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投入加大 我国已形成较完整LED产业链
时间:2017-05-11 10:52 作者:admin 来源:未知
 

  作者:中国光学光电子行业协会光电器件分会秘书长彭万华

  从上世纪高亮度LED(发光二极管)发明以来,经过十几年的努力,已经达到功能性照明阶段,并逐步进入普通照明领域,已形成较完整的产业链,受到各国及相关大集团公司的重视。我国也紧跟世界科技领域的前沿,加快了LED研发和产业化工作。

  产业现状

  高亮度LED增长快速

  近几年LED器件、芯片的产量增长很快,特别是高亮度LED芯片和器件增长更快。根据中国光学光电子行业协会光电器件分会统计和测算,目前全国从事LED的企业约2000多家,其中从事外延生长、芯片制造的研究和生产单位有40多家,器件封装企业约600家,其中有一定规模的封装企业约100家,应用产品和配套企业有1700多家。从原材料、外延生长、芯片制造、器件封装、应用产品和配套到设备仪器,我国已形成较完整的产业链。

  外延、芯片技术获突破

  LED的核心技术是高亮度LED的外延生长和芯片制造技术,近几年政府和相关研究机构高度重视LED核心技术的开发,投入了大量资金和人力加以研究,主要研究机构有北大、清华、南昌大学、中科院半导体所、中科院物理所、中电科技集团第13研究所等。在外延生长、芯片制造方面,如在不同衬底(Al2O3、Si、SiC、AlN)上外延生长GaN材料,已开发出图形化衬底外延、非极性或半极性外延、衬底转移、激光剥离、共晶焊接、ITO电极、表面粗化和光子晶体等,提高内量子效率和外量子效率方面,取得很好的研究成果,已研发出AlGaN深紫外(260nm~400nm)发光二极管,还研发出1W的LED蓝光芯片,做成白光的LED发光效率超过80lm/W,并研制出四元系AlGaInP红光功率LED器件,发光效率约40lm/W。南昌大学研制出了有自主知识产权的在硅衬底上生长GaN,并做出蓝、绿LED芯片,现已产业化。

  国内LED外延生长和芯片制造的主要企业有厦门三安、大连路美、上海蓝光、上海蓝宝、山东华光、杭州士蓝明芯、江西晶能光电、河北同辉、沈阳方大、厦门乾照、江西联创、南昌欣磊、上海大晨、上海宇体、深圳世纪晶源、深圳奥伦德、扬州华夏集成、廊坊清芯、甘肃新天电、武汉迪源、西安中为、广州普光、东莞福地,以及外资企业如武汉华灿、厦门晶宇、厦门明达和晋江晶蓝等,这些企业在芯片结构和工艺改进方面做了大量工作,在提高产品性能、成品率、工艺重复性,提高抗光衰能力和可靠性等方面均取得较大成果。2008年高亮度LED芯片超过300亿只,其中蓝、绿芯片80亿只~100亿只。而2007年国内生产高亮度芯片超过210亿只,增长率为75%,其中蓝、绿芯片约为65亿只,增长率为62.5%。

  国内LED封装企业的特点是规模孝数量多,为500家~600家,具有一定规模,销售在千万元以上的企业约100家,主要封装企业有厦门华联、佛山国星、江苏稳润、广州鸿利、宁波升谱、江西联创、天津天星、廊坊鑫谷、深圳瑞丰、深圳雷曼、深圳光量子、珠海力丰等。可封装的器件品种齐全,包含单管、复合管、像素管、数码显示器、各种背光源、SMD-LED、微型LED、矩阵显示器、专用显示器、白光LED、功率LED和大功率LED模块等,具有实力的封装企业,投入较大的研发力量,在改进封装结构、提高散热性能、提高出光效率、提高抗光衰和可靠性等方面均取得很好效果。现可批量封装1WLED,其发光效率达100lm/W,热阻可控制在10℃/W以内。中电科技集团第13研究所开发出了具有自主产权的大功率LED封装产品,另外,还开发具有自主产权的垂直结构无焊线功率LED封装新产品,为功率LED封装产业作出了贡献。

  国内LED封装材料和配件的配套能力是很强的,除个别材料外,绝大部分材料均为国内提供,主要有金丝、硅铝丝、环氧树脂、硅胶、银胶、导电胶、支架、条带、塑料件、封装模具和工夹具等,已形成一定规模,企业主要集中在珠江三角洲和宁波地区。另外封装白光LED用的荧光粉,国内也是十几家企业正在研究和生产,已大量用于白光LED封装,大连路明开发出了有自主知识产权的硅酸盐荧光粉,另外,还开发出了具有自主知识产权的蓝光激发红光和绿光的氮化物荧光粉,可由RGB三基色组成白光LED,效果很好,为白光LED封装作出了贡献。

