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1、半导体照明产业发展概况摘要：本文简要介绍国际半导体照明产业概况，重点描述国内半导体照明产业发展、市场动态及加速发展我国LED产业的建业。前言：由于高亮度LED具有突出的三大优点：节能、环保、寿命长以及其他许多优点，近几年，LED技术不断有新的突破，所以应用领域不断扩大，已经入专用及特种照明领域，因此国内外均投入很大力量进行研究和产业化。国外LED技术和产业近几年的发展非常快速，特别在蓝光、白光、功率LED以及应用方面均有较大突破。国内近几年来由于国家及部分地方政府的重视，以及与LED行业相关的大学、研究所、企业均在资金、人力、物力方面投入较大，在LED技术上的研究成果及产业化方面均有很大的发展
2、，但与国外水平相比还有一定的差距。现就有关国内外LED产业发展、市场动态以及如何加快发展我国LED产业等介绍如下：一、国外半导体照明产业简况 国外LED技术的发展，主要是长期开展-族化合物半导体（GaAs、 AlGaInP、 GaN 、AIN）的基础研究，于上世纪九十年取得重大突破，先后获得高亮度红、橙、黄、绿、蓝光LED以及白光LED，近几年LED技术不断取得新的突破，使LED照明产品逐步进入特种专用照明领域。现从以下三方面简要介绍。1、国外发展LED的主要国家和厂商鉴于半导体照明技术发展的前景，引起世界发达国家的高度重视，在本世纪初，主要几个国家先后制定国家级半导体产业发展计划，主要有日本
3、“二十一世纪照明研究发展计划”，美国“国家半导体照明研究计划”，欧共体“彩虹计划”，韩国“GaN半导体研究计划”，中国台湾“次世纪照明光源开发计划”，中国“半导体照明工程”等，各计划主要是投入巨大资金，联合国内外主要力量开展半导体照明的研究，定出主要技术指标，并逐步推动产业化，在此不作详细介绍。经过多年的努力，从目前来看，世界上主要拥有半导体照明技术和产业化的厂商如 表1所示：表1 世界主要LED厂商公司名称主要内容日本Nichia日亚公司GaN基高端蓝、绿、紫及紫外LED外延、芯片及白光技术，产量大日本Toyoda Gosi丰田合成公司GaN基蓝、绿光LED及白光LED产量很大美国Gree公
4、司以SiC衬底的GaN 基外延、芯片，蓝、绿LED及白光LED，产量大。美国Lumileds公司GaN基蓝、率LED外延、芯片及白光封装技术，AlGaInP功率LED。德国Osram光电公司欧洲最大的GaN基蓝、率LED外延、芯片及白光LED的厂商南韩首尔半导体Seoul SemiconductorGaN基蓝、绿光LED，目前技术指标较高。中国台湾晶元光电合并后的新晶电在GaN基蓝、绿光外延、芯片和四元系AIGaInp的外延、芯片，月产能分别为世界第一。 从表1中来看，LED技术主要由日亚、Gree、Lumileds和Osrom等四家公司掌握并处于技术垄断的局面，但产业化做得较好的是中国台湾的
5、新晶电公司，不但两种产品的月产能分别都是世界第一，而总产量也占世界相当大的份额。韩国首尔半导体公司是前几年才组建，目前掌握LED的技术达到世界先进水平。2、国外LED技术水平和市场动向近二年LED技术方向，主要在提高外延层的内量子率、芯片的取光率和封装的出光效果等方面均有新的突破，使LED的主要技术、发光率有较大提高，据相关报道：日亚公司：小功率白光LED光效达150 Lm/w、功率LED在350mA下光效达91.7 Lm/wLumileds公司：功率LED在350mA下光效达115 Lm/w；Gree公司：小功率白光LED在20mA下光效达1331Lm/w、功率LED在350 mA下光效达9
