LED行业基本面分析.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除LED行业基本面分析2010年5月9日目录一，总结21.1 行业演进21.2 产业链分解21.3 竞争力分析21.3.1 行业壁垒21.3.2 议价能力31.3.3 同业竞争31.3.4 替代威胁31.4 领导企业41.5 下游需求41.5.1 产值预测41.5.2 重点需求51.6 发展趋势51.7 投资建议5二，行业概况62.1 技术发展62.2 白光LED基本情况72.3 产业链82.4 竞争格局9三，LED制造产业123.1 材料制备行业123.2 设备制造行业133.3 外延片芯片制造行业143.3.1 基本情况143.3.2 大陆市场153.4 封装行业17四，LED应用产业194.1 基本情况194.2 照明应用行业204.3 显示屏应用行业244.4 背光源应用行业25五，大陆LED行业285.1 基本情况285.2 地区发展29六，台湾LED行业32一，总结1.1 行业演进LED照明技术的发展路径可以从两个维度来拆解：1，色彩丰富，从60年代的红色，到70年代的黄、绿色，直至90年代的蓝、白色；2，发光效率提升，从60年代0.1 lm/w，到80年代的10 lm/w，直至当前的100 lm/w。LED的应用范围随着其色彩丰富、发光效率提升，逐步从60年代的指示灯市场，发展到90年代的手机背光市场，直至当前的显示屏、中型尺寸LCD背光等市场，未来还可能向大尺寸背光、通用照明、车头灯等市场渗透，市场容量可能从几百亿美元，跃升为上千亿美元，前景看好。1.2 产业链分解LED产业链大致分为制造和应用两个环节。制造环节又可细分为：上游的单晶片衬底制作、MOCVD制造；中游的外延晶片生长、芯片、电极制作、切割和测试分选；下游的产品封装。应用领域又可大致分为三部分：照明应用、显示屏、背光源应用。1.3 竞争力分析1.3.1 行业壁垒环节衬底制作设备制造外延片、芯片封装组件技术难度因蓝宝石衬底片要求表面光洁度在纳米级以上，研磨尤其困难国际上只有德、美、英、日等非常有限的企业可以商业化生外延片提高外量子效率、降低结温、有效散热；芯片成品率传统封装技术成熟，多芯片封装技术难度大，关键是散热问题专利壁垒极高，日亚拥有蓝宝石衬底专利，Cree有SiC衬底专利极高，行业最领先的日本企业对技术严格封锁核心专利由日亚、丰田合成、Lumileds、Cree、Osram等控制较低，大功率LED有一定专利壁垒生产特点技术驱动技术驱动技术资本工艺劳力规模工艺技术集中度寡头垄断寡头垄断高端高（五大）中低端低集中度很低主要壁垒专利壁垒、技术壁垒技术壁垒、专利壁垒MOCVD台数、工艺成熟水平、专利授权关键在于资本实力和管理的精细化，大功率LED制造有技术壁垒进入门槛极高极高偏高低1.3.2 议价能力环节衬底制作设备制造外延片、芯片封装组件对下游议价能力强，衬底材料必然会影响整个产业，是各个技术环节的关键强，MOCVD的供货能力是限制LED芯片公司产能扩张的瓶颈中高端拥有较强议价能力；低端产能旺盛，议价能力不足弱，除了有技术含量的大功率、多芯片封装供需寡头垄断，供需稳定以销定产，下游需求旺盛GaN基芯片产能扩大较快。低档产品供大于求，高档产品则价高难求属于劳动密集行业，市场供给充分1.3.3 同业竞争全球LED产业主要分布在日本、台湾、欧美、韩国和大陆等国家与地区。 日本约占38%的份额，是全球LED产业最大生产国，保持高亮度蓝光和白光LED的专利技术优势，在高亮度LED市场居于领导地位。 美国及欧洲地区掌握上游外延及芯片核心技术，产业垂直整合最为完整，以高端应用产品市场为主，在大尺寸LCD背光源、白光照明及汽车应用等高端市场占有优势。 台湾由封装起步，逐步向上游外延及芯片领域拓展。台湾以低价策略逐渐威胁到日本的领导地位，基本占据了中低端LED市场，目前产值位列全球第二，市场占有率约24%。 中国，封装仍是LED产业中最大的产业链环节，但芯片比重持续提高。近几年芯片产能扩大较快，在全球LED芯片市场中的占有率逐年提升，从2003年不足10%增长到将近20%。 韩国LED芯片前几年才组建，在新兴市场发展迅速，目前掌握LED的技术达到世界先进水平。台湾、大陆、韩国等公司受专利牵制很大，其中尤以台湾最为突出。目前核心专利由日亚、丰田合成、Lumileds、Cree、Osram等控制，他们采取横向（同时进入多个国家）和纵向（不断完善设计，进行后续申请）扩展方式，在全世界范围内布置了严密的专利网。日亚是技术转让、授权、诉讼的主要发起人。