| TSMC投入LED生产对台湾产业冲击分析 | |
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2010年3月25日台积电于新竹科学园区举行LED照明技术研发中心暨量产厂房动土典礼，为跨入绿色能源新事业写下重要里程碑。 台湾台积电于竹科建LED厂正式宣示跨入LED生产，势必对于台湾LED产业投下不少变量，本文将针对投入LED产业后可能造成的影响以及未来台湾LED产业可能的变化进行分析。此LED厂第一期厂房设施及生产设备的投资额为新台币55亿元，初期放置至少十台MOCVD机台，预计2010年第四季完工装机，并于2011年第一季开始量产；至于第二期工程，则将依据未来的发展需求择期进行。未来台积电将由Epi/Chip至封装一贯生产，并将光、电、热处理整合于硅基板上，以光引擎模块方式出货，提供照明产品所需组件，开辟B2B的企业客户应用市场。 (一) 垂直整合 提高产业资金及市场进入障碍 台湾LED产业发展至今已有30年历史，过去产业一直以专业分工为主，晶电、璨圆、泰谷、广镓等专注于磊晶及晶粒制造，亿光、光宝、东贝等厂商专注于LED封装制造，直到近2~3年奇力、隆达以及台积电相继投入之后才逐渐打破专业分工的产业结构，更在台积电投入之后开始规划生产制造LED模块，将电、光、热同时解决，以利于下游厂商应用。 在奇力、隆达以及台积电投入之后，台湾LED产业开始走向垂直整合，若垂直整合经营模式可以成功，未来将会使得LED产业进入门坎提高，其中包括资金及市场。资金方面，由于垂直分工使得厂商若选择进入其中一端，所需资金相对于垂直整合少，因此未来新进入者在资金门坎上将大幅提高，也将使得台湾LED产业持续迈向大者恒大的局面。 市场部分，垂直整合后将会使得过去仅作磊晶/晶粒或封装厂商无法进入供应体系，举例而言，过去上游厂商仅提供晶粒因此主要客户都是下游封装厂，但若台积电自行垂直整合，势必不会在跟上游磊晶/晶粒厂购买Chip，因此大幅提高市场进入障碍。 此外，透过垂直整合可以使责任厘清更加明确及有助于技术提升。垂直整合后将可以解决过去因专业分工所造成的问题，专业分工时，若LED出现问题则较无法厘清责任归属，垂直整合后，由于皆属厂商内部制造，由上游磊晶、晶粒及封装都属该家公司负责生产，使得产品质量控制及责任归属上将更加明确。另外垂直整合后对于技术提升上也将有相当大的帮助，举例而言，若某种荧光粉需要搭配特殊规格的蓝光芯片，才能达到最好的发光效率，但碍于过去专业分工，将使得磊晶厂未必愿意制造特殊规格蓝光芯片，但垂直整合后，因磊晶、晶粒及封装都一贯生产，内部势必可以支持特殊规格产品，以追求更好的发光效率。
(二) 改变技术特性 由工艺型转为标准化制程(技术导向转管理导向 LED产业在过去一直被定位为工艺型产业，需藉由工程师设备经验，将机台调整至最佳状态，但由于每位工程师经验不同，使得LED制造过程中一直无法大幅提高规格良率。 此外，台湾LED产业多属中小企业，因此设备投资上无法像大型公司有足够资金支持，因此在自动化生产设备投资会受限于资金不足，无法快速导入标准化/自动化生产。且过去台湾LED产业面临与半导体、TFT产业竞争人才，多数优秀人才选择前景看好之半导体厂及TFT厂，使得LED产业在制程管理上不如半导体产业好。 在台积电投入LED产业后，势必会将台积电在半导体有效率的管理制程导入LED产业中，并将制程朝向标准化及自动化生产，降低人为因素的干扰；以台积电目前规模，资金实力雄厚，若此举可以成功的话，将会使得台湾LED产业由过去工艺型产业，朝向标准化/自动化生产，一举解决LED规格良率问题，将有机会使LED规格良率大幅提升。 若LED规格良率真可以大幅提高，有效产能将会大幅提高，将使得LED价格得以持续下滑，对于应用市场推广将有相当大帮助。若台积电真能大幅提高有效产能，既有厂商竞争力将也可能转变，若既有厂商无法跟着提高有效产能，将使得竞争力下滑；且由于目前规格品良率不高，使得厂商只能藉由扩充厂能来生产所需产品，因此若规格品良率真能大幅提高，是否意谓着以目前产能状况可能足以供给市场需求，未来是否还需要持续扩厂，值得大家注意。 (三) 发展硅封装基板 台积电在未盖厂之前已有转投资采钰科技从事LED硅基板封装技术的开发，日前采钰科技发表8吋晶圆级LED硅基封装技术，被业界视为高功率LED封装的新突破；采钰的8吋晶圆级LED硅基封装技术，是运用专利的微型化半导体微机电制程，透过硅晶穿孔、铸模透镜以及均匀荧光材料涂布等独家技术，整片封装再进行切割，可大量生产并降低成本；在单晶LED封装产品热阻可望降至2℃/W，并大幅降低接口温度(junction temperature < 50℃ at Ta=25℃)。
图二 Si散热能力评估(资料来源：采钰科技) 传统LED结构的封装方式，芯片散热往往被低热传系数的蓝宝石基板所局限。蓝宝石基板的热传系数只有40 W／mK，而且蓝宝石基板的厚度通常在数十微米左右，更增加整体热传的困难度，因此传统的芯片键合结构并不是一个效率好的散热设计。目前覆晶式的芯片封装很吸引人们的目光，因为能提供一个较好的散热系统，主动发光层产生的热可由下方大面积的焊料凸块向外传导，进而提高LED发光的效率。 (四) LED光引擎(Light Engine)发展，降低组件至系统端的沟通成本，加速LED照明发展 台积电欲发展的硅基板除热传导系数佳，热传导系数可达80∼150W／mK之外，也可以将电路也整合进去，形成LED光引擎模块，使得下游应用厂商在使用上将更加便利统，对于未来下游LED照明应用扩展有相当大帮助，有机会加速LED照明应用发展。 LED组件价格持续下滑似乎是产业不变的现象，因此台积电目前以LED光引擎模块为未来公司出货目标，藉此希望能提高产品附加价值。不过，LED整组灯具除光源部分之外，还包括光学设计(Optic)、散热(Thermal and Metal Bending)、电源(Power Supply)、零组件(Assembly)，然而在LED产业中可以发现，虽然LED技术不断进步，但由于LED应用广泛，因此就算有100 lm/W产品商品化，但过去亮度不高的产品仍有其它应用市场，如玩具、圣诞灯串等市场仍可以销售，以致于新产品不断被开发出来，但旧有产品也不容易被淘汰，价格仅有持续下跌的空间，毛利难以维持。
此外，根据美国DOE在2009年4月与6月分别召开的两次工作会议中指出，针对LED灯具成本此一项关键议题，从图三中LED灯具成本发展蓝图可以得知，DOE预期在2015年的LED灯具整体成本仅为现在的1/4左右，其中以LED组件下降幅度最大，可见于未来LED价格持续下滑是必然的趋势。因此未来台积电以全球第一大半导体制造厂商跨足LED制造，是否能利用半导体制造相关经验，大幅提升LED制程良率，藉此提高LED毛利，将是值得观察的重点。（编辑：绿光之翔） | |
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