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高亮度LED初具產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ) 仍需政策助力

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• 發(fā)布時(shí)間：2015-03-03
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    從上世紀(jì)高亮度LED(發(fā)紅、橙、黃光的四元系產(chǎn)品和發(fā)藍(lán)、綠、紫光的GaN基產(chǎn)品)問世以來，經(jīng)過十幾年的努力，高亮度LED已經(jīng)進(jìn)入功能性照明領(lǐng)域，并將逐步進(jìn)入普通照明領(lǐng)域，目前已形成較完善的產(chǎn)業(yè)鏈，備受世界各國(guó)及國(guó)際大公司的重視。我國(guó)也緊跟世界前沿技術(shù)，加快研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化工作，已經(jīng)具備了一定的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。我國(guó)LED產(chǎn)業(yè)鏈初步成型根據(jù)中國(guó)光學(xué)光電子行業(yè)協(xié)會(huì)光電器件分會(huì)的統(tǒng)計(jì)和測(cè)算，再參考國(guó)內(nèi)相關(guān)機(jī)構(gòu)提供的數(shù)據(jù)，2007年全國(guó)從事LED的企業(yè)有2000多家，其中從事外延生長(zhǎng)、芯片制造研究和生產(chǎn)的單位有40多家，器件封裝企業(yè)約600家，其中有一定規(guī)模的封裝企業(yè)約100家。應(yīng)用產(chǎn)品和配套企業(yè)有1700多家。行業(yè)就業(yè)人員約十幾萬人(另有統(tǒng)計(jì)估算為30萬～40萬人)，從原材料、外延生長(zhǎng)、芯片制造、器件封裝到應(yīng)用產(chǎn)品和配套材料、設(shè)備儀器，已形成較完善的產(chǎn)業(yè)鏈。近幾年，我國(guó)LED芯片和器件，尤其是高亮度LED芯片和器件的增長(zhǎng)十分迅速。外延及芯片技術(shù)取得突破LED的核心技術(shù)是LED的外延生長(zhǎng)和芯片制造技術(shù)，近幾年政府和相關(guān)研究機(jī)構(gòu)對(duì)此高度重視，投入了大量資金和人力加以研究、開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。主要研究機(jī)構(gòu)有北大、清華、南昌大學(xué)、北京工大、山東大學(xué)、南京大學(xué)、華南師范大學(xué)、廈門大學(xué)、深圳大學(xué)、中南理工大學(xué)，中科院半導(dǎo)體所、物理所，中電13所、55所以及新成立的中科院半導(dǎo)體照明研發(fā)中心等。在外延生長(zhǎng)、芯片制造方面開展多項(xiàng)研究并取得成果，如在不同襯底(Al2O3、Si、SiC、AlN、GaN)上外延生長(zhǎng)GaN材料、有圖形化襯底外延、非極性或半極性外延、襯底轉(zhuǎn)移、激光剝離、共晶焊接、ITO電極、表面粗化和光子晶體等等，提高內(nèi)量子效率和外量子效率，均取得很好的研究成果。另外，我國(guó)已研發(fā)出AlGaN深紫外(260nm～400nm)發(fā)光二極管，還研發(fā)出1W的LED藍(lán)光芯片，做成白光LED的發(fā)光效率超過80lm/W，并研制出四元系A(chǔ)lGaInP紅光功率LED器件，發(fā)光效率約40lm/W。南昌大學(xué)研制出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的在Si襯底上生長(zhǎng)GaN，并做出藍(lán)、綠LED芯片，已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。國(guó)內(nèi)LED外延生長(zhǎng)和芯片制造的主要企業(yè)有廈門三安、大連路美、上海藍(lán)光、上海藍(lán)寶、山東華光、杭州士蘭明芯、江西晶能光電、河北同輝、沈陽方大、廈門乾照、江西聯(lián)創(chuàng)、南昌欣磊、上海大晨、上海宇體、深圳世紀(jì)晶源、深圳奧倫德、揚(yáng)州華夏集成、廊坊清芯、甘肅新天電、武漢迪源、西安中為、廣州普光、東莞福地，以及外資企業(yè)武漢華燦、廈門晶宇、廈門明達(dá)和晉江晶藍(lán)等共計(jì)20多家企業(yè)，這些企業(yè)在芯片結(jié)構(gòu)和工藝改進(jìn)方面做了大量的工作，在提高產(chǎn)品性能、成品率、工藝重復(fù)性、提高抗光衰能力和可靠性等方面均取得較大成果，保障了芯片的批量生產(chǎn)。