新兴厂商的应对办法是，提高自身研发实力，研发出独特的专利技术，获得老牌企业的相互授权。1.3.4 替代威胁从理论上讲，LED是目前最先进的照明技术。相比于传统照明技术，它最大的优点是：能耗低、寿命长、体积小、安全环保。但受困于技术和产业化瓶颈，LED在价格、发光效率、光衰、散热性、一致性等方面与传统照明技术仍存在一定距离，尤其在大功率照明领域仍缺乏竞争优势。但传统照明行业属于劳动力密集型行业，而LED却属于新兴半导体行业，发展的基本特征就是：技术升级快，价格下降快，规模增长快。相信随着LED产业链的完善，在未来的5年内，LED的初置成本与技术性能将接近或比传统照明技术更有优势。1.4 领导企业 日亚：全球GaN蓝光LED和白光LED技术的领导者，与Cree在GaN芯片专利上有交叉授权，持有台湾光磊科技（OpTo Tech）的股权。 丰田合成：与日亚一样同为GaN蓝光LED的先驱，与Tridonic Atco合资生产高亮度白光LED。 Cree：以生产SiC基蓝光LED芯片闻名，主要客户是Agilent、Sumitomo和OSRAM，与日亚在GaN芯片专利上有交叉授权。 Lumileds：在大功率LED封装技术上领先，飞利浦电子业务的一部分，因此有掌握整个产业链的可能性 欧司朗：拥有白光LED专利荧光粉的技术，专利授权给了亿光。 Seoul半导体：前几年才组建，目前掌握LED的技术达到世界先进水平；GaN基蓝、绿光LED，目前技术指标较高 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AlGalnp的外延、芯片，月产能分别为世界第一详细情况见下表环节衬底制作设备制造外延片、芯片封装组件领先企业Nichia、Cree德国AIXTRON、美国VEECO（92%）Nichia、Cree、Lumileds、Osram、丰田合成、晶电Nichia、Citizen、Osram、Agilent、光宝、亿光大陆公司晶能光电（拥有Si衬底专利）无厦门三安、上海蓝宝、大连路美、上海蓝光、士兰微约600家，佛山国星、宁波爱米达、厦门华联、深圳超亮台湾无无外延片：晶电、华上、璨圆；芯片：光磊、鼎元宝光、亿光、宏齐、佰鸿1.5 下游需求1.5.1 产值预测国内应用照明显示背光目前产值2009年为262亿2009年为145亿2009年为125亿成熟产品景观照明、交通信号灯、汽车内饰灯信号指示器、显示屏小尺寸背光源近期看点车内用照明与车尾灯大型广告牌10寸以下的LED背光中期看点室外照明（路灯）NB背光源长期看点车头灯与室内一般照明TV背光源潜在产值上千亿几百亿几百亿1.5.2 重点需求国内应用市场规模现状前景汽车车灯一辆汽车需要200多颗LED（内部100颗、外部200颗）除LED前照灯以外，均已商品化，汽车前照灯处在研发过程中短期看，车内照明可望先成为主要的应用市场；长期看，LED被广泛运用于车外照明领域通用照明照明灯市场规模254亿美元，是LED巨大未来市场行业标准未建立、企业规模小、LED发光效率未达标预计LED在2010年前还不能进入通用照明市场，大量取代白炽灯和荧光灯将分别在2012年和2020年显示屏2008年全国产值为85亿元我国LED显示屏厂商已经具有了很强的实力，占据了国内市场的大部分份额看好LED广告牌产品NB背光LED应用在NB的颗数提高到40颗到50颗2009年是LED作为笔记本电脑背光源起飞的开始，第一季的渗透率达到13%渗透率进一步提高到50%TV背光LED监视器逾200颗市场、电视动辄上千颗，2009年LED电视的市场规模预计为100万台，占平板电视市场消费总量的5%索尼、三星、LG、海信、Philips相继推出LED背光源2012年大尺寸液晶面板采LED 背光源面板出货量将超过冷阴极灯管，到了2015年将成长到1.85亿片（渗透率72%）1.6 发展趋势 需求大幅增长：未来可望进入车用高功率照明、路灯、通用照明、中大尺寸背光源中，产值潜力大 价格下滑：未来随着产业化深入，LED的价格也会大幅下滑 性能完善：LED的发光效率、光衰、散热、一致性等问题取得进一步改善 专利壁垒下降：白色、蓝色LED的基础专利在2010年上半年到期。OSRAM为主的欧美企业对技术转让呈现积极态度，可能逼迫NICHIA也将加快对外授权的速度。 兼并加剧：传统照明巨头通过收购进入LED市场、同业通过收购兼并来扩张、芯片或外延片厂通过垂直整合保证芯片的一致性，提高工作效率1.7 投资建议 上游材料制作、MOCVD设备制造行业技术壁垒高，专利门槛高，议价能力强，属于寡头垄断，受益下游旺盛的需求，拥有很强的竞争能力 中游外延片芯片制造行业有一定工艺难度，受技术专利保护，对下游议价能力较强。