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文档简介

1、2009年5月21日深圳市LED行业分析 目 录一、LED的基本概况3(一)LED发光原理3(二)LED的分类3(三)LED的特点4(四)LED的应用市场分析5二、我国LED行业发展总体情况7(一)全球LED行业市场运行情况7(二)我国LED行业需求分析9(三)LED产业链分析11(四)LED行业技术研发的基本情况12(五)LED行业扶持政策16(六)国内企业生产状况18(七)我国LED行业存在的问题18(八)我国LED行业的发展趋势预测20三、深圳市LED行业发展情况21(一)深圳市LED行业的发展外部环境分析21(二)深圳市LED行业总体发展情况22(三)深圳LED产业链的基本情况23(四

2、)深圳市LED行业的区域分布24(五)深圳市LED行业的企业构成25(七)深圳市LED行业的技术创新情况26(八)深圳市LED行业存在的主要问题27四、深圳市LED行业的发展趋势27五、深圳市LED行业的发展重点28(一)深圳市LED产品的发展重点28(二)深圳市LED技术发展重点29 图表目录图表 1:LED的发展趋势5图表 2:全球LED市场规模9图表 3:全球LED产值预测9图表 4:2002-2007年我国LED器件产值情况10图表 5:2000年-2008年我国LED产品的价格走势10图表 6:LED产业链构成11图表 7:LED产业链各环节的投资规模12图表 8:各国对LED的产业

3、扶持政策17图表 9:国内LED生产与销售预测20图表 10:国内LED行业企业分布22图表 11:深圳LED主要产品占国内总量的比重23图表 12:深圳LED产业链主要企业分布一览表23图表 13:深圳LED产业链主要产品分布一览表24图表 14:深圳LED产品及主要企业分布24图表 15:深圳LED产品专利申请统计26 一、LED的基本概况(一)LED发光原理LED是Light Emitting Diode(发光二极管)的简称,属于一种化合物半导体元件,是由半导体发光材料掺杂使之成为n型(负型或电子型)和p型(正型或空穴型)半导体,二种半导体的交界面上形成阻挡层(p-n结),当在p-n结二

4、侧施加电压并使n型半导体为正,p型半导体为负时,n型半导体导带中的自由电子将越过阻挡层进入p型半导体并与其中的空穴复合(载流子复合)电子势能立即降低,释出的全部势能以光子的形式向外辐射而发光,形成PN结的材料性质(禁带宽度)决定了发出光的波长,对于可见光来说,即决定了光的颜色。在业界,白光LED固态照明实现方案主要有三种:第一种方案是发明一种多能级载流子复合的复合型杂质半导体材料,使之直接产生多色光,从而发出白光,然而此种方案迄今未见有成功的报导。第二种方案是将发射红、绿、蓝三种光色的发光二极管的芯片做在同一个管芯中,使之混光成白色,但是这样制成的白光发光二极管的光色较差,而且所发光束的某些部

5、分仍然呈现原来色彩,因此这种方案已被放弃了。第三种方案也就是目前采用的方案是在蓝光或近紫外LED芯片上涂敷全色或黄色荧光粉,从而得到白光LED,荧光粉的质量、涂层厚度稍有影响均将严重影响其显色指数、色温、光效和光衰。(二)LED的分类LED的常见分类有以下几种: 按发光管发光颜色分成红色、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。散射型发光二极管不适合做指示灯用。 按发光管出光面特征分为圆灯、方灯、矩形、面发光管

6、、侧向管、表面安装用微型管等。圆形灯按直径分为2mm、4.4mm、5mm、8mm、10mm 及20mm等。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: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5-20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。标准型。通常作指示灯用,其半值角为20-45。散射型。这是视角较大的指示灯,半值角为45-90或更大,散射剂的量较大。 按发光二极管的结构分有全环氧包封、金属底座环氧封装、陶瓷底座环氧封装及玻璃封装等结构。 按发光二极管的结构分有全环氧包封、金属底座环氧

7、封装、陶瓷底座环氧封装及玻璃封装等结构。 按发光强度和工作电流分有普通亮度的LED(发光强度小于10mcd);超高亮度的LED(发光强度大于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)。(三)LED的特点发光二极管(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: 光效率高:光谱几乎全部集中于可见光频率,效率可以达到50%以上。而光效差不多的白炽灯可见光效率仅为10%-20%。 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,属于典型的绿色

8、照明光源。 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。 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。 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。 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。 安全:单位工作电压大致在1.5-5v之间。 绿色环保:废弃物可回收,没有污染,不像荧光灯一样含有汞成分。 响应时间短:适应频繁

9、开关以及高频运作的场合。(四)LED的应用市场分析随着LED发光效率不断提升,LED在应用上呈现多层次的变化,从传统应用到手机、汽车,预估在2008年开始将应用在行动设备、汽车产业、LCD面板及一般照明四部份,发展趋势如下图:图表 1:LED的发展趋势数据来源:银联信1LED显示屏市场分析LED显示屏是LED主要应用市场,2006年,中国LED显示屏市场需求额为40.5亿元,比2005年增长25.1%。美国市场研究公司预测,5年内全球LED显示屏市场将从2004年的32亿美元,增长至2008年的56亿美元。目前LED显示屏已经广泛应用到车站、银行、证券、医院。在LED需求量上,LED显示屏仅次