2007年國(guó)內(nèi)生產(chǎn)高亮度芯片超過210億只，增長(zhǎng)率為75，其中藍(lán)、綠芯片約為65億只，增長(zhǎng)率為62.5，預(yù)計(jì)2008年高亮度LED芯片產(chǎn)量將超過300億只，其中藍(lán)、綠芯片約80億～100億只。器件封裝及配套能力突出國(guó)內(nèi)LED封裝企業(yè)的特點(diǎn)是規(guī)模小、數(shù)量多，約500～600家，具有一定規(guī)模，年銷售額在1000萬元以上的企業(yè)約100家，主要封裝企業(yè)有廈門華聯(lián)、佛山國(guó)星、江蘇穩(wěn)潤(rùn)、廣州鴻利、寧波升譜、江西聯(lián)創(chuàng)、天津天星、廊坊鑫谷、深圳瑞豐、深圳雷曼、深圳光量子、珠海力豐等。2007年全國(guó)封裝的器件達(dá)460億只，加上外資企業(yè)，國(guó)內(nèi)的LED封裝能力超過600億只/年�？煞庋b的器件品種齊全，包含單管、復(fù)合管、像素管、數(shù)碼顯示器、各種背光源、SMD-LED、微型LED、矩陣顯示器、專用顯示器、白光LED、功率LED和大功率LED模塊等，具有實(shí)力的封裝企業(yè)投入較大的研發(fā)力量，在改進(jìn)封裝結(jié)構(gòu)、提高散熱性能、提高出光效率、提高抗光衰和可靠性等方面均取得很好成果，現(xiàn)可批量封裝1WLED，其發(fā)光效率達(dá)100lm/W，熱阻可控制在10℃/W以內(nèi)。中電13所開發(fā)具有自主產(chǎn)權(quán)的大功率LED封裝產(chǎn)品，另外，還開發(fā)具有自主產(chǎn)權(quán)的垂直結(jié)構(gòu)無焊線功率LED封裝新產(chǎn)品，為功率LED封裝產(chǎn)業(yè)作出貢獻(xiàn)。國(guó)內(nèi)LED封裝材料和配件的配套能力是很強(qiáng)的，除個(gè)別材料外，絕大部分材料均為國(guó)內(nèi)提供，主要有金絲、硅鋁絲、環(huán)氧樹脂、硅膠、銀膠、導(dǎo)電膠、支架、條帶、塑料件、封裝模具和工夾具等，已形成一定規(guī)模，企業(yè)主要在珠江三角洲和寧波地區(qū)。另外，對(duì)于封裝白光LED用的熒光粉，國(guó)內(nèi)也有十幾家企業(yè)正在研究和生產(chǎn)，已大量用于白光LED封裝，大連路明則開發(fā)了有自主產(chǎn)權(quán)的硅酸鹽熒光粉。另外，我國(guó)還開發(fā)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的藍(lán)光激發(fā)紅光和綠光的氮化物熒光粉，可由三基色組成白光LED，其效果很好。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定取得進(jìn)展國(guó)內(nèi)近幾年在制定半導(dǎo)體照明技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)方面也取得了較大進(jìn)展。原信息產(chǎn)業(yè)部半導(dǎo)體照明技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)工作組、全國(guó)照明電器標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)委員會(huì)以及相關(guān)部委的標(biāo)準(zhǔn)化組織已經(jīng)制定和正在制定半導(dǎo)體照明技術(shù)的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、方法標(biāo)準(zhǔn)及產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)約50項(xiàng)。國(guó)家半導(dǎo)體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)組在協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)制定和收集境外半導(dǎo)體照明技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等方面卓有成效。我國(guó)相關(guān)協(xié)會(huì)還積極參加國(guó)際相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化組織，參與專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定，與國(guó)際相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化組織聯(lián)絡(luò)交流，還與臺(tái)灣地區(qū)同行開展合作。