【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 Materials (AMAT)準(zhǔn)備進(jìn)入MOCVD機(jī)的生產(chǎn)，但這兩家公司進(jìn)入MOCVD的生產(chǎn)還需時(shí)日。而中國(guó)大陸自產(chǎn)的MOCVD機(jī)還處于低端水平，也僅能用于實(shí)驗(yàn)室用途。Aixtron和Veeco兩家公司占據(jù)全球MOCVD供應(yīng)市場(chǎng)90%以上的市場(chǎng)份額，處于壟斷地位。Aixtron公司2010年每季度MOCVD產(chǎn)能約100臺(tái)，公司將繼續(xù)擴(kuò)大生產(chǎn)能力，2011年每季度產(chǎn)能有機(jī)會(huì)增加到130～150臺(tái)或更多。Veeco公司2010年二季度MOCVD設(shè)備出貨數(shù)字為81臺(tái)，三季度出貨的MOCVD設(shè)備數(shù)量是100臺(tái)，四季度可達(dá)120臺(tái)，預(yù)計(jì)2011年MOCVD生產(chǎn)能力，至少可以和2010年四季度一樣的規(guī)模，總計(jì)的年產(chǎn)能規(guī)?？蛇_(dá)到約480臺(tái)。表6 MOCVD主要生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)能力 單位：臺(tái)公司2008年產(chǎn)能2009年產(chǎn)能2010年產(chǎn)能2011年產(chǎn)能Aixtron140162400520600Veeco3767346480合計(jì)17722974610001080資料來(lái)源：LEDinside，Aixtron，VeccoMOCVD機(jī)器效率的提高會(huì)大幅增加單臺(tái)產(chǎn)能。Aixtron新的MOCVD機(jī)型大大提高了生產(chǎn)效率，單臺(tái)機(jī)器的產(chǎn)能比以前的機(jī)型有了很大提高。Aixtron G5 HT Reactor從原來(lái)的6個(gè)6寸外延片，增加到8個(gè)6寸外延片；CRIUS II從33片2寸外延片，到55片2寸外延片。再加上工藝改進(jìn)和效率的提高，兩個(gè)機(jī)型產(chǎn)能分別提高105%和160%。未來(lái)，如果芯片生產(chǎn)商將原來(lái)使用較多的2寸外延片，轉(zhuǎn)而使用6寸外延片，產(chǎn)能還能提高30%左右。我們考慮到全球MOCVD機(jī)臺(tái)數(shù)的增加、技術(shù)的進(jìn)步以及效率的提高，對(duì)于LED芯片未來(lái)的產(chǎn)能和供給進(jìn)行了預(yù)測(cè)。表7 全球LED芯片產(chǎn)量預(yù)測(cè) 單位：百萬(wàn)粒20092010201120122013新增MOCVD（臺(tái)）242683697744795新增LED芯片產(chǎn)能2458870108121200143610171391LED芯片年產(chǎn)量預(yù)測(cè)108831154401239242332588443992年增長(zhǎng)率29%42%55%39%33%資料來(lái)源：Morgan Stanley，UBS，上游主要材料短缺成為目前LED產(chǎn)能擴(kuò)張的重要制約因素對(duì)于LED產(chǎn)能形成制約的是上游的主要材料，藍(lán)寶石基板、MO氣體等。而LED的這些上游材料行業(yè)進(jìn)入壁壘高，由國(guó)外少數(shù)公司控制。據(jù)主要襯底供應(yīng)商Rubicon的數(shù)據(jù)，09年4季度，襯底價(jià)格上漲7%，10年1季度上漲約15%。而且襯底的主要生產(chǎn)商毛利率在不斷提高，說(shuō)明市場(chǎng)的原料供應(yīng)的緊張程度。圖6 三種襯底的芯片成本結(jié)構(gòu)（4寸襯底） 芯片產(chǎn)品消費(fèi)結(jié)構(gòu)在芯片的產(chǎn)品消費(fèi)結(jié)構(gòu)上，由于目前我國(guó)主要是封裝占據(jù)主體，LED 燈具應(yīng)用在手機(jī)按鍵、液晶顯示屏等，汽車用LED 燈具、樓宇照明等領(lǐng)域。