LED行业简要分析报告6963doc.docx

1、LED行业简要分析报告6963doc最新资料 ,Word 版，可自由编辑！ 第 1 页 共 43 页一、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 L

2、ED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.第 2 页 共 43 页一、LED概述（一）LED基本原理半导体发光二极管（ LED，Light

3、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，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

4、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 技第 3 页 共 43 页术的不断进步， 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 ）

5、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分类及应用领域第 4 页 共 43 页LED分类 材料 应用GaP、GaAs、 3C家电一般亮度AlG

6、aAs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（1300-1550n AlGaAs 光通讯光源m ）第 5 页 共 43 页1、 核心设备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，MOCV

7、D 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 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

8、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（Toyoda 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 。第 6 页 共 43 页根据最新消息，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

9、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。 22、 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 Al 2O3 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

10、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第 7 页 共 43 页蓝绿光 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

11、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 Al 2O3 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

12、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，国内市场对高纯第 8 页 共 43 页金属有机化合

13、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

14、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第 9 页 共 43 页外延片清洗 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31、 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

15、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，第 10 页 共 43 页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

16、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 2mm 、3mm 、4.4mm 、5mm 、7mm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

17、2002 年，表面组装封装的 LED(SMDLED)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第 11 页 共 43 页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

18、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、 封装与测试设备第 12 页 共 43 页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，

19、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 3528 SMD 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 1020% ，而 LED 应用大概也占 1020%

20、 。图5 LED 产业链各环节的平均毛利率第 13 页 共 43 页三、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

21、 全球 LED 产业发展趋势第 14 页 共 43 页全球 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（ Toyoda Gosei ）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（ Osram Opto）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

22、生产地。（二）全球 LED应用领域比重第 15 页 共 43 页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Strategies Unlimited 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 7 2008 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

23、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% 。第 16 页 共 43 页台湾在全球 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，第 17 页 共 43 页