6、51 Lm/w；Elison Opto公司：功率LED在350 下光效为851 Lm/w最高达100 Lm/w；首尔半导体公司：功率LED在350mA下光效达80 Lm/w，最高达1001 Lm/w，计划2007年光效达135Lm/w；目前可提供产业化芯片的光效可达1080 Lm/w；据相关资料测算：2006年全世界生产产量为420亿只/年，生产四院系AlGaInaP芯片产量为450亿只，其中中国台湾的产量分别占30%多和58%的份额。 据台湾光电协进会（PADA）提供：2006年全世界LED封装市场为77.5亿美元。预计2007年LED封装的市场为87.4亿美元。2006年世界LED应用市场
7、的分布为：手持式电子产品（含手机、数码相机、PDA、MP3、掌上游戏机等）的背光源及闪光灯占42%，信息标志与显示占19%，车用LED占15%，照明LED占9%，电子产品及其他占13%，还有LED指示2%。3、产业发展趋势LED产业发展趋势主要取于LED技术发展和市场拓展的趋势来确定，从现阶段发展来看，以下三个动向将与LED产业发展密切相关。1）由于LED技术发展不断有新的突破，发光效率达1001 m/w，已进入专用及特种LED照明领域。当发光效率达150m/w时，就可逐步进入普通照明领域。谁都认识这种具有节能、环保特点的半导体照明进入普通照明领域具大市场潜力。所以世界上最大的三家照明集团，通
8、过合作、并购等方式，均具有世界一流水平半导体LED企业，philips照明公司具有Lumileds Lighting 公司。Osram公司具有Osram光电公司，GE公司具有Geleore公司。他们均投入巨资发展自身的半导体照明产业，无疑将加速推进LED产业进入普通照明领域的进程，对半导体照明产业发生巨大影响。2）随着LED技术的不断发展，现有LED的技术专利1万多项，关键的核心技术专利集中在上述几个主要的LED企业，近几年来国际上LED专利纠纷不断，有的打起公司，这些有关技术专利的纠纷如果处理不好，势必将影响半导体照明产业发展的进程。从目前看大部分专利纠纷是通过双方协商以相互授权和付费授权的
9、办法来解决。由于有些核心技术专利，如GaN发光的核心技术专利已快到20年专利期限，至2010年之后将会逐步失效。所以有人预测到2010年之后，由于逐步不受专利的约束，半导体照明产业将更快发展。3）“新三角鼎立”将形成台湾同行近期提出“新三角鼎立”将形成。由于中国台湾、中国大陆和韩国在半导体照明产业产业上近年来发展非常迅速，目前这些地区虽然在技术上还达不到美国、日本的水平，但在半导体照明产业化方面已达到相当高的水平。2006年GaN蓝、绿光芯片产量已超过世界总量的50%，四院系AiGAlnp芯片产量已超过世界总量的70%。这三个地区LED封装能力所占得比列更大，而且LED应用产品的开发和推广更是
10、活跃和广泛，加上中国LED的潜在市场在该地区半导体照明产业发展所形成的“新三角鼎立”，对世界半导体照明产业发展将会发生巨大的影响。二、中国LED产业基本概况与特点1、LED产业基本概况据中国光协光电器分会统计和测算，2006年全国从事LED的企业约2000多家，其中外延、芯片的研发和生产单位有30多家。封装企业约600家，其中有一定规模的封装企业约100多家。应用产品和配套企业有1700多家。从LED的原材料、外延、芯片、封装、应用及相关配套件、设备仪器等，已形成交完善的产业链。2006年LED器件、芯片的产量如表2所示，LED器件的销售值如表3所示。表2：LED器件及芯片产量单位：产量（亿只