10、于LED指示灯名列第二,占到LED整体销量的23.1%。由于用于显 示屏的LED在亮度和寿命上的要求高于LED指示灯,平均价格在指示灯LED之上,这就导致显示屏用LED市场规模达到32.4亿元,超过指示灯位居榜首成为LED的主要应用市场。凭借着独特优势,LED显示屏广泛应用在体育场馆、市政广场、演唱会、车站、机场等场所。2LED背光源市场分析LED早已应用在以手机为主的小尺寸液晶面板背光市场中,手机产量的持续增长带动了背光源市场的快速发展。特别是2003年彩屏手机的出现更是推动白光LED市场的快速发展。2007年起,笔记本电脑屏、液晶(LCD)显示器、液晶电视采用LED背光源逐渐普及,这将成为

11、全球LED产业新的发展动力。3LED汽车车灯市场分析LED灯响应时间仅为20ms,这也是其与传统钨灯(响应时间25ms)相比的另一大优势。这种快速的响应时间使其入选刹车指示灯的最佳产品,在遇到事故需刹车时,它能够给驾驶员提供更多的反应时间,这相当于使时速60英里的汽车少行驶24英尺的距离。大量数据显示车用LED会有一个光明的前景。根据法兰克福车展的观察报告及LED和汽车制造商的调查报告,Fox预计,到2013年外部应用类LED销售额会与内部应用类持平,车用LED市场总值将超过12亿美元。2007年中国LED汽车应用市场规模为1亿元,其中汽车车灯市场规模为0.81亿元。从整个LED应用市场看,汽

12、车应用市场还处于起步导入期,但随着中国汽车市场的蓬勃发展,LED在该领域的广泛应用是可期的。4LED室内灯饰及交通灯市场分析室内装饰灯市场是LED的另一新兴市场。通过电流的控制,LED可以实现几百种甚至上千种颜色的变化。在现阶段讲究个性化的时代中,LED颜色多样化有助于LED装饰灯市场的发展。LED已经开始做成小型装饰灯,装饰幕墙应用在酒店、居室中。2007年室内装饰灯市场规模达到2.5亿元。随着白光LED及大功率LED技术的日益成熟,LED在灯饰市场的应用前景将更加广阔。经过多年的替换工作,全国主要城市由传统交通灯替换为LED交通灯的工作已经接近尾声。LED交通灯市场在经历了多年的高速成长期

13、后,2005年市场规模达到15.2亿元。二、三级城市的交通灯建设及替换工作使了LED在交通灯市场的 持续增长成为可能。预计2008年LED在交通灯市场的规模将达到近30亿元。5LED景观照明市场分析受到2008年北京奥运会和2010年上海世博会的影响,北京、上海等举办地加快了景观照明的步伐,由于LED功耗低,在用电量巨大的景观照明市场中具有很强的市场竞争力。目前,LED已经越来越多地应用到景观照明市场中。2005年中国景观照明市场规模超过7亿元,在上述两个主要活动的带动下,景观照明市场会在2007年达到72%的高增长率。此外,奥运会和世博会的主要作用远远不再于自身带动景观照明市场的成长,更重要

14、的是其榜样作用。为了迎接奥运会和世博会的召开,北京、青岛、上海等地将建成一批LED景观照明工程,这些工程在装饰街道的同时还将起到示范作用。其他城市在看到LED在景观照明中的出色表现会减少对于LED景观照明的使用顾虑,加快使用LED在景观照明中的应用。LED将会从一级城市快速向二级、三级城市扩展。6通用照明市场分析LED作为一种新型的照明技术,其应用前景举世瞩目,尤其是高亮度LED更被誉为21世纪最有价值的光源,必将引起照明领域一场新的革命。自从白光LED出现,无论是发光原理还是功能等方面都具有其它传统光源无法匹敌的优势,因此,LED照明已成为21世纪居室照明领域的一种趋势,LED将取代传统白炽

15、灯和日光灯,传统照明灯具已面临严峻挑战。对于进入通用照明市场而言,功率白光LED除面临着诸如发光效率低、散热不好、成本过高等问题外,还将面临到光学、机构与电控等的整合以及LED照明产品通用标准的制订。但这些问题,已得到逐步解决,这为LED进入通用照明市场奠定了基础,赛迪顾问预计LED进入通用照明市场已成必然之势。我国已成为世界第一大照明电器生产国和出口国,2006年中国照明行业产值约1600亿元。全国现有照明电器生产企业6000家,灯饰、灯具生产企业约4000家,预计未来5年内约有30的企业将涉足LED照明产品的生产,这必将导致LED需求量的大幅提升。二、我国LED产业的发展总体情况(一)全球

16、LED行业市场运行情况从LED产业发展趋势来看,2004年白光LED在彩屏手机上的大规模应用造就 了LED一波景气周期,2005-2006年照相手机、车内外光源、交通号志与户外广告牌等应用面需求扩大,使得LED厂于2005年下半年获利开始大幅成长,但原本寄望的7寸与12寸中小尺寸LED背光源由于价格问题,需求将延到2007年,至于LEDTV背光源则因价格与散热技术问题,需求递延到了2008年。从LED产品项看,高亮度LED由于亮度提升,使得其在LED市场占有率最高达60-70%,红外光LED则因光通讯市场复苏缓慢加上LDA市场成长有限,传统LED市场受高亮度LED的替代冲击占有率2008年降至