應(yīng)該相信，隨著LED技術(shù)的不斷發(fā)展，應(yīng)用產(chǎn)品不斷成熟，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)將會(huì)不斷出臺(tái)。在推動(dòng)半導(dǎo)體照明檢測(cè)平臺(tái)的建設(shè)方面，近年來也取得較大進(jìn)展，在原來基礎(chǔ)較好的北京、石家莊、上海和廈門等地的檢測(cè)機(jī)構(gòu)，正在進(jìn)一步擴(kuò)大、完善檢測(cè)項(xiàng)目和內(nèi)容�？萍疾恐攸c(diǎn)支持上海和廈門的檢測(cè)平臺(tái)建設(shè)，加上地方政府的更大投入，現(xiàn)已粗具規(guī)模，可為半導(dǎo)體照明產(chǎn)品提供檢測(cè)服務(wù)。為推進(jìn)半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供較好的公共檢測(cè)平臺(tái)。另外，國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局下文，同意廈門市產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)所籌建“國(guó)家半導(dǎo)體發(fā)光器件(LED)應(yīng)用產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心”，在原有基礎(chǔ)上再投資5000萬元進(jìn)行建設(shè)，已于2009年11月建成驗(yàn)收。國(guó)內(nèi)LED市場(chǎng)潛力大投資漸趨活躍由于LED具有節(jié)能、環(huán)保、壽命長(zhǎng)等三大特點(diǎn)，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，應(yīng)用產(chǎn)品不斷增多，因此，各方對(duì)LED產(chǎn)業(yè)的投資力度也不斷加大。高性能產(chǎn)品依賴進(jìn)口LED產(chǎn)業(yè)鏈主要可分為4部分：LED外延生長(zhǎng)、芯片制造、器件封裝和應(yīng)用產(chǎn)品及相關(guān)配套產(chǎn)業(yè)。投資方可根據(jù)自身的現(xiàn)有條件和實(shí)力，根據(jù)市場(chǎng)需求情況，可選擇投資產(chǎn)業(yè)鏈中的任何一種或多種組合。LED的應(yīng)用產(chǎn)品范圍很廣、品種很多，要擇優(yōu)投資。LED產(chǎn)業(yè)是高科技產(chǎn)業(yè)，又是節(jié)能減排政策鼓勵(lì)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)，它本身又是環(huán)保型產(chǎn)品。從目前的半導(dǎo)體照明技術(shù)水平和市場(chǎng)需求來看，LED還有很大的發(fā)展空間，其前景被普遍看好。作為該項(xiàng)技術(shù)的主要指標(biāo)，其發(fā)光效率實(shí)驗(yàn)室的水平已大于150lm/W，其產(chǎn)業(yè)化水平達(dá)100lm/W，經(jīng)過幾年的努力完全可以達(dá)到150lm/W～200lm/W的水平，這樣做成的光源在照明方面是非常節(jié)能的，比現(xiàn)在的照明燈起碼節(jié)省一半以上的電能。另外LED的應(yīng)用面是非常廣的，主要在顯示和照明兩大領(lǐng)域，目前處于推廣應(yīng)用的起步階段，其應(yīng)用的前景可觀。雖然我國(guó)高亮度LED芯片產(chǎn)量于2007年超過210億只，但還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求，進(jìn)口芯片占很大比例，特別是高性能LED芯片和功率LED芯片幾乎全部進(jìn)口。估計(jì)2008年高亮度芯片產(chǎn)量會(huì)超過300億只，但仍不能滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求，仍需大量進(jìn)口。2007年，高亮度LED器件產(chǎn)量雖然達(dá)到250億只，但實(shí)際需求超過300多億只，特別是高性能LED器件，幾乎全部進(jìn)口。國(guó)內(nèi)LED應(yīng)用產(chǎn)品市場(chǎng)目前的重點(diǎn)與國(guó)外不一樣，國(guó)際上現(xiàn)階段LED主要用于背光源、汽車及信息顯示部分，而目前國(guó)內(nèi)LED除用于信息顯示之外，還用于景觀裝飾照明、交通信號(hào)燈及部分功能性照明，特別是城市景觀照明和路燈的開發(fā)應(yīng)用，已經(jīng)成為熱點(diǎn)。有人估計(jì)2008年LED應(yīng)用產(chǎn)品的產(chǎn)值將達(dá)540億元。加上LED芯片、器件、模塊和配套原材料等，整個(gè)LED產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值將超過1000億元。