“在日本東京南部有很多LED生產廠，這次日本遭遇了大地震，讓我們大家一起為日本朋友祈福!”在3月16日上海SEMICON China 2011的“LED照亮未來”國際研討會上，SEMI執(zhí)行副總裁兼新興市場首席市場官Thomas Morrow在會議正式開始時首先向日本地震災區(qū)表示了真誠慰問。

接著，他代表SEMI公布了目前LED的全球總體情況。高亮度LED市場方面，2010年全球營收為108億美元，同比增長93%。其中，日本以33%的占有率居全球之首，韓國以28%居次席，中國只占2%。2011年第一季度，4英寸晶圓每月產能排名全球前4位的分別是，臺灣345188片、日本320344片、韓國290125片、中國大陸202375片。

行業(yè)發(fā)展，標準先行

2010年底，市場上LED燈的價格基本在10-25美元，2011年將延續(xù)這一下降趨勢。

Morrow指出，目前，白光LED器件成本的下降主要受益于發(fā)光效率的提升，未來將轉向產能和良率的提高。

美國國家標準和技術研究院(NIST)的研究成果表明，1996～2011年，軟件、標定和測試方法方面的標準產生了近100億美元的收益。而英國貿工部的研究顯示，正式標準每年對英國經濟增長的貢獻約為25億英鎊。德國標準化研究院也認為，標準化可大大降低企業(yè)的研發(fā)風險和成本。

Morrow認為，固態(tài)照明終端產品的行業(yè)標準對于該行業(yè)的發(fā)展和市場采用率非常關鍵。但目前只有幾個標準開發(fā)組織(SDOs)在從事產品性能和測試方面的標準工作，而材料、設備和自動化方面的制造標準還是空白。

Morrow表示，LED制造標準的制定可使供應商的競爭更充分，并專注于創(chuàng)新和價格、性能的改進。因此，LED生廠商可以最小代價從不同供應商處進貨，從而降低成本，提高質量，加快產品上市時間。

2010年，6英寸藍寶石基板的市場為1%。2011年將增長到5%。因此，晶圓制造標準工作組的任務應主要圍繞以下方面進行：定義制造高亮度LED的 6英寸藍寶石晶圓的物理尺寸，包括晶圓基準(刻痕與平整度);晶圓ID標記(位置與內容);中心點厚度/TTV、翹曲、彎曲等平整度參數(shù)。目前，該工作組的成員有歐司朗、Veeco和重慶四聯(lián)等10余家廠商。

設備自動化和接口工作組的任務應集中在：定義制造高亮度LED的底板載體物理接口;以及晶圓和底板載體的加工和測量工具。目前，該工作組的成員有Brooks自動化、歐司朗、Veeco和應用材料等10余家廠商。

裝配工作組的任務主要是：定義管芯(die)級導體元件由通用裝配設備進行優(yōu)化加工時的物理和封裝特征。目前，該工作組的成員有Kulicke&Soffa、Amkor、臺積電、重慶四聯(lián)、Veeco、Brooks自動化和Entegris。

過程控制和良率是高亮度LED成本降低的關鍵

Morrow關于產能和良率的提高是未來白光LED器件成本下降主要因素的觀點，得到了出席本次會議各位演講者的贊同。

KLA Tencor全球市場總監(jiān)Srini Vedula特別強調，降低高亮度LED成本，必須重視制造過程控制和良率管理，這同時可以提高投資回報率(見圖1)。他表示，到2015年，全部節(jié)約成本的50%將取決于在線檢測(見圖2)。

圖1 良好的過程控制可提高投資回報率

圖2 制造過程控制對成本非常關鍵

Vedula以快速漂移檢驗(excursion detection)為例，自動化方式可以檢驗出關鍵缺陷漂移問題并及時進行反饋，而手工方式則無法做到(見圖3)。

圖3 對于快速漂移檢驗，自動化檢驗與手工方式的比

另外，過程缺陷會導致產品性能惡化及可靠性降低，生產中各種各樣的步驟將對良率損失產生累積效應。多數(shù)和少數(shù)漂移(1σ、3.6σ及10σ)對成本的影響如圖4所示。

