MOCVD装备技术及产业发展分析

摘要：MOCVD（金属有机化合物气相沉积）设备是LED产业的核心关键设备，技术长期被国外企业垄断。近期，我国在MOCVD装备领域取得了可喜的突破，涌现出了多家各具技术特色和优势的MOCVD装备研发企业，目前已有企业的自主装备产品成功下线交付客户。但目前国产MOCVD装备产业化仍面临着较为严重的瓶颈障碍，亟待有效的政策破解。

关键词：MOCVD；LED；高端装备；技术创新；产业发展

中图分类号：TN304 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）03-0001-03

MOCVD（金属有机化合物气相沉积）设备是LED芯片外延生长的核心设备，是知识、技术高度密集，具有高附加值和强大产业链拉动效应的高端装备产品。过去20年来，我国所有装机生产的MOCVD设备全部依赖进口。随着“国家半导体照明工程”于2003年正式实施，MOCVD设备国产化已被列入国家层面的技术创新重点支持方向。在MOCVD装备技术及产业领域取得突破，将使我国LED产业能形成完整的自主产业链，新产品、新工艺的开发不再受进口设备限制，具有重要的战略意义。

1 MOCVD装备的市场前景

从2009年起，在LED背光源显示、照明等巨大市场的推动下，全球LED芯片生产高速增长，生产规模迅速扩大。2011年第二季度以来，由于产业发展周期因素（背光市场需求已充分释放），LED产业进入了产品结构调整阶段，芯片产能数量增长幅度有所放缓，趋于合理，而在技术水平、产品品质等方面的竞争更为激烈。据McKinsey公司预测，目前LED产业在通用照明领域已经走上了快速增长的轨道，2020年之前LED光源将占据全球照明市场主导地位。随着LED在通用照明领域获得大规模应用，将持续带动LED芯片需求的快速增长。

LED产业近年来的迅猛发展导致作为产业核心设备的MOCVD装备需求量从2010年到2011年上半年呈井喷式增长。2010、2011两年，我国MOCVD新增装机量连续超过200台。2011年下半年，随着全球LED产业整体进入调整期和前期设备产能的逐渐形成，MOCVD装备市场增长幅度放缓。2012年我国MOCVD新增装机总量约100台，较2011年大幅回落。预期随着LED产业的进一步发展和MOCVD技术的进一步成熟，MOCVD装备市场在未来5～10年还将会迎来2～3次显著增长的窗口期，最近的窗口期可能在2014年下半年到来。

2 MOCVD装备产业国际国内竞争态势

2.1 MOCVD装备产业国际竞争情况

MOCVD装备产业当前在全球范围内仍是一个新兴的产业，面对近年来需求的迅猛增长，技术和产业都尚未充分成熟。2005年之前，由于LED产业总体规模较小，设备更新较慢，进入的设备厂家不多，全球MOCVD设备主要制造商仅有德国的Aixtron、美国的Veeco、日本的大阳日酸株式会社三家企业。由于日本禁止出口的政策，该领域的国际市场几乎被Aixtron与Veeco两家企业完全垄断。随着2006年后全球LED产业的迅速升温，MOCVD装备需求量迅猛增长，三家企业的产值大幅提升，技术升级步伐也大大加快。然而时至今日，国际主流MOCVD装备产品仍未能完全适应LED产业大规模、自动化、高质量、低成本生产的需求，在LED芯片生产中普遍存在着装备与工艺脱节的问题，MOCVD装备制造厂商对于下游LED芯片厂家实际生产中面临的诸多问题仍然缺少有效解决方案。近年来Aixtron与Veeco等企业开始积极实施专利战略，试图阻止后进入的厂商竞争，但因LED产业技术变革迅速，很难形成实质性的专利壁垒。

总体而言，目前国际MOCVD设备技术、市场仍处于有效竞争阶段，领先者的优势显著但不稳固，后发者正面临着通过技术创新实现赶超的关键机遇。

2.2 MOCVD装备国内布局发展情况

在国家政策与市场需求的双重引领下，我国多个地区都积极参与MOCVD装备研发竞争，近年来已在技术和产业方面取得了积极的进展。目前我国MOCVD装备领域已初步形成了以上海、北京、山东、广东四地区为主的竞争局面。其中上海虽然起步时间相对较晚，但在企业的努力和政府的支持下后来居上，2012年底，三家企业几乎同步完成了国产大型MOCVD设备的技术研发及产业化，在全国取得了较大幅度的领先优势。

