近幾年，我國LED技術發展迅速，取得外延片、襯底及芯片核心技術的突破性進展。那么，關于LED外延片、襯底、芯片，其產業發展道路如何?該持何種投資心態?本文或許對您有幫助。
從LED上游看，集中度加速提升，形成較高行業壁壘，扼制無序產能擴張;同時下游應用創新驅動產業鏈發展。從目前情況看，LED照明加速滲透，LED照明智能化、網絡化推動小間距顯示市場加速爆發，成為新一輪LED行業增長的主要驅動力。
LED外延片
外延片處于LED產業鏈中的上游環節，包括原材料、襯底材料及設備這三大領域。在LED外延片生長、芯片、芯片封裝這三個環節中，外延片生長投資要占到70%，外延片成本要占到封裝成品的70%。
外延片生長主要依靠生長工藝和設備。制造外延片的主流方法是采用金屬有機物化學氣相沉積(MOCVD)，但即使是這種“最經濟”的方法，其設備制造難度也非常大。國際上只有德國、美國、英國、日本等少數國家中數量非常有限的企業可以進行商業化生產。
外延片材料主要是硅，硅外延片也是當前外延片的主體。世界多晶硅、硅單晶及硅片等外延片制造材料幾乎全部為信越(本部在日本，馬來西亞、美國、英國)、MEMC(本部在美國，意大利、日本、韓國、馬來西亞、臺灣)、Wacker(本部在德國，美國、新加坡)、三菱(本部在日本，美國、印度尼西亞)等公司所控制，這四家公司的市場占有率近70%。這些公司除了本部之外，都在其它國家和地區設廠，是跨國生產與經營的公司。
國內外延片市場的基本格局是外資企業產品技術占據主導，本土廠商逐步崛起。近年來，下游應用市場的繁榮帶動了我國LED產業迅猛發展，外延片市場也迎來發展良機。國內LED外延片產能快速提升，技術水平不斷進步，產品已開始進入中高檔次。
為進一步完善LED產業鏈，“十二五”期間各級政府繼續加強對上游外延片領域基礎研究的投入，中下游企業也在積極向上游拓展。外延片作為LED核心器件中的前端高技術產品，我國在這一領域的企業競爭目前仍處于“藍海”階段，國內LED外延片市場發展前景樂觀。
LED襯底
目前，能作為LED襯底材料包括A1203、Sic、Si、GaN、GaAs、Zno等，但目前商用最廣泛的是A1203、Sic，其它諸如GaN、Si、ZnO襯底還處于研發階段，離產業化還有一段距離。
LED襯底材料是半導體照明產業技術發展的基石。不同的襯底材料，需要不同的LED外延片生長技術、芯片加工技術和器件封裝技術，襯底材料決定了半導體照明技術的發展路線。因此，襯底材料的技術路線會影響整個產業的技術路線，是各個技術環節的關鍵。
Si襯底
在硅襯底上制備發光二極體是本領域中夢寐以求的一件事情，因為一旦技術獲得突破，外延片生長成本和器件加工成本將大幅度下降。
Si片作為GaN材料的襯底有許多優點，如晶體品質高，尺寸大，成本低，易加工，良好的導電性、導熱性和熱穩定性等。然而，由于GaN外延層與Si襯底之間存在巨大的晶格失配和熱失配，以及在GaN的生長過程中容易形成非晶氮化硅，所以在Si 襯底上很難得到無龜裂及器件級品質的GaN材料。另外，由于硅襯底對光的吸收嚴重，LED出光效率低。
LED芯片
LED芯片結構設計主要是考慮如何提高外量子效率，即芯片的光萃取效率，提高芯片散熱性能以及在降低成本上進行采用新結構新工藝。芯片有很多種新結構，例如六面體發光芯片、DA芯片結構等。
據機構測算，到2017年年底，LED芯片有效產能約8328萬片，需求約9235萬片。業內人士認為，LED芯片產能仍低于需求。考慮到2017年需求穩定增長，LED芯片將處于供不應求的狀態。而隨著LED芯片供不應求，相應地LED外延片也將“水漲船高”。
由于經濟的全球化，LED產業的發展也在逐步形成國際分工，國際LED產業鏈企業數量分布梯度明顯，產業鏈上游的外延生長技術是半導體照明產業技術含量最高、對最終產品品質、成本控制影響最大的環節。
LED產業的核心技術之一是外延生長技術，其核心是在MOCVD設備(俗稱外延爐)中生長出一層厚度僅有幾微米的化合物半導體外延層。MOCVD設備是LED產業生產過程中最重要的設備，其價值占整個產業鏈(外延片—芯片—封裝和應用)的70%。
目前，作為上、中游外延片和芯片技術，國際上有嚴格的技術壁壘，只有美、日、德等國的少數企業掌握。目前，世界范圍內能夠生產MOCVD設備的企業，主要有德國愛思強(Aixtron，70%國際市場占有率)、美國維易科(Veeco，20%國際市場占有率)、日本大陽酸素(Sanso，7%國際市場占有率)等。
當前，國際上Gan研究和生產最成功的企業是日本日亞公司(Nichia)和豐田合成(Toyota Gosei)，均使用自行研發的MOCVD設備。韓國企業在政府的支持下，已通過引進英國Thomas Swan的技術，仿制出MOCVD設備并開始銷售。目前，行業內最領先的日本企業對技術嚴格封鎖，其中對Gan材料研究最成功的日本日亞化學和豐田合成(Toyoda Gosei)的MOCVD設備則根本不對外銷售，另一家技術比較成熟的日本酸素(Sanso)公司的設備則只限于日本境內出售。
技術上，日本、美國、德國的公司掌握了目前國際上最先進的高亮度LED照明外延生長技術，并且各有不同的特點，但都利用各自原創性核心專利在世界范圍內設立了專利網，僅與Gan相關的專利就有4000多項，美國、日本Gan藍、綠光LED照明專利有500多項。在外延技術上，目前大量的專利集中在對Gan基LED的討論，緩沖層的出現使得在襯底材料上的Gan生長質量更加優良。
我國LED產業還有很大的推進空間，要加大對LED的研發力度，掌握LED核心技術，突破國外專利制約，進一步拓展國內外半導體照明市場，研發開拓性的創新成果，擴大我國LED產業規模。一旦產業化，將是顛覆的技術突破。
來源：半導體信息
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