[導(dǎo)讀]LED照明發(fā)展將推升相關(guān)設(shè)備與材料需求。圖形化藍(lán)寶石晶圓基板(PSS)技術(shù)由于可提升LED亮度,已獲得大多數(shù)廠商青睞,因此隨著2013年起,LED業(yè)者加速投入一般照明應(yīng)用的產(chǎn)品制造,PSS晶圓蝕刻與電漿工具需求亦將隨之攀升
LED照明發(fā)展將推升相關(guān)設(shè)備與材料需求。圖形化藍(lán)寶石晶圓基板(PSS)技術(shù)由于可提升LED亮度,已獲得大多數(shù)廠商青睞,因此隨著2013年起,LED業(yè)者加速投入一般照明應(yīng)用的產(chǎn)品制造,PSS晶圓蝕刻與電漿工具需求亦將隨之攀升。
根據(jù)統(tǒng)計(jì),雖然LED還未大規(guī)模進(jìn)入一般照明市場,但用來制造照明裝置的最新設(shè)備需求在過去2年已達(dá)高峰。2010~2012年,LED制造商分別花費(fèi)19億、17億及6億美元在先進(jìn)制造設(shè)備上。
顯而易見,這個(gè)現(xiàn)象與過去LED制造商的存貨消化模式相同,可預(yù)見在2013年后半,業(yè)界又將開始投資LED設(shè)備,因而在2014年,LED設(shè)備將再次經(jīng)歷大幅度成長,但其成長幅度將受限,而且很有可能是LED業(yè)界最后一個(gè)大型的投資周期。在那之后,生產(chǎn)設(shè)備的市場將會(huì)縮小,并且照明裝備的更換將為主要驅(qū)動(dòng)因素。
下一波的設(shè)備投資可視為照明業(yè)界對(duì)終極的應(yīng)用--傳統(tǒng)照明所做的準(zhǔn)備,在不久后的將來,這筆投資將會(huì)造成LED半導(dǎo)體材料晶片營收的大幅成長--在2012~2018年整體的晶片出貨量將有接近四倍的成長,其中,一般照明的晶片成長力道強(qiáng)勁。2018年以后,LED在一般照明應(yīng)用的占比將會(huì)從接近零,成長到50%,且LED將占所有照明工具的80%,因此,2018年LED收益將到達(dá)170億美元的顛峰,并在2019年到達(dá)最高出貨量之后,開始慢慢下降。
預(yù)測,在2020年之后,有兩項(xiàng)因素會(huì)導(dǎo)致LED需求下滑。其一是每單位照明量已大幅增加、其二是LED裝置的壽命遠(yuǎn)大于其他現(xiàn)有技術(shù)。傳統(tǒng)燈泡1~2年就要換一次,而LED燈每10年才要換。因此,更換的需求將會(huì)大幅下滑,全球人造光源的更換需求與成長比例將會(huì)大幅下降。
雖然未來5年LED的生產(chǎn)將大幅成長,生產(chǎn)設(shè)備的市場卻已達(dá)到頂峰。2010年與2011年的過度投資主要是中國大陸政府對(duì)有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積(MOCVD)設(shè)備的補(bǔ)貼,而業(yè)者大幅卡位所造成。在2010年中國大陸只有不到十家LED業(yè)者,但目前已有七十家,其中,許多業(yè)者將在其長晶反應(yīng)爐(Reactor)尚未建置好、或連一顆LED燈都還沒賣不出去的情況下,就直接在數(shù)年后一一消失。不過,這樣的緊縮是必要的,也是可以預(yù)期的--LED產(chǎn)業(yè)向來如此。因此,這也是為何2012與2013年在將是LED設(shè)備投資上偏低的年度。反觀許多成功的LED制造商,比起購買全新設(shè)備,他們將透過整合與并購上述經(jīng)營失敗的LED企業(yè),并得到生產(chǎn)設(shè)備,以增加產(chǎn)能。
PSS技術(shù)增加LED亮度 蝕刻工具需求上漲
除了MOCVD之外,LED業(yè)界的近期成長也讓過去在相關(guān)產(chǎn)業(yè)使用的設(shè)備移轉(zhuǎn)到此一行業(yè)來。過去數(shù)年光微投影與蝕刻技術(shù)多半是標(biāo)準(zhǔn)的半導(dǎo)體儀器,這些儀器被翻新或重新調(diào)整以便制造LED。不過,這些設(shè)備并不完全適合LED制程需求,從2009年起,開始觀察到設(shè)備制造商在光微影或電漿工具上提供專門的設(shè)備,有趣的是,傳統(tǒng)的半導(dǎo)體設(shè)備商并沒有踏足這個(gè)業(yè)界。
