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半导体产业芯片中国LED产业踏平坎坷成大道

“中国LED照明领域的低碳时代已经来临,作为能源消耗大户的传统照明系统将被LED照明取代已成为不争的事实。多年来,我国的LED产业从无到有,从小到大,从不为社会所了解到社会各界的高度重视、妇孺皆知,取得了长足的发展。目前已形成了从外延生长、芯片制造、封装、应用、测试、标准的一个较完整的产业链。”中国光学光电子行业协会光电器件分会理事长杨克武表示。2009年全球LED市场产值达80亿美元,中国LED应用产品达到600亿元,2010年我国LED产业产值将超过1500亿元。从电子信息领域进入照明领域,为LED产业提供了更加广阔的市场空间和创新空间,也成为当前产业发展的热点。随着市场的拓展和技术的进步以及政策的助力,中国LED产业正在经历“由蛹化蝶”的蜕变,蜕变的过程是痛苦的,但结果是美丽的。

政策利好促产业超常发展

LED照明是新型战略性产业,相继出台的政策和措施为产业发展营造了良好的环境。

去年12月30日国家发展和改革委员会、住房和城乡建设部、交通运输部等三部委在京联合举办半导体照明产品应用示范工程工作会。有专家表示,这是2007年科技部“十城万盏”推广路灯示范项目的一个延续。虽然“十城万盏”反映出一些问题,但不可否认“十城万盏”对LED照明的巨大推动作用。此次选定的20个半导体室内照明应用项目、15个半导体路灯应用项目和15个半导体隧道灯应用项目,通过统一招标确定了三大类产品的28家入围企业及产品规格型号、协议供货价格。入围企业之一的晶能光电相关人士表示,此次招标对LED照明产品的推广以及LED照明市场的规范具有重大意义。

LED照明产业是新型战略性产业,近年来,我国对这一产业的发展给予了高度重视,无论是国家层面还是地方层面,都相继出台了不少支持产品开发、技术创新以及应用推广的政策措施,为产业发展营造了良好的环境。国家发展和改革委员会、工业和信息化部等六部委在2009年9月联合发文《关于印发半导体照明节能产业发展意见的通知》,2010年10月国务院出台关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定,决定明确提出现阶段重点培育和发展包括节能环保、新一代信息技术、生物、高端装备制造、新能源、新材料、新能源汽车等七大产业。在这七大产业中,半导体照明材料成为新材料领域努力实现快速健康发展的战略性新兴产业之一。

据不完全统计,目前已经有14个省、市明确建设半导体照明工业园,把LED产业作为本地区的新兴产业来发展。在“863”计划、电子发展基金、十大重点节能工程、高技术产业化示范工程、企业技术升级和结构调整专项等支持下,我国半导体照明技术的研发和产业化取得可喜的进步。据行业协会统计,我国半导体照明产业2009年销售产值达到800多亿元,同比逆势增长30%以上,这也是在国际金融危机中为数不多的保持高成长性的行业领域,我国已经成为全球半导体照明产业发展最快的区域之一,同时也是一个非常重要的生产制造基地和应用市场。

上游突破使产业链日趋完整

初步形成外延、芯片、器件封装及集成应用较完整研发与产业体系,为做大做强LED产业奠定了基础。

“我国LED外延材料、芯片制造、器件封装、荧光粉等方面均已显现具有自主技术产权的单元技术,部分核心技术具有原创性,初步形成了从上游材料、中游芯片制备、下游器件封装及集成应用的比较完整的研发与产业体系,为我国LED产业做大做强在一定程度上奠定了基础。”中科院半导体所所长李晋闽表示。

LED产业链比较长,主要包括衬底材料、外延生长、芯片制造、器件封装、应用产品和相关的关键设备仪器、材料等环节,其中利润和技术含量最高的是在衬底外延芯片这方面。据行业协会统计,2009年我国LED企业近4000家,产值827亿元,年均增长20%,上游外延、芯片产业2009年产值为23亿元。我国LED芯片产业从无到有,年增长率达到25%。特别是通过自主创新发展起来的硅衬底LED技术取得突破性进展,中国电子科技集团第十三所教授张万生介绍说,半导体照明研发中心和国家半导体质量监督检验中心对江西晶能公司送来的一批(100只)硅衬底1mm×1mm功率型芯片进行了测试,测试结果令人振奋,350mA下,峰值波长450nm,辐射功率在350mW以上,为国产功率芯片的最高水平。“这是我国功率LED技术发展的新曙光。”张万生表示。上游产业的发展为LED照明产业健康发展、为LED照明产品走出国门奠定了非常坚实的基础。

LED封装和应用一直是我国发展较快的领域。据行业协会统计,我国LED封装最近的年均增长率保持在10%以上,我国已经成为全球重要的LED封装基地。应用方面近年来更是以30%以上的年增长率高速发展。据了解,我国28个省市的104个城市(镇)安装了超过30万盏LED路灯、隧道灯。另外,地铁、商场、办公场所、地下停车场、学校、医院等室内照明也均有示范案例,据统计已超过60万盏。目前,就地区分布而言,我国已经初步形成了珠江三角洲、长江三角洲、北方地区、江西及福厦地区等四大LED产业集聚区。

作为快速发展的LED产业,中国具有广阔的市场需求,不可否认,我们在技术方面与发达国家还存在差距,但也正是这种差距为我们提供了巨大的市场空间和创新空间。根据我国市场的需求和现有的技术实力,遵循市场规律和高新技术发展规律,我国LED产业一定会更加快速健康发展。

