產(chǎn)業(yè)鏈邁向高端，深紫外LED面臨“三座大山”

深紫外LED（UVC-LED）作為高效、安全、環(huán)保的殺菌消毒方式，其水、空氣、表殺三個(gè)場(chǎng)景應(yīng)用中，無(wú)論是在商業(yè)、工業(yè)還是消費(fèi)領(lǐng)域，水處理均是 UVC-LED 確定性最強(qiáng)的市場(chǎng)，也是成長(zhǎng)最快的市場(chǎng)。

根據(jù)行家說(shuō) Research出品的《2022UV LED產(chǎn)業(yè)調(diào)研白皮書(shū)》顯示預(yù)計(jì)水處理市場(chǎng)在 UVC-LED 占比將從 2021 年的42% 提升至 54%，2021 年 -2026 年復(fù)合成長(zhǎng)率達(dá) 36%。同時(shí)，表面殺菌和空氣殺菌也將穩(wěn)步發(fā)展，但由于目前仍然在尋找確定性、大用量市場(chǎng)，以及消費(fèi)者教育和多種殺菌技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)，仍然存在一定的變數(shù)，行家說(shuō) Research 預(yù)計(jì)空氣殺菌市場(chǎng)在 UVC-LED占比將保持在20%-25之間，2021年-2026年復(fù)合成長(zhǎng)率達(dá)28%。而表面殺菌預(yù)計(jì)將從2021年的34%下降至 24%，2021年-2026年復(fù)合成長(zhǎng)率達(dá) 21%。

受因全球?qū)部臻g和家庭環(huán)境的消毒殺菌需求與日俱增，深紫外LED正成為科技“新觸角”，廣泛應(yīng)用于物流、交通、醫(yī)療、教育等多個(gè)重點(diǎn)行業(yè)，從事深紫外LED的玩家逐漸增多。

600億元以上的市場(chǎng)規(guī)模待分食

從國(guó)際看，歐司朗、飛利浦、日亞、豐田合成等傳統(tǒng)LED巨頭加速布局深紫外LED產(chǎn)業(yè)，為其業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型升級(jí)開(kāi)辟新賽道；從國(guó)內(nèi)看，產(chǎn)學(xué)研合作快速推進(jìn)，中科院、華中科大已分別在山西、湖北建立深紫外LED產(chǎn)業(yè)基地，三安光電、銀月光、國(guó)星光電、隆達(dá)電子、中科潞安等20余家企業(yè)快速跟進(jìn)。

據(jù)不完全估計(jì)，深紫外LED及衍生產(chǎn)品將在國(guó)內(nèi)學(xué)校、醫(yī)院、白色家電、高鐵等領(lǐng)域穩(wěn)定形成600億元以上的市場(chǎng)規(guī)模，加上物流運(yùn)輸方面的大規(guī)模應(yīng)用后將形成千億規(guī)模市場(chǎng)。

我國(guó)深紫外LED在殺毒消菌領(lǐng)域潛在市場(chǎng)規(guī)模

產(chǎn)業(yè)高端突破面臨三座大山

但深紫外LED產(chǎn)業(yè)鏈涵蓋襯底制備、外延生長(zhǎng)、器件制造和封測(cè)等環(huán)節(jié)，其中襯底制備和外延生長(zhǎng)難度最大、技術(shù)價(jià)值最高，是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈高端突破和做大做強(qiáng)的雙重保障。受產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期和歐美對(duì)華禁售影響，國(guó)內(nèi)在核心技術(shù)掌握方面仍與國(guó)外存在較大差距，集中表現(xiàn)在襯底制備能力薄弱、外延生長(zhǎng)水平不足、短波長(zhǎng)和大功率產(chǎn)品研發(fā)進(jìn)度滯緩。

受襯底制備能力薄弱影響，產(chǎn)業(yè)高端突破后勁不足。

氮化鋁襯底能夠有效緩解外延過(guò)程中的應(yīng)力累計(jì)，減少外延片缺陷，大幅提升器件性能和壽命，是實(shí)現(xiàn)更短波長(zhǎng)、更高功率深紫外光電器件的基礎(chǔ)。氮化鋁襯底制備通常采用PVT（物理氣相傳輸）法，難度大、造價(jià)高：一是制備條件苛刻。氮化鋁物理化學(xué)性質(zhì)極為穩(wěn)定，需要2200℃和60KPa的高溫高壓環(huán)境才能制備；二是裝備材料挑戰(zhàn)大。坩堝是襯底制備的關(guān)鍵裝備，由于PVT過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量具有強(qiáng)腐蝕性的鋁蒸汽，即使石墨、氮化硼等特殊材料坩堝也不能滿(mǎn)足要求，只能選擇鋨、鎢、碳化鉭等難度更大、造價(jià)更高的材料。

