2012年中国半导体（LED）产业研究及发展趋势预测报告

1、2008-2012年中国半导体照明（LED）产业研究及发展趋势预测报告第一章 LED常识概述第一节 LED定义及分类一、LED的定义LED（Light Emitting Diode），发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个“P-N结”。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电

2、子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。而光的波长也就是光的颜色，是由形成P-N结的材料决定的。二、LED产品的分类1、 按发光管发光颜色分按发光管发光颜色分，可分成红色、橙色、绿色（又细分黄绿、标准绿和纯绿）、蓝光等。另外，有的发光二极管中包含二种或三种颜色的芯片。根据发光二极管出光处掺或不掺散射剂、有色还是无色，上述各种颜色的发光二极管还可分成有色透明、无色透明、有色散射和无色散射四种类型。散射型发光二极管和达于做指示灯用。2 按发光管出光面特征分 按发光管出光面特征分圆灯、方灯、矩形、面发光管、侧向管、表面安装用微型管等。圆形灯按直径分为2mm、4.4mm、5

3、mm、8mm、10mm及20mm等。国外通常把3mm的发光二极管记作T-1；把5mm的记作T-1（3/4）；把4.4mm的记作T-1（1/4）。由半值角大小可以估计圆形发光强度角分布情况。从发光强度角分布图来分有三类：（1）高指向性。一般为尖头环氧封装，或是带金属反射腔封装，且不加散射剂。半值角为520或更小，具有很高的指向性，可作局部照明光源用，或与光检出器联用以组成自动检测系统。（2）标准型。通常作指示灯用，其半值角为2045。（3）散射型。这是视角较大的指示灯，半值角为4590或更大，散射剂的量较大。3 按发光二极管的结构分 按发光二极管的结构分有全环氧包封、金属底座环氧封装、陶瓷底座环

4、氧封装及玻璃封装等结构。4 按发光强度和工作电流分按发光强度和工作电流分有普通亮度的LED（发光强度100mcd）；把发光强度在10100mcd间的叫高亮度发光二极管。一般LED的工作电流在十几mA至几十mA，而低电流LED的工作电流在2mA以下（亮度与普通发光管相同）。除上述分类方法外，还有按芯片材料分类及按功能分类的方法。三、LED优势LED的内在特征决定了它是最理想的光源去代替传统的光源，它有着广泛的用途。体积小LED基本上是一块很小的晶片被封装在环氧树脂里面，所以它非常的小，非常的轻。耗电量低LED耗电非常低，一般来说LED的工作电压是2-3.6V。工作电流是0.02-0.03A。这就

5、是说：它消耗的电不超过0.1W。使用寿命长在恰当的电流和电压下，LED的使用寿命可达10万小时高亮度、低热量，环保LED是由无毒的材料作成，不像荧光灯含水银会造成污染，同时LED也可以回收再利用。坚固耐用LED是被完全的封装在环氧树脂里面，它比灯泡和荧光灯管都坚固。灯体内也没有松动的部分，这些特点使得LED可以说是不易损坏的。导体发光二极管(LED)作为第三代半导体照明光源。这种产品具有很多梦幻般优点：（1）光效率高：光谱几乎全部集中于可见光频率，效率可以达到80%-90%。而光效差不多的白炽灯可见光效率仅为10%-20%。(2)光线质量高：由于光谱中没有紫外线和红外线，故没有热量，没有辐射，

6、属于典型的绿色照明光源。(3)能耗小：单体功率一般在0.05-1w，通过集群方式可以量体裁衣地满足不同的需要，浪费很少。以其作为光源，在同样亮度下耗电量仅为普通白炽灯的1/8-10。(4)寿命长：光通量衰减到70%的标准寿命是10万小时。一个半导体灯正常情况下可以使用50年，即使长命百岁的人，一生最多也就用2只灯。(5)可靠耐用：没有钨丝、玻壳等容易损坏的部件，非正常报废率很小，维护费用极为低廉。(6)应用灵活：体积小，可以平面封装，易开发成轻薄短小的产品，做成点、线、面各种形式的具体应用产品。(7)安全：单位工作电压大致在1.5-5v之间，工作电流在20-70mA之间。(8)绿色环保：废弃物

7、可回收，没有污染，不像荧光灯一样含有汞成分。(9)响应时间短：适应频繁开关以及高频运作的场合。四、LED劣势分析价格：LED的价格比较昂贵，较之于白炽灯，几只LED的价格就可以与一只白炽灯的价格相当，而通常每组信号灯需由上300500只二极管构成。LED劣势是LED产品成本太高，还不能代替CFFL全面的运用到市场。五、LED的发光原理50年前人们已经了解半导体材料可产生光线的基本知识，第一个商用二极管产生于1960年。LED是英文light emitting diode(发光二极管)的缩写，它的基本结构是一块电致发光的半导体材料，置于一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线

8、的作用，所以LED的抗震性能好。 LED结构图如下图所示 发光二极管的核心部分是由p型半导体和n型半导体组成的晶片，在p型半导体和n型半导体之间有一个过渡层，称为p-n结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。当它处于正向工作状态时(即两端加上正向电压)，电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。边发射LED结构截面图发光二极管（light emiss

