一、全球LED產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 

　　目前，全球有近200家公司和300多所大學(xué)以及研究機(jī)構(gòu)從事氮化鎵基LED的材料生長、器件制作工藝和相關(guān)裝備制造的研究和開發(fā)工作，居于領(lǐng)先水平的公司主要有日本的Nichia、Toyota Gosei、索尼、三洋、美國的Cree Lumileds，歐洲的Osram、菲利普、中國臺(tái)灣的芯片廠家主要有國聯(lián)、晶元、光磊、廣鎵、燦元、連威等，封裝方面主要有億光電子、鼎元光電、佰鴻工業(yè)等。 

　　這些跨國大公司多有原創(chuàng)性的專利，引領(lǐng)技術(shù)潮流，占有絕大多數(shù)的市場份額，其中日本的日亞公司是全世界研究和生產(chǎn)LED的"頂尖"單位，十余年來其氮化鎵基LED的研究和開發(fā)水平一直領(lǐng)先其它單位2-3年。日亞公司在生產(chǎn)白色LED的熒光粉材料方面擁有多項(xiàng)專利，在InGaN白色LED芯片供應(yīng)上一直占統(tǒng)治地位，但專利技術(shù)一直控制在內(nèi)部使用。Lumileds公司也已開發(fā)出最大發(fā)光功率達(dá)120 lm的白光LED，美國加州大學(xué)固態(tài)發(fā)光及顯示中心計(jì)劃在2007年前開發(fā)出效率為200 lm/W的白光LED。 

　　面對(duì)半導(dǎo)體照明將要形成的巨大市場，世界上各半導(dǎo)體公司和照明公司紛紛投入巨資進(jìn)軍半導(dǎo)體照明市場，美國自2000年起投資5億美元實(shí)施"國家半導(dǎo)體照明計(jì)劃"。美國能源部預(yù)測，到2010年前后，美國將有55%的白熾燈和熒光燈被半導(dǎo)體照明所替代，目前，世界上掌握半導(dǎo)體照明技術(shù)的半導(dǎo)體公司，都已經(jīng)紛紛和老牌燈泡制造商結(jié)盟，如美國HP聯(lián)合了日本Nichia和德國西門子，美國Cree、西門子和德國歐斯郎聯(lián)合，美國EMCORE和GE聯(lián)合，日本的東芝和本田聯(lián)合等，其中歐斯郎和GE公司都是世界著名的燈泡制造巨商，通用電氣、飛利浦、歐斯郎等世界三大照明巨頭，全都啟動(dòng)大規(guī)模商用開發(fā)計(jì)劃，與半導(dǎo)體公司合作或并購，成立半導(dǎo)體照明企業(yè)，他們還指出，要在2010年前使半導(dǎo)體燈的發(fā)光效率再提高8倍，價(jià)格降低到現(xiàn)在的1%。見表。

　　我國臺(tái)灣是世界LED生產(chǎn)的最重要基地，其產(chǎn)量超過全球LED產(chǎn)量的1/3，早在20世紀(jì)90年代初已經(jīng)名列世界第三位。目前我國臺(tái)灣LED產(chǎn)品市場占有率已達(dá)28%，超過了美國，位居世界LED市場第二位，產(chǎn)品80%以上外銷，主要銷往韓國、日本、美國和歐洲等地，目前臺(tái)灣地區(qū)LED業(yè)主要是向全彩化、高亮度和大型化的方向發(fā)展，僅用于LED生產(chǎn)的MOCVD裝備就多達(dá)200多臺(tái)。

　　二、巨大的市場需求 廣闊的市場前景 

　　據(jù)CIR預(yù)測，全球LED市場將從2004年的36.8億美元的基礎(chǔ)上，增長至2005年的39億美元，預(yù)計(jì)到2007年，全球LED市場將達(dá)47億美元，其中，高亮度發(fā)光二極管市場將占44%的份額，可望達(dá)到5.2億美元，占11%的市場份額。 

