LED外延片及芯片（LED行业核心部件）行业概况（DOC 36页）

LED外延片及芯片（LED行业核心部件）行业概况（DOC 36页） LED外延片及芯片(LED行业核心部件)行业概况 内容提要: 一、LED外延片、芯片是整个LED产业链的上游部分，约占LED行业利润70% LED 行业中技术层次最高，代表行业发展水平的重要部分，是外延片、芯片、等核心器件是 整个LED产业链的上游部分。其制造技术的发展水平直接决定了LED 行业的产业结构和市场地位。具有技术优势的国家如美国、日本等在核心器件的原材料生产和器件设计上均处于世界领先水平，可见其地位在LED 行业发展中十分重要。在LED利润分布中占约70% 二、LED外延片主要生产技术:MOCVD被国外垄断，国内生产企业需高额进口 外延片生长技术主要采用有机金属化学气相沉积方法(MOCVD)，其供给由国际巨头目前LED 爱思强(德国)、维易科(美国)以及日本酸素垄断。目前，国内所有生产LED外延片、芯片的企业均需从国外高额进口MOCVD设备，而此类设备每台约需1500万元，购置成本约占整个LED生产线成本的2/3。 2010年1月，国产LED MOCVD设备在广东昭信半导体装备制造有限公司成功下线。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。 三、我国的LED 芯片相对薄弱但芯片企业稳步增加 从芯片的制造流程可以看到，其成本的大部分为外延片的生产，其它部分的加工以及封装成本较少仅占到30%。 目前我国的 LED 芯片制造成本虽然相对外资产品较低，但在外延片技术上的投入比例依然很大，并没有摆脱各国的共性。不过随着外延片生产技术和工艺的提升，我国LED 芯片的制造成本有望继续降低。 据LED 产业研究机构LEDinside 统计，至2009年8月，中国大陆现存LED 芯片生产企业达62个，近几年呈快速上涨的势头。 四、LED外延片、芯片生产企业毛利率约为40% 目前 LED 上游外延片及芯片制造的毛利率水平普遍在40%以上，个别优势企业甚至超过50%，中游封装和下游应用领域的技术含量相对较低，但毛利率仍能达到30%。 第1页，共36页 目录 名词解释 ......................................................... 4 1 LED行业基本情况 ................................................ 5 1.1 LED发展阶段................................................. 5 1.2 常见LED分类 ................................................ 6 1.3 LED特点..................................................... 6 1.4 LED产业结构................................................ 7 1.4.1 LED上游产业 ........................................... 8 1.4.2 LED中游产业 ........................................... 8 1.4.3 LED下游产业 ........................................... 8 1.5 LED产业政策................................................. 9 1.5.1 关于《电子信息产业调整和振兴规划》中的LED政策......... 9 1.5.2 关于《轻工业调整和振兴规划》中的LED政策 .............. 10 1.5.3 《平板电视能效限定值及能效等级》...................... 10 1.5.4 “十城万盏”LED应用示范工程 .......................... 11 2 LED目前市场规模及前景 ......................................... 13 2.1 全球LED市场受显示器背光源和照明驱动，市场规模近100亿元 ... 13 2.2 中国LED 市场规模巨大，产业链结构有待优化................... 15 2.3 LED应用发展趋势:AMOLED(有源矩阵有机发光二极体面板)...... 