但行业同业竞争越发激烈，台湾、韩国、中国企业快速发展，对老牌厂商形成较大冲击，产能释放较快，可能会出现短暂的供大于求。需要关注的指标有：已投产的MOCVD数量、芯片价格、专利权问题。更看好高功率LED芯片制造行业 下游封装行业属于劳动密集型行业，技术成熟、门槛低、集中度低、竞争激烈，更看好有一定技术壁垒、一致性高、热控制好的封装企业二，行业概况2.1 技术发展概述LED是发光二极管（Light Emitting Diode）的简称，属于一种化合物半导体元件结构主要由PN结芯片、电极和光学系统组成发光机理利用注入PN结的少数载流子与多数载流子复合，从而发出可见光把电能转化为光能，光学构造体将发出的光几无损失的集合起来，经狭小的结构投射出来LED的颜色是根据它使用的半导体成份造成，目前有红、黄、蓝、绿及白光等分类按发光管发光颜色分红色、橙色、绿色、蓝色有色透明、无色透明、有色散射、无色散射按发光出光面特征分圆灯、方灯、矩形、面发光管、侧向管、表面安装用微型管按发光强度角分布图分高指向性、标准型、散射型按发光二极管的结构分全环氧包封、金属底座环氧封装、陶瓷底座环氧封装、玻璃封装等按发光强度和工作电流分普通亮度、超高亮度、高亮度发光二极管技术发展60年代初在砷化镓基体上使用磷化物发明了第一个可见的红光LED驱动电流在20mA，只能发出红色的光，而且发光效率只有0.1 lm/w此时LED主要用GaAs、GaP二元素半导体材料70年代中引入元素Ln和N，使LED产生绿光、黄光、橙光LED照明的发光效率提高到了1 lm/w80年代初引入砷化镓、磷化铝，第一代高亮度的LED诞生先是红色，其光效达到10 lm/w，然后是黄色、绿色此时主要用GaAsP三元素半导体材料90年代初出现四元化合物材料InGaALP（磷化铝镓铟）制成了可用于户外显示的超高亮度红、橙、黄光LED1993年日亚公司的中村修二成功发明了InGaN（氮化铟镓）超高亮度蓝光LED蓝光LED的出现具有划时代的意义，使得白光LED的实现变得可能1996年白光LED诞生，由此开创了LED照明的新时代2000年LED在红、橙区的光效达到100 lm/w，在绿光区的光效达到50 lm/w近期LED不仅能发射出纯紫外线光而且能发射出真实的“黑色”紫外光目前产业化的白光LED发光效率在30-50 ml/w应用发展主流技术投产时间应用红色LED1970年代音响指示灯、汽车仪表灯红色高功率LED1980年代刹车灯蓝光、绿光高功率LED、白光高功率LED2000年代小尺寸显示屏背光源、大尺寸显示屏背光源、户外显示屏、车用头灯高功率白光LED成熟技术2010年代后特殊照明、室内照明性能优势光线质量高光谱中没有紫外线和红外线，没有热量、没有辐射能耗小同样亮度下耗电量仅为普通白炽灯的1/8到1/10寿命长性能稳定，寿命长(一般为10万到1000万小时)可靠耐用非正常报废率很小，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，没有污染响应时间短适应频繁开关以及高频运作的场合瓶颈价格成本LED照明灯具在性价比上仍无法与传统节能灯、HiD等产品竞争LED背光源的成本要高于冷阴极荧光管，LED-LCD是普通LCD的3倍质量性能发光效率低传统CCFL冷阴极荧光灯虽然耗电量大，但发光效率可达50-100 lm/w但目前产业化的白光LED发光效率在30-50 ml/w产业发展远未达到技术成熟，光效仍有很大的提升空间光衰目前多数企业产品的光衰非常严重，尤其是国产器件路灯照明要求3000小时的光衰小于8%，而多数国产路灯达不到要求散热LED的发热直接影响光电效率和器件寿命，同时也加剧了光衰约70%的故障来于LED结温过高，温度每升高20度，故障率上升一倍一致性大功率LED的一致性问题是阻碍照明应用、背光应用的原因之一2.2 