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)光及顯示中心計劃在2007年前開發(fā)出效率為200 lm/W的白光LED。 

　　面對半導(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軍半導(dǎo)體照明市場，美國自2000年起投資5億美元實施"國家半導(dǎo)體照明計劃"。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，全都啟動大規(guī)模商用開發(fā)計劃，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，價格降低到現(xiàn)在的1%。見表。

　　我國臺灣是世界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90年代初已經(jīng)名列世界第三位。目前我國臺灣LED產(chǎn)品市場占有率已達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200多臺。

　　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)計到2007年，全球LED市場將達47億美元，其中，高亮度發(fā)光二極管市場將占44%的份額，可望達到5.2億美元，占11%的市場份額。 

　　據(jù)Strategies Unlimited統(tǒng)計，2005年用于手機和其它手持設(shè)備的LED的銷量在過去2年中增長了3倍，達到20.28億美元。占當(dāng)年市場份額的51%、汽車領(lǐng)域銷量達到5.46億美元，顯示屏領(lǐng)域銷量達到5.46億美元，各占14%的市場份額，照明領(lǐng)域銷量達到2.34億美元，交通信號燈領(lǐng)域銷量達到0.78億美元，與此同時，LED還將在未來10年內(nèi)大舉進入現(xiàn)被白熾燈和日光燈所占據(jù)的價值120億美元的傳統(tǒng)照明市場。即使不考慮傳統(tǒng)照明，這也是一個欣欣向榮的市場，預(yù)計，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)約電費可達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、臺商加入及國際巨頭三方推進下，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，2004年中國大陸的LED需求量約240億只，應(yīng)用市場達300億元，2005年總需求量為300億只，應(yīng)用市場達到360億元。 

　　LED生產(chǎn)主要有3個環(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，即便是與中國臺灣相比，也相去甚遠，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。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、基本上是進口美國的有機金屬化學(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LED產(chǎn)業(yè)外延片的生長、芯片、芯片封裝3個環(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LED產(chǎn)業(yè)水平，國內(nèi)近幾年也陸續(xù)引進了50多臺MOCVD裝備，均處理大生產(chǎn)工藝摸索階段，一旦工藝成熟，則會上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"計劃和信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展基金及時支持了國產(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、中電科技集團公司第四十八所），通過整機消化吸收，關(guān)鍵技術(shù)再創(chuàng)新等措施，填補了國內(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�這個巨大的市場，但是，這里面也存在著一個隱憂，國外芯片設(shè)備高昂的價格，相對制約了國內(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簡單一些，我國除一些關(guān)鍵裝備（如MOCVD、等離子刻蝕機、光電特性測試分選機）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，中電科技集團公司第四十五研究所、第四十八研究所、第二研究所3個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，如中電科技集團第四十五研究所生產(chǎn)的切片機、光刻機、清洗甩干機、探針測試臺等，中電科技集團第四十八研究所生產(chǎn)的離子注入機等，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，但價格具有掠奪性）； 

　　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：LED 2010年達到100 lm/W的光效指標，使LED進入千家萬戶照明。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)達到262.1億只，市場規(guī)模更是突破百億元大關(guān)達到114.9億元，預(yù)計，2010年中國LED總產(chǎn)值將達600億元。 

　　預(yù)計未來5-8年內(nèi)，中國將會成為LED半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)一個投資熱點地區(qū)，我國LED封裝產(chǎn)業(yè)將占全球市場的70%；新上或擴建規(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多臺套。裝備投資額在50億元以上，以芯片鍵合機為例，對于年產(chǎn)量10億只產(chǎn)能的生產(chǎn)線，需20多臺鍵合機（8000只/h，目前我國生產(chǎn)線主流機型ASM809A的效率）兩個班次進行生產(chǎn)，如果國內(nèi)年產(chǎn)量要達到300億只，那么就需要此種機型700臺左右（價值近億美元），而目前能達到此產(chǎn)能的在線機器不足百臺。 