由于歐美長(zhǎng)期對(duì)我國(guó)實(shí)施氮化鋁襯底禁運(yùn)，我國(guó)整體仍處于起步階段，目前可開(kāi)展2英寸小規(guī)模量產(chǎn)，但晶體質(zhì)量難以滿(mǎn)足產(chǎn)業(yè)高端突破。相比之下，美國(guó)Crystal IS、Hexatech公司和德國(guó)Crystal-N、IKZ早已具備高質(zhì)量2英寸高質(zhì)量襯底量產(chǎn)能力，正向4英寸演進(jìn)。

受技術(shù)路徑鎖定影響，產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)面臨性能和成本劣勢(shì)。受制于氮化鋁襯底禁運(yùn)和高昂造價(jià)，我國(guó)深紫外LED研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化均采取基于藍(lán)寶石襯底上外延生長(zhǎng)氮化鋁的方式進(jìn)行替代，在實(shí)現(xiàn)技術(shù)便利的同時(shí)也帶來(lái)產(chǎn)品良率和成本控制方面的挑戰(zhàn)：一是外延生長(zhǎng)周期變長(zhǎng)。通常需要在藍(lán)寶石襯底上外延生長(zhǎng)3至5微米厚的氮化鋁才能進(jìn)行后續(xù)工藝，外延生長(zhǎng)時(shí)間較氮化鋁襯底多4小時(shí)，對(duì)成本控制極為不利；二是外延片晶體質(zhì)量較差。由于藍(lán)寶石和氮化鋁存在晶格失配， 外延層的缺陷密度通常在108cm-2量級(jí)，是氮化鋁襯底的104倍，高缺陷密度導(dǎo)致國(guó)內(nèi)產(chǎn)品的電光轉(zhuǎn)換效率僅3% ；三是器件壽命較短。由于藍(lán)寶石導(dǎo)熱性遠(yuǎn)低于氮化鋁，導(dǎo)致器件散熱效果遠(yuǎn)不如氮化鋁襯底。當(dāng)前，我國(guó)企業(yè)產(chǎn)品同質(zhì)化明顯，普遍為波長(zhǎng)255-280納米的毫瓦級(jí)器件，相比之下，國(guó)外已研發(fā)225納米的更短波長(zhǎng)和瓦級(jí)器件。

行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用示范缺乏影響，產(chǎn)品導(dǎo)入渠道不暢。深紫外LED產(chǎn)業(yè)仍處于起步階段，由于與傳統(tǒng)紫外光源發(fā)光特性不同，且產(chǎn)品種類(lèi)多，細(xì)分市場(chǎng)的成熟度不一，重新制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的必要性和緊迫性更加突出。當(dāng)前，我國(guó)尚未實(shí)施國(guó)家強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)，僅有企業(yè)聯(lián)盟編制的《紫外LED標(biāo)準(zhǔn)化體系報(bào)告》《紫外LED技術(shù)與應(yīng)用術(shù)語(yǔ)和定義》《紫外LED殺菌消毒技術(shù)報(bào)告》等標(biāo)準(zhǔn)方參考資料，但遠(yuǎn)不能適應(yīng)當(dāng)前深紫外LED的快速發(fā)展，仍需更多、更精準(zhǔn)、更細(xì)致的深紫外LED標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)。同時(shí)，在產(chǎn)品應(yīng)用推廣方面，國(guó)內(nèi)缺乏試點(diǎn)示范工程建設(shè)，對(duì)深紫外LED的宣傳普及力度不夠，導(dǎo)致國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品容易出現(xiàn)“造得出來(lái)，賣(mài)不出去”的困境。

銀月光科技深耕健康智慧光源，向市場(chǎng)提供全品類(lèi)紫外UVA UVB UVC LED，紅外，IR LED VCSEL產(chǎn)品和方案服務(wù)，在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)擁有數(shù)百家優(yōu)質(zhì)合作伙伴，共同推動(dòng)月光科技創(chuàng)造健康智慧生活的事業(yè)。

審核編輯 黃昊宇