  标准和检测平台建设进展快

  国内近几年在制定半导体照明技术标准方面取得较大进展,国家半导体照明工程研发及产业联盟的标准协调组在协调标准制定以及收集半导体照明技术标准方面卓有成效。我国相关协会还积极参加国际相关标准化组织CIE及IEC,参与专业标准的制定,与美国、日本等相关标准化组织联络交流。随着LED技术的不断发展,应用产品不断成熟,相关标准将会不断出台。

  在推动半导体照明检测平台的建设方面,也取得较大进展,在原来基础较好的北京、石家庄、上海和厦门等地检测机构正在进一步扩大,检测项目和内容正在不断完善。科技部重点支持的上海和厦门检测平台建设,现已初具规模,可为半导体照明产品提供检测服务。为推进半导体照明产业发展提供较好的公共检测平台,应进一步与国际相关检测机构展开样品检测校准。另外,国家质量监督检验检疫总局,同意厦门市产品质量检验所筹建“国家半导体发光器件(LED)应用产品质量监督检验中心”,在原有基础上再投资5000万元进行建设,将于2009年11月建成验收。

  国内LED产业投入加大

  近年来,国内加大投入LED产业,主要在两个方面,一是国家及地方政府扶持半导体产业发展。政府相关部门加大资金投入,扶持半导体照明产业的研究和发展,如教育部投入大学的基础研究项目资金、中科院投入研究所的研发项目资金、科技部对“863”项目投入的研发资金等。许多盛市也以各种形式投入资金发展半导体照明产业,有十几个盛市将半导体照明产业作为本地区重点产业加以发展。二是企业增资扩产及筹建新企业。国内相关企业集团和私营资本近几年积极投资半导体照明产业,有人估计投资额超过100亿元。国内LED前工序企业,近年新购置MOCVD设备40台~50台及芯片制造设备几百台套,扩大企业产能。国内最大的5家LED封装企业均在近两年内投资建设了新厂房,并先后搬进新厂房,增资购置自动化封装设备,扩大企业产能。另外,由于各方投资增加,这两年还增加了很多新企业。

  应用领域不断扩大应用产品不断增多

  LED具有节能、环保、寿命长等特点,还具有体积孝驱动电压低、色彩丰富可调、聚光性能好、响应速度快等优点,LED的应用面正在不断扩大,应用产品也在不断增多。

  高亮度芯片缺口大

  虽然高亮度LED芯片在2007年产量超过210亿只,但还远远不能满足国内市场需求,进口芯片占很大比例,特别是高性能LED芯片和功率LED芯片几乎全部靠进口。2008年高亮度芯片产量超过300亿只,但仍不能满足国内市场需求,仍需大量进口。

  高亮度LED器件产量,虽然2007年达250亿只,但实际需求超过300多亿只,特别是高性能LED器件,几乎全部依赖进口。

  国内LED应用产品市场目前的重点与国外不一样,国际上现阶段LED主要用于背光源、汽车及信息显示部分,而国内目前主要用于信息显示、景观装饰照明、交通信号灯及部分功能性照明,如手电筒、台灯、日光灯、射灯、筒灯和路灯等,特别是城市景观照明和路灯的开发应用,目前正在成为热点。有人估计2008年LED应用产品的产值将达540亿元,加上LED芯片、器件、模块和配套原材料等,整个LED产业的产值超过1000亿元。

  五类产品市场潜力大

  目前LED应用产品的品种很多,根据LED应用产品的应用范围来划分可以分为五大类:

  第一,信息显示。

  电子仪器、设备、家用电器等的信息显示、数码显示和各种显示器,以及LED显示屏(信息显示、广告、记分牌等)。目前市场份额有100多亿元,潜在市场有几百亿元。

  第二,交通信号灯。

  城市交通、高速公路、铁路、机尝航海和江河航运用的信号灯等,现有市场份额有几十亿元,潜在市场有上百亿元。

  第三,汽车用灯。

  汽车内外灯、转向灯、刹车灯、雾灯、前照灯、车内仪表显示及照明等,目前市场份额有十几亿元,潜在市场有上百亿元。

  第四,LED背光源。

  小尺寸背光源:小于10英寸,主要用于手机、MP3、MP4、PDA、数码相机、摄像机和健身器材等。

  中等尺寸背光源:10英寸~20英寸之间,主要用于手提电脑、计算机显示器和各种监视器。

  大尺寸背光源:大于20英寸,主要用于彩色电视的LCD显示屏。

  所有这些背光源目前市场份额有几十亿元,潜在市场有几百亿元。

  第五,半导体照明。

  根据现有产品的应用范围,可分为六类:一是室外景观照明:护栏灯、投射灯、LED灯带、LED异型灯、数码灯管、地埋灯、草坪灯、水底灯等,目前市场份额有几十亿元,潜在市场有上百亿元。二是室内装饰照明:壁灯、吊灯、嵌入式灯、射灯、墙角灯、平面发光板、格栅灯、日光灯、筒灯、变幻灯等,目前市场份额有十几亿元,潜在市场有上百亿元。三是专用照明:便携式照明(手电筒、头灯)、低照度灯(廊灯、门牌灯、庭用灯)、阅读灯、显微镜灯、投影灯、照相机闪光灯、台灯、路灯等,现有市场份额有几十亿元,潜在市场有几百亿元。四是安全照明:矿灯、防爆灯、应急灯、安全指示灯等,现有市场份额只有几亿元,潜在市场有几十亿元。五是特种照明:军用照明灯、医用无热辐射照明灯、治疗灯、杀菌灯、农作物及花卉专用照明灯、生物专用灯、与太阳能光伏电池结合的专用LED灯等,目前市场份额不大,但具有很大意义和重要性,潜在市场有上百亿元。六是普通照明:办公室、商店、酒店、家庭用的普通照明灯等,虽然LED照明目前尚未正式进入该领域,但随着LED技术的不断进步和成本的不断下降,预计近几年内将会逐步进入普通照明领域,其潜在市场是最大的,具有上千亿元。发展策略

  产业投资需规避风险

  从LED产业发展的前景、市场需求来看,应该要加大投入,但要充分考虑投资风险。

  LED产业是高科技产业,又是节能减排政策鼓励发展的产业,它本身又是环保型的。从目前的半导体照明技术水平和市场需求来看,还有很大的发展空间,其前景是被看好的。该项技术的主要指标,即发光效率目前实验室的水平已大于150lm/W(有报导过169lm/W,193lm/W),其产业化水平达100lm/W,经过几年的努力完全可以达到150lm/W~200lm/W的水平。这样做成的光源在照明方面是非常节能的,比现在的照明灯起码节省电能一半以上。另外LED的应用面是非常广的,主要在显示和照明两大领域,目前是刚开始推广应用的起步阶段,其应用的前景可观,市场前景非常看好。

  LED产业的产业链主要可分四部分:即LED外延生长、芯片制造、器件封装和应用产品及相关配套产业。投资方可根据自身的现有条件和实力,以及市场需求情况,可选择投资产业链四个部分中的任何一种或多种组合或全部产业链。其中LED的应用产品范围很广、品种很多,要择优投资。

  投资风险也需注意。由于半导体照明产业是属于高科技产业,现有1万多个专利,对投资者来说,要充分了解该技术领域的专利保护和专利纠纷问题,不要随意介入,引发投资风险。

  如要投资LED外延生长和芯片制造部分的投资者,要充分考虑其核心技术的来源,最好投资有自主知识产权的核心技术,否则重复投资LED的中、低档产品,其风险较大。

  在市场开拓上,要充分考虑市场竞争,特别是我国台湾省,其目前LED的技术水平比我国大陆高一些,LED产量多一些,在市场竞争方面,对投资者具有很大的挑战性。

  加强基础研究改变中低档为主局面

  虽然我国LED产业发展较快,但其技术水平与国际上的差距还是较大的,主要是缺乏有自主知识产权的核心技术,高性能LED和功率LED产品均依赖进口,其产品以中、低档为主,产业化规模偏小,缺乏竞争能力。为此,就如何加速发展LED产业,提出如下三点建议:

  第一,加大政府支持力度和调控能力。重点支持国家级半导体照明研发平台建设,对分散重复的研究机构进行整合调整,分工合作,真正支持有自主知识产权核心技术和创新项目的研发工作。

  用政府引导和宏观调控办法,对LED前工序规模偏小和有条件的后工序封装企业要引导投资、重点扶植,进行整合、合资、合并,集中资源扩大产业化规模,使企业在国际上具有一定的竞争能力。

  第二,加强LED技术基础研究开发。加强LED外延、芯片的研究开发,主要是提高发光的内量子效率和外量子效率,提高产品性能、稳定性、一致性和可靠性,要有创新成果和自主知识产权的核心技术。

  加强白光LED和功率LED封装技术的研发,主要是提高出光效率、出光均匀性、一致性,改进封装结构,提高衬底散热性能、降低热阻,提高抗光衰能力和可靠性。

  加强LED主要原材料、配套件和制造LED的关键设备的基础研究开发,主要是指衬底、有机源、环氧树脂、硅胶、荧光粉、驱动IC和MOCVD设备等。

  加强LED的光、电、色、热学及照明参数的测试研究,并对LED光源的可靠性开展研究。

  加强LED应用产品的研发工作,要有创新意识,开发出市场需求的新产品。

  第三,扩大LED推广应用和市常

  虽然LED产品的应用面很广,在推广应用和市场开拓上,目前要重点抓住如下三个方面:一是加强中等尺寸和大尺寸LED背光源的研发工作,该市场潜力巨大,技术上逐步成熟,要抓住时机,尽快进入市常二是加大用于汽车上的各种LED灯和显示的研发工作,其技术已成熟,市场潜力很大,要尽快进入市常三是加强开发半导体照明的应用,特别是开发专用照明和特种照明,该照明产品系列的技术已逐步成熟,正是开发应用的好机会,市场潜力也很大,要尽快进入市常

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