9、ion diode LED）上图显示了LED的结构截面图。要使LED发光，有源层的半导体材料必须是直接带隙材料，越过带隙的电子和空穴能够直接复合发射出光子。为了使器件有好的光和载流子限制，大多采用双异质结（DH）结构。六、LED的产品性能指标分析发光二极管（LED）是一种电致发光的光电器件。早在1907年开始，人们就发现某些半导体材料制成的二极管在正向导通时有发光的物理现象，但生产出有一定发光效率的红光LED已是1969年了。到今天，LED已生产了30多年，回顾过去，它已茁壮成长。各种类型的LED、利用LED作二次开发的产品及与LED配套的产品（如白光LED驱动器）发展迅速，新产品不断上市，已

10、发展成不少新型产业。展望将来，还期望更进一步地提高。早期的LED主要用于做指示灯。它的发光强度不高，一般小于1mcd，高的也仅几个mcd；另外，发光效率也不高，一般小于0.2lm/W；其功率仅几十mW到上百个mW（属于小功率LED）。本文就从发光强度提高说起。发光强度及发光效率的提高作为指示灯方面的应用，有几个mcd的发光强度也可以了，但由LED组成的数码管或字符管则显得亮度不足，若要用于户外作信号或标志显示，则其亮度太低，不能满足使用的要求。所以LED的主要发展方向是提高发光强度（也就是一般所指的提高亮度）。随着半导体材料及半导体工艺技术、设备的发展，LED的亮度不断提高，开发出高亮度及超高

11、亮度LED，并且不断创造新记录。我们用现有的LED资料，以5标准封装、发红光、视角差不多的LED为例，以不同的生产年份的发光强度来说明LED发光强度提高的情况，如表1所示。从表1可以看出，近30年LED的发光强度提高了8000倍左右。19691987年LED的发光强度是很低的，发展很慢，但19942005年LED的亮度有很大的发展。表1中列出的并非发光强度最高的。例如，在GaAs的衬低上采用AlInGaP工艺技术制成的5、红光LED，在小视角4、50mA工作电流时，其典型发光强度为20 000mcd。LED另一个重要性能指标是发光效率，用lm/W来表达。各年份生产的LED发光效率如表2所示。从

12、表2可以看出，这30多年来，LED的发光效率提高了250倍以上。1970-1990年LED发光效率提高较慢，1990-2005年则提高较快。例如，Cree公司生产的1W 白光LED XL7090WHT，其发光效率可达60lm/W。XL7090WHT是超高亮度、小尺寸封装的白光LED。XL7090WHT的发光强度大，电流350mA时的典型光通量为60lm，在瞬态脉冲电流700mA时典型光通量可达98lm，而目前一般1W白光LED的光通量为3045lm）；XL7090WHT的发光效率高达60lm/W，视角宽达100；封装尺寸仅为9mm7mm4.3mm；工作温度范围是-20+80。由于XL7090W

13、HT发光强度大、发光效率高，因此它适用于家庭、商业或公共场所明、DVD、笔记本电脑、电视机的彩色显示屏的背光；广告灯、路灯及标志灯；汽车及运输工具的内外照明及数码相机的闪光灯等。从表1和表2也可以看出，LED的发光强度及发光效率的提高主要取决于采用的半导体材料及其工艺技术的发展。早期的LED主要用GaAs、GaP（二元素半导体材料）和GaAsP（三元素半导体材料），1994年左右采用AlInGaP（四元素半导体材料）后，其发光强度及发光效率有很大的提高。另外，在工艺技术上采用在GaAs衬底上用AlInGaP材料生产的红光、黄光LED及在SiC衬底上用InGaN材料生产的绿光、蓝光LED，在发光

14、强度及发光效率上有较大的改进。第二节 LED的应用和种类一、LED的应用目前来看，LED毕竟是一种新的材料和技术，但这不能否定LED极其广阔的发展前景。世界上主要国家纷纷制定自己的LED发展战略和照明工程计划，美国计划在2010年实现全国50%以上的照 明要采用LED。不仅如此，由于其本身具有的优良特性，LED光源在很多领域具有着其他光源无法替代的优势。而且，就在我们不经意中，LED早已悄悄占据了很多 应用领域，它离我们其实一直都很近。例如，LED最早应用是指示灯，因为其耗电量小、亮度稳定、使用寿命长，常常被用于电子仪器上或其他机械上的指示灯， 像电脑开关、电视机遥控器上的小小的指示灯都是用L

15、ED材料制成。仅从这一点上看来，LED就可以说是无处不在的。美国纽约州立大学研究LED材料的专家，多年来一直关注和致力于中国的LED产业的发展向我们介绍说，“2010年，全球LED市场将达到500亿美元，中国是600亿人民币，从去年的125亿人民币和今 年预计的250亿人民币产值，可以看出，中国的LED事业正处于稳步增长的过程中。但是和世界LED产业比较发达的地区相比，我们在产业规模、产能和技术 上都还处于一个比较下游的阶段，例如中国大陆现在每年的产值约15亿美元，不到台湾(2004年30亿美元)的一半，比不上日本日亚化工一个企业 (2004年20亿美金)。”如果您到过美国时代广场，你一定会注

16、意到那块巨大的纳斯达克全彩屏，那就是LED技术的杰作。90年代初,电子计算机技术和集成电路技术的发 展,使得LED显示屏的视频技术得以实现,电视图像直接上屏,特别是90年代中期,InGaN蓝色和绿色超高亮度LED研制成功并迅速投产,使室外屏的应 用大大扩展,面积在100300平方米不等.目前LED显示屏在体育场馆、广场、会场甚至街道、商场都已广泛应用。另外因其体积小，质量稳定，颜色鲜明，温度变化不大等特质，是作为手机液晶显示屏背 光源的最佳选择。不仅仅是手机，我们使用的照相机、摄像机、手提电脑和儿童玩具的背光源都已经用LED来做，甚至女士用的化妆镜，镜子侧面安装上LED光 源，这样在晚上或光线