白光LED基本情况分类概述白光LED基本上有两种方式：多芯片型、单芯片型现在市场上的白光LED大多数是蓝光LED配合YAG荧光粉多芯片型将红绿蓝三种LED封装在一起，同时使其发光而产生白光必须将各种LED的特性组合起来，驱动电路比较复杂单芯片型把蓝光或者紫光、紫外光的LED作为光源，在配合使用荧光粉发出白光LED只有1种，电路设计比较容易再分成两类：1，发光源使用蓝光LED；2，使用近紫外和紫外光应用领域白光LED灯可应用的层面非常广，包括通讯、资讯、消费电子、汽车、号志、照明等产品如目前当红的LED手电筒、手机与PDA背光板、交通信号灯与指示板及室内照明等未来照明最大市场仍以室内照明为主价格在美国和欧洲，高能白光LED的平均售价为2-3美元，不过台湾的价格较低相比低端的红光、绿光和蓝光LED，Lumiles、Osram、Cree和Nichia生产的高能白光LED利润更丰厚，价格下降幅度少技术专利白色LED及蓝色LED的基础专利于上世纪90年代提出申请，2010年上半年专利有效期将满因为老牌厂商会不断申请新的专利，所以不能说初期专利期满就等于专利网崩溃不过基本专利期满，外围专利所占比率越大则专利网的漏洞就越多新兴厂商对付老牌厂商的武器是专利的有效期限参与者日美欧的老牌厂商受到交叉专利网保护，在成熟市场竞争力强台湾、韩国的白色LED厂商拥有成本优势，但受困于专利壁垒，在新兴市场发展快2.3 产业链概述LED产业链较长，从上游衬底材料、外延生长和芯片制备，到中游的芯片封装，各个产业链环节都有比较成熟的技术路线但就整个产业发展的技术点来说，从发光理论、材料体系、器件结构到应用范围都有可能找到新的方法，甚至是全新的技术路线制造环节概述LED的制造流程包括上游的单晶片衬底制作、外延晶片生长；中游的芯片、电极制作、切割和测试分选；下游的产品封装第一步晶片：单晶棒（砷化镓，磷化镓）单晶片衬底在衬底上生长外延层外延片成品：单晶片、外延片第二步金属蒸镀光罩蚀刻热处理（正负电极制作）切割测试分选成品：芯片第三步封装：芯片粘贴焊接引线树脂封装剪脚成品：LED灯泡和组件产业链环节行业壁垒领先企业特点衬底制作原材料的纯度一般都要在6N以上日亚、Cree生产工艺比较成熟MOCVD设备生产商技术壁垒极高德国AIXTRON、美国VEECO（92%）LED外延片主要生产技术为MOCVD外延片、芯片关键在于技术和资本Nichia、Cree、Lumileds、Osram、丰田合成、晶电进入壁垒高，技术制胜，不确定性大，投资规模大封装组件关键在于资本实力和管理的精细化佛山国星、厦门三安、大连路明、江西联创有一定的技术含量，投资规模较大，台湾企业领跑，内地企业跟随应用关键企业的经营、管理综合能力、质量、成本、品牌和渠道华刚光电、勤上光电、佛山国星、广州鸿力应用产品多样化，投资比较小，国内企业较多，整合不断，传统巨头跟进行业特征环节技术难度生产特点垄断程度进入门槛衬底材料极高技术专利寡头垄断极高MOCVD制造极高技术专利寡头垄断极高外延片生长偏高高技术、高资本集中度较高偏高芯片制造偏高高技术、高资本集中度较高偏高组件封装小功率芯片低劳动密集集中度很低低模块应用很低劳动密集集中度很低很低2.4 竞争格局地区分布概述全球LED产业主要分布在日本、台湾、欧美、韩国和大陆等国家与地区日本日本约占38%的份额，是全球LED产业最大生产国其发展动向几乎为全球LED行业的指针保持高亮度蓝光和白光LED的专利技术优势，在高亮度LED市场居于领导地位台湾台湾地区产值位列全球第二，市场占有率约24%我国台湾地区由封装起步，逐步向上游外延及芯片领域拓展目前已经形成完整的产业链，是全球重要的芯片及封装生产地之一台湾以低价策略逐渐威胁到日本的领导地位，基本占据了中低端LED市场欧美美国及欧洲地区掌握上游外延及芯片核心技术在大尺寸LCD背光源、白光照明及汽车应用等高端市场占有优势欧美日在新技术或新产品的研发均领先其他各国厂商欧美大厂的优势是产业垂直整合最为完整，并以高端应用产品市场为主其他韩国、中国由于MOCVD的相继投产，带动产能的释放，出现增长集中度全球高亮LED产业的集中度高2005年全球提供高亮度LED的企业数量超过100家，大公司继续占据市场主导地位2007年，Cree、Lumileds、Nichia、Osram Opto、Toyoda Gosei五大厂家市场占有率约56%主要厂商公司名称国家主营业务日亚日本专长生产荧光粉和各种颜色的LED，年销售收入超过10亿美元，是全球InGaN LED的领导者，生产高亮度白光LED和大功率LED著称，在白光领域的市场占有率超过60%丰田合成日本主要生产应用于移动手机的LED产品，用于该领域最亮的白光LED，高亮度LED年销售收入超过2.74亿美元Cree美国供应SiG和GaN基蓝、绿、紫外光LED芯片，LED年销售收入超过3亿美元，产品集中在高端Lumileds美国前身是从HP公司分离的Agilent公司，后被飞利浦收购，主要供应汽车、交通灯和显示屏应用领域的LED产品，能制造用于通用照明的白光LED。