芯片的消費(fèi)偏重于普通硅底襯產(chǎn)品，GAN 技術(shù)各類色光技術(shù)芯片的消費(fèi)份額還比較小。當(dāng)前主要是白光 LED 燈具尤其是高亮度LED 顯示屏用外延片的消費(fèi)，占到消費(fèi)總體的72%，其它燈具制造用芯片消費(fèi)份額較少，總計(jì)占到28%。在整個(gè) LED 產(chǎn)業(yè)外延片的生長(zhǎng)、芯片、芯片封裝三個(gè)環(huán)節(jié)中,芯片片生長(zhǎng)投資要占到3040%。由此可看出藍(lán)寶石晶片需求量，而藍(lán)寶石晶片的尺寸大小、品質(zhì)高低取決于藍(lán)寶石晶體，公司年產(chǎn)1140噸2～4英寸藍(lán)寶石晶體，定能在全球市場(chǎng)上占一席之地。第二節(jié) 產(chǎn)品價(jià)格的分析項(xiàng)目產(chǎn)品為是為空調(diào)配套的材料,其價(jià)格定位參照國(guó)內(nèi)市場(chǎng)價(jià)格水平，保有一定的競(jìng)爭(zhēng)力。第三節(jié) 產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力分析 政策優(yōu)勢(shì)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、推進(jìn)節(jié)能減排、提倡低碳經(jīng)濟(jì)，日益成為當(dāng)今世界發(fā)展的主旋律。近些年，我國(guó)在發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)和推進(jìn)節(jié)能減排方面取得了重大成就。黨和國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人胡錦濤、溫家寶等曾多次指出要大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，深入落實(shí)節(jié)能減排工作，全面建設(shè)節(jié)約型社會(huì)。目前，“十二五”規(guī)劃已開(kāi)局，節(jié)能減碳，低碳產(chǎn)業(yè)又提到了中國(guó)產(chǎn)業(yè)布局之首，推廣節(jié)能節(jié)電、綠色照明是落實(shí)節(jié)能減排政策的最重要的工作，相關(guān)政府官員與業(yè)內(nèi)專家表示，我國(guó)節(jié)能節(jié)電、綠色照明產(chǎn)業(yè)正面臨著前所未有的機(jī)遇，而昊陽(yáng)光電公司更應(yīng)責(zé)無(wú)旁貸的及時(shí)把握政策走向，多渠道開(kāi)拓市場(chǎng)。技術(shù)優(yōu)勢(shì)昊陽(yáng)光電多年來(lái)投入巨資，潛心研究，技術(shù)上已形成獨(dú)特的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，獲得多項(xiàng)國(guó)內(nèi)專利，產(chǎn)品性價(jià)比遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于同行水平，并將持續(xù)投入研發(fā)資金,推動(dòng)政、產(chǎn)、學(xué)、研緊密結(jié)合。人才優(yōu)勢(shì)昊陽(yáng)光電擁有有從生產(chǎn)到應(yīng)用及市場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)一體化的完整的產(chǎn)業(yè)鏈人才，并具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和核心技術(shù)的LED專業(yè)人才。 市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)LED應(yīng)用市場(chǎng)前景非常廣闊,預(yù)計(jì)未來(lái)總的市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)數(shù)萬(wàn)億元。從全球來(lái)看,在節(jié)能減排成為共識(shí)的推動(dòng)下,各國(guó)政府都在通過(guò)補(bǔ)貼的方式,大力推動(dòng)LED應(yīng)用,使得LED需求呈井噴式增長(zhǎng)。 