17、很暗的地方都可以用。奥迪轿车里的显示屏，颜色纯正，看起来非常清晰、鲜艳，也是用LED做的背光源。由于发光二极管亮度的提高和价格的下降,再加上长寿命、节电,驱动和控制较霓虹灯简易,不仅能闪烁,还能变色,所以用超高亮度LED做成的单 色、多色乃至变色的发光柱配以其他形状的各色发光单元,装饰高大建筑物、桥梁、街道及广场等景观，目前LED灯饰和景观灯生产正在逐步形成一个新的产业。 “2008年奥运会期间，我国最大的LED市场就是景观灯市场。”在交通方面，我们每天走路看见的红绿灯，可能您根本不会想到，这些灯大部分是由LED制成的，这个应用占到整个LED市场的10%。选择这种材 料是因为LED不仅亮度高，

18、而且光色纯度好，不容易被空气吸收，所以非常鲜明，易于识别，甚至越来越多的机场也采用这种材料来做标灯、投光灯等专用信号 灯。1995年开始，广大的汽车厂商纷纷采用这种耐震动、省电、反应速度快的光源来做成汽车的刹车灯、尾灯和方向灯，也可以用于仪表照明和车内照明。采用LED不仅有经济上的重要意义，还可以用在许多特定的领域，：“医学上可以用LED制成医用灯，日本已经用LED灯来促进农作物生 长，还可以用紫外LED进行消毒和空气净化。由于其安全可靠，用LED做成的矿灯，没有火花，不会引起瓦斯爆炸，大大提高了井下作业的安全性，另外，由于 其非常省电，所以工人再也不用整天背着又大又重电源工作了，这都是很有意

19、义的。”二、LED应用规模细分LED 的应用领域非常广，包括通讯、消费性电子、汽车、照明、信号灯等，可大体区分为背光源、照明、电子设备、显示屏、汽车等五大领域。 1 、汽车部分：以汽车內装使用包括了仪表板、音箱等指示灯，及汽车外部 ( 第三刹车灯、左右尾灯、方向灯等 ) ，目前欧洲系列车种包括奥迪、宝马、福斯等品牌全系 列采用高亮度 LED ，而车厂中，丰田汽车也率先将仪表板的背光板换成高亮度 LED ，其他各车厂新车，也在陆续采用。若再加上前后车灯、刹车灯，交通标志等，与交通有关 的市场，商机非常庞大。在交通标志灯市场方面，全球约有 2000 万座交通标志灯，若每年更新 200 万座，商机可

20、延续 10年。 2 、背光源部分：主要是手机背光光源方面，是 SMD 型产品应用的最大市场。虽然近两年手机的增长速度已明显趋缓，但全年仍有 4 亿支水准，以 1 支手机要 LED 背 光源 2 颗、按键6颗 SMD LED 计，一年保守 4 亿支手机需求约 32 亿颗 LED 。最近韩国蓝色背光手机风潮，使蓝光 LED 的市场供不应求，显见手机在 LED 应用市场中仍占有举足轻重的地位。继蓝光手机后，目前市场已是彩屏手机 天下。以往彩屏手机是极高端产品，不过今年主要零组件价格下滑，使得彩屏手机和单色手机的价差缩小，加上厂商的大力促销，手机的换型潮悄然发生。3 、显示屏 LED 显示屏作为一种新

21、兴的显示媒体，随着大规模集成电路和计算机技术的高速发展，得到了飞速发展，它与传统的显示媒体 多彩霓虹灯、象素管电视墙、四色磁翻板相比较，以其亮度高、动态影像显示效果好、故障低、能耗少、使用寿命长、显示内容多样、显示方式丰富、性能价格比高 等优势，已广泛应用于各行各业。4 、电子设备与照明 LED 以其功耗低，体积小，寿命长的特点，已成为各种电子设备指示灯的首选，目前几乎所有的电子设备都有 LED 的身影。 LED 照明已逐渐发展至商品化的初步阶段，唯在使用寿命及价格上仍有改进空间。按照厂商预测，最快在 2004 年，白光 LED 发光效率即可达到与 20W 日光灯管相 同的 60lm W ，并

22、在 2010 年提升至 100 lm W ，足以取代40W 日光灯管。至于单价则将从每颗 100 日元左右，以每年 20 速度向下降低。而价格的快速下滑使白光 LED 的应用面很快地增长，不过未来最被看好的还是能取代白炽钨丝灯泡及日光灯的白光 LED .第三节 半导体照明的产业链分析一、产业链分析随着近日住友化学宣布完成对英国剑桥显示有限公司（CDT）的收购，“企业并购”再次进入人们的视线，并成为半导体照明业内关注的一个热点。其实自2006年下半年来企业并购就在频频发生，不论是晶元、元砷与连勇的合并，还是Cree对华刚的收购，每一次并购，无疑都是这个行业具有震撼力的事件。这些并购，或横或纵，或

23、强强联合或抱团御敌，再加上关联企业的加盟，呈现了产业并购的新一轮热潮。欧美巨头产业链垂直整合，凸显竞争优势1. 传统照明巨头介入，力维照明业领导地位随着LED技术日渐发展前景不断看好，传统照明巨头也纷纷介入其中，如世界五大LED制造商中除了Cree和日亚（Nichia）外，Lumileds、欧司朗光电（Osram OS）、丰田合成（Toyoda Gosei）则分别隶属于飞利浦（Philips）、欧司朗（Osram）和丰田（Toyota）。而这些大集团并不满足于现况，他们不断发掘新兴公司纳入掌控之中，以期完善产业构成、长久占据照明市场制高点。在这一点上，飞利浦的举动无疑是最多的。2006年12月

