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1、 LED行业简要分析报告Brief Analysis Report ofLight Emitting Diode Industry目录一、LED概述2（一）LED基本原理2（二）LED的应用领域2二、LED产业链4（一）外延片生产4（二）芯片制备8（三）封装与测试10三、全球LED产业状况13（一）全球LED产业概况13（二）全球LED应用领域比重14（三）全球LED厂商分布15（四）全球LED专利竞争18四、国内LED产业状况19（一）国内LED产业发展现状19（二）国内LED产业地区分布22（三）国内LED重点厂商情况23五、LED应用市场分析24（一）LED显示屏24（二）消费电子用LE
2、D25（三）照明用LED28（四）车用LED29六、LED行业发展前景展望与投资建议30（一）国家相关产业政策30（二）发展有利和不利因素31（三）行业未来发展前景32（四）公司在LED行业投资的相关建议32附录：34（一） 目前具有LED相关业务的上市公司汇总34一、LED概述（一）LED基本原理半导体发光二极管（LED，Light Emitting Diode），也叫发光二极管，是一种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，当半导体芯片两端加上正向电压，半导体中的电子和空穴发生复合从而辐射发出光子，光子透过芯片即发出光能。 表1：LED特点特点说明体积小LED发光面积小
3、，属于点光源，可多颗结合成面光源寿命长LED光源寿命可达10万小时驱动电压低LED为半导体元件，可在低电压或者直流电下操作反应速度快白炽灯需要0.2秒，荧光灯约数秒，LED只要100ns高指向性传统光源为全向性，LED是高指向性环保由无毒材料组成，废弃物可回收，无污染安全属于冷光源，发热量低（二）LED的应用领域LED 最初用于仪表仪器的指示性照明，随后扩展到交通信号灯，再到景观照明、车用照明和手机键盘及背光源。由于LED芯片的细微可控性，LED在小尺寸照明上和CCFL有明显的成本和技术优势，但在大尺寸上成本仍然较高。随着LED 技术的不断进步，发光效率不断提高，大尺寸LED价格逐步下降，未来
4、发展空间非常广阔。目前笔记本液晶面板背光已经开始启动，渗透率有望在近几年内获得极大提高。之后是更大尺寸的液晶显示器和液晶电视，最后是普通照明。图1：LED应用领域广阔不同的LED 技术应用于不同的产品。从大类上来看，按照发光波长可以分为不可见光（8501550mm）和可见光（450780mm）两类，可见光中又分为一般亮度LED和高亮度LED，目前发展的重点是高亮度LED。在各种可见光中，红橙黄光芯片技术成熟较早，于上个世纪80年代即已投入商业应用，而蓝绿光芯片技术直至1992年日亚化学研发出适合GaN晶格的衬底才真正获得突破。目前，红橙黄光芯片使用四元的AlGaInP作为材料，蓝绿光芯片则用三
5、元的InGaN。在蓝光技术成熟后，更具通用性的白光LED 也可以通过不同技术生成，为LED 进入各类照明领域铺平了道路。表2：LED分类及应用领域LED分类材料应用可见光LED（波长为450780nm）一般亮度GaP、GaAs、AlGaAs3C家电消费电子高亮度AlGaInP(红、橙、黄)户外显示屏交通信号灯背光源车用照明InGaN(蓝、绿)白光LED背光源照明不可见光LED(波长为850-1550nm)短波长红外光（850-950nm）GaAs、AlGaAsIRDA模组遥控器长波长红外光（1300-1550nm）AlGaAs光通讯光源二、LED产业链（一）外延片生产1、 外延生长的基本原理外
6、延片为在单晶上生长多层不同厚度的单晶薄膜，AlGaAs、AlGaInP、InGaN等，用以实现不同颜色或波长的LED。其中前两者能发出红、黄光，后者发出蓝绿光。外延生长的基本原理是：在一块加热至适当温度的衬底基片上，气态物质In，Ga，Al，P有控制的输送到衬底表面，生长出特定单晶薄膜。常见的外延方法有液相外延法（LPE）、气相外延法（VPE）以及金属有机化学汽相沉积（MOCVD）等，其中VPE 和LPE 技术都已相当成熟，可用来生长一般亮度LED。而生长高亮度LED必须采用有机金属化学气相沉积（MOCVD）方法。2、 外延片生产流程及对应生产设备单晶炉、切片机、磨片机等外延炉（MOCVD）基
7、板（衬底）外延片生产外延片3、 核心设备l MOCVD设备MOCVD设备将或族金属有机化合物与或族元素的氢化物相混合后通入反应腔，混合气体流经加热的衬底表面时，在衬底表面发生热分解反应，并外延生长成化合物单晶薄膜。图4 MOCVD工艺流程图目前，MOCVD设备生产商主要为德国爱思强Aixtron（70%国际市场占有率）、美国维易科Veeco和英国ThomasSwan（被Aixtron收购）、美国Emcore(被Veeco收购)、日本大阳酸素(Sanso，7%国际市场占有率，主要在本国销售)，它们产品的差异主要在于反应室。目前爱思强和维易科这两大厂商设备供应量约为180台/年（源自中投证券分析师
