聲大，雨點(diǎn)小”的起始階段，涌入的廠商已然越來(lái)越多，其熱度在未來(lái)只會(huì)有增無(wú)減。步入 2015 年，這個(gè)“雨點(diǎn)小”的新興領(lǐng)域里定會(huì)出現(xiàn)一場(chǎng)“暴風(fēng)雨”。

　　植物工廠的當(dāng)紅則帶熱了 LED 在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。GE、西門子、飛利浦等海外照明大廠都在大力投資植物照明，臺(tái)灣的億光照明也早有涉足，大陸封裝廠鴻利光電也一直致力于研發(fā)相關(guān)產(chǎn)品，就連國(guó)內(nèi)各大外延晶片大佬都不放棄對(duì)植物照明的布局。據(jù)一份全球領(lǐng)域的行業(yè)調(diào)查顯示，全球 LED 植物生長(zhǎng)燈產(chǎn)值從2013 年起，開(kāi)始呈現(xiàn)高速成長(zhǎng)，預(yù)計(jì) 2014 年將逾 3,500萬(wàn)美元，2017 年可望達(dá) 3億美元。LED 植物照明的技術(shù)難度并不高，在解決綜合型人才問(wèn)題后，再進(jìn)一步規(guī)模化推廣，前期稍高的投入門檻將會(huì)大幅降低，到時(shí)它的市場(chǎng)將會(huì)是十分寬廣。

　　UV LED應(yīng)用也在蓬勃發(fā)展。隨著長(zhǎng)波長(zhǎng)紫外發(fā)光二極管(UV LED)在固化干燥市場(chǎng)展開(kāi)商業(yè)應(yīng)用,較短波長(zhǎng) UV LED 也開(kāi)始進(jìn)軍水衛(wèi)生設(shè)施、無(wú)線手機(jī)消毒等領(lǐng)域。據(jù)行業(yè)媒體統(tǒng)計(jì)，2014年UV LED 產(chǎn)值為1.22 億美元，占整體UV 市場(chǎng)15%。Yole Développement曾預(yù)測(cè)，未來(lái)4年，UV LED市場(chǎng)將快速增長(zhǎng)到近2.7億美元。

　　LED照明也將使通訊產(chǎn)業(yè)做出革命性的改變。在缺乏足夠的射頻帶寬以支持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸?shù)脑鲩L(zhǎng)需求，即所謂的“光譜緊縮”的當(dāng)下，可見(jiàn)光通信(Li-Fi)提供了一種經(jīng)濟(jì)的解決方案。2014年10月，由哈斯擔(dān)任首席科學(xué)家的pureVLC公司以5000英鎊的價(jià)格向一家美國(guó)醫(yī)療衛(wèi)生供應(yīng)商出售了第一臺(tái)Li-Fi設(shè)備。這標(biāo)志著Li-Fi邁向了產(chǎn)業(yè)化，人們向“有光就能上網(wǎng)”的世界邁進(jìn)了一大步。

　　功率器件也許是一個(gè)最不容忽視的應(yīng)用。今年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主天野浩著重強(qiáng)調(diào)了其重要性：“氮化物半導(dǎo)體的應(yīng)用不只是LED，我特別關(guān)注的是功率器件。LED為節(jié)能做出了貢獻(xiàn)，功率器件也將大幅推動(dòng)節(jié)能，比如功率晶體管。Si雖然實(shí)現(xiàn)了高達(dá)95%的電力轉(zhuǎn)換效率，但依然存在5%的損失。而氮化鎵理論上可以使這一損失降低到1/6以下，還有望起到超過(guò)LED的節(jié)能效果。我們也在開(kāi)發(fā)超低耗電量的功率器件。功率器件方面，從現(xiàn)在開(kāi)始才是關(guān)鍵時(shí)刻。”

　　由于全球經(jīng)濟(jì)的不景氣和碳化硅的價(jià)格下降幅度并不如預(yù)期的大，碳化硅功率器件需求市場(chǎng)近幾年并沒(méi)有出現(xiàn)強(qiáng)烈增長(zhǎng)。與之相反，業(yè)界對(duì)氮化鎵技術(shù)的信心開(kāi)始增長(zhǎng)，表現(xiàn)為更多的半導(dǎo)體供應(yīng)商宣布了氮化鎵開(kāi)發(fā)計(jì)劃。例如，Transphorm已經(jīng)成為第一家。根據(jù)IMS Research在2013年的市場(chǎng)研究報(bào)告，氮化鎵功率器件在 600V或3KW 以下的應(yīng)用場(chǎng)合比較占優(yōu)勢(shì)，并有可能在這些應(yīng)用取代MOSFET或IGBT, 這些應(yīng)用包括了微型逆變器、伺服器、馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，UPS。IMS Research預(yù)計(jì)2022年的GaN功率器件需求市場(chǎng)將超過(guò)10億美元。