24、继收购安捷伦（Agilent）持有的47%的Lumileds公司股份后，飞利浦以800万欧元收购员工持有的3.5%的Lumileds股份，实现了对Lumileds的全资掌控。仅仅时隔半年，2007年6月飞利浦又以7100万美元将加拿大白光LED生产商TIR Systems公司纳入旗下，8月底则以7.91亿美元左右的价格完成对美国LED照明系统集成商COLOR KINETICS（CK）公司的收购。Lumileds制造LED芯片和功率型封装，TIR拥有 Lexel平台（Lexel是白光LED光源主要组件，包括散热、光学设计、反馈和驱动技术等），而CK则在LED照明色彩控制设备及系统领域走在世界前列

25、。这一连串的收购将照明产业链的中下游都进行了纵连，丰盈了飞利浦的专利产品组合，也加大了品牌效应，为飞利浦赢得了强大的竞争优势。飞利浦预估LED市场每年平均成长将超过20%，并可望在2025年达到200亿300亿美元。短期来看，这些收购是飞利浦在这一期望下，巩固集成半导体照明产品线、完成全球LED照明市场布局、确保在大功率LED领域地位的战略行动。而从长远上来看，飞利浦上述举动不仅仅是巩固其在LED照明业的根基，而且是其如何在整个照明业长期占据技术、资源等优势的所做的全面战略部署。与飞利浦、欧司朗同属世界三大照明业巨头的通用电气也参与了LED业。GE拥有的Lumination可生产小、中及大功率

26、的LED产品，但大功率产品目前还相对不成熟。如果想长期占有照明市场份额，GE就不得不壮大LED产品组合。在Philips宣布完成对CK的收购后，GE将收购Cree，以加强与Philips竞争的传言浮出了水面。尽管目前还未有证据证实，但我们有理由相信，面对其他两巨头的积极行动，GE也会有所举动。2. Cree收购华刚，垂直整合产业链2007年4月2日，Cree宣布完成对华刚光电零件有限公司的收购，华刚光电（集团）有限公司控有Cree 约9%的股份，成为Cree单一最大股东。这次战略合并涉及华刚集团旗下三大主要业务范畴，包括 LED 封装事业部 、模组事业部，以及显示器件事业部。通过此次收购，Cr

27、ee拥有了从外延片、芯片到封装的完整产业链，改变以往只售芯片的单一营销模式。此次收购为Cree提供了个低成本制造平台，有助于补充Cree在LED芯片技术、知识产权以及营销方面的投资，是Cree进入半导体照明市场的战略性一步；而华刚则利用半导体照明产业的全球化特征，通过并购或合作将海外先进技术引入国内，能够与国际大厂基本在同一技术水平进行产业竞争。我国台湾地区业内横向整合，以规模寻求竞争优势3. 晶元、元砷与连勇合并，建立霸主地位2006年9月28日晶元光电（我国台湾地区第一大LED芯片商）、元砷光电（我国台湾地区第二大LED芯片商）以及连勇光电宣布合并，晶电为存续公司。新晶电将藉由集团的优势，

28、扩增产能，成为全球最大的红光LED厂，以及第四大的蓝光LED厂。这次合并最大的意义是我国台湾地区第一次出现一家国际级的LED上游外延/芯片公司，未来在与国际大厂进行策略联盟和交叉授权将更居有利的地位。观察LED产业态势，此次合并的对象为目前我国台湾地区LED芯片的主要供货商，由于客户的重迭性高且产品特性相近，其合并后短期优势是可使LED价格稳定，而长期优势则是稳定原物料的来源及价格与下游LED封装厂的的议价空间。4. 曜富、洲磊抱团以御列强2007年3月28日，我国台湾地区曜富科技与洲磊科技宣布以1股对1.7股的换股比例合并，合并后的存续公司为曜富科技，这次合并被业界认为是LED中小厂商抱团以

29、御列强的典型。近年来由于LED的应用面大幅扩大，同业巨头因看好后市而大幅设厂或扩厂，造成多数中小型厂商各自为战的局面。由于晶电合并国联后，再合并元砷、连勇，已使小厂的生存空间遭到压缩，因此，在李洲支持下，洲磊及曜富两家决定合并。曜富和洲磊同是LED上游芯片厂，洲磊主要产品为LED外延和芯片，曜富则主攻LED芯片。这次合并主要着眼于结合洲磊科技的蓝光LED芯片和曜富科技的四元LED芯片，除可使产品线更加完整、也可掌握原料源，降低原料成本及风险。国内产业积极参与，谋求进一步发展与照明巨头们或 “产业大腕”们相比，经过多年艰苦创业而成长起来的中国本土企业受资金限制，无法大笔投入研发及生产，导致技术与

30、产能扩张落后于市场需求，在海外企业纷纷进驻国内抢占市场的形势下面临着更大的竞争压力。虽然国内LED业上中下游的大大小小企业多达数千家，但产业集中度低，造成了重复投入、竞争无序的不利局面。为扭转这种局面，进行产业整合，吸引更多有实力的企业介入，已逐渐成为业界共识。而LED良好的前景也让国内很多有实力的大企业跃跃欲试，希望切入LED市场抢占市场份额。彩虹集团控股LED芯片厂商上海蓝光以及方大投资沈阳方大半导体照明产业园，就是两个很好的范例。5. 相联产业加盟，寻求战略转型2007年7月16日，国资委属下的彩虹集团投资1.3亿进军LED产业、控股上海蓝光51%股份的签约仪式在上海举行，此次控股是彩虹