17、15%左右。从应用领域看,目前全球高亮度市场应用仍以手机为主,约占高亮度LED市场比重48%,其次为显示器与汽车。展望未来5年,照明、汽车和显示器用背光源市场将是LED需求的主要增长点。美国ELectroni Cast的调查报告认为,高亮度LED器件将在此次金融危机中逆势增长。市场分析员表示,在五年内固态照明用LED芯片将会持续增长。根据Electronicast这份修改后的调查报告,照明LED受金融危机的影响很少。奥巴马主张环保高效的能源策略,美国能源部已经资助很多SSL技术项目.每年有5亿顶棚聚光灯(downlights)安装在美国,如果全部转变为SSL,按现在的电价将节省84亿美元电费,

18、能源部的官员JimBrodrick认为,这相当于12家1000MW的电厂的电量。根据能源部的测试,采用LED的顶棚聚光灯比传统灯泡节省约80%的电量。该结果将促使车库和建筑LED照明的普及。2008年12月4日,我国台湾地区LED路灯照明标准正式公布。LEDinside指出,就道路照明规范来看,以每25公尺需要一盏路灯估算,如果全部换成LED路灯,台湾地区大约有数百万盏LED路灯的数量。以每盏LED路灯价格约1-2万元新台币不等计算,即便考虑未来LED灯具发光效率提升,成本将降低,整体潜在市场规模仍有4、5百亿元新台币、折合人民币100亿元左右。,据PIDA的统计数据,08年度全球LED路灯照

19、明市场规模约91万盏,其中我国大陆地区就约有45万盏的装置需求,占全球总装置数量的近五成,从2008年至2012年为止,全球LED路灯产值的年复合成长率将达15%,预估至2012年时,该年度产值将会是目前的4.5倍之多,显示未来几年全球各地LED路灯照明市场的成长非常强劲。从目前2008年来说,LED的供给和需求是一个相对持平的状态,从2009-2010年需求略微大于供给的。全球LED市场分布中,手持设备,如手机,PDA等,使用量最大,占LED应用市场的36%。其次是渗透较早的信号指示领域,如交通指示灯,占比为17%。图表 2:全球LED市场规模数据来源:银联信图表 3:全球LED产值预测数据

20、来源:银联信(二)我国LED行业需求分析1LED行业行业需求分析专业咨询机构Strategies Unlimited认为1999年至2003年,我国LED产值的年均增长率为30%。2003年至2007年,LED器件产值年均增速提高到33.4%,到2007年已经突破300亿元。并预计2008年我国LED应用市场规模将达540亿元,到2010年将超过800亿元。其中LED显示屏是我国LED的主要应用市场,景观照明是我国LED行业的最大应用市场。图表 4:2002-2007年我国LED器件产值情况数据来源:银联信2LED产品价格走势随着技术的进步,带来了LED产品成本的下降,从而导致LED产品的价格

21、呈快速下降的趋势。近几年来传统LED应用较快,价格没有很大变化。而蓝白光LED在技术的驱动下价格大幅下跌,从而带动了LED应用到各个应用领域。目前LED产品价格过高是LED产品应用的最大障碍。随着产品价格的下降,LED产品空间将会成倍打开。图表 5:2000年-2008年我国LED产品的价格走势数据来源:银联信(三)LED产业链分析1LED产业链情况LED元件按照其制作过程分为上游单晶片与磊晶片制作,中游晶粒制作(将单晶片经过光刻、腐蚀等程序切割出LED晶粒),下游则通过封装制成LED成品,详见下图:图表 6:LED产业链构成数据来源:银联信2国际市场产业链分布情况分析在LED产业链中,位于产

22、业链中、上游的芯片制作及晶圆材料的制作由于技术难度较高,且西方对中国的技术封锁,该领域的为美国、欧洲(主要是德国)及日本的企业所垄断,有少数台湾企业具备这个领域的核心技术,有竞争力的本土企业较少,特别是在大功率LED方面,几乎没有本土企业。我国LED封装企业总体上以民营企业为主,从业人员年轻化,文化程度参差不齐,企业增长较快,对外来产品、技术的模仿能力极强。企业注重短期效益,忽视品牌建设,缺乏长期的战略规划。总体而言,我国大部分企业均是位于下游的LED封装企业,60分布在中国大陆地区,且呈不断上升的趋势。3我国LED产业链态势分析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),

23、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,而应用产品的技术含量和资本投入最低。图表 7:LED产业链各环节的投资规模产业链节点产品类别投资规模上游(外延片)GaN基外延片1亿元以上四元外延片6000万元以上中游(芯片)蓝绿芯片5000万元以上红黄芯片3000万元以上下游(封装)LED封装2000万元以上应用产品,如手电筒、指示灯、信号灯等几十万或上百万注:按中小投资规模估算数据来源:银联信LED产业链的不同特点吸引了不同的投资对象