　　據(jù)Strategies Unlimited統(tǒng)計(jì)，2005年用于手機(jī)和其它手持設(shè)備的LED的銷量在過去2年中增長了3倍，達(dá)到20.28億美元。占當(dāng)年市場份額的51%、汽車領(lǐng)域銷量達(dá)到5.46億美元，顯示屏領(lǐng)域銷量達(dá)到5.46億美元，各占14%的市場份額，照明領(lǐng)域銷量達(dá)到2.34億美元，交通信號(hào)燈領(lǐng)域銷量達(dá)到0.78億美元，與此同時(shí)，LED還將在未來10年內(nèi)大舉進(jìn)入現(xiàn)被白熾燈和日光燈所占據(jù)的價(jià)值120億美元的傳統(tǒng)照明市場。即使不考慮傳統(tǒng)照明，這也是一個(gè)欣欣向榮的市場，預(yù)計(jì)，高亮度LED將在全球范圍內(nèi)大量銷售，這一最大發(fā)展也最快的LED市場，在未來5年內(nèi)將以14%的年增長率增長，從2004年的36.8億美元漲至2009年的72億美元，與以前的LED相比，鎵基高亮度LED技術(shù)具有更高的發(fā)光效率，能產(chǎn)生甚至可以在日光下或戶外使用的光線。 

　　據(jù)業(yè)內(nèi)人士預(yù)測，到2008年，全球LED的應(yīng)用市場將從2004年的125億美元提高到500億美元，市場潛力巨大，競爭也將越來越激烈，美國能源部的研究報(bào)告分析，到2010年，美國將有55%的白熾燈和熒光燈被半導(dǎo)體燈替代，每年節(jié)約電費(fèi)可達(dá)350億美元，半導(dǎo)體燈有望形成500億美元的大產(chǎn)業(yè)。

　　三、我國LED制造裝備產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀 

　　在國家產(chǎn)業(yè)扶持、臺(tái)商加入及國際巨頭三方推進(jìn)下，LED產(chǎn)業(yè)在我國已具相當(dāng)規(guī)模，到2004年底全國已有LED各類企業(yè)約3500余家，從業(yè)人員50余萬人，LED器件產(chǎn)量400億只/年以上，已初步形成從外延片生產(chǎn)、芯片制備到器件封裝集成應(yīng)用比較完整的產(chǎn)業(yè)鏈，生產(chǎn)企業(yè)重點(diǎn)分布在長三角、珠三角、江西、福建及環(huán)渤海灣等地區(qū)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2004年中國大陸的LED需求量約240億只，應(yīng)用市場達(dá)300億元，2005年總需求量為300億只，應(yīng)用市場達(dá)到360億元。 

　　LED生產(chǎn)主要有3個(gè)環(huán)節(jié)，就是發(fā)光半導(dǎo)體外延片的生長、芯片制作和封裝，目前國內(nèi)3個(gè)環(huán)節(jié)都有，尤其是外延片的生長環(huán)節(jié)，我國與世界一流水平還有較大的差距。從產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈的情況看，高質(zhì)量的外延片已經(jīng)成為中國LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要制約環(huán)節(jié)，中國的LED產(chǎn)業(yè)面臨一個(gè)巨大的問題就是技術(shù)水平太低，中國LED產(chǎn)業(yè)剛剛處于起步階段，不但與日本、美國、歐洲有巨大的差距，即便是與中國臺(tái)灣相比，也相去甚遠(yuǎn)，國內(nèi)LED的產(chǎn)業(yè)規(guī)模在100億左右，僅是日本日亞化學(xué)一家的一半多一點(diǎn)。目前國內(nèi)有十幾家作LED外延芯片和芯片封裝的公司，產(chǎn)業(yè)規(guī)模較小，最大的也不過2、3億的產(chǎn)值。 

　　國內(nèi)的外延片生長技術(shù)主要源于美國、基本上是進(jìn)口美國的有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉淀（MOCVD）裝備，這些裝備在美國就不是一流的裝備，在整個(gè)LED產(chǎn)業(yè)外延片的生長、芯片、芯片封裝3個(gè)環(huán)節(jié)中，外延片生長投資要占到70%，外延片成本要占到封裝成成品的70%，同時(shí)外延片生長技術(shù)的人才全世界都缺乏，簡單的說，外延片的水平?jīng)Q定了整個(gè)LED產(chǎn)業(yè)水平，國內(nèi)近幾年也陸續(xù)引進(jìn)了50多臺(tái)MOCVD裝備，均處理大生產(chǎn)工藝摸索階段，一旦工藝成熟，則會(huì)上10倍地增大裝備數(shù)量形成規(guī)模生產(chǎn)，市場需求巨大。 