11、）、增长率（%） 年份名称 产量、增长率2004年2005年2006年产量增长率产量增长率产量增长率LED器件250253002038026.7其中高亮度LED器件80601205018050LED芯片100661808026044其中高亮度LED芯片2530060140120100表3：LED器件销售值单位：产量（亿只）、增长率（%） 年份名称 产量、增长率2004年2005年2006年产量增长率产量增长率产量增长率LED器件250253002038026.7 注：LED器件包含各种封装形式的单管、SMD、LED模块、像素管、数码管、显示器和背光板等。 从表中看到我国近几年LED器件及销售的
12、增长率超过20%，其高亮度芯片增长率超过100%。2、LED外延、芯片的技术和产业动态LED的核心技术是高亮度LED和功率LED的外延、芯片制造技术，近几年由于政府和相关研究机构高度重视。投入大量资金人力加以研究、开发和产业化，主要和产业化，主要研究机构有北大、清华、南昌大学、中科院半导体所、物理所、中电所、华南师大、北京工大、深圳大学、厦门大学、山东大学、南京大学等，2006年有中科院五个研究所组建成立中科院半导体照明研发中心。这些研究机构经过努力，在技术上主要解决硅衬底上生长GaN外延材料，GaN基蓝光波长漂移、P区欧姆接触，采用ITO透明电极、光电晶体新结构，激光剥离AL2O3衬底，提高
13、内量子效率和取光效率，提高抗抗衰能力和功率芯片的散热水品等等，取得很好的研究成果，并研发1W的LED芯片也可产业化，发光效率可达5060%m/w。南昌大学在Si衬底上生长GaN外延材料成果取得突破性进展，小功率蓝光芯片辐射功率达10 mw，芯片成品率达80%。功率LED芯片在350mA下，辐射功率150 mw，在500mA，1000小时通电实验，其蓝光的光衰小于5%。并获多项自主产权的国际发明专利。国内LED外延、芯片的主要企业有：厦门三安、大连路美、深圳方大、上海蓝光、上海蓝宝、山东华光、江西联创、南昌欣磊、上海大晨、河北立德、河北汇能、深圳奥伦德、杭州士蓝明芯、广州普光、深圳世纪晶源、杨州
14、华夏集成、甘肃新天电、江西晶能光电、厦门乾照、上海宇体、廊坊清芯等公司。这些企业近年来在研发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，提高抗光衰和可靠性等方面取得较好成果，保障芯片的批量生产，2006年高亮度芯片超过120亿只，增长率为100%，其中蓝、绿芯片约为30多亿只。3、LED封装技术和产业动态国内LED封装企业的特点是规模小、数量多，主要封装企业有：厦门华联、佛山国星、江苏稳润、深圳鸿利、宁波升谱、惠州华刚、深圳光量子、江西联创、天津天星、廊坊鑫谷、深圳瑞丰、深圳雷曼、珠海力峰等。全国的封装能力约380亿只/年，加上外商企业，其封装能力超过500亿/年。 可封装
15、各种规格的LED产品，包含单管、复合管、像素管、数码显示器、白光LED、功率LED和大功率LED模块等，不少有实力的成果，如提高封装出光效率，该进封装结构，提高散热性能，减少热阻，提高白光出光的均匀性、一致性、抗光衰能力和可靠性，解决白光测试中的色温、显色性等技术问题。能封装1W白光LED，其发光效率在6070lm/w,最好可达80lm/w，热阻可控制在10C/W以内。还可封装大功率LED模块产品。国内LED封装材料及配件的配套能力也较强，除个别材料外，绝大部分材料均为国内提供，主要有金丝、硅吕丝、环氧树脂、硅胶、银胶、导电胶、支架、条带、塑封件、封装模具和工夹具等，已形成一定规模的产业链，主要在珠江三角洲和宁波地区。另外封装白光LED用的荧光粉，国内研发和生产企业也有几十家，其性能均有很大提高，现已有大量用于白光LED封装。4、半导体照明技术标准与检测平台LED标准化和检测工作取得较大突破，现由信息产业部半导体照明技术标准工作组，正在制定13个LED基础标准和产品标准。LED应用产品的标准也由相