高亮度LED的年销售约1.8亿美元Osram德国高亮度LED的年销售收入超过3.5亿美元，致力于将市场和制造转移到亚洲，是欧洲高亮度白光LED的先驱Seoul半导体韩国GaN基蓝、绿光LED，目前技术指标较高前几年才组建，目前掌握LED的技术达到世界先进水平晶元光电台湾合并后的新晶电在GaN基蓝、绿光外延、芯片和四元系AlGalnp的外延、芯片，月产能分别为世界第一公司国家特色合作公司日亚日本全球GaN蓝光LED和白光LED技术的领导者与台湾企业的联系在增强，持有台湾光磊科技（OpTo Tech）的股权，与Cree在GaN芯片专利上有交叉授权丰田合成日本与日亚一样同为GaN蓝光LED的先驱与Tridonic Atco合资生产高亮度白光LEDCree美国以生产SiC基蓝光LED芯片闻名主要客户是Agilent，Sumitomo和OSRAM，与日亚在GaN芯片专利上有交叉授权Lumileds美国在大功率LED封装产品技术上领先飞利浦电子业务的一部分，因此有掌握整个产业链的可能性，继续与Agilent在产品研发上进行合作，提高了公司在高亮度LED应用产品上的声誉欧司朗德国拥有白光LED专利荧光粉的技术与台湾企业的合作在加强供应链地区外延生长芯片制造封装日本日亚，Rhom丰田合成citizen、stanley、kagoshima欧美欧司朗、lumiledscree、axt、gelcore、uniroyalagilent台湾晶电、华上、璨华光宝、亿光、宏齐、佰鸿、李洲光磊、鼎元大陆厦门三安、大连路美、方大国科、上海蓝宝、上海蓝光、南昌欣磊、士蓝明芯佛山光电、宁波爱米大、厦门华联、镇江稳润产能分布LED产值日本美国台湾欧洲其他2003年51%14%23%8%4%2004年50%13%25%9%3%2005年49%13%26%10%3%2006年47%10%28%10%5%2006年全球蓝光芯片产能分布台湾日本中国韩国美国欧洲37%25%13%14%11%1%竞争格局传统照明巨头介入2006年飞利浦实现了对Lumileds的全资掌控2007年飞利浦以7100万美元将加拿大白光LED生产商TIR Systems公司纳入旗下2007年飞利浦以7.91亿美元左右的价格完成对美国LED照明系统集成商CK的收购Lumileds制造LED芯片和功率型封装TIR拥有Lexel平台（Lexel是白光LED光源主要组件，包括散热、光学设计等）CK在LED照明色彩控制设备及系统领域处于世界前列飞利浦预计LED市场平均成长将超过20%，并可望在2025年达到200亿-300亿美元垂直整合2007年Cree完成对华刚光电零件有限公司的收购收购涉及：LED封装事业部、模组事业部、显示器件事业部Cree拥有了从外延片、芯片到封装的完整产业链，改变只售芯片的单一营销模式同业合并晶元光电（台湾第一大LED芯片商）、元砷光电（台湾第二大LED芯片商）以及连勇光电宣布合并，晶元为存续公司此次合并的对象为台湾LED芯片的主要供货商，客户的重叠性高且产品特性相近合并短期优势是使LED价格稳定，长期优势是稳定原材料的来源及下游议价空间专利壁垒现状专利控制核心专利由日亚、丰田合成、Lumileds、Cree、Osram等控制这些公司采取横向（同时进入多个国家）和纵向（不断完善设计，进行后续申请）扩展方式，在全世界范围内布置了严密的专利网授权方日亚日亚处于蓝光芯片、白光LED专利技术的霸主地位日亚是技术转让、授权、诉讼的主要发起人从授权纠纷数量来看，日亚占60%左右，其次是OSRAM欧美企业OSRAM为主的欧美企业对技术转让授权持积极态度但受持有专利所限，专利授权的主导方向还是由日亚来确定受让方台湾、大陆、韩国等公司受专利牵制很大，其中尤以台湾最为突出目前，NICHIA面临的主要技术威胁主要来自台湾随着大陆企业规模的不断扩展，有可能受到国际大公司的关注而卷入专利纠纷中未来趋势随着OSRAM、Lumileds等企业对外加大授权，NICHIA也将加快对外授权的速度如果日亚有意开放专利授权，将会以产能较大的下游封装厂为主随着台湾、韩国逐步研发出独特的专利技术，其与日亚的相互授权将进一步增加三，LED制造产业3.1 