31、集团进入光电子领域并实施产业转型的重要战略步骤。进军LED产业的投资较另两项主营业务（另两项为等离子、液晶面板）少很多，而这却是彩虹三大主营业务中最可能产生收益的项目。从彩虹集团投资收购上海蓝光可以看出，具有资金实力与资本运作能力的集团化公司，通过跨产业收购LED企业，可以有效跨过LED技术门槛与人才瓶颈，迅速切入处于高速发展时期LED产业，从而实现在积极寻求战略转型过程中的投资策略与发展宏图。而实力集团的加入，可以缓解国内LED企业快速发展进程中的资金压力，这对两方来说都非常有利。6. 国内LED企业延展业务范围2007年9月28日，“沈阳方大半导体照明产业园”在沈阳高新技术产业开发区举行开

32、工建设奠基仪式。该产业园是由方大集团股份有限公司与沈阳高新技术产业开发区合作共建。据方大集团股份有限公司的公告称，方大集团与沈阳市浑南新区国有资产经营公司在园区共同投资设立沈阳方大半导体照明有限公司，总投资3.571亿元人民币，注册资本2亿元人民币，占地127亩。方大集团以持有的深圳市方大国科光电技术有限公司100%的股权和深圳沃科半导体照明有限公司100%的股权作价2.321亿元人民币出资，占投资总额的65%，园区以光电半导体材料生长和芯片制作为龙头，以封装、器件及照明、显示等终端应用产品制造为配套，打造集研发、制造、测试和设计为一体的完整产业集群，成为国际、国内具有重要影响力和竞争力的半导

33、体照明产业基地。国科公司主要业务是LED外延片、芯片，而沃科公司则是集半导体照明与LED显示、装饰产品开发、生产、销售和工程服务于一体的工程应用公司。方大通过对自身内部子公司股权的调整将股权集中，通过全资子公司-装饰公司对LED公司控股权的转让，把LED相关产业集中。再加上沈阳方大半导体照明有限公司的成立，方大集团形成了相对完整的垂直LED产业链，为企业的进一步发展奠定了基础。全球半导体照明产业投资并购风起云涌，喧嚣过后，我们看到这些大象舞蹈正酣，但是“大者恒强”的论断能否一一验证，还有待市场和时间的考验。我们有理由期待，中国LED业界与战略投资者们，会根据自身实际状况与产业发展形势，以科学合

34、理的投资模式与运作策略，在全球半导体照明业站稳脚跟、谋求发展，推动中国LED业走向世界。二、产品制作流程分析1.LED的结构LED背光源的架构图2.LED制造流程LED的制作流程包括上游的单晶片衬底制作、外延晶片生长，中游的芯片、电极制作、切割和测试分选，以及下游的产品封装。国际和国内MOVCD设备基本是全进口的，主要厂商为美国VEECO公司和德国AIXTRON公司两家。上游外延工艺在外延炉（Metal Organic Chemical Vapour Deposition，简称MOCVD）高温高压无氧环境下，有机金属（MO源）和氢化物分解成原子有序地淀积在晶片的表面，成为外延层（Epitaxy

35、）。上游外延制造附加值最高。中游芯片工艺中游厂商根据LED元件结构的需要，先进行金属蒸镀，然后在外延晶片上光罩蚀刻及热处理而制作LED两端的金属电极，接着将衬底磨薄、抛光后切割为细小的LED芯片，由于衬底较脆且机械加工性差，芯片切割过程的成品率为中游制作阶段的重点。中游的最后一步是测试分选。下游封装工艺下游是把从中游来的芯片粘贴并焊接导线架，经由测试、封胶，然后封装成各种不同的产品。第四节 LED的历史及前景一、LED的发展史50年前人们已经了解半导体材料可产生光线的基本知识，第一个商用二极管产生于1960年。LED是英文light emitting diode（发光二极管）的缩写，它的基本结

36、构是一块电致发光的半导体材料，置于一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，即固体封装，所以能起到保护内部芯线的作用，所以LED的抗震性能好。 发光二极管的核心部分是由P型半导体和N型半导体组成的晶片，在P型半导体和N型半导体之间有一个过渡层，称为P-N结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结施加反向电压时，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。 当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红

37、外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。 最初LED用作仪器仪表的指示光源，后来各种光色的LED在交通信号灯和大面积显示屏中得到了广泛应用，产生了很好的经济效益和社会效益。以12英寸的红色交通信号灯为例，在美国本来是采用长寿命、低光效的140瓦白炽灯作为光源，它产生2000流明的白光。经红色滤光片后，光损失90%，只剩下200流明的红光。而在新设计的灯中，Lumileds公司采用了18个红色LED光源，包括电路损失在内，共耗电14瓦，即可产生同样的光效。 汽车信号灯也是LED光源应用的重要领域。 对于一般照明而言，人们更需要白色的光源。1998年白光的LED开发成功。这种LED是将GaN芯片和钇