對(duì)于在LED產(chǎn)業(yè)上已經(jīng)有了相當(dāng)基礎(chǔ)的昊陽(yáng)光電來(lái)說(shuō),抓住市場(chǎng)高速發(fā)展這一契機(jī),大力發(fā)展LED產(chǎn)業(yè) ,可謂正當(dāng)其時(shí)。 第三章 生產(chǎn)規(guī)模及產(chǎn)品方案 生產(chǎn)規(guī)模根據(jù)市場(chǎng)需求，并考慮企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)狀況及發(fā)展規(guī)劃，本項(xiàng)目的建設(shè)規(guī)模為購(gòu)置長(zhǎng)晶爐等設(shè)備，新征用土地146520m2(折合220畝)，新增建筑面積90000m2，建立年產(chǎn)1140噸藍(lán)寶石晶體產(chǎn)品生產(chǎn)線。 產(chǎn)品方案根據(jù)對(duì)目前國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的調(diào)查，考慮企業(yè)的生產(chǎn)情況和發(fā)展規(guī)劃，本項(xiàng)目建成投產(chǎn)后，產(chǎn)品方案具體詳見(jiàn)表31：產(chǎn)品方案表。表31 產(chǎn)品方案表序號(hào)產(chǎn)品名稱規(guī)格單位單價(jià)（萬(wàn)元）生產(chǎn)規(guī)模1藍(lán)寶石晶棒2～6英寸噸4001140 噸/年 產(chǎn)品特點(diǎn)藍(lán)寶石的原料組成為氧化鋁（AL203），是由三個(gè)氧原子和兩個(gè)鋁原子以共價(jià)鍵型式結(jié)合而成，其晶體結(jié)構(gòu)為六方晶格結(jié)構(gòu)，它常被應(yīng)用的切面有APlane，CPlane及RPlane。由于藍(lán)寶石的光學(xué)穿透帶很寬，從近紫外光（190nm）到中紅外線都具有很好的透光性，因此被大量用在光學(xué)元件、經(jīng)外裝置、高強(qiáng)度、高透光性、熔點(diǎn)高（2045℃）等特點(diǎn)，它是一種相當(dāng)難加工的材料，因此常被用來(lái)作為光電元件材料。目前超高亮度白/藍(lán)光LED的品質(zhì)就取決于氮化鎵磊晶（GaN）的材料品質(zhì)，而氮化鎵磊晶晶質(zhì)則與所使用的藍(lán)寶石基板表面加工品質(zhì)息息相關(guān)，藍(lán)寶石（單晶AL203）C面與ⅢV和ⅡⅥ族沉積薄膜之間的晶格常數(shù)失配率小，同時(shí)符合GaN磊晶制程中耐高溫的要求，使用藍(lán)寶石晶片成為制作白/藍(lán)/綠光LED的關(guān)鍵材料。目前市場(chǎng)需求主要以2英寸藍(lán)寶石晶片為主，我公司生產(chǎn)的晶體為2～4英寸，客戶可根據(jù)需求對(duì)晶體進(jìn)行2英寸至4英寸的切片。但隨著市場(chǎng)的發(fā)展，大尺寸是今后發(fā)展方向，而我公司生產(chǎn)的晶體技術(shù)可生長(zhǎng)至8英寸，產(chǎn)品技術(shù)符合長(zhǎng)期市場(chǎng)動(dòng)態(tài)，利于產(chǎn)業(yè)發(fā)展。其主要技術(shù)參數(shù)如下：序號(hào)藍(lán)寶石晶棒參數(shù)性能指標(biāo)1材料AL2O32含量％3質(zhì)量85Kg4直徑5晶向APlane第四章　工藝技術(shù)方案第一節(jié) 概述CZ提拉法將預(yù)先合成好的多晶原料裝在坩堝中，并被加熱到原料的熔點(diǎn)以上，此時(shí)，在坩堝內(nèi)的原料就融化為熔體，在坩堝的上方有一根可以旋轉(zhuǎn)的籽晶，只要溫度合適，使籽晶擦入熔體中，籽晶既不熔掉也不長(zhǎng)大，然后慢慢地向上提拉和轉(zhuǎn)動(dòng)晶桿，小心地調(diào)節(jié)加熱功率，就能得到所需直徑的晶體，并可以觀察到晶體的生長(zhǎng)情況。該方法的缺點(diǎn)如下：(1)晶體生長(zhǎng)尺寸受到坩堝的限制，一般只能生產(chǎn)直徑4英寸以下的藍(lán)寶石晶體。(2)對(duì)坩堝材料性能要求很高，通常采用銥金，價(jià)格昂貴。