材料制备行业衬底材料主要产品能够用于GAN的衬底材料主要有蓝宝石（Al2O3）、SiC、Si、ZnO、GaN但只有前两种得到了较大规模的商业化应用用Si作为衬底生长GaN基LED是业界寄予厚望的一个技术，但因为存在材料失配引起龟裂、发光效率低、工作电压高、可靠性差等原因，一直没有商业化产业价值衬底材料是LED照明的基础，也是外延生长的基础不同的衬底材料需要不同的外延生长技术，一定程度上影响到芯片加工和器件封装衬底材料的技术路线必然会影响整个产业的技术路线，是各个技术环节的关键技术难度蓝宝石是目前主流的衬底材料，但其硬度仅次于金刚石加工过程中钻取、切割、研磨的工艺难度大、效率很低因蓝宝石衬底片要求表面光洁度在纳米级以上，研磨尤其困难分类比较各类GaN衬底的技术对比衬底材料优点缺点Al2O3光学性能好、化学稳定性好硬度过高（莫氏硬度9）、机械加工性能差、导热性差、大电流下散热问题严重SiC光学性能好、导热性、化学稳定性好价格昂贵、机械加工性能差Si成本低、导电性、导热性、热稳定性好吸光性强、发光效率低、晶格失配、热失配参与者能够提供产品的企业极少，主要是日本日亚、美国Cree一直以来，日本日亚公司垄断了大部分蓝宝石衬底的供应美国Gree公司则是唯一能够提供商用SiC衬底的企业国内情况晶能光电自主研发的具有原创知识产权的“硅衬底发光二极管材料及器件”技术打破了国际技术垄断，并在全球率先实现了硅衬底氮化镓基LED芯片的批量生产基板材料分类GaN、四元、普亮，发光效率和技术难度也是依次排列性能比较基材发光效率颜色发明时间GaN LED超高亮度白、蓝、红、橙、黄1993年四元 LED超高亮度红、橙、黄1990年初普亮 LED普通亮度 红、橙、黄、绿1960年代趋势过去只有蓝光LED使用GaN做为基板材料，现在从绿光到近紫外光的LED，都开始使用目前GaN LED研发方向大概分为：大电流化、短波长化、高效率化等方向3.2 设备制造行业基本情况测试仪器外延材料方面的射线双晶衍射仪、荧光谱仪、卢瑟福背散射沟道谱仪等芯片、器件测试仪器方面的LED光电特性测试仪、光谱分析仪等主要的测试参数有正反向电压、电流特性、法相光强、光强分布、光通量、峰值波长、主波长、色坐标、显色指数生产设备包括了MOCVD设备、液相外镀炉、光刻机、划片机、全自动固晶机、金丝球焊机、硅铝丝超声压焊机、灌胶机、真空烘箱、芯片计数仪、芯片检测仪、倒膜机、光色点全自动分选机等核心产品MOCVD设备核心设备MOCVD供货商的供货能力正成为LED公司产能扩张的瓶颈产业价值目前LED外延片生长技术主要采用有机金属化学气相沉积（MOCVD）方法但即使是这种“最经济”的方法，其设备制造难度也非常大国际上只有德国、美国、英国、日本等少数国家中数量非常有限的企业可以商业化生产设备非常昂贵、一台24片机器的价格高达数千万元（当前价格约300万美元）参与者日本行业最领先的日本企业对技术严格封锁但日亚化学和丰田合成的MOCVD设备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欧美欧美厂商主要包括德国AIXTRON公司和美国VEECO公司德国AIXTRON公司和美国VEECO公司国际市场占有率加起来超过了92%欧美企业对材料的研究有限，因此设备的工艺参数不够完善3.3 外延片芯片制造行业3.3.1 基本情况产业价值芯片的内量子效率、取光效率，统称为LED的电光转换效率在一般情况下，电光转换效率越高，成本、价格越低，其应用面越宽广外延片生长、芯片制造行业的附加值很高，仅次于材料制备制作工艺外延片生长外延片生长主要依靠生长工艺和设备在外延炉（MOCVD）高温高压无氧环境下，有机金属（MO源）和氢化物分解成原子有序地淀积在晶片的表面，成为外延层器件的主要结构如发光层、限制层、缓冲层、反射层均已在外延工序中完成芯片制造芯片制造主要是做正、负极和完成分割检测厂商根据LED元件结构的需要，进行金属蒸镀，然后在外延晶片上光罩蚀刻及热处理而制作LED两端的金属电极，接着将衬底磨薄、抛光切割为细小的LED芯片芯片制造的最后一步是测试分选行业门槛技术、资本密集的“三高”产业：高难度、高投入、高风险某些环节技术难度极大、工艺精度要求极高、对技术和设备的依赖极强氮化镓基化合物半导体外延片材料以及芯片加工是资本投入量最大，技术含量最高，国际竞争最激烈，经营风险最大的领域制造难度仅次于材料制备，同属于技术和资本密集型产业，进入壁垒仍然很高技术难度外延片外延片的技术难题主要包括提高外量子效率、降低结温和有效散热目前核心技术掌握在大企业手中，如美国HP、Cree、德国Osram等芯片衬底较脆且机械加工性差，芯片切割过程的成品率为芯片制造阶段的重点产量GaN芯片的产能主要集中在台湾和日本，但大陆和韩国产能增长迅速在高亮度LED产品中，GaN基芯片由于产品附加值高，各国竞相扩大产能年产（亿）2003年2004年2005年2006年2007年比重台湾80 106 121 139 161 34%日本63 71 87 96 106 22%中国5 12 32 48 90 19%韩国21 35 46 53 62 13%美国25 31 44 48 53 11%欧洲3 4 3 2 