8、王海军推算）。由于维易科预估2010年全球MOCVD机台需求量将达400500台以上，因此规划扩充MOCVD机台产能，2010年第1季将达45台、第2季目标70台、至2010年底提升至120台。 Veeco财报表现亮眼规划扩充MOCVD机台产能，2010年2月，http:/ Gosei）的MOCVD设备则根本不对外销售，另一家技术比较成熟的日本酸素（Sanso）公司的设备则只限于日本境内出售。目前，国内LED厂家所需的设备必须进口，而此类设备每台约需1500万元，购置成本约占整个LED生产线购置成本的近2/3。根据最新消息，国产MOCVD设备近日在广东昭信半导体装备制造有限公司成功下线。200
9、9年1月，昭信集团与华中科技大学签约研发LED外延芯片核心设备MOCVD，不到一年，这一设备成功推向市场。但是，国产MOCVD设备的成功下线能否改变LED外延芯片核心装备市场格局还有待市场的检验。 国产MOCVD设备成功下线，大大降低LED芯片生产成本，2010年1月，http:/ 原材料：l 单晶片衬底单晶片为制造LED 的基底，也称作衬底。红黄光LED主要采用GaP和GaAs作为衬底，未产业化的还有蓝宝石Al2O3和Si衬底。蓝绿光LED用于商业化生产的为蓝宝石Al2O3和碳化硅SiC衬底，其他如GaN、Si、ZnO、GaSe尚处于研究阶段。选择衬底需考虑的因素有：1、衬底与外延膜的晶格结
10、构匹配；2、衬底与外延膜的热膨胀系数匹配；3、衬底与外延膜的化学稳定性匹配；4、材料制备的难易程度及成本的高低。因此，不同材料的半导体芯片找到合适的衬底存在较高的技术难度。 红黄光LED衬底GaAs是目前LED中使用得比较广泛的衬底材料，它用来生长GaAs、GaP、AlGaAs和AlInGaP等发光材料的外延层。GaAs的优点是晶格常数非常匹配，可以制成无位错单晶，加工方便，价格比较便宜；缺点是它为吸光材料，影响LED的发光效率。 蓝绿光LED衬底目前常用的能发出蓝绿光的半导体材料仅为氮化物，因此必须选择与之配合的衬底。用于GaN生长最普遍的衬底是蓝宝石，采用该衬底的厂商主要为日亚化学。该衬底
11、的优点是化学稳定性好，不吸收可见光、价格适中、制造技术相对成熟。缺点是晶格失配性差，硬度较高不易切割；导热性能较差，用于大功率器件的工作电流时问题较为突出。其中，晶格失配性以通过过渡层生长技术克服；导电性差用同侧P、N电极克服；不易切割用激光划片解决；导热性能差用芯片倒装技术克服。关于蓝宝石衬底详细内容参考蓝宝石衬底行业研究分析。SiC作为衬底材料应用的广泛程度仅次于蓝宝石，采用该衬底主要为Cree。其优点在于化学稳定性好、导电性能好、导热性能好、不吸收可见光等，缺点在于价格较高，晶体质量难以达到Al2O3的标准。图3 采用蓝宝石衬底与碳化硅衬底的LED芯片Si衬底优点为晶体质量高，尺寸大，成
12、本低，易加工，有良好的导电性、导热性和热稳定性。但GaN外延层与Si衬底之间存在巨大的晶格失配和热失配，在外延生长过程中会形成非晶SiN。此外，由于Si衬底对光吸收严重，LED的发光效率低。目前国内的晶能光电采用的是该技术路线，该公司由淡马锡、金沙江创投投资设立。l MO源（高纯金属有机化合物）外延片生产中另一重要的原材料为高纯金属有机化合物，针对不同LED芯片，该化合物成分有所不同，以InGaAlP外延片为例，所需源为TMGa、TEGa、TMIn、TMAl、PH3、AsH3。国内有生产型MOCVD设备两百台左右，国内市场对高纯金属有机化合物的需求呈现快速增长的势头，全年至少要有10000公斤
13、高纯金属有机化合物，市场容量6亿人民币，目前国际有MOCVD设备五百余台，初步计算需高纯金属有机化合物30000公斤/年，市场容量15亿人民币。目前高纯度的MO源基本都由国外厂商提供，国内仅南大光电材料宣称能提供该原料。（二）芯片制备中游厂商根据LED 的性能需求进行器件结构和工艺设计，通过外延片扩散、然后金属镀膜，再进行光刻、热处理、形成金属电极，接着将基板磨薄抛光后进行切割，并进行测试，最终完成芯片制备。芯片制造的难度仅次于材料制备，同属于技术和资本密集型产业，进入壁垒仍然很高。其技术上的难题主要包括提高发光效率、有效散热。目前核心技术（芯片与电极间加厚窗口层、表面粗糙化技术、倒装芯片技术
14、、剥离与透明衬底技术、微芯片阵列、异形芯片技术）仍掌握在大企业手中，如美国HP、Cree、德国Osram等。各公司的技术路线略有差别。1、 芯片生产流程及对应设备LED芯片切割机探针测试台颗粒度检测仪切割测试刻蚀机减薄机、清洗机化学蚀刻熔合研磨清洗机蒸镀机、电子枪烘烤、上光阻、 照相曝光、显影清洗蒸镀黄光作业外延片 （三）封装与测试 中国封装技术与国外的差异，2009年9月，雷曼光电李漫铁1、 LED封装的基本原理与分类LED封装是指将外引线连接到LED 芯片的电极上，形成LED器件，封装起着保护LED芯片和提高光取出效率的作用。LED封装技术大都是在分立器件封装技术基础上发展与演变而来的，但却有很大的特殊性。一般情况下，分立器件的管芯被密封在封装体内，封装的作用主要是保护管芯和完成电气互连。而L
