世界LED外延片产业发展报告

从LED上游看，集中度加速提升，形成较高行业壁垒，扼制无序产能扩张；同时下游应用创新驱动产业链发展。从目前情况看，LED照明加速渗透，LED照明智能化、网络化推动小间距显示市场加速爆发，成为新一轮LED行业增长的主要驱动力。据机构测算，到2017年年底，LED芯片有效产能约8328万片，需求约9235万片。业内人士认为，LED芯片产能仍低于需求。考虑到2017年需求稳定增长，LED芯片将处于供不应求的状态。而随着LED芯片供不应求，相应地LED外延片也将“水涨船高”。此次特奉上相关机构的LED外延片产业发展相关报告，希望给业内一个参考。

外延片处于LED产业链中的上游环节，包括原材料、衬底材料及设备这三大领域。在LED外延片生长、芯片、芯片封装这三个环节中，外延片生长投资要占到70％，外延片成本要占到封装成品的70％。LED原材料包括砷化镓单晶、氮化铝单晶等，它们大部分是III—V族 单晶，生产工艺比较成熟，其他材料还有金属高纯镓。衬底材料是LED照明的基础，也是外延生长的基础，不同的衬底材料需要不同的外延生长技术，并影响到芯片加工和器件封装。因此，衬底材料的技术路线会影响整个产业的技术路线，是各个技术环节的关键。

目前，能作为衬底材料包括Al2O3、SiC、Si、GaN、GaAs、ZnO等，但目前商用最广泛的是Al2O3、SiC。外延片生长主要依靠生长工艺和设备。制造外延片的主流方法是采用金属有机物化学气相沉积（MOCVD），但即使是这种“最经济”的方法，其设备制造难度也非常大。国际上只有德国、美国、英国、日本等少数国家中数量非常有限的企业可以进行商业化生产。

由于经济的全球化，LED产业的发展也在逐步形成国际分工，国际LED产业链企业数量分布梯度明显，产业链上游的外延生长是半导体照明产业技术含量最高、对最终产品品质、成本控制影响最大的环节。

外延片材料主要是硅，硅外延片也是当前外延片的主体。世界多晶硅、硅单晶及硅片等外延片制造材料几乎全部为信越（本部在日本，马来西亚、美国、英国）、MEMC（本部在美国，意大利、日本、韩国、马来西亚、台湾）、Wacker（本部在德国，美国、新加坡）、三菱（本部在日本，美国、印度尼西亚）等公司所控制，这四家公司的市场占有率近70％。这些公司除了本部之外，都在其它国家和地区设厂，是跨国生产与经营的公司。

LED产业的核心技术之一是外延生长技术，其核心是在MOCVD设备（俗称外延炉）中生长出一层厚度仅有几微米的 外延层。MOCVD设备是LED产业生产过程中最重要的设备，其价值占整个产业链（外延片—芯片—封装和应用）的70％。目前，作为上、中游外延片和芯片技术，国际上有严格的技术壁垒，只有美、日、德等国的少数企业掌握。目前，世界范围内能够生产MOCVD设备的企业，主要有德国爱思强（Aixtron，70％国际市场占有率）、美国维易科（Veeco，20％国际市场占有率）、日本大阳酸素（Sanso，7％国际市场占有率）等。当前，国际上GaN研究和生产最成功的企业是日本日亚公司（Nichia）和丰田合成（Toyota Gosei），均使用自行研发的MOCVD设备。韩国企业在政府的支持下，已通过引进英国Thomas Swan的技术，仿制出MOCVD设备并开始销售。目前，行业内最领先的日本企业对技术严格封锁，其中对GaN材料研究最成功的日本日亚化学和丰田合成（Toyoda Gosei）的MOCVD设备则根本不对外销售，另一家技术比较成熟的日本酸素（Sanso）公司的设备则只限于日本境内出售。

技术上，日本、美国、德国的公司掌握了目前国际上最先进的高亮度LED照明外延生长技术，并且各有不同的特点，但都利用各自原创性核心专利在世界范围内设立了专利网，仅与GaN相关的专利就有4000多项，美国、日本GaN蓝、绿光LED照明专利有500多项。在外延技术上，目前大量的专利集中在对GaN基LED的讨论，缓冲层的出现使得在衬底材料上的GaN生长质量更加优良。