2 0%合计197 258 332 386 473 100%行业整合即使同一片外延片上制作出来的芯片效能也可能有较大差别对一致性要求较高的应用领域（如液晶面板背光）而言，一片外延片上只有一部分符合要求对规模大的企业而言，其有多层次的市场结构，可以将不符合某一市场要求的芯片产品调配到另一市场，这样企业的产出效率得到充分提高所以外延片和芯片制造的一体化是行业发展的趋势3.3.2 大陆市场现状增长快中国大陆芯片产能变化提升较快，是全球GaN芯片产能增长最快的地区大陆的蓝光芯片产能已超韩国，成为日、台后的第三大生产国中低端大陆GaN芯片仍以中低端为主性能提升较快，在显示屏、信号灯、户外照明、中小尺寸背光等应用获得认可进口替代目前国内产能不到国内封装需求的一半，高性能、功率LED产品多要依赖进口高档蓝绿、四元芯片从Cree、AXT（大连路明子公司）、UOE、晶元、韩国进口发展历史2002年之前国内LED芯片完全依赖进口2003年国家半导体照明工程启动，GaN功率型芯片从无到有，带动了小功率芯片的发展2006年国内LED芯片需求量660亿只，进口370亿只，国产化率已达到44%2007年白光照明用小功率GaN芯片达80亿只，国产化率超30%，功率型GaN芯片达20%产值发展2008年国内已安装MOCVD设备约100台2009年国内已安装153台，其中生产GaN的设备135台，四元的18台2010年预计到2010年MOCVD的数量达到250台数据国产芯片2007年2008年2009年08年增长09年增长产量（亿）38047055224%17%产值（亿）15192327%21%单价（元）0.039 0.040 0.042 2%3%GaN MOCVD8513559%四元系MOCVD151820%MOCVD合计10015353%增长原因国内发展前几年所购MOCVD设备经过安装调试，陆续投入生产如上海蓝宝、厦门三安、大连路美、上海蓝光、深圳方大等产能转移台湾厂商将部分芯片产能向大陆转移如厦门明达光电加工生产台湾外延商放松外延片出口，国内厂商进口外延片来生产芯片如广东普光、士蓝明芯等产品结构GaN芯片亿只2007年2008年2009年08年增长09年增长产能115 168 269 46%60%产量93 135 182 45%35%产能利用率81%80%68%0%-16%国产化率35%41%46%17%12%2009年种类需求总量国内产量芯片国产率产量比重产量增长GaN LED40018246%33%35%四元 LED39620051%36%18%普亮 LED26017065%31%0%合计105655252%100%16%2008年种类需求总量国内产量芯片国产率产量比重产量增长GaN LED33013541%28%50%四元 LED34817049%36%42%普亮 LED26017065%36%0%合计93847551%100%25%2007年种类需求总量国内产量芯片国产率产量比重产量增长GaN LED2609035%24%四元 LED30012040%32%普亮 LED26017065%45%合计82038046%100%分析结构优化GaN芯片增长率最高，其占产量的比重逐步提高其中蓝、绿芯片80-100亿只，增长率为62.5%产能利用GaN芯片的产能利用率在2009年下滑较快进口替代随着国内产量、质量提升，替代进口LED芯片的趋势更加显著参与者国内企业国内LED外延生长和芯片制造的主要企业有：厦门三安、大连路美、上海蓝光、上海蓝宝、山东华光、杭州士蓝明芯、江西晶能光电、河北同辉、沈阳方大、厦门乾照、江西联创、南昌欣磊、上海大晨、上海宇体、深圳世纪晶源、深圳奥伦德、扬州华夏集成、廊坊清芯、甘肃新天电、武汉迪源、西安中为、广州普光、东莞福地外资企业武汉华灿、厦门晶宇、厦门明达、晋江晶蓝分析大连路美、厦门三安、杭州士兰微取得突破，不断接近海外中高档技术水平3.4 封装行业行业价值封装对LED模块的散热能力起到决定性的影响对单晶粒不甚重要，但在多芯片封装时很重要制作工艺把制作好的芯片粘贴并焊接导线架经由测试、封胶，然后封装成各种不同的产品目前的作法是将LED晶粒接在一均热片上，由均热片降低封装模块的热阻抗；这些LED模块再接合在一片散热基板上作为面光源但单靠单晶粒封装模块显然不足以应付车用头灯、照明灯源的高流明，走向多芯片LED封装，及芯片直接黏着基板已是未来发展趋势分类类型特征结构点光源子弹形、圆形、矩形、多边形、椭圆形等环氧包封、金属陶瓷底座、环氧封装、表面贴装面光源发光面积大，可见距离远，视角宽，圆形、梯形、三角形、正方形、长方形等双列直插、单列直插、表面贴装发光显示器数码管、符号管、米字管、矩形管、光柱显示器表面贴装、混合封装技术难度早期单芯片LED的功率不高，发热量有限，封装方式相对简单随着应用领域扩展，封装逐步发展成扁平化、大面积式的多芯片封装模块行业壁垒低端封装传统引线型LED封装技术已相对成熟壁垒低，价格为竞争关键，在中国属于劳动密集产业高端封装封装影响高亮度高功率LED系统的散热能力壁垒高，强调规模经济，散热性能是重要的技术指标主要公司2005年全球前十大封装厂商市场占有情况销售额（亿美元）全球市场占有率日亚Nichia9.60 