LED是技術引導型產業，特別是技術與資本密集型的芯片制造業，需要高端的工藝設備提供支撐。但與半導體投資熱潮下的“瓶頸”類似，設備研發與產業膨脹仍然存在著速度匹配的問題，尤其是在高端設備領域，大部分設備仍然需要依賴進口。進口設備的價格昂貴，采購周期過長，使中國的LED芯片制造行業急需本土設備的成長和崛起。

　　一、上游外延片生長設備國產化現狀

　　LED產業鏈通常定義為上游外延片生長、中游芯片制造和下游芯片封裝測試及應用三個環節。從上游到下游行業，進入門檻逐步降低，其中LED產業鏈上游外延生長技術含量最高，資本投入密度最大，是國際競爭最激烈、經營風險最大的領域。在LED產業鏈中，外延生長與芯片制造約占行業利潤的70%，LED封裝約占10%～20%，而LED應用大約也占10%~20%。

　　產業鏈各環節使用的生產設備從技術到投資同樣遵循上述原則，在我國上游外延片生長和中游芯片制造的60余家企業中，核心設備基本上為國外進口，技術發展受制于人，且技術水平尚無法與國際主流廠商相比。這就意味著我國高端LED外延片、芯片的供應能力遠遠不能滿足需要，需大量進口，從而大大制約了國內LED產業的發展和盈利能力。

　　表1 LED產業鏈概況及關鍵設備介紹：

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　　上游外延生長，由于外延膜層決定了最終LED光源的性能與質量，是LED生產流程的核心，用于外延片生長的MOCVD也因其技術難度高、工藝復雜成為近年來最受矚目，全球市場壟斷最嚴重的設備。因此，該設備的國產化受到了國內產業界的熱捧，一些企業和研究機構也啟動了MOCVD的研發，但何時能實現產業應用還是個未知數。

　　此外，伴隨LED外延技術的不斷創新，特別是藍寶石襯底(PPS)加工技術的廣泛應用，藍寶石襯底刻蝕設備也逐漸成為LED外延片制造技術核心關鍵工藝設備之一，其工藝水平直接影響到成膜性能，越來越受到產業界的關注。

　　二、中游芯片制造主要設備現狀

　　中游芯片制造用于根據LED的性能需求進行器件結構和工藝設計。主要設備主要包括刻蝕機、光刻機、蒸發臺、濺射臺、激光劃片機等。

　　1.刻蝕工藝及設備

　　刻蝕工藝在中游芯片制造領域有著廣泛的應用(見表2)，而隨著圖形化襯底工藝被越來越多的LED企業認可，對圖形化襯底的刻蝕需求也使ICP刻蝕機在整個LED產業鏈中的比重大幅度提升。更大產能、更高性能的ICP刻蝕機成為LED主流企業的需求目標，在產能方面要求刻蝕機的單批處理能力達到每盤20片以上，機臺具有更高的利用率和全自動Cassette to Cassette的生產流程;由于單批處理數量增大，片間和批次間的均勻性控制更加嚴格;此外，更長的維護周期和便捷的人機交互操作界面也是面向大生產線設備必備的條件。

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　　2.光刻工藝及設備

　　光刻工藝是指在晶片上涂布光阻溶液，經曝光后在晶片上形成一定圖案的工藝。LED芯片生產中通過光刻來實現在PSS工藝中形成刻蝕所需特定圖案掩模以及在芯片制造中制備電極。LED光刻工藝主要采用投影式光刻、接觸式光刻和納米壓印三種技術。接觸式光刻由于價格低，是目前應用主流，但隨著PSS襯底普及，圖形尺寸精細化，投影式光刻逐漸成為主流。納米壓印由于不需光阻，工藝簡單，綜合成本較低，但由于重復性較差，還處于研發階段。

　　表2 LED上中游刻蝕設備的應用

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　　國內LED生產用接觸式光刻機主要依賴進口，投影式光刻機多為二手半導體光刻機翻新。而鑒于國內光刻設備生產企業的技術基礎和在翻新業務中取得的經驗積累，相信假以時日開發出國產的LED光刻設備的前景一片光明。納米壓印是通過模版熱壓的技術制備納米級圖形，在美國、臺灣等均有較深入的研究，工業化應用還不成熟，但仍存在較大的應用潛力。

　　3.蒸鍍工藝及設備

　　蒸鍍工藝是指在晶片表面鍍上一層或多層ITO透明電極和Cr、Ni、Pt、Au等金屬，一般將晶片置于高溫真空下，將熔化的金屬蒸著在晶片上。LED芯片生產中采用蒸鍍工藝在晶片上焊接電極并通過蒸鍍金屬加大晶片的電流導電面積。

　　蒸鍍臺按能量來源主要分為熱蒸鍍臺和電子束蒸鍍臺，鑒于作為電極的金屬熔點高，金屬附著力要求較高，LED行業普遍使用電子束蒸鍍機(Ebeam Evaporator)。目前國內LED生產用蒸鍍臺目前仍以進口為主。國內雖然已掌握蒸鍍臺原理，并能自行制造實驗室用蒸鍍臺，但由于自動化程度、工藝重復性、均勻性等問題，沒有進入大生產線使用。鑒于LED電極沉積用蒸鍍臺相比半導體PVD設備難度較低這一情況，國內具有半導體PVD設備開發經驗的設備商，將有能力實現LED蒸鍍臺國產化。

　　4.PECVD工藝及設備

　　PECVD(等離子增強化學氣相沉積)工藝是在完成外延工藝后，在晶片表面鍍上一層SiO2或SiNx，作為電極刻蝕需要的硬掩模，以增大掩模與GaN外延層的刻蝕選擇比，獲得更好的刻蝕剖面形貌。

　　目前LED主流使用PECVD一般為采用13.56MHz的平板式PECVD，在250~300℃左右溫度進行成膜，一次成膜可達40多片(2寸襯底)，國內LED生產用PECVD目前仍以進口為主。LED采用PECVD與傳統PECVD有相同的技術難點，關鍵技術仍在于溫度控制、等離子體技術、真空系統、軟件系統等。國內已經開發成功晶硅太陽能電池用平板PECVD設備，該設備與LED用PECVD設備有很大的相通性，經過局部硬件改進設計，比較容易實現LED用PECVD國產化。

　　三、下游封裝制造主要設備現狀

　　產業鏈下游為封裝測試以及應用，是指將外引線連接到中游生產的LED芯片電極上，形成LED器件，再將這些器件應用于制造LED大型顯示屏、LED背光源等最終產品的過程。在這一環節中使用的生產設備相對簡單，并具備一定電子行業通用性，如固晶機、焊線機等。

　　此外，在各個產業鏈中，還要使用到多種膜層性能、參數的檢測設備，如X射線衍射、光致發光譜儀、霍爾效應檢測儀、橢偏儀、透射電鏡、掃描電鏡、電阻測試儀等，但這些檢測設備大多數為電子行業通用設備，國內外生產應用已非常成熟。

　　LED產業的蓬勃發展為LED裝備帶來了廣闊的發展空間，為我國LED裝備的跨越式發展提供了前所未有的歷史機遇，隨著高亮度LED芯片市場需求的不斷攀升，作為其技術支撐的設備行業將會獲得越來越多的發展空間。鑒于國內LED設備企業已經取得的成績和具備的技術基礎，我們有理由相信，國產設備供應商通過不斷提升自身的技術實力和服務意識，一定能夠早日實現與國外設備廠商的同臺競技，并利用自身的價格、地域及服務優勢，在LED以及更廣闊的微電子設備行業，牢牢的站穩腳跟。