(3)受工藝影響，所得到藍(lán)寶石晶體的位錯(cuò)密度、雙晶曲線等都不理想。導(dǎo)向溫梯法“導(dǎo)向溫梯法”是上海光機(jī)所發(fā)明的一種以定向籽晶誘導(dǎo)的熔體單結(jié)晶方法，2003年榮獲國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。裝置采用鉬坩堝、石墨發(fā)熱體。坩堝底部中心有一籽晶槽，避免籽晶在化料時(shí)被融化掉。為了增加坩堝穩(wěn)定性，籽晶槽固定在定位棒的圓形凹槽內(nèi)。溫場(chǎng)由石墨發(fā)熱體和冷卻裝置共同提供。該方法的缺點(diǎn)如下：(1)采用石墨發(fā)熱體，揮發(fā)的碳組分容易對(duì)晶體產(chǎn)生污染，影響晶體質(zhì)量。(2)晶體貼坩堝生長(zhǎng)，容易寄生成核，另一方面不同的熱膨脹系數(shù)使晶體在冷卻過(guò)程中產(chǎn)生較大的應(yīng)力。應(yīng)力是產(chǎn)生晶體裂紋的主要原因。坩堝下降法晶體的形狀可以隨坩堝的形狀而定，適合異型晶體的生長(zhǎng)?？杉幼丫Фㄏ蛏L(zhǎng)單晶，也可以自然成核，依據(jù)幾何淘汰的原理生長(zhǎng)單晶。可采用全封閉或半封閉的坩堝進(jìn)行生長(zhǎng)。防止熔體、摻質(zhì)的揮發(fā)，造成組分偏離和摻雜濃度下降，并且可以有害物質(zhì)的周圍環(huán)境的污染。該方法的缺點(diǎn)如下：(1)晶體在坩堝內(nèi)結(jié)晶過(guò)程中，易產(chǎn)生坩堝對(duì)晶體的壓應(yīng)力和寄生成核。(2)由于晶體貼坩堝生長(zhǎng)，在降溫過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較大應(yīng)力，通常需要進(jìn)行二次退火。泡生法將一根受冷的籽晶與熔體接觸，如果界面低于凝固點(diǎn)，則籽晶開(kāi)始生長(zhǎng)，緩慢的(或分階段的)上提晶體，以擴(kuò)大散熱面。晶體在生長(zhǎng)過(guò)程中或生長(zhǎng)結(jié)束時(shí)不與坩堝壁接觸，這就大大減少了晶體的應(yīng)力。熔體中只有一種重力產(chǎn)生的自然對(duì)流，穩(wěn)定了晶體質(zhì)量。該方法的優(yōu)點(diǎn)如下：(1)可以獲得大直徑、高質(zhì)量藍(lán)寶石晶體。(2)晶體生長(zhǎng)和退火一次性在坩堝內(nèi)完成。藍(lán)寶石晶體品質(zhì)的高低、尺寸的大小取決于長(zhǎng)晶方式，我公司經(jīng)多處調(diào)研、試驗(yàn)，對(duì)關(guān)鍵技術(shù)晶體生長(zhǎng)方式進(jìn)行創(chuàng)新，采用內(nèi)雙向溫度梯度控制，即溫梯法（亦稱坩堝下降法）。在晶體生長(zhǎng)過(guò)程中對(duì)爐內(nèi)熱場(chǎng)進(jìn)行垂直溫度梯度控制及水平溫度梯度控制，特別加強(qiáng)了熱場(chǎng)內(nèi)水平溫度傳輸方向的引導(dǎo)及控制。所生長(zhǎng)的晶體外形尺寸隨坩堝外形尺寸而定，8英寸藍(lán)寶石晶體外型尺寸規(guī)整、可控。工藝操作簡(jiǎn)單，對(duì)操作人員素質(zhì)要求較低，易于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)程序化、自動(dòng)化，便于工業(yè)化生產(chǎn)。第二節(jié) 生產(chǎn)工藝流程生產(chǎn)藍(lán)寶石基片其首先是對(duì)原材料——氧化鋁碎晶（An2O3）先購(gòu),采購(gòu)自山東煙臺(tái)、上海、大連、南京等地，對(duì)碎晶做完清洗等工作后，則利用長(zhǎng)晶爐進(jìn)行長(zhǎng)晶，待晶體棒生長(zhǎng)完成后，可進(jìn)行切片，最終形成基片，具體工世流程見(jiàn)下圖： 關(guān)鍵技術(shù)藍(lán)寶石基片的品質(zhì)高低，其關(guān)鍵因素取決于晶體生產(chǎn)方式，藍(lán)寶石晶體經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的研究，目前市場(chǎng)上的晶體生長(zhǎng)方式較多，如泡生法、提拉法、導(dǎo)模以及熱交換法等，但利用率高的晶體生長(zhǎng)方式還有待開(kāi)發(fā)。