圖4 多數(shù)和少數(shù)漂移(1σ、3.6σ及10σ)對成本的影響

基于上述分析，Vedula提出了如下檢驗策略：為提高良率制定嚴格的缺陷檢驗規(guī)范;MOCVD(金屬有機物化學氣相沉積)過程中進行SPC控制。

Philips Lumileds 亞太區(qū)市場總監(jiān)周學軍也表示，發(fā)光效率會持續(xù)影響LED成本的降低，但生產制造和封裝今后將起更大作用(見圖5)。

圖5 生產制造和封裝今后對LED成本降低將起更大作用

他還介紹了Lumileds薄膜倒裝芯片(TFFC)工藝和Lumiramic熒光技術，這兩項技術可提供優(yōu)化的白點精度及色溫一致性。

MOCVD市場激增

MOCVD已出現(xiàn)連續(xù)6個季度的增長，不過2011年將會平穩(wěn)發(fā)展。盡管如此，2011年-2012年仍可能會出現(xiàn)供應過剩情況。2010年， MOCVD全球出貨量為786臺，其中中國大陸占34%，韓國為31%，臺灣占27%。而2009年上述數(shù)字分別為13%、40%和35%。只有中國大陸暴增，而韓國和臺灣則大幅下滑，且韓國在2011年的投資意愿將不再像前幾年那樣狂熱，這似乎表明MOCVD市場重心將從韓國轉向中國大陸。

英國IMS研究機構的臺灣地區(qū)顯示與LED部總監(jiān)徐玉娟表示，中國的MOCVD刺激計劃使更多廠商進入了這個領域，韓國與臺灣也在大陸積極建立產能。自2010年第三季度起，中國在MOCVD安裝方面首次領先，且2011年將繼續(xù)保持這一趨勢。

由于中國大陸的MOCVD主要集中在2英寸晶圓，這曾使2英寸藍寶石的供應在2010年出現(xiàn)吃緊局面，價格上升了50%。

不過，Veeco大中華區(qū)總裁王克揚表示，隨著青島嘉星晶電、江蘇協(xié)鑫光電科技、歐亞藍寶光電、浙江水晶光電、天通、哈工大光電、重慶四聯(lián)、云南藍晶和貴陽工投等大陸廠商藍寶石底板的投產，之前一直困擾業(yè)界的藍寶石缺貨問題已基本解決。

王克揚指出，一旦通用照明市場需求起來后，4英寸藍寶石底板的采用率就會加速，可能會從目前的27%增長到50%左右。

但業(yè)內人士對通用照明市場出現(xiàn)快速發(fā)展的時間看法有所分歧，有人認為2012年就會出現(xiàn)，而另一部分人認為，至少要到2015年才能看到這種情況。

MOCVD反應腔設計

MOCVD反應腔的設計對薄膜厚度一致性和材料質量非常關鍵。理論上，所有MOCVD的加工都采用沉積模式，但涂層一定要保證加工的穩(wěn)定性。

間距決定著腔體體積和表面積，間距控制不好會引起顆粒問題，并造成鉬元素的浪費。雖然窄間距可以使氣體更好地分配并減少鉬的消耗，但會使噴頭頻繁出現(xiàn)堵塞;而寬間距雖然使用較多的鉬，但可以保證加工的穩(wěn)定性，并避免出現(xiàn)顆粒問題。

良好的MOCVD反應腔設計要保證供氣的均勻性;加熱問題;減少預反應;不能有腔體殘留未反應的現(xiàn)象。

圖6托盤優(yōu)化和溫控改進可增加機臺產能

另外，王克揚表示，托盤優(yōu)化和溫控改進可增加機臺產能(見圖6)。為了有效控制外延成本，高產能的MOCVD需要多功能的生產方式。在Veeco制造的生產高亮度LED所用的MaxBright氮化鎵MOCVD多反應器系統(tǒng)中，MaxBright將多個高流量MOCVD反應器運用到模塊化的2個或4個群反應器中，實現(xiàn) FlowFlange和自動化技術。其優(yōu)勢是，比標準K465i的產量高25%，具有很好的一致性、可重復性和材料質量。

Sophy