　　國家"863"計(jì)劃和信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展基金及時(shí)支持了國產(chǎn)外延設(shè)備如液相外延爐和MOCVD設(shè)備的研發(fā)（中科院半導(dǎo)體所、中電科技集團(tuán)公司第四十八所），通過整機(jī)消化吸收，關(guān)鍵技術(shù)再創(chuàng)新等措施，填補(bǔ)了國內(nèi)空白，使長期制約我國LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展的裝備瓶頸得以突破。 

　　隨著國家照明工程的起步，國內(nèi)LED芯片設(shè)備的巨大需求再次引起了國外半導(dǎo)體設(shè)備生產(chǎn)商的積極響應(yīng)，他們?nèi)找嬷匾曋袊�這個(gè)巨大的市場，但是，這里面也存在著一個(gè)隱憂，國外芯片設(shè)備高昂的價(jià)格，相對(duì)制約了國內(nèi)企業(yè)的規(guī)�；�、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，也消耗了國家大量寶貴的外匯。同樣也擠占了國內(nèi)設(shè)備生產(chǎn)商的發(fā)展空間。 

　　由于LED外延片及芯片制造所需的裝備要比集成電路芯片制造裝備相對(duì)簡單一些，我國除一些關(guān)鍵裝備（如MOCVD、等離子刻蝕機(jī)、光電特性測試分選機(jī)）尚存一定差距外，其余大部分裝備都能自主生產(chǎn)，裝備的技術(shù)可靠性已經(jīng)接近國外同類裝備的水平，中電科技集團(tuán)公司第四十五研究所、第四十八研究所、第二研究所3個(gè)研究所在各自的專業(yè)領(lǐng)域已具備了生產(chǎn)、開發(fā)LED全線裝備的能力，如中電科技集團(tuán)第四十五研究所生產(chǎn)的切片機(jī)、光刻機(jī)、清洗甩干機(jī)、探針測試臺(tái)等，中電科技集團(tuán)第四十八研究所生產(chǎn)的離子注入機(jī)等，它們均已在集成電路和電子元器件生產(chǎn)線上發(fā)揮作用。

　　四、存在的主要問題及原因 

　　1、產(chǎn)品自主創(chuàng)新不夠，艱難地跟隨國外技術(shù)； 

　　2、核心設(shè)備受制于人（雖不禁運(yùn)，但價(jià)格具有掠奪性）； 

　　3、主要設(shè)備產(chǎn)業(yè)化水平適應(yīng)不了生產(chǎn)需要； 

　　4、系統(tǒng)集成能力弱。

　　五、國內(nèi)LED裝備市場需求

　　根據(jù)國家照明工程目標(biāo)：LED 2010年達(dá)到100 lm/W的光效指標(biāo)，使LED進(jìn)入千家萬戶照明。2004年中國LED總產(chǎn)量突破240億只，2005年中國LED的產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到262.1億只，市場規(guī)模更是突破百億元大關(guān)達(dá)到114.9億元，預(yù)計(jì)，2010年中國LED總產(chǎn)值將達(dá)600億元。 