17 3 我国LED上市公司利润及规模概况 ................................. 20 4 我国LED外延片及芯片产业总体概况 ............................... 22 4.1 外延片及芯片占LED行业利润70%，国内生产企业数量逐步增加.... 22 4.2 LED核心器件生产流程........................................ 22 5 LED外延片制造概况 ............................................. 24 5.1 衬底材料是LED照明的基础，也是外延生长的基础 ............... 24 5.2 外延片产品消费结构 ......................................... 25 5.3 外延片制造成本分析 ......................................... 25 5.4 LED外延片主要生产工艺及设备................................ 26 第2页，共36页 5.4.1 MOCVD 在LED 生产中至关重要 ........................... 26 5.4.2 MOCVD 订单预示LED 未来产能扩张 ....................... 27 5.4.3 MOCVD生产设备概况 .................................... 28 6 LED芯片生产概况 ............................................... 31 6.1 LED芯片的分类.............................................. 31 6.2 LED芯片制造流程............................................ 31 6.3 芯片制造成本分析 ........................................... 33 6.4 LED芯片厂商介绍............................................ 33 6.4.1 国外LED芯片大牌厂商.................................. 33 6.4.2 台湾LED芯片厂商...................................... 33 6.4.3 大陆LED芯片厂商...................................... 34 6.5 我国的LED 芯片相对薄弱但芯片企业稳步增加................... 34 第3页，共36页 名词解释 LED:Light Emitting Diode，发光二极管，是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。 HB LED:高亮度发光二极管。 GaN: 氮化镓，属第三代半导体材料。禁带宽度在T=300K时为3.2-3.3eV，晶格常数为0.452nm。 MOCVD:是金属有机化合物化学气相淀积(Metal-organic Chemical Vapor DePosition)的英文缩写，是在LED外延生长(VPE)的基础上发展起来的一种新型气相外延生长技术。 蓝宝石:是刚玉宝石中除红色的红宝石之外，其它颜色刚玉宝石的通称，主要成分是氧化铝(Al2O3)。 LCD TV:可以接受TV信号的液晶显示器。 mcd:光通量的空间密度，即单位立体角的光通量，叫发光强度，是衡量光源发光强弱的量，其中文名称为“坎德拉”，符号就是“cd”。 InGaAlP:磷化铝镓铟，是四元系化合物半导体材料，是制造红色和黄色超高亮度发光二极管的最佳材料。 lGaInN:氮化物半导体材料，是制备白光LED的基石。 OLED:即有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode)，又称为有机电激光显示(Organic Electroluminesence Display, OELD)，OLED屏幕具备许多LCD不可比拟的优势。 AMOLED: (Active Matrix/Organic Light Emitting Diode)是有源矩阵有机发光二极体面板。相比传统的液晶面板，AMOLED具有反应速度较快、对比度更高、视角较广等特点。 