东莞市2012年LED芯片发展调研分报告(报送稿,2012年3月17日)

1、附件2：东莞市2012年LED芯片发展调研分报告一、基本情况LED的核心是LED芯片，由P型和N型半导体材料构成PN结，通过电子和空穴在PN结内的复合，将电能转化为光。光的颜色由半导体材料的种类决定，光的强度取决于芯片的功率和发光效率。LED芯片需要焊接正负极并使用环氧树脂封装以后，才能进入应用环节。图1-1 LED发光原理根据应用领域的不同，LED的芯片种类和封装形式都有所不同。目前以外延法在蓝宝石衬底制备LED占据全球LED技术的主导地位，其主要的产业链包括蓝宝石衬底、LED 外延片、LED 芯片、LED 器件及LED 应用产品。图1-2：LED产业链(外延法)（一）衬底1、技术发展方向目

2、前世界上可用于GaN基LED的衬底材料包括：蓝宝石、硅、碳化硅、氮化镓、氧化锌，但是目前用于商业化的衬底只有两种：蓝宝石衬底和碳化硅衬底。日亚化学、丰田合成都是运用的蓝宝石衬底技术，Cree运用的是碳化硅衬底蓝宝石衬底技术的设计难点是衬底表面图案的设计，工艺难点是衬底表面的平整、均匀，需要的生产设备是晶棒切割机、研磨机、抛光机。需要突破的技术是：基于蓝宝石、碳化硅、硅基板的GaN、AlN厚膜衬底技术研究，新型衬底制备关键技术研究。2、国内外生产企业国际上的衬底材料生产企业主要是日本住友、日亚化学、丰田合成。国内比较大的衬底材料生产企业是中国四联仪器仪表集团有限公司、扬州华夏集成光电有限公司、天

3、津赛法晶片技术有限公司、深圳方大国科光电技术有限公司。东莞生产衬底材料的公司有：东莞市中镓半导体科技有限公司，是国内首次涉足衬底材料领域产业化的企业。（二）外延片1、技术发展方向LED的波长、亮度、正向电压等主要光电参数基本上取决于外延片材料。外延片的设计难点是外延层的材料选择、厚度设计、多层间的界面设计，最大化内部光效。工艺难点是外延层的纯度、晶体一致性和准确厚度控制。需要的主要设备是MOCVD（金属有机化合物化学气相淀积）设备。需要突破的技术是：新型外延生长关键技术，比如同质衬底外延生长等。2、国内外生产企业国际上的外延片生产企业主要是Cree、Osram、日亚化学、丰田合成、首尔半导体。

4、中国比较大的外延片生产企业是：台湾地区的晶元光电、璨圆光电、新世纪光电、广镓光电、泰谷光电、隆达电子。大陆地区的山东浪潮华光，厦门乾照光电、上海蓝宝、厦门三安、晶能光电、杭州士兰明芯、湘能华磊、武汉华灿、大连美明。东莞生产外延片企业：东莞市天域半导体科技有限公司。 （三）芯片制备1、技术发展方向作为发光核心的GaN基蓝光LED芯片是所有LED照明光源产品的关键。芯片的设计难点是电极和反射镜的设计、平衡导电性和透光率、最大化外部光效率。工艺难点是步骤较多，每个步骤都必须保证良率。需要的设备是氧化炉、刻蚀机、光刻机、金属镀膜设备、划片机等。需要突破的技术是：功率型芯片制备工艺技术和提高芯片出光效率

5、的材料及工艺技术。2、国内外生产企业国际上的芯片生产企业主要是美国Cree公司，该公司已在惠州设立一家分公司。国内主要芯片生产企业是：厦门三安光电、大连路美、杭州士兰明芯、武汉迪源光电、广州晶科电子、上海蓝宝光电、方大国科光电、厦门晶宇光电、东莞洲磊电子、厦门明达光电。东莞芯片生产企业有：东莞福地电子、东莞洲磊电子。（四）芯片封装1、技术发展方向LED器件根据分装类型划分为Lamp封装、SMD封装和大功率封装，业内也分别称为支架式、贴片式、功率型。目前，SMD已经成为LED封装的主流产品。表1：LED的不同封装形式LED封装的设计难点是高光效和散热的问题，工艺难点白光LED的荧光粉涂布和良率控

6、制，需要的设备是扩片机、备胶机、固晶机、烧结烘箱、焊线机、灌胶机、分选机。发展趋势：LED封装技术目前主要往高发光效率、高可靠性、高散热能力与薄型化四个方向发展，目前主要的亮点有硅基LED、COB封装技术、倒装型LED芯片封装、高压LED。需要突破的技术是：新型光源模块封装形式和工艺技术、功率型LED封装设备的研发以及产业化关键技术、LED封装及模块新结构和新工艺研究、新型高效白光LED关键技术研发、专用LED封装工艺技术研发2、国内外生产企业国际上封装企业前五大厂商是日亚、Cree，三星、Lumileds、台湾亿光。全世界80%数量的LED器件封装集中在中国，分布在各类美资、台资、港资、内资

7、封装企业。目前国内有1500家封装企业，年销售额在1亿元以上的第一阵营有40多家，销售额在1000万元至1亿元之间的第二阵营企业不到400家，占比30%左右，大部分企业的销售额还不到1000万元。主要封装企业有深圳雷曼光电、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、深圳光量子、健隆光电科技有限公司等。东莞从事芯片封装的企业较多，代表企业包括福地电子、勤上光电、贻嘉光电等。二、存在问题（一）核心技术未能掌握。LED是光电器件，50%电能都换成热能，这将引起LED芯片内部热量聚集，导致发光波长漂移、出光效率下降、荧光粉加速老化以及使用寿命缩短等系列问

8、题，半导体材料外延技术、高效散热技术、AC-LED、高效封装材料等技术已经成为芯片技术的瓶颈，亟待突破。（二）产业链上游企业数量偏少。目前，我市已形成了完整的LED产业链，各个环节都有企业涉足。从企业分布来看，涉及衬底材料和外延片生产的企业有3家、涉及芯片生产的企业有3家，其它100多家企业集中扎堆在封装和应用等产业链低端环节，而且缺乏自有品牌。（三）缺乏产业链协作。LED产业链表现为垂直型特质，比如衬底、外延、芯片和封装具备紧凑衔接的条件，但东莞相关企业彼此没有业务往来，放任了就地协作、降低成本的有利条件；另一方面也延缓了LED产业的集群化发展进程。行业信息缺位，缺乏交流平台是区域内产业协作

9、不足的主要原因。三、工作设想（一）搭建公共研发平台。以东莞北京大学光电研究院为依托组建LED芯片和应用公共研发平台，由东莞市政府与北京大学共同投资，各占50%股份，主要技术骨干团队由北京大学派出以及国外引进的高端技术人才组成，主要开展LED关键技术研发，提供公共技术服务，特别是专利支持、孵化LED高科技企业、制定LED产品标准、培养LED技术人员等。（二）加强技术攻关。设立LED关键技术攻关专项资金，大力扶持科研机构和企业加强LED技术基础研究和开发，特别是在LED衬底、外延、芯片和封装领域的研发，突破相关核心技术，取得自主知识产权；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。设立科技重大专项资金，对LED产业的重大项目给予1000万元以上的扶持。（三）组建产业联盟材料和