38、铝石榴石（YAG）封装在一起做成。GaN芯片发蓝光（p=465nm，Wd=30nm），高温烧结制成的含Ce3+的YAG荧光粉受此蓝光激发后发出黄色光射，峰值550nm。蓝光LED基片安装在碗形反射腔中，覆盖以混有YAG的树脂薄层，约200-500nm。 LED基片发出的蓝光部分被荧光粉吸收，另一部分蓝光与荧光粉发出的黄光混合，可以得到得白光。现在，对于InGaN/YAG白色LED，通过改变YAG荧光粉的化学组成和调节荧光粉层的厚度，可以获得色温3500-10000K的各色白光。这种通过蓝光LED得到白光的方法，构造简单、成本低廉、技术成熟度高，因此运用最多。二、中国LED发展概述中国在半导体照

39、明领域已具备一定技术和产业基础。与微电子相比，中国在半导体发光器件领域与国外的差距较小。我国自主研制的第一个发光二极管(LED)，比世界上第一个发光二极管仅仅晚几个月。据专家称，目前我国半导体发光二极管产业的技术水平，与发达国家只相差3年左右。通过国家科技攻关计划等科技计划的支持，我国已经初步形成从外延片生产、芯片制备 、器件封装集成应用的比较完整的产业链，现在全国从事半导体发光二极管器件及照明系统生产的规模以上的企业有400多家，产品封装在国际市场上已占有相当大的份额。发展半导体照明产业能够发挥我国的比较优势。半导体照明产业，特别是位于产业链下游的芯片封装和照明系统产业，既是一个技术密集型产

40、业，又是一个劳动密集型产业，其难度和风险都大大低于微电子产业。发展半导体照明产业，能够充分发挥我国的人力资源优势，带动相关产业，并增加出口，吸纳就业。 三、国内LED的研究、投入与发展简述 1960-1970年 中国科学院开展发光科学的研究。1980-2000年-LED开始从研究走向生产；早期引进管芯进行封装，技术门槛低，九十代引进外延片进行加工，进而开展技术含量很高的外延片的研发和小批量生产。2002年初具规模。目前我国LED生产企业达420家，员工30000余人，产值80亿元，产量超过150亿只 2003年-产值100亿元，产量超过200亿只，其中超高亮度的几十亿只。上海、大连、南昌、厦门

41、已成为国家四大半导体照明基地。与国际先进水平相比，现在中国半导体照明技术落后3-5年。6月17日，科技部联合6部和11个地方政府，从国家层面上启动了半导体照明工程。共获资金支持180万元。（科技部把“半导体照明产业化技术开发”课题列为“十五”国家科技攻关计划重大项目。该课题立项过程中，划分了A、B两类项目，A类不仅给课题号，而且支持经费，B类只给课题号，如果进展好且通过考核，也可以进入A类，获得资助科技部7月3日宣布，有科技部、信息产业部等6部委和14个地方政府共同实施的“国家半导体照明工程”首批50个项目正式启动。 2003年2005年 半导体照明国家科技攻关计划启动。目标-近期将解决产业化

42、急需的一些关键技术、掌握一批半导体照明技术的知识产权。 中远期培育新型大功率白光LED（半导体发光二极管）通用照明产业，并将在高端原创性技术方面将有所突破。 四、集中应用领域景观照明市场：包括建筑装饰、室内装饰、旅游景点装饰等，主要用于重要建筑、街道、商业中心、名胜古迹、桥梁、社区、庭院、草坪、家居、休闲娱乐场所的装饰照明，以及集装饰与广告为一体的商业照明。 汽车市场：车用市场是LED运用发展最快的市场，主要用于车内的仪表盘、空调、音响等指示灯及内部阅读灯，车外的第三刹车灯、尾灯、转向灯、侧灯等。 背光源市场：LED作为背光源已普遍运用于手机、电脑、手持掌上电子产品及汽车、飞机仪表盘等众多领域

43、。 交通灯市场：由于红、黄、绿光LED有亮度高、寿命长、省电等优点，在交通信号灯市场的需求大幅增加。厦门市自2000年采用第一座LED交通信号灯后，如今全市100多座交通信号灯已有近70%更换为LED；上海市则明文规定，新上的交通信号灯一律采用LED。 户外大屏幕显示：由于高亮度LED能产生红、绿、蓝三原色的光，LED全彩色大屏幕显示屏在金融、证券、交通、机场、邮电等领域倍受青睐；近两年全彩色LED户外显示屏已代替传统的灯箱、霓红灯、磁翻板等成为主流，尤其是在全球各大型体育场馆几乎已成为标准配备。 特殊工作照明和军事运用：由于LED光源具有抗震性、耐候性、密封性好，以及热辐射低、体积小、便于携

44、带等特点，可广泛应用于防爆、野外作业、矿山、军事行动等特殊工作场所或恶劣工作环境之中。 其它应用：LED还可用于玩具、礼品、手电筒、圣诞灯等轻工产品之中，我国作为全球轻工产品的重要生产基地，对LED有着巨大的市场需求。五、全球各国发展动态半导体照明技术具有节能、寿命长、免维护、易控制、环保等优点，是21世纪最具发展前景的高技术领域之一，将取代白炽灯和日光灯，成为照明市场的主导。国际上半导体照明产业近年来保持40%的增长速度，预计2008年全球发光二极管（LED）市场将达到56亿美元。 面对半导体照明的巨大商机和令人鼓舞的发展前景，世界各国纷纷行动，日本、美国、欧盟、韩国等近年来相继投入巨资，推