24、。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。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、

25、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。(四)LED行业技术研发的基本情况我国的LED行业正在由前些年的以跟踪为主、创新为辅向创新为主、跟踪为辅的方向转变,这将有利于我国LED行业的可持续发展。1超高亮度LED和高亮度LED技术研发情况超高亮度LED主要指AlGaInP的红、橙、黄色LED,GaN基蓝、绿、紫和紫外光LED。AIGaInPLED具有其他常规材料(

26、例如GaAIAs、GaAsP、GaP)不能达到的性能水平,而作为新一代半导体材料,氮化镓(GaN)材料具有许多优异的性能,包括满足大功率、高温高频和高速半导体器件的工作要求。在四元系AlGaInp超高亮度LED方面,早期投入研究开发的有13所、山东大学、中科院半导体所等单位,主要在材料外延方面取得突破,并同时研发红、橙、黄色超高亮度LED芯片,现已通过相关部门的鉴定,并与企业合作开展产业化工作。山东华光光电子公司、13所、厦门三安公司在材料外延和芯片制造的产业化方面都取得进展,能批量提供红、橙、黄色超高亮度LED外延片和芯片。在芯片制造方面,还有上海大晨公司、南昌欣磊公司和深圳普光公司等多家企

27、业均能够批量提供超高亮度AlGaInP红、橙、黄色LED芯片。在GaN基蓝、绿色LED方面,早期投入研究、开发的有北京大学、清华大学、南昌大学和中科院半导体所、物理所等单位。这些高校、研究机构分别研制出GaN基蓝光LED芯片,有的单位还研制出GaN基绿色、紫外LED芯片,而且通过了相关部门的鉴定。接着这些研究机构与企业结合或转让科研成果,逐步进行产业化。北大与上海有关方面合作成立了上海北大蓝光公司,清华大学与山东有关方面合作成立山东英克莱公司,物理所与有关单位合作成立上海蓝宝公司,半导体所、南昌大学分别把科研成果有偿转让给深圳方大公司,厦门三安公司与美国某公司谈判合作事宜,大连路明科技公司与美

28、国AXT公司合作成立新公司。一些单位在上述基础上还开发了白光LED,都取得很好的研究成果。这些企业目前均能小批量提供GaN基蓝、绿色LED芯片,他们正在逐步解决蓝、绿LED产业化过程中所出现的各种技术、工艺和管理问题。另外,他们均在寻找合作对象,希望增加资金投入,扩大产业化规模。1997年中国科学院半导体研究所首先在国内研制了大于1cd的AlGaInP橙黄色超高亮度LED。其对蓝光LED芯片的研究居国内国际领先地位,对功率型LED芯片的特性也有非常深入的研究,这些都为功率型高亮度发光二极管及封装产业化关键技术的攻关提供了雄厚的技术保证。2000年清华的GaN基蓝光LED的研发工作在国内率先打通

29、中试线并成功开发出高亮度蓝色发光二极管,器件的主要性能指标为:正向电流为20mA时,工作电压3.6V,峰值波长为470nm,输出功率1.5mW,反向电压为5V时的漏电流为5A。2001年研制成功氮化镓材料的高亮度蓝光发光二极管并成功实现了产业化,标志着我国全部依赖进口这一产品历史的结束。2001年4月南昌大学成功研制出紫外发光二极管。该发光二极管光输出功率大于500W。这一项目属于紧跟国际前沿的研究项目。紫外发光二极管直径小于5mm,寿命达到10万小时,比紫外灯长100倍,具有单色性好、体积小、寿命长、响应速度快以及可靠性高等特点。2002年3月,由清华与山东英克莱集团合作研制的高亮度GaN蓝

30、色发光二极管项目在GaN材料外延、芯片制作、封装技术等方面获得了突破性成果2,研制的发光二极管产品性能与目前国际市场上具有同类结构的产品水平相当,在国内率先形成了高亮度GaN蓝色发光二极管的批量制造技术。2002年9月厦门三安电子有限公司的超高亮度发光二极管项目已达到产业化水平,产品质量稳定可靠。10月实现了高亮度AlGaInP红、黄发光管研制及产业化;通过采用新工艺,使GaN蓝光LED外延片功率达到5mW,蓝光波长为460nm465nm;GaN绿光LED光强达到180mcd,绿光光强大于260mcd(525nm);通过可靠性研制,使红、黄、蓝、绿发光二极管寿命大于10万小时。通过对现有封装技

31、术的创新,实现对多电极AlGaInN发光二极管的倒装,改善了热特性。2003年5月,清华大学深圳研究生院的半导体照明实验室重点研究高亮度GaN基白光显示器件和大功率特种照明光源。该实验室在白光LED发光器件方面已经进行了大量的工艺研究工作,采用清华自行研发的GaN基芯片,并在国内首先应用倒装焊技术处理芯片,同时在散热、色度、出光效率等各方面尝试了新的工艺技术,制作出了国内领先水平的大功率发光器件。2004年10月在中科院半导体所、中科镓英半导体有限公司和北京大学承担的功率型高亮度发光二极管及封装产业化关键技术课题中,关键技术取得了突破性进展:大芯片倒装结构氮化镓(GaN)蓝光LED测试结果:正