　　預(yù)計(jì)未來5-8年內(nèi)，中國將會(huì)成為LED半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)一個(gè)投資熱點(diǎn)地區(qū)，我國LED封裝產(chǎn)業(yè)將占全球市場的70%；新上或擴(kuò)建規(guī)模生產(chǎn)線約100余條（其中新建年產(chǎn)5億只以上的生產(chǎn)線將有15-20條）；所需裝備從外延片生產(chǎn)過程中的MOCVD裝備到外延片的測試裝備到芯片生產(chǎn)中的光刻、蒸發(fā)、干法腐蝕、減薄等裝備，再到芯片后續(xù)工藝中的芯片安放、引線焊接、劃片、測試分選、編帶等約5000多臺(tái)套。裝備投資額在50億元以上，以芯片鍵合機(jī)為例，對(duì)于年產(chǎn)量10億只產(chǎn)能的生產(chǎn)線，需20多臺(tái)鍵合機(jī)（8000只/h，目前我國生產(chǎn)線主流機(jī)型ASM809A的效率）兩個(gè)班次進(jìn)行生產(chǎn)，如果國內(nèi)年產(chǎn)量要達(dá)到300億只，那么就需要此種機(jī)型700臺(tái)左右（價(jià)值近億美元），而目前能達(dá)到此產(chǎn)能的在線機(jī)器不足百臺(tái)。 

　　據(jù)預(yù)算，若半導(dǎo)體照明占到整個(gè)國家照明市場的20%時(shí)，LED的能量需求將為1000億kW/h，其對(duì)應(yīng)的功率需求將為50GW，僅滿足這一市場需求的LED生產(chǎn)線的MOCVD裝備投資將達(dá)7.5億美元以上。

　　六、LED器件裝設(shè)備的突破 

　　通過"863"計(jì)劃等科技計(jì)劃的支持，我國已經(jīng)初步形成從外延片生產(chǎn)、芯片制備、器件封裝集成應(yīng)用比較完整的產(chǎn)業(yè)鏈，現(xiàn)在全國從事半導(dǎo)體LED器件及照明系統(tǒng)規(guī)模生產(chǎn)的企業(yè)有400多家，LED器件封裝在國際市場上已占有相當(dāng)大的份額。 

　　中電科技集團(tuán)公司第四十五研究所LED芯片鍵合設(shè)備、引線鍵合機(jī)的研制過程中，首先打破國有機(jī)制的傳統(tǒng)觀念，組建新型技術(shù)團(tuán)隊(duì)，制定高效的激勵(lì)機(jī)制，以高薪從國外引進(jìn)國際一流的高層次項(xiàng)目開發(fā)技術(shù)和管理人才，帶進(jìn)國外先進(jìn)的管理模式，直接參與項(xiàng)目的核心管理團(tuán)隊(duì)進(jìn)行全面管理：吸納在海外電子專用裝備大公司工作過的高級(jí)專業(yè)人才回國創(chuàng)業(yè)，將國外的管理模式與我國國情相結(jié)合，把國外的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行一定的改革后引入國內(nèi)，利用國外成熟技術(shù)資源，提高技術(shù)起點(diǎn)，通過機(jī)制體制的轉(zhuǎn)變，為項(xiàng)目的順利實(shí)施打下了良好的基礎(chǔ)，從而使得企業(yè)對(duì)IC裝備產(chǎn)業(yè)和市場的認(rèn)識(shí)有了很大的提高，建立了國際競爭的理念，采取與國際大公司相同的研制路線和市場運(yùn)作模式，創(chuàng)建了一流的研發(fā)平臺(tái)，經(jīng)過近2年的研究，成功地開發(fā)出、8-12線/s引線鍵合機(jī)、LED芯片鍵合機(jī)商品化樣機(jī)。 

