LED照明發展將推升相關設備與材料需求。圖形化藍寶石晶圓基板(PSS)技術由於可提升LED亮度，已獲得大多數廠商青睞，因此隨著2013年起，LED業者加速投入一般照明應用的產品製造，PSS晶圓蝕刻與電漿工具需求亦將隨之攀升。
根據統計，雖然LED還未大規模進入一般照明市場，但用來製造照明裝置的最新設備需求在過去2年已達高峰。2010～2012年，LED製造商分別花費19億、17億及6億美元在先進位造設備上(圖1)。
圖1 2009～2017年先進LED製造設備營收
顯而易見，這個現象與過去LED製造商的存貨消化模式相同，可預見在2013年後半，業界又將開始投資LED設備，因而在2014年，LED設備將再次經歷大幅度成長，但其成長幅度將受限，而且很有可能是LED業界最後一個大型的投資周期。在那之後，生產設備的市場將會縮小，並且照明裝備的更換將為主要驅動因素。
下一波的設備投資可視為照明業界對終極的應用--傳統照明所做的準備，在不久後的將來，這筆投資將會造成LED半導體材料晶片營收的大幅成長--在2012～2018年整體的晶片出貨量將有接近四倍的成長，其中，一般照明的晶片成長力道強勁。2018年以後，LED在一般照明應用的佔比將會從接近零，成長到50%，且LED將佔所有照明工具的80%，因此，2018年LED收益將到達170億美元的顛峰，並在2019年到達最高出貨量之後，開始慢慢下降(圖2)。
圖2 2008～2020年LED照明營收
預測，在2020年之後，有兩項因素會導致LED需求下滑。其一是每單位照明量已大幅增加、其二是LED裝置的壽命遠大於其他現有技術。傳統燈泡1～2年就要換一次，而LED燈每10年才要換。因此，更換的需求將會大幅下滑，全球人造光源的更換需求與成長比例將會大幅下降。
雖然未來5年LED的生產將大幅成長，生產設備的市場卻已達到頂峰。2010年與2011年的過度投資主要是中國大陸政府對有機金屬化學氣相沉積(MOCVD)設備的補貼，而業者大幅卡位所造成。在2010年中國大陸只有不到十家LED業者，但目前已有七十家，其中，許多業者將在其長晶反應爐(Reactor)尚未建置好、或連一顆LED燈都還沒賣不出去的情況下，就直接在數年後一一消失。不過，這樣的緊縮是必要的，也是可以預期的--LED產業向來如此。因此，這也是為何2012與2013年在將是LED設備投資上偏低的年度。反觀許多成功的LED製造商，比起購買全新設備，他們將透過整合與併購上述經營失敗的LED企業，並得到生產設備，以增加產能。
PSS技術增加LED亮度蝕刻/電漿工具需求上漲
除了MOCVD之外，LED業界的近期成長也讓過去在相關產業使用的設備移轉到此一行業來。過去數年光微投影與蝕刻技術多半是標準的半導體儀器，這些儀器被翻新或重新調整以便製造LED。不過，這些設備並不完全適合LED製程需求，從2009年起，開始觀察到設備製造商在光微影或電漿工具上提供專門的設備，有趣的是，傳統的半導體設備商並沒有踏足這個業界。
這種專門設備的出現是因為過去在製造LED時，若不考慮製造差別，使用的設備都很類似。設備使用者的展望與設備的購買上有不同的作法，因此可以把業者分為兩類--有一些人希望將生產成本降到最小，因此縮減資本支出，選擇最便宜的設備;另一些人則認為在一些情況下，投資較高階的設備比較值得，因為這些設備有最好的可靠度，可以提供較低的維護成本。
雖然一些新的中國大陸業者屬於上述的前者，但中國大陸與其他地區的業者未必如此涇渭分明。如果要大略區分，那可以說，許多中國大陸LED製造商一開始都是購買便宜設備，然而，在時間的推進之下，發現一些中國大陸廠商已快速認知到，在一些情況下有必要投資較高階的特定設備。
LED生產工具設備大多屬於MOCVD的變形，因此，預期這些設備在2012年的銷售量將比2010與2011年更低。不過，圖形化藍寶石晶圓基板(PSS)技術因為可以增加LED亮度，因而推動LED設計技術改變。在過去12～18個月，觀察到業界的大幅改變--LED業界大約有80%的晶圓都使用PSS技術，該技術推升PSS晶圓的蝕刻與電漿工具的需求。
該需求導致電漿乾式蝕刻工具的大幅成長。目前大約有兩百八十臺乾式蝕刻設備用來做PSS，除此之外，從2011～2012年大概有接近兩百臺的機器安裝量。2012年電漿蝕刻工具的成長將十分強勁，將比2011年還高。在其商業模式尚未建立以前，未來將有三種類型的公司會購買PSS技術--首先是藍寶石晶圓製造商、接著是購買標準晶圓然後逕行使用PSS技術的LED製造商，最後是所謂的純PSS代工廠，該公司將會購買基板、將其圖形化以後賣出。
LED製程須漸與半導體商相似
在光阻上覆蓋圖案之後，就要進行晶體電漿蝕刻技術，目前是使用光罩的對齊設備與步進機，因此上述設備上銷售量亦有所長，不過目前這些設備並非完全適合該製程。光罩的對齊設備商努力提供專為PSS製程訂做的解決方案。而步進機也面臨了如何在整個晶圓大小圖案上，可以無斷面貼合的問題。傳統使用2吋晶圓的PSS良率大約是80～93%，但若擴大到4吋晶圓，良率就會下降到40～70%，因此就需要像是奈米光微影(NIL)之類的新技術。在接下來的半年內，各種企業解決方案以及使用NIL的PSS製造商將會出現，因為這會降低PSS的成本，同時也可以增加晶圓的尺寸。
然而，對LED製造商來說，要推廣LED固態照明(Solid-stateIllumination)，光是提升其生產設備數量是不夠的。到最後，成本必須要下降，而效能與可靠度必須要提升，要達到此一目標，LED製造商須要慢慢變得跟傳統半導體廠商更為類似--須要更專注於細節，也需要更多的自動化技術及更多的製造管理軟體，更多的製造流程控制與更多模組化的系統，以達到規模經濟。
愈能將製程調整得跟現今半導體市場的模式愈接近的公司，就愈能擊敗對手，然後更進一步壓低成本。有趣的是，觀察到一些中國大陸新廠商作法與傳統半導體商完全相反，該公司建立不太乾淨的無塵室，大多依賴勞工的手動技術、對細節不太重視，但這個現象將很快改變，因為有許多公司都認知到，只要用這種方法營運，大概沒辦法達到獲利與銷售的效能與良率。這些公司不是快速改變，就是快速消失。新的LED公司彼此整並之後，製造技術將會有所改變，在那之後，LED業者將可以到達一定規模，並開始部署相關技術。
責任編輯：張鵬飛