中國(guó)加大投入LED產(chǎn)業(yè)近年來，我國(guó)明顯加大了對(duì)LED產(chǎn)業(yè)的投入。政府相關(guān)部門加大了資金投入，扶持半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)的研發(fā)和發(fā)展，如教育部投入大學(xué)的基礎(chǔ)研究項(xiàng)目資金，中科院投入研究所的研發(fā)項(xiàng)目資金，科技部以863項(xiàng)目投入的研發(fā)資金，原信息產(chǎn)業(yè)部以電子發(fā)展基金項(xiàng)目投入資金，國(guó)家發(fā)改委以擴(kuò)大產(chǎn)業(yè)化規(guī)模項(xiàng)目進(jìn)行投入等等。許多省、市也以各種形式投入資金發(fā)展半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)，有十幾個(gè)省、市將半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)作為本地區(qū)重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)加以發(fā)展。國(guó)內(nèi)相關(guān)企業(yè)集團(tuán)和私營(yíng)資本近幾年也積極投資半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)，有人估計(jì)投資額超過100億元。國(guó)內(nèi)LED前工序企業(yè)近年新購(gòu)置MOCVD設(shè)備40臺(tái)～50臺(tái)，芯片制造設(shè)備幾百臺(tái)套，擴(kuò)大企業(yè)產(chǎn)能。國(guó)內(nèi)最大的5家LED封裝企業(yè)均在近兩年內(nèi)投資建設(shè)新廠房，增資購(gòu)置自動(dòng)化封裝設(shè)備。另外，由于各方投資的增加，近兩年還增加了很多新進(jìn)入該領(lǐng)域的企業(yè)。當(dāng)然，LED產(chǎn)業(yè)的投資風(fēng)險(xiǎn)也不容忽視。由于半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)屬于高科技產(chǎn)業(yè)，現(xiàn)有上萬個(gè)專利，對(duì)投資者來說，要充分了解該技術(shù)領(lǐng)域的專利保護(hù)和專利糾紛問題，不應(yīng)隨意介入，否則有可能引來國(guó)際訴訟；對(duì)于準(zhǔn)備在LED外延生長(zhǎng)和芯片制造領(lǐng)域投資的企業(yè)而言，應(yīng)充分考慮其核心技術(shù)的來源，最好要有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)，否則重復(fù)投資LED的中、低檔產(chǎn)品，其風(fēng)險(xiǎn)較大；在市場(chǎng)開拓上，要充分考慮到韓國(guó)和我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)相關(guān)產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的激烈程度，特別是我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)，其LED的技術(shù)水平較高，產(chǎn)量也較大，在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)方面，對(duì)大陸企業(yè)形成較大的挑戰(zhàn)。技術(shù)、市場(chǎng)、政府支持缺一不可雖然我國(guó)LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度較快，但技術(shù)水平與國(guó)際領(lǐng)先水平的差距仍然較大，主要是缺乏有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)，其產(chǎn)品以中、低檔為主，產(chǎn)業(yè)化規(guī)模偏小，缺乏競(jìng)爭(zhēng)能力。高性能LED和功率LED產(chǎn)品均要依賴進(jìn)口，為此，對(duì)于如何加速發(fā)展LED產(chǎn)業(yè)，提出如下三點(diǎn)建議：第一，政府應(yīng)加大支持力度，增強(qiáng)調(diào)控能力。