　　中電科技集團(tuán)公司第四十五研究所在LED芯片鍵合設(shè)備整機(jī)研制的全過程中，始終與工藝單位緊密結(jié)合，首先對(duì)設(shè)備的工藝要求進(jìn)行系統(tǒng)的了解，之后組織設(shè)計(jì)人員分期分批的到國內(nèi)的一些大型LED生產(chǎn)線進(jìn)行實(shí)習(xí)，親自動(dòng)手熟悉產(chǎn)品的工藝流程，結(jié)合創(chuàng)新，建立工藝平臺(tái)，并將創(chuàng)新工藝"物化"在制造設(shè)備的設(shè)計(jì)中。在完成樣機(jī)開發(fā)后，為了驗(yàn)證設(shè)備工藝性能，與設(shè)備使用廠家進(jìn)行深入溝通，免費(fèi)提供設(shè)備供廠家考核、試用，到生產(chǎn)線上進(jìn)行工藝調(diào)試，并且針對(duì)所發(fā)現(xiàn)的問題再結(jié)合產(chǎn)品工藝對(duì)各個(gè)部件進(jìn)行了不同角度的改進(jìn)，改進(jìn)完成后的樣機(jī)再次進(jìn)入生產(chǎn)線進(jìn)行工藝考核，接下來對(duì)已經(jīng)基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求和工藝要求的樣機(jī)，進(jìn)行穩(wěn)定性考核，再一次的來驗(yàn)證機(jī)器的整體效能，經(jīng)過1年半的努力，現(xiàn)已成功開發(fā)出了一種適合于垂直式LED制程的DB- 8002粘片機(jī)，該機(jī)的粘片速度達(dá)到了每秒2只，生產(chǎn)效率每小時(shí)7000只以上，粘片精度±50μm，其指標(biāo)全面達(dá)到國外同類機(jī)型的水平，并且已有2臺(tái)交付河北廊坊鑫谷光電科技有限公司和國外著名品牌機(jī)型并線生產(chǎn)，進(jìn)行考核實(shí)驗(yàn)，已經(jīng)過了5個(gè)月的工藝考核，運(yùn)行情況良好，預(yù)計(jì)到2006年年底，該機(jī)將完成30臺(tái)的批量生產(chǎn)，提供給國內(nèi)LED封裝廠商，從而使研制的設(shè)備實(shí)現(xiàn)了真正意義上的自主創(chuàng)新。 

　　在LED引線鍵合機(jī)，粘片機(jī)商品化樣機(jī)的研制中，通過引進(jìn)、消化、吸收再創(chuàng)新，取得了關(guān)鍵單元技術(shù)突破，掌握了9項(xiàng)發(fā)明專利技術(shù)。

　　七、提升LED制造裝備的思考

　　"十一五"期間，結(jié)合國家半導(dǎo)體照明工程的實(shí)施，突破以藍(lán)光照明的MOCVD芯片制造裝備和后封裝關(guān)鍵設(shè)備及工藝技術(shù)，具備此類裝備的批量生產(chǎn)能力及技術(shù)，接近或初步達(dá)到國際先進(jìn)水平，研發(fā)應(yīng)用于白光照明LED生產(chǎn)的關(guān)鍵裝備與工藝，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，到2008年具備提供半導(dǎo)體照明生產(chǎn)線裝備與生產(chǎn)工藝的能力，實(shí)現(xiàn)國內(nèi)建線60%的國產(chǎn)設(shè)備配置目標(biāo)。 

　　到2015年，掌握半導(dǎo)體照明制造裝備尤其是關(guān)鍵的前工序裝備先進(jìn)工藝及技術(shù)，擁有核心技術(shù)的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，研究應(yīng)用于100lm/W功率型白光LED器件封裝關(guān)鍵技術(shù)，裝備及產(chǎn)業(yè)化技術(shù)，研發(fā)完成適合硅基材料或其它新型基片材料的半導(dǎo)體照明核心裝備并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，進(jìn)一步提高白光LED發(fā)光效率，具備半導(dǎo)體照明制造裝備整線配套達(dá)到國際先進(jìn)水平，具備自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和創(chuàng)新能力，進(jìn)一步形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。

　　產(chǎn)業(yè)化目標(biāo)，通過裝備制造企業(yè)與用戶的合作，2年內(nèi)解決工藝適應(yīng)性、效率，可靠性等問題，具備國內(nèi)配套及批量供應(yīng)能力。2008年實(shí)現(xiàn)6片型MOCVD、芯片鍵合機(jī)，引線鍵合機(jī)的產(chǎn)業(yè)化。

　　技術(shù)攻關(guān)目標(biāo)：在國家的支持下，研究Si襯底GaN基LED外延片制造關(guān)鍵技術(shù)，突破100mm氮化鎵基外延片生長技術(shù)，進(jìn)行21片MOCVD、激光劃片機(jī)、倒裝芯片鍵合機(jī)、芯片自動(dòng)檢測分選機(jī)攻關(guān)；掌握核心技術(shù)的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，完成樣機(jī)定型，實(shí)現(xiàn)商品化。