32、向电流350mA,电压3.63.8V,光功率119.88mW,峰值波长460nm;大芯片倒装结构氮化镓(GaN)白光LED测试结果:正向电流350mA,电压3.63.8V,光功率79.51mW,光通量25.66lm/W,光效19.29lm/W。此外,在宽禁带半导体发光和激光方面。清华大学的项目组成功地将20mA电流时二极管正向电压降低到3.5V左右,反向漏电流降低到4A以下。优化生长条件及器件制作工艺,使得LED的亮度得到了成倍的增长,使蓝光管的发光功率在2mW以上,绿光管的发光功率在1mW以上。中科院物理研究所采用了与国际上不同的三步生长法,较大程度地提高了GaN缓冲层的质量,使得该层的X射

33、线扫描半峰宽达到了182秒。同时使发光二极管的发光效率提高到了3mW(20mA),透明电极材料的透过率超过70%,改善了蓝宝石减薄后的平整度,划片的成品率提高到80%。2半导体外延材料与管芯技术研发情况近年来国内外超高亮度及白光LED迅速发展。我国进行超高亮度LED外延、芯片研究开发的主要单位有北京大学、清华大学和中科院半导体所等十几家研究机构。我国进行超高亮度LED外延、芯片研发和生产的主要企业也有十几家。芯片的主要光电性能、成品率和抗光衰能力都有较大提高,特别是四元系AlGaInP的红、橙、黄色芯片和GaN基绿色芯片已逐步批量生产,GaN基蓝色芯片也已进入批量生产阶段。近年来,我国在这方面

34、取得的主要成果有:由山东大学与山东英克莱集团合作研制成功“高亮度GaN蓝色发光二极管”,该项目在GaN材料外延、芯片制作、封装技术等方面获得了突破性成果,研制的发光二极管产品性能与目前国际市场上具有同类结构的产品水平相当,在国内率先形成了高亮度GaN蓝色发光二极管的批量制造技术。山东大学晶体材料国家重点实验室研制成功半导体GaN基紫色(近紫外)LED、蓝色LED、绿色LED外延材料,并完成了铟镓氮蓝光LED外延材料生产技术成果的转化,研制成功研究型ZnO-MOCVD系统。在“半导体发光器件外延工艺与管芯技术”开发项目中,历经3年多时间使高亮度红、橙、黄、黄绿发光二极管外延材料及管芯达到了产业化

35、水平。这标志着我国半导体发光器件拥有了自己的“中国心”,打破了半导体外延材料与管芯技术被欧美发达国家垄断的局面。此外,该项目中的“AlGInP高亮度发光二极管外延材料”、“650nm应变量子阱激光器外延材料及管芯技术”、“AlGInP高亮度发光二极管管芯”等技术,具有创新性,达到国际先进水平,并具有自主知识产权,产品指标国内领先;山东半导体材料与器件实验室AlGaInP四元系可见光高亮度和超高亮度发光二极管产业化技术研究中,AlGaInP高亮度发光二极管外延材料和管芯多达到了国际先进水平。方大集团在“中国(上海)国际半导体照明论坛”上首次展出自主研发成功的我国首颗大功率高亮度蓝光半导体芯片,这

36、是大功率高亮度半导体芯片,是我国半导体照明领域关键技术的重大突破。该芯片能够在150mA的大电流下工作,封装成白色LED器件后,功率可以达到0.5W以上,发光效率为15lm/W以上。另外,方大集团还自主研制的功率型芯片、14/40mil倒装芯片以及氮化镓(GaN)基蓝光LED外延片、芯片等一系列高科技产品。3封装技术研发情况国内LED封装的能力较强,封装的品种也较全,可封装各种外形尺寸和不同颜色的LED显示器件,包含各种单管、复合管、数码显示器、专用显示器、背光源和SMD器件等。大部分企业均可封装AlGaInP超高亮度红、橙、黄色LED,而对需要一定投入和技术支持的GaN基蓝、绿色及白光LED

37、,只有部分实力较强的企业可以封装。(五)LED的产业扶持政策LED灯不含铅和汞等有害物质,无频闪,属于绿色光源;并且采用LED照明可大幅减少电力需求,进一步减少温室气体排放。随着全球节能环保意识的加强,节能减排的议题不断强化。世界很多国家和地区纷纷出台政策,扶持半导体照明产业的发展。图表 8:各国对LED的产业扶持政策数据来源:银联信由于LED产业巨大的经济效益和社会效益,世界主要发达国家和地区纷纷制定了发展计划,带动了各国和地区研发、投资力度的不断加大,推动了LED产业的快速发展。自2003年6月科技部联合信息产业部、建设部等部门启动“国家半导体照明工程”后,国家相关部门、行业和地方政府非常

38、重视LED产业的发展。科技部已经将“半导体照明产业化技术开发”项目列入国家科技攻关重大项目计划。2006年初,国务院发布了国家中长期科学和技术发展规划纲要(20062020),“高效节能、长寿命的半导体照明产品”被列入中长期规划第一重点领域(能源)的第一优先主题(工业节能),在国内外引起广泛关注,我国LED产业正在进入自主创新、实现跨越式发展的重大历史机遇期。目前我国LED产业已经形成了四大片区(珠三角、长三角、福建江西地区、北方地区)、七大基地(大连、上海、深圳、南昌、厦门、扬州、石家庄)的产业格局。(六)国内企业生产状况由国家LED产业联盟资料可以得知,我国LED产业链重要企业分布如下:长