一方面，應(yīng)重點(diǎn)支持國(guó)家級(jí)半導(dǎo)體照明研發(fā)平臺(tái)建設(shè)，對(duì)分散重復(fù)的研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行整合調(diào)整，真正支持有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)核心技術(shù)和創(chuàng)新項(xiàng)目的研發(fā)工作；另一方面，應(yīng)該用政府引導(dǎo)和宏觀調(diào)控的辦法，對(duì)LED前工序規(guī)模偏小和有條件的后工序封裝企業(yè)要引導(dǎo)投資、重點(diǎn)扶持，進(jìn)行整合、合資、合并，集中資源擴(kuò)大產(chǎn)業(yè)化規(guī)模，使企業(yè)在國(guó)際上具有一定的競(jìng)爭(zhēng)能力。對(duì)此，可借鑒韓國(guó)和我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)的經(jīng)驗(yàn)。第二，應(yīng)加強(qiáng)LED技術(shù)基礎(chǔ)研究、開發(fā)。在LED外延、芯片制造領(lǐng)域，應(yīng)著重提高發(fā)光的內(nèi)量子效率和外量子效率，提高產(chǎn)品性能、穩(wěn)定性、一致性和可靠性，提高產(chǎn)品的成品率，要有創(chuàng)新成果和自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)。在封裝領(lǐng)域，應(yīng)加強(qiáng)白光LED和功率LED封裝技術(shù)的研發(fā)，主要是提高出光效率、出光均勻性、一致性，改進(jìn)封裝結(jié)構(gòu)，提高襯底散熱性能、降低熱阻，提高抗光衰能力和可靠性。在配套領(lǐng)域，應(yīng)加強(qiáng)LED主要原材料、配套件和制造LED的關(guān)鍵設(shè)備的基礎(chǔ)研究、開發(fā)，主要是指襯底、有機(jī)源、環(huán)氧樹脂、硅膠、熒光粉、驅(qū)動(dòng)電路和MOCVD（金屬有機(jī)物化學(xué)氣相淀積）設(shè)備等等。此外，還應(yīng)該加強(qiáng)LED的光、電、色、熱學(xué)及照明參數(shù)的測(cè)試研究，并對(duì)LED光源的可靠性開展研究；同時(shí)，也應(yīng)該重視LED應(yīng)用產(chǎn)品的研發(fā)工作，要有創(chuàng)新意識(shí)，開發(fā)出市場(chǎng)需求的新產(chǎn)品。第三，應(yīng)擴(kuò)大LED應(yīng)用市場(chǎng)。LED產(chǎn)品的應(yīng)用面很廣，在推廣應(yīng)用和市場(chǎng)開拓上，目前要重點(diǎn)抓住如下三個(gè)方面：一是加強(qiáng)中等尺寸和大尺寸LED背光源的研發(fā)工作，該市場(chǎng)潛力巨大，技術(shù)上逐步成熟，要抓住時(shí)機(jī)，盡快進(jìn)入市場(chǎng)；二是加大用于汽車上的各種LED燈和顯示的研發(fā)工作，其技術(shù)已成熟，市場(chǎng)潛力很大，要盡快進(jìn)入市場(chǎng)；三是加強(qiáng)開發(fā)半導(dǎo)體照明的應(yīng)用，特別是開發(fā)專用照明和特種照明，該照明產(chǎn)品系列的技術(shù)已逐步成熟，正是開發(fā)應(yīng)用的好機(jī)會(huì)，市場(chǎng)潛力也很大，要盡快進(jìn)入市場(chǎng)。相關(guān)鏈接LED簡(jiǎn)介半導(dǎo)體發(fā)光二極管(LightEmittingDiodes，簡(jiǎn)稱LED)是半導(dǎo)體Ⅲ-Ⅴ族化合物(GaP、GaAlAs、GaAs、AlGaInP、GaN等)經(jīng)加工產(chǎn)生P-N結(jié)后形成的器件，在外加一定電流的情況下，能發(fā)射紅外光、可見光或紫外光。目前高亮度LED主要有兩大類：四元系A(chǔ)lGaInP發(fā)紅光、橙光、黃光，GaN基發(fā)綠光、藍(lán)光、紫光和紫外光。其主要應(yīng)用范圍也有兩大類：顯示與照明。由于LED技術(shù)的不斷進(jìn)步，發(fā)光強(qiáng)度(輻射功率)和發(fā)光效率的不斷提高，這些高亮度半導(dǎo)體發(fā)光二極管作為光源已逐步進(jìn)入光色照明、專用照明領(lǐng)域，并最終要進(jìn)入普通照明領(lǐng)域。這些高亮度LED作為光源進(jìn)入照明的領(lǐng)域通常稱為半導(dǎo)體照明。由于半導(dǎo)體照明比現(xiàn)有的照明光源更加節(jié)能，因此半導(dǎo)體照明又被稱為照明領(lǐng)域中的又一次革命。比如，一只60W的白熾燈泡要消耗60W的電能，發(fā)出大約800lm的光，用現(xiàn)有的節(jié)能燈管，需要12W-15W的電能，如果用半導(dǎo)體照明(假定發(fā)光效率為120lm/W-150lm/W)只需要6W-8W的電能，目前LED的發(fā)光效率為100lm/W，經(jīng)過努力在未來幾年內(nèi)達(dá)到120lm/W-150lm/W。

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