這種專門設(shè)備的出現(xiàn)是因?yàn)檫^去在制造LED時(shí),若不考慮制造差別,使用的設(shè)備都很類似。設(shè)備使用者的展望與設(shè)備的購買上有不同的作法,因此可以把業(yè)者分為兩類--有一些人希望將生產(chǎn)成本降到最小,因此縮減資本支出,選擇最便宜的設(shè)備;另一些人則認(rèn)為在一些情況下,投資較高階的設(shè)備比較值得,因?yàn)檫@些設(shè)備有最好的可靠度,可以提供較低的維護(hù)成本。
雖然一些新的中國大陸業(yè)者屬于上述的前者,但中國大陸與其他地區(qū)的業(yè)者未必如此涇渭分明。如果要大略區(qū)分,那可以說,許多中國大陸LED制造商一開始都是購買便宜設(shè)備,然而,在時(shí)間的推進(jìn)之下,發(fā)現(xiàn)一些中國大陸廠商已快速認(rèn)知到,在一些情況下有必要投資較高階的特定設(shè)備。
LED生產(chǎn)工具設(shè)備大多屬于MOCVD的變形,因此,預(yù)期這些設(shè)備在2012年的銷售量將比2010與2011年更低。不過,圖形化藍(lán)寶石晶圓基板(PSS)技術(shù)因?yàn)榭梢栽黾覮ED亮度,因而推動(dòng)LED設(shè)計(jì)技術(shù)改變。在過去12~18個(gè)月,觀察到業(yè)界的大幅改變--LED業(yè)界大約有80%的晶圓都使用PSS技術(shù),該技術(shù)推升PSS晶圓的蝕刻與電漿工具的需求。
該需求導(dǎo)致電漿干式蝕刻工具的大幅成長。目前大約有兩百八十臺(tái)干式蝕刻設(shè)備用來做PSS,除此之外,從2011~2012年大概有接近兩百臺(tái)的機(jī)器安裝量。2012年電漿蝕刻工具的成長將十分強(qiáng)勁,將比2011年還高。在其商業(yè)模式尚未建立以前,未來將有三種類型的公司會(huì)購買PSS技術(shù)--首先是藍(lán)寶石晶圓制造商、接著是購買標(biāo)準(zhǔn)晶圓然后徑行使用PSS技術(shù)的LED制造商,最后是所謂的純PSS代工廠,該公司將會(huì)購買基板、將其圖形化以后賣出。
LED制程須漸與半導(dǎo)體商相似
在光阻上覆蓋圖案之后,就要進(jìn)行晶體電漿蝕刻技術(shù),目前是使用光罩的對(duì)齊設(shè)備與步進(jìn)機(jī),因此上述設(shè)備上銷售量亦有所長,不過目前這些設(shè)備并非完全適合該制程。光罩的對(duì)齊設(shè)備商努力提供專為PSS制程訂做的解決方案。而步進(jìn)機(jī)也面臨了如何在整個(gè)晶圓大小圖案上,可以無斷面貼合的問題。傳統(tǒng)使用2寸晶圓的PSS良率大約是80~93%,但若擴(kuò)大到4寸晶圓,良率就會(huì)下降到40~70%,因此就需要像是奈米光微影(NIL)之類的新技術(shù)。在接下來的半年內(nèi),各種企業(yè)解決方案以及使用NIL的PSS制造商將會(huì)出現(xiàn),因?yàn)檫@會(huì)降低PSS的成本,同時(shí)也可以增加晶圓的尺寸。
然而,對(duì)LED制造商來說,要推廣LED固態(tài)照明(Solid-state Illumination),光是提升其生產(chǎn)設(shè)備數(shù)量是不夠的。到最后,成本必須要下降,而效能與可靠度必須要提升,要達(dá)到此一目標(biāo),LED制造商須要慢慢變得跟傳統(tǒng)半導(dǎo)體廠商更為類似--須要更專注于細(xì)節(jié),也需要更多的自動(dòng)化技術(shù)及更多的制造管理軟體,更多的制造流程控制與更多模組化的系統(tǒng),以達(dá)到規(guī)模經(jīng)濟(jì)。
愈能將制程調(diào)整得跟現(xiàn)今半導(dǎo)體市場的模式愈接近的公司,就愈能擊敗對(duì)手,然后更進(jìn)一步壓低成本。有趣的是,觀察到一些中國大陸新廠商作法與傳統(tǒng)半導(dǎo)體商完全相反,該公司建立不太干凈的無塵室,大多依賴勞工的手動(dòng)技術(shù)、對(duì)細(xì)節(jié)不太重視,但這個(gè)現(xiàn)象將很快改變,因?yàn)橛性S多公司都認(rèn)知到,只要用這種方法營運(yùn),大概沒辦法達(dá)到獲利與銷售的效能與良率。這些公司不是快速改變,就是快速消失。新的LED公司彼此整并之后,制造技術(shù)將會(huì)有所改變,在那之后,LED業(yè)者將可以到達(dá)一定規(guī)模,并開始部署相關(guān)技術(shù)。
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