39、三角地区,主要企业有上海兰宝光电(GaN外延、芯片)、上海蓝光(GaN外延、芯片),上海金桥大晨(红黄芯片、封装),上海南北机械、上海小糸车灯(汽车应用)、上海三思(显示屏)、江苏镇江奥雷(GaN芯片、封装)、浙江富阳新颖电子(封装、应用)、浙江宁波和普(封装)等。珠三角地区,主要企业有广州普光(外延、芯片)、深圳方大国科(GaN外延、芯片)、深圳量子光电(封装)、深圳海洋王(应用)、深圳嘉伟实业(太阳能应用)、佛山国星光电(封装、应用)、惠州德赛光电(显示屏)等。江西及福建地区,主要企业有江西福科(GaN外延)、江西联创光电(GaN外延、芯片、封装、应用)、欣磊光电(芯片)、厦门三安电子(G

40、aN外延、芯片)、厦门华联电子(封装、应用)、福日科光(封装、应用)等。环渤海湾地区,主要企业有大连路美(GaN外延、芯片)、大连路明(荧光粉)、北京有研稀土(荧光粉)、北京睿源(GaN功率型芯片)、廊坊鑫谷光电(封装、应用)等。可以看出在每个企业集中产业集群地,都有比较完整的产业链存在。从上游晶体、外延片制造,到中游芯片制造再到下游的封装应用,都有企业致力于其中的研究和生产。这样的产业区域分布是比较合理的,改变了我国以往企业“大而全,小而全”的做法,加强了国内同行业企业间的联系,对我国企业半导体照明行业整体的发展具有积极作用。从目前来看,我国半导体照明企业区域布局将继续朝着区域集群化的方向发

41、展,用区域集群的产业链来代替企业内部的产业链,使得我国的半导体照明行业发展更加完善。(七)我国LED产业存在的问题产业化水平包括产业的技术水平和生产规模两方面。仅就LED产业链而言(非固态照明产业链),一般分为材料生长,芯片制备和器件封装三阶段,也称之为上游、中游和下游。总的来讲,目前我国LED产业链各环节的产业化水平较低,仍以一般传统形式封装的中低档产品为主,在大功率LED封装领域的产业化技术研发尚处于起步阶段,竞争实力较弱;大功率LED用外延片和芯片,目前也还处在研发阶段,离产业化水平相距甚远;主要原材料、制造设备依靠进口;外延、芯片现有一定规模,但产量远不能满足国内市场需求,高性能和大功

42、率的芯片还是依靠进口;LED应用产品,如显示屏、交通信号灯、景观装饰照明等有一定规模,LED灯具虽然开发了不少应用品种,但尚未形成产业化规模。具体讲,上游环节很薄弱,尤其在芯片生长这个领域差距是全方位的,包括技术、人才、产业化、市场化等各个层面。作为高技术核心的外延生长,虽然起步很早,近年研究单位引进研究型设备,生产厂家也引进最新生产型设备,但目前设备数量还少,生产规模不大。不过设备硬件处于一流水平,只要开发出先进的材料生长技术和提高设备的生产能力,产业化水平是可以大大提升的。在超高亮度LED产业领域,国内外延材料生产和芯片加工产业正处于起步阶段,国内几个主要企业目前还处在产业化初期阶段,产量

43、还比较低,企业均没有实现盈利。在外延片方面,客观上我们红黄外延片还没有形成产业化,产品在产量、亮度及稳定性上都有待进一步提高。而红黄LED的市场实际上是非常大的,因此国内相关企业还需努力减少差距。而在蓝绿外延片方面,国内主要面临缺乏技术来源问题。目前,国外的技术来源主要都来自AXT公司,国内技术来源还处于由研发向产业化转换的过程中,虽然进步很快,但真正要与国外技术抗衡,还有一段路要走。中游和国外的差距很大,从技术层面来看,有限的几家生产厂力图引进最新的工艺、切割和测试分类等先进设备,正在形成规模。下游,我国LED封装总生产能力很大,已具备一定规模,但大部分企业规模小、数量众虽多但非常零散,没有

44、形成有明显领先优势的优势企业和优势企业群体;自动化程度低,特别是封装用材料、模具、制作工艺和器件测试分类等技术和设备我们还没有真正掌握,所以说产业化水平还不够高;下游半导体照明光源及灯具制造业是新兴行业,市场需求增长快,目前处于发展初期,但缺乏统一的行业标准,下游市场庞大,但主要得益于庞大的内需市场拉动,低水平建设的现象非常普遍,量大但面窄,技术层次不高;在LED模块和应用产品领域我国已形成了相当的产业化规模,绝大部分LED企业都集中在这两个领域,但由于很多企业投资较少,规模偏小,以手工设备为主,再加上激烈的市场竞争和行业的低技术含量,这些产品的附加值较低。国内虽然已经有几家领头企业,但与国际