45、出国家半导体照明计划。 日本 日本于1998年在世界率先开展“21世纪照明”计划，旨在通过使用长寿命、更薄更轻的GaN高效蓝光和紫外LED技术使得照明的能量效率提高为传统荧光灯的两倍，减少CO2的产生，并在2006年完成用白光发光二极管照明替代50%的传统照明。该计划由日本金属研发中心和新能源产业技术综合开发机构发起和组织，参与机构包括4所大学、13家公司和一个协会。 整个计划的财政预算为60亿日元。从1998-2002年，是耗资50亿日元的第一期目标，目前已经完成。现在，日本正在实施第二期计划，计划到2010年，LED的发光效率达到120 lm/W。 美国 美国“半导体照明国家研究项目”由美

46、国能源部制定，计划用10年时间，耗资5亿美元开发半导体照明，参加者包括13个国家重点实验室、公司和大学。实施该计划的目的是为了使美国在未来照明光源市场竞争中，领先于日本、欧洲及韩国等竞争者。计划的时间节点是，2002年20 lm/W，2007年75 lm/W，2012年150 lm/W。 从2000年到2020年，美国半导体照明计划预计将取得如下成绩：累计的功效和节约潜力将减少2.58亿吨碳污染物的排出；少建133座新的电站；预计到2010年，55%的白炽灯和荧光灯被半导体灯取代，到2025年，固态照明光源的使用将使照明用电减少一半，每年节电额达350亿美元；累计节约财政开支1150亿美元；形

47、成一个每年产值超过500亿美元的半导体照明产业市场；带来高质量的数以百万计的工作机会。 欧盟 欧盟的“彩虹计划”在2000年7月启动，委托6个大公司、2所大学，通过欧盟的补助金来推广白光发光二极管的应用。希望通过应用半导体照明实现高效、节能、不使用有害环境的材料、模拟自然光的目标。韩国 韩国“GaN半导体开发计划”从2000年至2008年，由政府投入4.72亿美元，企业投入7.36亿美元。研究项目包括以GaN为研究材料的白光LED，蓝、绿光Laser Diode 及高功率电子组件HEMT三大领域，分别由Knowledge*On、Samsung公司及LG 公司负责进度管理。希望到2008年，LE

48、D发光效率达80 lm/W。近年来，全球性的能源短缺和环境污染问题日益突出，全世界各个国家都迫切希望应用节能环保的新技术。半导体照明作为新型高效固态光源将成为人类照明史上继白炽灯，荧光灯之后的又一次飞跃，引发第三次照明革命。业内普遍认为，如同晶体管替代电子管一样，半导体灯替代传统的白炽灯和荧光灯也是大势所趋，仅仅是一个时间问题。 在同样的照明效果下，LED的耗电量为白炽灯的1/8，为荧光灯的1/2。日本专家估计，如果采用光效比荧光灯高两倍的LED来代替国内一半的白炽灯和荧光灯，相当于每年可节约60亿升原油；美国圣地亚哥国家实验室预言，全球的白炽灯、日光灯都被白光LED取代的话，将相当于节约38

49、座核电站的发电量。据业内估计，我国若目前1/3的白炽灯被半导体灯所代替，每年可以为国家节省用电1000亿度，相当于一座三峡工程的年发电量。 LED除了节能，还具有安全环保的特点。LED为一全固体发光体，耐震性好，不易破碎，它与荧光灯不同，没有汞等元素的污染，废弃物完全可回收。 据测算，几年后仅在美国，半导体照明就可能形成一个500亿美元的大产业。面对半导体LED照明市场的巨大吸引，世界各国也纷纷投入巨资，资助LED的研究和产业化，抢占这一高科技的制高点。美国推出了名为美国半导体照明技术发展蓝图(2002-2020)的国家半导体照明计划，日本制定了21世纪光计划，计划到2008年完成替代50%的

50、传统照明灯具的目标。另外还有欧盟、韩国等近年来相继推出类似计划投入巨资进行研发，我国台湾地区也出台了新世纪照明光源开发计划，大力发展发光二极管照明产业。一场抢占半导体照明新兴产业制高点的争夺战已经在全球打响。 我国也于2003年紧急启动国家半导体照明工程，科技部会同信息产业部、建设部、教育部、中国轻工业联合会、中国科学院等行业和地方，宣告成立国家半导体照明工程协调领导小组。并同时启动了十五国家科技攻关计划重大项目半导体照明产业化技术开发，十一五十大重点节能计划中绿色照明是其中非常重要的一项。各个项目的不断推动，给LED产业的发展创造了良好的时机。 六、LED产业前景分析LED是Light Em

51、itting Diode（发光二极管）的缩写。LED广泛见于日常生活中，如家用电器的指示灯，汽车后防雾灯等。LED是利用半导体芯片作为发光材料、直接将电能转换为光能的发光器件，其照明技术最大特点是节能，同时具有长寿命、安全、绿色环保等显著优点，它的耗电量只有普通照明的1/10。中国工程院院士、中国科学院半导体研究所研究员陈良惠为此算了一笔账：“只要目前1/3的白炽灯被半导体灯所取代，每年就可为国家节省用电1000亿度，这相当于节省一个三峡工程的年发电量(总投资1800亿元的三峡工程，年发电量为846.8亿度)。”业内人士预测，作为21世纪最具发展前景的明星产业，半导体照明新技术有望替代传统白炽