20%citizen5.19 11%Osram4.43 9%Agilent3.16 7%Sharp2.81 6%Cree2.68 6%Stanley2.55 5%台湾宝光Lite-on2.28 5%Vishay2.11 5%日本罗姆Rohm2.00 4%合计36.81 78%我国现状我国已成为世界LED封装的重要基地，占世界市场的20%数量多国内LED封装企业在500-599家，尤以珠三角密集规模小具有一定规模、销售在千万元以上的企业约100家中低端大陆企业Chip LED的产能加起来不到日本citizen的1/10新型LED包括Chip LED、Top LED、Power LED的封装起步不久，仍有技术问题投资不大设备投资强度适中（视生产线的自动化程度和设备精度）劳动密集对产品质量要求不高时，手工都可以作业产值（亿粒）2003年2004年2005年2006年2007年2008年2009年产值100112133146168185204增长率12%19%10%15%10%10%产量2604105506608209401056单价0.38 0.27 0.24 0.22 0.20 0.20 0.19 参与者主要封装企业有：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、深圳雷曼、深圳光量子、珠海力丰四，LED应用产业4.1 基本情况技术难度技术更多地体现在系统设计、结构设计、散热处理以及二、三次光学设计LED与其他技术的结合，比如和控制技术、电源技术、太阳能技术等产量我国LED产业出口额占销售额的60-70%产值2009年国内半导体照明应用构成产值（亿）份额景观装饰照明14023%显示屏12020%照明7513%手机等便携电子6511%LCD背光6010%交通信号356%指示254%汽车122%其他6811%合计600100%分析我国主要市场为，景观装饰、显示屏、指示灯、手机及数码相机等小尺寸背光、太阳能LEDLED应用应用具体应用产值现状信息显示电子仪器、设备、家用电器等的信息显示、数码显示和各种显示器，以及LED显示屏(广告、记分牌等)目前市场份额有100多亿潜在市场有几百亿占有率高交通信号灯城市交通、高速公路、铁路、机场、航海和江河航运用的信号灯等现有市场份额有几十亿潜在市场有上百亿占有率较高汽车用灯汽车内外灯、转向灯、刹车灯、雾灯、前照灯、车内仪表显示及照明等目前市场份额有十几亿潜在市场有上百亿车头灯占比率低背光源小尺寸背光源小于10英寸，主要用于手机、MP3、MP4、PDA、数码相机、摄像机和健身器材等目前市场份额有几十亿潜在市场有几百亿占有率高中等尺寸背光源介于10英寸20英寸之间，主要用于手提电脑、计算机显示器和各种监视器占有率偏低大尺寸背光源大于20英寸，主要用于彩色电视的LCD显示屏占有率低照明应用范围比较广阔，包括室外景观照明、室内装饰照明、专用装饰照明、特种照明以及普通照明潜在市场将逐步开发将带动上千亿的产业规模室外占有率高各个不同的应用领域发展情况不一，但可以预期的是随着LED技术的不断进步和成本的不断下降室内占有率低发展趋势短期观察手机市场仍为LED出货比重最大宗10寸以下的LED背光、大型广告牌与LED车内用照明与车尾灯产品发展稳定中期观察NB背光源与LED室外照明将稳定成长长期观察大尺寸（如monitor、TV）背光源、LED车头灯与室内一般照明预计在大中尺寸液晶面板、车载设备中普及还需要3-4年照明设备估计2010-2015年才能普及4.2 照明应用行业概述LED照明器具是由LED光源、电器附件和器具组成LED照明较普通照明具备了节能、响应时间短、使用时间长、绿色环保等优势技术标准LED照明产品检测技术和产品标准远远不能适应我国LED照明工业发展的要求国际照明委员会（CIE）和国际电工委员会（IEC）都没有关于照明LED的标准产值2007年按应用分中国LED照明市场规模（按销售额）应用领域交通信号灯汽车用照明室内装饰灯景观