45、企业相比仍不在一个数量级上;LED封装技术与国外差距小,在国际市场上已占有相当大的份额,有可能取得关键技术突破,形成自主知识产权;另外,芯片封装与照明应用产业,既是技术密集型产业,又是劳动密集型产业,我国具有劳动力比较优势,因此有能力承接国际半导体照明产业的转移。总结产业进程不快主要原因,一是对LED照明有个认识过程;二是制约发展速度的要害还在于关键技术的突破尚需时日;三是市场成熟速度不可能太快;四是成本问题。当然这与技术成熟和市场突破都是相关联的。另外,我们的劣势一是技术落后,二是投资分散;企业数目多,但企业规模小;三是装备与材料国内不配套;四是缺乏主导产品,低水平重复与竞争。由此看来产业化

46、进程看起来比较慢也仍然是符合客观规律的。(八)我国LED产业的发展趋势预测国内LED行业正处于高速发展阶段,随着我国改革开放政策的进一步实施,来华投资LED的公司愈来愈多,这将对我国LED产业发展起到积极的推动作用。2005年LED产量超过150亿只,产值超过80亿元;2006年LED产值超过100亿元,产量约200亿只,其中超高亮度LED有几十亿只。近几年LED的发展速度超过30%,其中超高亮度LED的发展速度超过50%。自中国改革开放以来,境外不少LED企业投资我国,初步估计这些与LED相关的企业已超过100家,对我国LED产业的发展起了很大的推动作用。他们的加入也使这一行业的竞争更为激烈

47、,从而加快了LED产业的发展进程。预计我国LED产量将持续增长,到2010年将突破400亿只,产值超过250亿元。产量的持续快速增长却不会带来产值与销售额的快速增长,相反,产值与销售额增长较为缓慢,且增长率在2006年以后会出现背离(即产量的增长率高涨而销售额与产值的增长率下降)。这是由于随着技术的成熟,成本和价格都将大大降低。图表 9:国内LED生产与销售预测年份生产(亿只)产值(亿元)销售额(亿元)200834721418020093752321952010405250212数据来源:银联信三、深圳市LED行业发展情况(一)深圳市LED行业的发展外部环境分析1全球LED产业正处于高速增长阶

48、段全球LED产业发展处于成长期,LED照明技术的突破、应用的推广和投资的加快,带动了LED产业迅猛发展。与此同时,世界主要的LED厂商尚未完全形成垄断格局,为深圳LED产业在局部领域实现跨越式发展提供了机遇。2全球产业加速向新兴国家和地区转移从国际上看,技术发展的步伐加快,LED产业转移出现了新的趋势。处于产业链高端的日本、美国、欧洲和产业链中下游的台湾地区、韩国,逐步将相关产业链环节向中国大陆和马来西亚等地转移,为深圳LED产业优化升级带来契机。3知识产权成为竞争热点全球LED主要厂商利用核心专利,采取横向和纵向扩展方式,在世界范围内布置专利网,并通过专利授权,抢占国际市场。同时,标准也将成

49、为全球LED产业新的竞争焦点,众多厂家已经联合并在本国政府的支持下进行LED标准的制定,企图通过上升为世界通用标准来控制市场。深圳LED产业向高端发展,面临着专利和标准的极大挑战。4国家对LED产业的支持力度加大国家高度重视节能和环保,LED作为节能减排的朝阳产业备受关注。“国家中长期科学和技术发展规划纲要”将LED列入第一重点领域,启动了“国家半导体照明工程”,将其列入国家“863”计划及“十一五”重点攻关课题,大力扶持LED产业。深圳可以抓住这一有利时机,把LED产业发展和节能减排推进相结合,将获得更多的支持政策和资源。5深圳正在进入产业优化升级的新一轮发展期随着经济高速发展,资源的刚性约

50、束使得深圳迫切需要推进产业结构的优化升级、加快现代产业体系建设。同时,在全球金融危机对实体经济影响下,需要培育与扶持新兴产业。LED产业的产业链长,通过向上下游产业延伸,能带动平面显示、数字家电、汽车电子和新兴照明等产业的发展。深圳应将LED产业作为一个战略产业来培育发展,推动产业优化升级,保持经济平稳快速增长。6国内LED产业竞争激烈。我国LED产业初步形成了珠三角、长三角、福建江西地区、北方地区四大集聚区域,所提出的发展LED产业构想,普遍关注LED产业上、中游环节。目前,深圳LED产业结构尚未表现出显著的差异性,存在同构现象,竞争日趋激烈。(二)深圳市LED产业总体发展情况深圳LED产业

51、始于上世纪90年代初。经过十几年的发展,深圳LED产业发展迅速,从事半导体照明技术及产品研究、开发、生产及应用的企业已达700多家,占全国近半壁江山。2007年度的产业规模约150亿元,员工人数超过12万人。目前,深圳已成为太阳能LED灯具全球最大的生产和供应基地、LED背光源全球主要的生产和供应基地、LED显示屏国内最大的生产和供应基地,LED封装和特种工业照明国内主要生产地区。图表 10:国内LED行业企业分布注:广东省数据不含深圳市。数据来源:银联信图表 11:深圳LED主要产品占国内总量的比重数据来源:银联信(三)深圳LED产业链的基本情况深圳LED企业在背光源、显示屏、太阳能LED应