52、灯、日光灯、卤素灯的主导地位，成为广泛应用的节能环保的优质光源。七、 世界LED产业的发展状况目前，LED作为“照亮未来的技术”，已受到越来越多的国家的重视。该产业未来长时期内的增长将达到非常高的速度，据预测，到2008年，全球LED的产值将从2004年的125亿美元提高到500亿美元，市场潜力巨大，竞争也将越来越激烈。而美国能源部的研究报告分析，到2010年，美国将有55%的白炽灯和荧光灯被半导体灯替代，每年节约电费可达350亿美元，半导体灯有望形成500亿美元的大产业。半导体照明产业诱人的商机，吸引了许多世界级企业的投资，LED产业得以快速发展。目前，美国GE、荷兰飞利浦、德国欧斯朗三大世

53、界照明生产巨头纷纷与半导体公司合作组建半导体照明公司，抢占产业制高点；我国台湾地区也出台了新世纪照明光源开发计划，大力发展半导体发光二极管产业；日本则提出，2006年将用半导体灯大规模替代传统的白炽灯。我国内地在产业扶持、台商加入及国际巨头三方推进下，LED产业已初步形成。LED产业2006年以后仍将保持2位数增长，其中，中国和韩国的LED产业将快速增长。据Robert Su分析，LED全球市场规模与上年相比2006年将增加10.9%，达74亿6500万美元，2007年达82亿7000万美元，2008年达92亿9200万美元。从不同地区看，到2008年日本和台湾地区依然会维持较高的份额，同时预

54、测：“韩国和中国的增长率将非常高。”比如，2005年到2008年LED市场的增长率预测方面，相对于日本的1.22倍、台湾的1.31倍，韩国和中国分别为1.67倍、1.87倍。这样，全球LED市场上韩国和中国所占份额将分别从2005年的9.3%和6.3%扩大到2008年的11.2%和8.5%。而日本和台湾地区的份额将分别从2005年的45.8%和17.5%减少到2008年的40.5%和16.5%。八、我国LED产业的总体水平仍较落后我国也于2003年紧急启动国家半导体照明工程，并将其列入“十五”国家科技攻关计划。我国目前已将大连、上海、南昌、厦门、深圳纳入国家半导体照明工程产业化基地建设，以期形

55、成有优势、有配套能力、有公共测试服务的产业集群，带动整个产业的发展。LED产业在我国已初具规模，我国在半导体发光材料与器件领域已初步形成从外延片生产、芯片制造、器件封装到集成应用比较完整的产业链。南昌市LED产业集群效应初显，并已将该产业列入“十一五”发展规划，预计到2010年将实现年产值100亿-200亿元的目标。LED行业具有比较长的产业链（包括上游、中游、下游及应用产品），每一领域的技术特征和资本特征差异很大，从上游到中游再到下游，行业进入门槛逐步降低。上游外延片具有典型的“双高”（高技术、高资本）特点，中游芯片技术含量高、资本相对密集，下游封装在技术含量和资本投入上要低一些，而应用产品

56、的技术含量和资本投入最低。LED产业链的不同特点吸引了不同的投资对象。从我国国内来看,上游和中游的外延/芯片领域受到资本实力强大的企业的关注，这些企业有上市公司（如江西联创、长电科技等），也有资本雄厚的民营企业（如深圳世纪晶源、厦门三安、大连路美等），目的是通过上游和中游高端切入，力争在LED领域占据主导地位；但该领域投资额度大，专业技术人才比较匮乏，投资风险比较大，已投资企业的回报率还不高。下游封装领域近期也受到投资者的高度关注，相对于外延芯片“双高”的特点，投资封装领域不但可以降低技术风险，且投资规模适中，更加接近于应用市场而降低市场风险，故受到投资者的青睐，尤其是对功率型封装更加充满期望

57、；但该领域用高品质芯片还未完全国产化，基本以进口为主，受制于人，很难购买到高品质产品，使功率型封装行业受到很大的发展阻力。应用产品的市场准入门槛最低，是直接面对终端市场的领域，技术风险小、投资额低而且回收快，是小额资本进入LED行业的首选，如圣诞灯、草坪灯、手电筒、指示灯、信号灯等产品，这类企业在深圳、广州、厦门、宁波等地已经形成了产业集聚；但因该领域进入门槛低，市场竞争日益激烈，定单对企业的生存与发展致关重要，多数厂商采取低价竞争策略，产品品质缺乏基本保证。九、上市公司成为LED产业的重要力量目前从事LED业务的上市公司主要有四家，分别是G方大、G联创、G士兰微、G苏长电，G士兰微在芯片制造

58、方面，部分技术的一定的优势；G苏长电的主要产品是分立器件和集成电路；G方大的半导体照明业务目前仍处于起步阶段，公司的主营业务仍然是装修材料业；相比之下，G联创则是国内乃至国际上具有较强竞争力的半导体照明产业的生产和销售商。第二章 全球LED产业发展概况分析第一节 全球LED市场分析一、全球LED市场规模分析IEK预测受到节能环保和消费个性化等趋势影响，LED照明应用发展进来备受瞩目。根据我国台湾地区“工业技术研究院”IEK研究指出，2007年全球LED照明市场约3.3亿美元，属于规模较小的利基型市场，但随着LED成本逐渐下降、效率提升，LED照明商品化的速度将加快进行，预估到2011年全球LED照明市场规模将成长至14亿美元，其中建筑照明和商业照明又将率先成为主力市场。目前市面上LED照明产品质量良莠不齐，且产品本身在散热、色度、标准制定、商业模式等层面仍有问题上待克服。LED是一种节能环保、寿命长和多用途的光源。根据台湾工业研究院（IEK）统计，2006年全球LED产值达61.7亿美元。全球高亮度LED市场将从2006