专家观点

佛山国星光电董事长王垚浩

我国初步形成完整LED产业链

·目前我国芯片企业产业化线上完成的功率型芯片,封装后光效超过90lm/W。

·受益于功能性照明的启动,下游应用领域发展正在加速。

我国于2003年正式启动了“国家半导体照明工程”计划。2005年又启动了“半导体照明工程产业化技术开发”重大项目。在“十一五”计划中,国家继续把半导体照明工程作为一个重大工程来推动。2006年初,“高效节能、长寿命的半导体照明产品”的研发被列入《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020)》中的第一重点领域(能源)的第一优先主题(工业节能)。2009年,科技部在天津、石家庄等21个城市启动“十城万盏”半导体照明应用工程试点工作。

2009年10月,国家发改委等6部门出台《半导体节能产业发展意见》为我国半导体照明产业指明方向。2010年9月,国务院常务会议审议并原则通过《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》,半导体照明位列其中。

我国有10余个省、50多个城市都将半导体照明产业作为未来重点发展的支柱产业。近两年国内掀起LED投资热潮,仅2009年上半年就超过200亿元。多家上市公司通过收购或募集资金投入半导体照明领域,也有多家半导体照明企业积极准备上市以募集资金扩大规模。目前国内半导体照明产业相关企业共有3000多家,其中外延芯片企业有62家,封装企业有约600家,应用企业超过2000家。外延芯片企业主要有厦门三安、大连路美、上海蓝光、上海蓝宝、山东华光、杭州士兰明芯、江西晶能光电等,封装企业有佛山国星、厦门华联、江苏稳润、广州鸿利、宁波升谱、深圳瑞丰等。

我国LED外延材料、芯片制造、器件封装、荧光粉等方面均已显现具有自主技术产权的单元技术,部分核心技术具有原创性,初步形成了包括LED外延片生产、LED芯片生产、LED器件封装以及LED应用在内的完整的产业链。在“国家半导体照明工程”的推动下,形成了上海、大连、南昌、厦门、深圳、扬州和石家庄7个国家半导体照明工程产业化基地。

目前我国芯片企业产业化线上完成的功率型芯片封装后光效超过90lm/W。具有自主知识产权的功率型硅衬底LED芯片封装后光效达到78lm/W,2009年国内半导体市场芯片国产化率已超过50%。Cree、旭明等芯片厂商都以合资等形式进入了中国市场,这将进一步带动芯片的国产化,2015年芯片国产化率有可能达到70%。

国内在封装领域取得了大的发展与进步,生产的LED封装器件已能够满足如显示屏、光源模块、路灯、筒灯等半导体应用热点领域的国内需求,特别是直插式LED器件、SMD器件性能与国外差距很小,且这些封装结构专利逐渐失效,减少了国内企业进入国际市场的障碍。

根据国家半导体照明工程研发及产业联盟的统计,至2010年8月中国半导体照明总产值已达900亿元,年底将突破1200亿元。上游外延和芯片领域,2009年投产的MOCVD为135台,至2010年年底将有300台MOCVD安装完毕,预计到2012年会接近1000台,到2015年会超过1500台,产值达到225亿元。中游封装领域,企业开始全面向下游应用端延伸。下游应用领域,受益于功能性照明的启动,发展正在加速,2010年的增长率将超过50%。

中国现为全球最大的LED户外照明市场,2009年总计设置约25万盏LED路灯,占全球LED照明市场的42%,预估2010年LED路灯将发展至40万盏,占全球照明市场的46%。

杭州远方光电信息有限公司董事长潘建根

LED现有标准和检测技术不能满足需求

·我国通过自主创新解决了半导体照明检测中的部分关键技术。

·LED标准化工作得到国际肯定,目前我国专家正在积极争取国际标准话语权。

在国家发改委、科技部、工业和信息化部等部委的大力支持下,经过“十五”和“十一五”的大力发展,我国已经初步建成了较为完整的半导体照明产业链,其中以下游LED应用产品领域最为发达,上游外延芯片技术较为薄弱。

虽然近年来国内对LED外延片和芯片制备的投资力度突增,不断取得技术突破,专利申请量突飞猛进,但与国外龙头企业相比,仍然存在较大差距。

近两年,我国半导体照明产业呈井喷之势发展,许多传统照明企业以及原先非照明电器或半导体领域的企业纷纷转战半导体照明市场。目前,国内LED照明产品已广泛应用于照明、显示、背光源等各种领域中,但在室内照明、中大尺寸LCD背光源以及其他新型光源等方面国内外市场都尚未大规模应用,其蕴含的市场前景巨大,不容小觑。

尽管产业迅猛发展,但企业数量多、规模小、产业链发展不均衡、研究力量分散,缺乏统一的检测和标准评价平台等不利因素。LED产品鱼龙混杂、制造商标称与实际严重不符等现象严重影响了市场秩序,阻碍了产业的健康有序发展,因此,标准和检测在国内产业发展的现阶段十分重要。

和许多发达国家一样,我国也十分重视半导体照明的检测技术研究和标准化工作。通过前期国家“863”等项目,我国已经通过自主创新解决了半导体照明检测中的部分关键技术并开发了相应的具有世界领先或先进水平的检测设备。同时,全国半导体照明工程研发及产业联盟(CSA)、全国照明电器标准化技术委员会(SAC/TC224)、全国稀土标准化技术委员会(SAC/TC229)、工业和信息化部半导体照明技术标准工作组等也积极组织专家,自主研制了一批LED标准。目前我国已出台了20多项标准和技术规范,一定程度上缓解了标准缺失给行业带来的严重影响。但LED性能十分复杂,产品类型丰富多样,新技术层出不穷,现有的标准和检测技术远不能满足当前需要。

值得一提的是,我国现阶段所做的LED标准化工作得到了国际社会的肯定,目前我国专家正在积极争取国际标准的话语权。

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