52、用、特种工作照明等应用市场率先取得突破,使上述几个领域的LED企业得到较快的发展,如LED背光源领域的伟志电子、帝光电子和深华龙科技,LED显示屏领域的联创健和、洲明科技和奥拓电子,太阳能LED应用领域的珈伟,LED特种工作照明领域的海洋王和邦贝尔电子,技术水平处于国内领先,特色优势明显。从企业集聚看,深圳LED企业分布在上游衬底材料、外延片,中游芯片,到下游封装、应用及配套材料、加工及检测设备等各个环节,已形成了国内相对完整的产业链,并在产业链中下游形成了一定的产业集聚。据不完全统计,深圳LED企业中,应用产品企业、封装企业、配套企业各约占33%,外延芯片等中上游企业约占1%。图表 12:深

53、圳LED产业链主要企业分布一览表上游中游下游衬底材料外延片芯片封装及应用产品淼浩高科爱彼斯通世纪晶源方大国科世纪晶源方大国科奥伦德电子海洋王、伟志电子、珈伟、万润科技、帝光电子、普耐光电、深华龙科技、联创健和、艾比森光电、三升高科、锐拓光电、洲明科技、凯信光电、奥拓电子、九洲光电、瑞丰光电、华烨集团、世峰科技、蓝科电子、聚飞光电、雷曼光电、钧多立、富士新华、德士达光电、邦贝尔电子、惠锋科技、量子光电、桑达等数据来源:银联信从产品结构看,深圳LED产业的产品分布非常广泛,几乎涵盖了目前LED产业上、中、下游的产品大类。2007年,外延及芯片约占销售总额不到1%,封装约占销售总额的30%,应用约占

54、销售总额的60%,配套约占销售总额的9%。图表 13:深圳LED产业链主要产品分布一览表上游中游下游及应用衬底材料外延片芯片封装应用产品蓝宝石晶片InGaN外延片AlGaInP外延片InGaNLED芯片AlGaInPLED芯片直插式LEDSMDLEDCOBLED大电流型LEDLED点阵模块LED数码管功率型LEDLED集成式封装模组LED显示屏LED液晶背光源(小尺寸)LED景观装饰灯具LED照明灯具LED交通信号灯LED汽车灯具数据来源:银联信(四)深圳市LED产业的区域分布深圳LED产业基本是依托电子信息产业的发展自发形成的,在各区形成了一定的产业集聚,呈现出在宝安区和南山区相对集中的特点

55、。2005年4月科技部正式批准深圳在光明新区建设“国家半导体照明工程产业化基地”,为深圳的LED产业提供了新的集聚空间。图表 14:深圳LED产品及主要企业分布区域主要产品主要企业宝安区衬底材料、外延芯片、封装、应用淼浩高科、爱彼斯通、奥伦德电子、伟志电子、万润科技、深华龙科技、联创健和、艾比森光电、锐拓光电、洲明科技、九洲光电、蓝科电子、聚飞光电、钧多立、德士达光电、邦贝尔电子等南山区封装、应用方大国科、海洋王、普耐光电、三升高科、凯信光电、奥拓电子、瑞丰光电、雷曼光电、量子光电等龙岗区照明灯具、显示艾比森光电、富士新华、惠锋科技等福田区封装、应用帝光电子、华烨集团、桑达等光明新区衬底材料、

56、外延芯片、封装、应用世纪晶源等数据来源:银联信与此同时,深圳及其周边地区已形成国内最大的电子信息产业配套市场,呈现出较强的产业配套优势,LED产品制造所必需的零部件和材料90%能实现本地采购和周边采购。深圳抓住世界生产性服务业转移机遇,依托香港高端服务业,围绕本地产业生产配套,打造了综合功能的生产性服务链,为LED产业发展提供研发、设计、物流、营销、采购、会展、金融、咨询、教育等系统化配套服务。(五)深圳市LED行业的企业构成深圳的LED民营企业约占8成,大部分是中小企业,分布在产业链的各个环节。良好的投资环境吸引了许多港台LED企业,深圳已成为港台LED企业在大陆的主要投资地区。港台LED企

57、业目前投资主要集中在封装和液晶背光源方面,呈现出“两头在外”的特点。这些企业的出现,对本地LED企业及配套企业的发展起到了极大的促进作用。(六)深圳市LED行业的政策支持据深圳LED照明产业促进会的资料显示,深圳LED照明产业近年来发展迅猛,截至去年底,深圳已有700多家LED照明相关企业,覆盖了从衬底到外延片、芯片、封装等环节,初步形成一个完整的LED产业链,产值占去了全国产业的半壁江山,出口方面则为全国出口总额的三分之二左右。为促进LED照明产业快速有序发展,深圳将对此产业进行细分,培育和扶持一批自主创新能力强、技术先进、主业突出的LED行业骨干企业,带动深圳LED照明产业链整体水平提升。目前,设在光明高新区内的国家LED照明工程产业化基地正在积极建设中。在此基地内政府将投资4亿元建设配备LED照明产业基本

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