为了在全国范围的行业竞争和整合浪潮中占据先机，各地方政府也及时出台政策措施，加大力度促进本地MOCVD装备的研发和产业化进程。如广东省政府与中科院、地方院所和产业联盟共同组建了广东半导体照明产业技术研究院和广东省中科宏微半导体设备有限公司，以重大专项形式推动MOCVD装备核心技术攻关，并构建MOCVD产业化基地等。

3 国产MOCVD装备产业化面临的机遇与困难

2011年第二季度以来，全球LED产业进入了调整阶段，产能增长速度放缓，而在技术水平、产品品质等方面的竞争更为激烈。一方面，由于前期各地方大规模补贴进口MOCVD设备的政策驱动，导致当前国内MOCVD装机数量严重过剩，行业普遍预期，我国LED行业消化现有过剩设备产能尚需一年半到两年时间。因此，近一两年内国产MOCVD设备实现批量销售的难度仍然较大。但另一方面，现阶段市场的低迷也在一定程度上为尚不够成熟的国产装备减轻了面对的竞争压力，为进一步完善技术、优化工艺提供了难得的机遇。

目前国内几家公司的MOCVD设备在技术上已经接近或达到国际先进水平，能否在近一两年内获得较大范围的市场接受，是决定国产MOCVD装备发展前景的关键所在。由于当前整个LED行业不景气，国内LED生产厂商普遍面临开工不足、经营困难的问题，而LED芯片生产工艺的特征决定了新型装备从配置、调试到投产往往需要半年以上的准备时间和近千万元的前期投入，厂商即使有意愿验证国产MOCVD设备，资源上却难以承担，这是目前国产MOCVD设备产品走向市场、实现产业化所遇到的最大困难。

4 加快推动国产MOCVD装备产业化的对策建议

MOCVD装备的研发是一项高难度、复杂的系统工程，政府适时、有力的支持对产业技术创新发展起着重要的推动作用。当前国产MOCVD装备在技术上已经具备了实现跨越发展的基础，为促进我国MOCVD产业进一步加快发展，早日实现产品的市场推广，打破国外企业在该领域的长期垄断，现提出以下建议：

4.1 加大对自主MOCVD设备下游工艺验证环节的支持力度

建议在既有的国产高端装备首台套扶持政策基础上进一步创新机制，面向国内LED生产厂商提供与进口装备补贴相平衡的自主MOCVD装备安装调试、工艺验证等费用补贴，以鼓励下游企业积极采购、试用国产设备，培育自主MOCVD装备的市场空间。对于企业在MOCVD设备研发进程中的测试材料费用、设备各核心零部件和子系统技术的改良优化费用、科研设备开发以及下一代产业技术研发储备等各方面的投入应继续予以支持，以鼓励MOCVD制造企业持续创新，不断提升产品的技术含量和竞争力。

4.2 有意识引导企业开展装备与工艺的结合创新

实现LED芯片不依赖人控工艺的大规模自动化生产是MOCVD产业技术未来最主要的发展趋势，也是LED制造业向更高水平升级的关键。政府在今后的MOCVD研发项目布局中应有意识地引导企业从单一的设备生产制造向装备制造与工艺开发相结合的方向发展，促使MOCVD装备研发企业以技术创新为动力，实现装备制造业从简单提供生产装备向提供全套自动化生产解决方案的关键转变，达到高端制造与现代服务的一体化，大幅提升MOCVD装备制造的附加价值、产业能级和国际竞争力。

4.3 审时度势促进企业之间的积极竞争与优势整合

目前国内MOCVD产业技术整体仍处于探索发展阶段，富有创新活力的中型企业多，而龙头企业缺乏。在此阶段建议政府通过公平竞争机制和创新奖励措施，促使多家企业之间开展积极的研发竞争，充分激发企业技术创新的积极性，并使不同的技术路线都有机会充分发展，由市场验证其优劣。2～3年后MOCVD技术进入成熟阶段的同时，全球LED芯片需求也很可能将同步进入下一波迅速增长的窗口期。政府应提前准备，届时通过鼓励并购、组建联盟等方式促进本地企业的优势整合，迅速形成产业的规模效应，以在激烈的国际竞争中抢占有利地位。

参考文献

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基金项目：上海市软科学基金项目（12692110500）

作者简介：王雪莹（1981-），男，江苏人，上海市科学学研究所创新战略研究室副主任，博士，研究方向：科技创新发展战略、高新技术产业化等。