LED行业简要分析报告6963doc.docx
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LED行业简要分析报告6963doc
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一、LED概述.............................................................................................................3........
（一）LED基本原理.........................................................................................3.......
（二）LED的应用领域......................................................................................3......
二、LED产业链.........................................................................错....误.！
未定义书签。
（一）外延片生产...........................................................错....误.！
未定义书签。
（二）芯片制备.................................................................................................9.......
（三）封装与测试..........................................................................................1..0....
三、全球LED产业状况..........................................................................................1..4....
（一）全球LED产业概况...............................................................................1..4...
（二）全球LED应用领域比重.......................................................................1..5...
（三）全球LED厂商分布...............................................................................1..6...
（四）全球LED专利竞争...............................................................................1..9...
四、国内LED产业状况..........................................................................................2..1....
（一）国内LED产业发展现状.......................................................................2..1...
（二）国内LED产业地区分布.......................................................................2..4...
（三）国内LED重点厂商情况.......................................................................2..5...
五、LED应用市场分析...........................................................................................2..6....
（一）LED显示屏...........................................................................................2..6....
（二）消费电子用LED...................................................................................2..8....
（三）照明用LED...........................................................................................3..1....
（四）车用LED................................................................................................3..3....
六、LED行业发展前景展望与投资建议................................................................3..4..
（一）国家相关产业政策...............................................................................3..4...
（二）发展有利和不利因素...........................................................................3..5...
（三）行业未来发展前景...............................................................................3..7...
（四）公司在LED行业投资的相关建议........................................................3..7.
附录：
......................................................................................................................3..9......
（一）目前具有LED相关业务的上市公司汇总.........................................3..9.
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一、LED概述
（一）LED基本原理
半导体发光二极管（LED，LightEmittingDiode），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，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
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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（850～1550mm）和可见光（450～780mm）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
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LED分类材料应用
GaP、GaAs、3C家电
一般亮度
AlGaAs
消费电子
AlGaInP（红、橙、黄）户外显示屏
可见光LED
交通信号灯
（波长为450—
InGaN（蓝、绿）
背光源
780nm）
高亮度
车用照明
背光源
白光LED
照明
不可见光LED
短波长红外光
IRDA模组
（波长为GaAs、AlGaAs
（850-950nm）
遥控器
850-1550nm）
长波长红外光
（1300-1550nAlGaAs光通讯光源
m）
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1、核心设备
MOCVD设备将Ⅱ或Ⅲ族金属有机化合物与Ⅳ或Ⅴ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4MOCVD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王海军推算）。
由于维易科预估2010年全球
MOCVD机台需求量将达400~500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。