　　據(jù)預(yù)算，若半導(dǎo)體照明占到整個國家照明市場的20%時，LED的能量需求將為1000億kW/h，其對應(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7.5億美元以上。

　　六、LED器件裝設(shè)備的突破 

　　通過"863"計劃等科技計劃的支持，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。 

　　中電科技集團公司第四十五研究所LED芯片鍵合設(shè)備、引線鍵合機的研制過程中，首先打破國有機制的傳統(tǒng)觀念，組建新型技術(shù)團隊，制定高效的激勵機制，以高薪從國外引進國際一流的高層次項目開發(fā)技術(shù)和管理人才，帶進國外先進的管理模式，直接參與項目的核心管理團隊進行全面管理：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)驗進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，通過機制體制的轉(zhuǎn)變，為項目的順利實施打下了良好的基礎(chǔ)，從而使得企業(yè)對IC裝備產(chǎn)業(yè)和市場的認識有了很大的提高，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作模式，創(chuàng)建了一流的研發(fā)平臺，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、LED芯片鍵合機商品化樣機。 

　　中電科技集團公司第四十五研究所在LED芯片鍵合設(shè)備整機研制的全過程中，始終與工藝單位緊密結(jié)合，首先對設(shè)備的工藝要求進行系統(tǒng)的了解，之后組織設(shè)計人員分期分批的到國內(nèi)的一些大型LED生產(chǎn)線進行實習(xí)，親自動手熟悉產(chǎn)品的工藝流程，結(jié)合創(chuàng)新，建立工藝平臺，并將創(chuàng)新工藝"物化"在制造設(shè)備的設(shè)計中。在完成樣機開發(fā)后，為了驗證設(shè)備工藝性能，與設(shè)備使用廠家進行深入溝通，免費提供設(shè)備供廠家考核、試用，到生產(chǎn)線上進行工藝調(diào)試，并且針對所發(fā)現(xiàn)的問題再結(jié)合產(chǎn)品工藝對各個部件進行了不同角度的改進，改進完成后的樣機再次進入生產(chǎn)線進行工藝考核，接下來對已經(jīng)基本達到設(shè)計要求和工藝要求的樣機，進行穩(wěn)定性考核，再一次的來驗證機器的整體效能，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，該機的粘片速度達到了每秒2只，生產(chǎn)效率每小時7000只以上，粘片精度±50μm，其指標全面達到國外同類機型的水平，并且已有2臺交付河北廊坊鑫谷光電科技有限公司和國外著名品牌機型并線生產(chǎn)，進行考核實驗，已經(jīng)過了5個月的工藝考核，運行情況良好，預(yù)計到2006年年底，該機將完成30臺的批量生產(chǎn)，提供給國內(nèi)LED封裝廠商，從而使研制的設(shè)備實現(xiàn)了真正意義上的自主創(chuàng)新。 

　　在LED引線鍵合機，粘片機商品化樣機的研制中，通過引進、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)體照明工程的實施，突破以藍光照明的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)，接近或初步達到國際先進水平，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，實現(xiàn)國內(nèi)建線60%的國產(chǎn)設(shè)備配置目標。 

　　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工藝及技術(shù)，擁有核心技術(shù)的自主知識產(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現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，進一步提高白光LED發(fā)光效率，具備半導(dǎo)體照明制造裝備整線配套達到國際先進水平，具備自主知識產(chǎn)權(quán)和創(chuàng)新能力，進一步形成統(tǒng)一的標準。

　　產(chǎn)業(yè)化目標，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年實現(xiàn)6片型MOCVD、芯片鍵合機，引線鍵合機的產(chǎn)業(yè)化。

　　技術(shù)攻關(guān)目標：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)，進行21片MOCVD、激光劃片機、倒裝芯片鍵合機、芯片自動檢測分選機攻關(guān)；掌握核心技術(shù)的自主知識產(chǎn)權(quán)，完成樣機定型，實現(xiàn)商品化。