　　這些LED發(fā)光技術(shù)的應(yīng)用還不包含汽車照明、手機(jī)閃光燈以及其他尚未進(jìn)入火熱排行榜的研發(fā)產(chǎn)品。市場(chǎng)明擺在這里，下一個(gè)問(wèn)題是國(guó)產(chǎn)MOCVD能否參與盛宴，在其中分得應(yīng)有的一塊蛋糕。

　　國(guó)產(chǎn)MOCVD 打破壟斷 為L(zhǎng)ED 應(yīng)用提供強(qiáng)力支持

　　MOCVD是以外延工藝制造氮化物半導(dǎo)體材料的關(guān)鍵設(shè)備，無(wú)論是制造用作為光源的發(fā)光二極管，還是制造用作為功率器件的場(chǎng)效應(yīng)晶體管。時(shí)至今日，中國(guó)早已是氮化物半導(dǎo)體終端應(yīng)用產(chǎn)品的生產(chǎn)大國(guó)，但整個(gè)國(guó)內(nèi)MOCVD市場(chǎng)卻極不相稱地仍然被美國(guó)和德國(guó)的兩家MOCVD大廠完全壟斷。

　　國(guó)產(chǎn)MOCVD設(shè)備在LED市場(chǎng)上打破了壟斷，這在四、五年之前還難以想象，因?yàn)槟菚r(shí)國(guó)內(nèi)進(jìn)入MOCVD行業(yè)的雖然有二十多家單位，但基本上都是剛剛起步，處于初期試制階段。由于國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體設(shè)備產(chǎn)業(yè)已經(jīng)有了相當(dāng)?shù)幕A(chǔ)，MOCVD設(shè)備的研制在半導(dǎo)體設(shè)備廠家的進(jìn)展總體說(shuō)來(lái)是比較順利的。最近兩年，第一批具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)產(chǎn)MOCVD進(jìn)入了LED生產(chǎn)廠家進(jìn)行驗(yàn)證。到今天，已經(jīng)有國(guó)產(chǎn)的MOCVD設(shè)備，通過(guò)了嚴(yán)格的驗(yàn)證，正式投入了LED生產(chǎn)線的大規(guī)模量產(chǎn)。這一里程碑式的進(jìn)展代表了國(guó)產(chǎn)MOCVD設(shè)備進(jìn)入了在市場(chǎng)上與國(guó)際同類設(shè)備正面競(jìng)爭(zhēng)的新階段。要強(qiáng)調(diào)的是，在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上打破進(jìn)口MOCVD的完全壟斷，實(shí)現(xiàn)MOCVD的國(guó)產(chǎn)化是中央政府五年之前就已經(jīng)提出的要求，有其不容置疑的重要性和迫切性。

　　總的來(lái)說(shuō)，中國(guó)的MOCVD設(shè)備制造商已經(jīng)有足夠的能力批量、穩(wěn)定地供應(yīng)具有國(guó)際先進(jìn)水平的MOCVD設(shè)備。這是對(duì)中國(guó)MOCVD設(shè)備產(chǎn)業(yè)的基本估計(jì)，也是MOCVD國(guó)產(chǎn)化的基礎(chǔ)。我們堅(jiān)信，在MOCVD設(shè)備廠商和應(yīng)用廠商的協(xié)作和共同努力下，在政府相關(guān)政策的指導(dǎo)下，國(guó)產(chǎn)MOCVD一定會(huì)在不久的將來(lái)在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上占有相當(dāng)大的份額。我們對(duì)氮化物半導(dǎo)體 產(chǎn)業(yè)和國(guó)產(chǎn)MOCVD設(shè)備的未來(lái)都充滿了信心。

　　關(guān)于作者：

　　杜志游博士，中微公司資深副總裁兼首席運(yùn)營(yíng)官、MOCVD產(chǎn)品事業(yè)群總經(jīng)理，公司成立以來(lái)，主導(dǎo)制定了所有項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)流程。本科畢業(yè)于上海交通大學(xué)，后于麻省理工學(xué)院獲得機(jī)械工程碩士和博士學(xué)位。曾在多家外資企業(yè)擔(dān)任總經(jīng)理，是上海市“白玉蘭紀(jì)念獎(jiǎng)”、“上海市科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)”和“上海領(lǐng)軍人才”稱號(hào)的獲得者。