1
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。
而行业内最领
先的日本企业对技术严格封锁，其中对GaN材料研究最成功的日本日亚化学和丰
田合成（ToyodaGosei）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。
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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。
2009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。
2
2、原材料：
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。
2
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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。
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
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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、
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
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外延片
清洗清洗机
蒸镀蒸镀机、电子枪
烘烤、上光阻、照相
黄光作业
曝光、显影
化学蚀刻刻蚀机
熔合
研磨减薄机、清洗机
切割切割机
探针测试台
测试
颗粒度检测仪
LED芯片
（三）封装与测试
3
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LED封
装则是完成输出电信号，保护管芯正常工作，输出：
可见光的功能，既有电参数，
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又有光参数的设计及技术要求，无法简单地将分立器件的封装用于LED。
目前LED
产品的封装类型主要有直插式（又称引脚式，支架式、lamp）、表贴式（SMD）。
直插式LED（lamp）
直插式封装是最先研发并成功投放市场的封装结构，品
种繁多，技术成熟度高，封装内结构与反射层仍在不断改进。
典型的传统LED安置在能承受0.1W输入功率的包封内，其
90％的热量是由负极的引脚架散发至PCB板，再散发到空
气中，如何降低工作时p-n结的温升是封装与应用必须考虑的。
包封材料多采用
高温固化环氧树脂，其光性能优良，工艺适应性好，产品可靠性高，可做成有色
透明或无色透明和有色散射或无色散射的透镜封装，不同的透镜形状构成多种外
形及尺寸，例如，圆形按直径分为Φ2mm、Φ3mm、Φ4.4mm、Φ5mm、Φ7mm
等数种，环氧树脂的不同组份可产生不同的发光效果。
目前直插式LED的设计已相对成熟，目前主要在衰减寿命、光学匹配、失效
率等方面可进一步上台阶。
贴片式LED（表面组装封装，SMD）
在2002年，表面组装封装的LED（SMD
LED）逐渐被市场所接受，并获得一定的市场
份额，从引脚式封装转向SMD符合整个电
子行业发展大趋势，很多生产厂商推出此类产品。
表面组装技术（SMD）是一种可以直接将封装好的器件贴、焊到PCB表面指
定位置上的一种封装技术。
具体而言，就是用特定的工具或设备将芯片引脚对准
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预先涂覆了粘接剂和焊膏的焊盘图形上，然后直接贴装到未钻安装孔的PCB表面
上，经过波峰焊或再流焊后，使器件和电路之间建立可靠的机械和电气连接。
SMT
技术具有可靠性高、高频特性好、易于实现自动化等优点。
2、LED封装流程及对应设备
LED芯片
扩片扩片机
固晶机
固晶
烘烤机
烘烤
自动焊线机、
焊线
超声波焊线
灌胶机
封胶
烘烤烘烤机
切割切割机
分光分色分光测试机
编带包装编带机
LED成品
3、封装与测试设备
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LED主要封装生产设备包括固晶机、焊线机、封胶机、分光分色机、点胶机、智
能烤箱等。
LED主要测试设备包括IS标准仪、光电综合测试仪、TG点测试仪、积分
球流明测试仪、荧光粉测试仪等及冷热冲击、高温高湿等可靠性试验设备。
除标准仪
主要来自德国和美国外，其它设备目前均有国产厂家生产供应。
固晶机
4、封装材料
除芯片外，在LED封装中的原材料还有LED支架，荧光粉（用于白光LED），
导电银胶，环氧树脂，LED透镜，LED散热架，金线等。
其中芯片约占成本60%，
框架（包括LED支架，散热架、透镜）约占成本的20%，环氧树脂约占6%，金
线约占2%，荧光粉约占2%，其他约10%。
下图为3528SMD封装的成本结构。
LED产业链从上游到下游行业的进入门槛逐步降低。
上游为单晶片及其外延，
中游为LED芯片加工，下游为封装测试以及应用。
其中，上游和中游技术含量较
高，资本投入密度大，为国际竞争最激烈、经营风险最大领域。
在LED产业链中，
LED外延片与芯片约占行业70%利润，LED封装约占10~20%，而LED应用大
概也占10~20%。
图5LED产业链各环节的平均毛利率
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三、全球LED产业状况
（一）全球LED产业概况
在过去的5年里，全球LED市场处于快速增长阶段，到2008年底，全球LED
市场销售的总规模达到了89.2亿美元，比2007年增长了11.8%。
我们认为，尽管受到金融危机影响，2008年全球LED市场增长率较2007年
有所下降，但与其他电子器件及集成电路产品市场的个位数甚至负增长相比，仍
然保持了两位数以上的快速增长。
未来随着高亮度LED在景观照明、汽车车灯、
大尺寸LCD背光源、LED路灯等应用领域的驱动下，市场还将加速成长。
图6全球LED产业发展趋势
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全球LED产业主要分布在日本、中国台湾地区、欧美、韩国和中国大陆等国
家与地区。
其中日本约占据50%的份额，是全球LED产业最大生产国，其动向几
乎为LED行业的指针。
日本的日亚化学（Nichia）是全球最大的高亮度LED供货
商，丰田合成（ToyodaGosei）是全球第四、日本第二大高亮度LED生产厂商。
欧美地区的欧司朗（OsramOpto）为全球第二大也是欧洲最大高亮度LED厂商。
我国台湾地区产值第二。
由于台湾是全球消费电子产品生产基地，其LED业以可
见光LED为主，目前是全球第一大下游封装及中游芯片生产地。
（二）全球LED应用领域比重
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2006年到2008年LED的成长来源主要是手机背光源、汽车照明、特殊照明
（如景观照明、LED显示屏、交通信号灯等）及15寸以下液晶面板的背光源，液
晶显示器和液晶电视（LCD）面板的背光源在2008年出现大规模量产。
据
StrategiesUnlimited统计，2007年全球LED照明市场猛增60%，达到3.3亿
美元。
该公司预计2012年该市场总额将达14亿美元。
图72008年全球LED应用领域比重
（三）全球LED厂商分布
1、全球供应国和地区
日本凭借在高亮度蓝光和白光LED的专利技术优势，在全球高亮度LED市场
居于领导地位，市场占有率达到50%。
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台湾在全球LED的产值排名第二，市场占有率约24%，台湾以低价策略逐渐
威胁到日本的领导地位，基本占据了全球中低端LED的绝大部分市场。
其他地区，比如韩国和中国大陆，由于MOCVD的相继投产，也带动产能的
释放，出现增长。
2、全球LED供应厂商
全球主要LED厂商所处产业链的分布
图8：
全球LED上、中、下游供应商
全球五大厂商
全球LED高端市场由五大厂商Cree、Lumileds、Nichina（日亚）、Osram
和Toyoda（丰田合成）所控制。
五大厂商在全球高亮度LED的市场占有率超过
50%。
美国Cree以生产SiC基蓝光LED芯片闻名，美国Lumileds在大功率LED
封装产品技术上领先，日本日亚是全球GaN蓝光LED和白光LED技术的领导者，
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