而我公司采用的晶體生長(zhǎng)方式為溫梯法（即坩堝下降法），見(jiàn)下工藝圖。由上圖可以看，由于對(duì)保溫區(qū)與結(jié)晶區(qū)、高溫區(qū)做了有效的隔離，極大的減少了上下氣流對(duì)結(jié)晶區(qū)晶體結(jié)晶的干擾，提升基片品質(zhì)。有效的控制了結(jié)晶區(qū)及保溫區(qū)水平溫度梯度及溫度傳輸方向，有利于晶體的生長(zhǎng)，生長(zhǎng)出8英寸晶體。隨著市場(chǎng)需求及科技不斷發(fā)展，藍(lán)寶石生長(zhǎng)直徑不斷加大，生長(zhǎng)大直徑優(yōu)質(zhì)藍(lán)寶石單晶是現(xiàn)在和今后發(fā)展的方向。在生長(zhǎng)大直徑藍(lán)寶石晶體的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)晶爐內(nèi)除了要有合理的垂直溫度梯度外，熱場(chǎng)內(nèi)水平溫度梯度的分布及傳輸隨著晶體直徑的加大對(duì)其生長(zhǎng)質(zhì)量的影響也越來(lái)越大。如何確保在晶體生長(zhǎng)過(guò)程中，尤其是在熔體通過(guò)籽晶放育生長(zhǎng)晶體至等徑的過(guò)程中，其水平溫度傳輸方向也得跟垂直溫度傳輸方向一至，即加熱器——熔體——已長(zhǎng)成的晶體——籽晶。這也是生長(zhǎng)高質(zhì)量大直徑藍(lán)寶石單晶的關(guān)鍵之一。創(chuàng)新點(diǎn)如下：（A）在單晶爐熱場(chǎng)內(nèi)設(shè)置了能較大的減弱加熱區(qū)和保溫區(qū)冷熱氣流所產(chǎn)生的對(duì)流的強(qiáng)度裝置。（B）在熱場(chǎng)內(nèi)設(shè)置了可控的水平溫度梯度調(diào)節(jié)手段，可根據(jù)所生長(zhǎng)藍(lán)寶石直徑大小自動(dòng)調(diào)節(jié)水平溫度梯度及傳輸方向，保證了晶體質(zhì)量。（C）在進(jìn)行晶體生長(zhǎng)時(shí)，可對(duì)爐內(nèi)真空度、壓力、氣氛等等根據(jù)需要自動(dòng)調(diào)節(jié)控制。（D）采用穩(wěn)定的感應(yīng)加熱方式，配合精度的中頻電源，精密的控溫和運(yùn)動(dòng)裝置做到重復(fù)性及一致性較好，適合于進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)。利用同時(shí)控制垂直水平溫度梯度所長(zhǎng)成的藍(lán)寶石單晶，完整盤(pán)里，內(nèi)部缺陷較少，內(nèi)應(yīng)力較小，方便后續(xù)機(jī)械加工。該生長(zhǎng)方式有以下特點(diǎn)：A、 晶體生長(zhǎng)是溫度梯度與重力方向相反，并且坩堝、晶體和發(fā)熱體都不移動(dòng)，這就避免了熱對(duì)流和機(jī)械運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的熔體渦流。B、 晶體生長(zhǎng)以后，由熔體包圍，仍處于熱區(qū)。這樣就可以控制它的冷卻速度，減少熱應(yīng)力。而熱應(yīng)力是產(chǎn)生晶體裂紋和位錯(cuò)的主要因素。晶體生長(zhǎng)時(shí)，固一液界面處于熔體包圍之中。這樣熔體表面的溫度擾動(dòng)和機(jī)械擾動(dòng)在到達(dá)固一液界面以前可被熔體減小以到消除。這對(duì)生長(zhǎng)高質(zhì)量的晶體起很重要作用。第三節(jié) 主要設(shè)備選用，項(xiàng)目主輔設(shè)備選取時(shí)考慮以下原則：⑴ 滿足產(chǎn)品方案中規(guī)定的產(chǎn)品規(guī)格范圍、質(zhì)量及年產(chǎn)量的要求；⑵ 滿足前述生產(chǎn)方案以及生產(chǎn)工藝流程各個(gè)工序、工藝參數(shù)的要求；⑶ 綜合考慮設(shè)備的可行性與經(jīng)濟(jì)上的合理性，注重設(shè)備的合理配置；⑷ 考慮主要設(shè)備與輔助設(shè)備之間的合理配置，與生產(chǎn)能力平衡； 設(shè)備的最終定型新增設(shè)備以先進(jìn)、高效、適用為原則，全部考慮采