第4页，共36页 1 LED行业基本情况 LED(Light Emitting Diode)，即发光二极体，是一种能够将电能转化为可见光的半导体。与传统光源，如白炽灯和节能灯不同，LED采用电场发光和低压供电。它具有寿命长、光效高、光色纯、稳定性高、安全性好、无辐射、低功耗、抗震、耐击打等一家族优点，被誉为21世纪新固体光源时代的革命性技术。 进入20世纪90年代，随着氮化物LED的发明，LED的发光效率有了质的飞跃，而组成白光的重要原色蓝光，也在1992年由日本着名LED企业日亚化学的中村修二发明。这样整个可见光领域的单色LED已经完整，能够满足各种单色发光的应用场所。 1.1 LED发展阶段 LED显示屏的发展可分为以下几个阶段:第一阶段为1990年到1995年，主要是单色和16级双色图文屏。用于显示文字和简单图片，主要用在广场、车站、金融证券、银行、邮局等公共场所，作为公共信息显示工具。 第二阶段是1995年到1999年，出现了64级、256级灰度的双基色视频屏。视频控制技术、图像处理技术、光纤通信技术等的应用将LED显示屏提升到了一个新的台阶。LED显示屏控制专用大规模集成电路芯片也在此时由国内企业开发出来并得以应用。 第三阶段从1999年开始，红、纯绿、纯蓝LED管大量涌入中国，同时国内企业进行了深入的研发工作，使用红、绿、蓝三原色LED生产的全彩色显示屏被广泛应用，大量进入体育场馆、会展中心、广场等公共场所，从而将国内的大屏幕带入全彩时代。 随着LED原材料市场的迅猛发展，表面贴装器件从2001年面世，主要用在室内全彩屏，并且以其亮度高、色彩鲜艳、温度低的特性，可随意调整的点间距，被不同价位需求者所接受，在短短两年多时间内，产品销售额已超过3亿元，表面贴装全彩色LED显示屏应用市场进入新世纪。为了适应2008年奥运会的“瘦身” 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 ，利亚德开发了表面贴装双基色显示屏，大量用于训练馆和比赛计时计分系统。在奥运场馆全彩屏方面，为紧缩投资，全彩屏大部分采用可拆卸方式，奥运期间可作为实况转播工具，赛事结束后可用于租赁，作为演出、国家政策发布等公共场合应用工具，通过这种方式可尽快收回成本。 就市场而言，中国加入WTO、北京申奥成功等，成为LED显示屏产业发展的新契机。国内LED显示屏市场保持持续增长，目前在国内市场上，国产LED显示屏的市场占有率近95%。国际上LED 第5页，共36页 显示屏的市场容量预计以每年30%的速度在增长。 LED显示屏的主要制造厂商集中在日本、北美等地，我国LED制造厂商出口的份额在其中微不足道。据不完全统计，世界上目前至少有150家厂商生产全彩屏，其中产品齐全，规模较大的公司约有30家左右。(数据来源:ledinside) 1.2 常见LED分类 (1)按发光管发光颜色分 按发光管发光颜色分成红色、橙色、绿色(又细分黄绿、标准绿和纯绿)、蓝光等。另外，有的发光二极管中包含二种或三种颜色的芯片。根据发光二极管出光处掺或不掺散射剂、有色还是无色，上述各种颜色的发光二极管还可分成有色透明、无色透明、有色散射和无色散射四种类型。散射型发光二极管不适合做指示灯用。 (2)按发光管出光面特征分 按发光管出光面特征分为圆灯、方灯、矩形、面发光管、侧向管、表面安装用微型管等。圆形灯按直径分为φ2mm、φ4.4mm、φ5mm、φ8mm、φ10mm及φ20mm等。由半值角大小可以估计圆形发光强度角分布情况。 (3)从发光强度角分布图来分有三类: 高指向性。一般为尖头环氧封装，或是带金属反射腔封装，且不加散射剂。半值角为5?,20?或更小，具有很高的指向性，可作局部照明光源用，或与光检出器联用以组成自动检测系统。 标准型。通常作指示灯用，其半值角为20?,45? 散射型。这是视角较大的指示灯，半值角为45?,90?或更大，散射剂的量较大。 (4) 按发光二极管的结构分 有全环氧包封、金属底座环氧封装、陶瓷底座环氧封装及玻璃封装等结构。 (5)按发光强度和工作电流分 按发光强度和工作电流分有普通亮度的LED(发光强度小于10mcd);超高亮度的LED(发光强度大于100mcd);把发光强度在10,100mcd间的叫高亮度发光二极管。一般LED的工作电流在十几mA至几十mA，而低电流LED的工作电流在2mA以下(亮度与普通发光管相同)。 1.3 LED特点 发光二极管(LED)作为第三代半导体照明光源。这种产品具有很多梦幻般优点: 第6页，共36页 (1) 光效率高:光谱几乎全部集中于可见光频率，效率可以达到50%以上。而光效差不多的白炽灯可见光效率仅为10%-20%。 (2) 光线质量高:由于光谱中没有紫外线和红外线，故没有热量，没有辐射，属于典型的绿色照明光源。 (3) 能耗小:单体功率一般在0.05-1w，通过集群方式可以量体裁衣地满足不同的需要，浪费很少。以其作为光源，在同样亮度下耗电量仅为普通白炽灯的1/8-10。 (4) 寿命长:光通量衰减到70%的标准寿命是10万小时。一个半导体灯正常情况下可以使用50年，即使长命百岁的人，一生最多也就用2只灯。 (5) 可靠耐用:没有钨丝、玻壳等容易损坏的部件，非正常报废率很小，维护费用极为低廉。 (6) 应用灵活:体积小，可以平面封装，易开发成轻薄短小的产品，做成点、线、面各种形式的具体应用产品。 (7) 安全:单位工作电压大致在1.5-5v之间。 (8) 绿色环保:废弃物可回收，没有污染，不像荧光灯一样含有汞成分。 (9) 响应时间短:适应频繁开关以及高频运作的场合。 影响LED产业发展最重大的变化，是高亮度白光LED的发明。自1997年白光LED发明后，专家对白光LED进入普通照明领域的可能进行了研究。作为光源，LED优势体现在三个方面:节能、环保和长寿命。LED不依靠灯丝发热来发光，能量转化效率非常高，理论上可以达到白炽灯10%的能耗，相比萤光灯，LED也可以达到50%的节能效果。在使用寿命方面，LED采用固体封装，结构牢固，寿命达10万小时，是萤光灯的10倍，白炽灯的100倍。在环保方面，用LED交替萤光灯，避免了萤光灯管破裂外溢汞的二次污染。 1.4 LED产业结构 LED产业具有典型的不均衡产业链结构，LED产业链大致可分为五部分:原材料;LED上游产业;LED中游产业;LED下游产业;测试仪器和生产设备。 其自上而下是一种金字塔形的产业链，利润集中在上游。LED 产业链自上而下有: ?上游:衬底材料生产、外延片的生长、芯片制造 ?中游:LED器件封装 ?下游:应用LED显示或照明器件后形成的产业 上游产业的衬底、外延材料与芯片制造，属于技术和资金密集行业;中游产业器件与模块封 第7页，共36页 装以及下游产业显示与照明应用，属于技术和劳动密集行业。在LED 产业链上， LED 外延片跟LED 芯片约占行业70%的利润，LED 封装和应用占30%。 欧、美、日在新技术或新产品的研发均领先其它各国厂商，日系大厂的利基在蓝光、白光等技术领先，欧美大厂的优势则是产业垂直整合最为完整，并以高端应用产品市场为主。目前全球HB-LED(高亮度LED)产业中，Nichia(日本日亚)、Agilent/LumiLeds(美国与德国合资)、OSRAM Opto Semicondutors(德国)、ToyadaGosei(日本)以及中国台湾的一些工厂都拥有不同领域的技术及专利优势。 1.4.1 LED上游产业 LED上游产业主要是指LED发光材料外延片制造和芯片制造。由于外延工艺的高度发展，器件的主要结构如发光层、限制层、缓冲层、反射层等均已在外延工序中完成，芯片制造主要是做正、负电极和完成分割检测。 在LED 产业链的上游，我国面临的核心问题是缺乏核心技术和专利。LED 产业是一个技术引导型产业，核心技术和专利决定了企业在产业链的地位和利润分配。国产LED 外延材料、芯片以中低档为主，80%以上的功率型LED芯片、器件依赖进口。 1.4.2 LED中游产业 LED中游产业是指LED器件封装产业。在半导体产业中，LED封装产业与其他半导体器件封装产业不同，它可以根据用于现实、照明、通信等不同场合，封装出不同颜色、不同形状的品种繁多的LED发光器件。 1.4.3 LED下游产业 LED下游产业是指应用LED显示或照明器件后形成的产业。就LED应用来讲，面应该更广，还应包括那些在家电、仪表、轻工业产品中的信息显示，但这些不足以支撑LED下游产业。其中主要的应用产业有LED显示屏、LED交通信号灯、太阳能电池LED航标灯、液晶背光源、LED车灯、LED景观灯饰、LED特殊照明等。 图1:LED下游应用产业份额 第8页，共36页 数据来源:中国机电数据网 从下游需求来看，2009 年我国的LED 需求集中在景观装饰照明和显示屏领域，二者的产值占国内LED 产值的43.33%。随着LCD TV(可以接受TV信号的液晶显示器) 和照明市场的启动，国内LED 产值结构将发生变化。2010-2012 年LCD TV 和照明将主导LED 下游需求。(数据来源:南京证券) 1.5 LED产业政策 1.5.1 关于《电子信息产业调整和振兴规划》中的LED政策 《电子信息产业调整和振兴规划》作为电子信息产业综合性应对措施的行动方案。规划期为2009—2011年。“规划”中提到: (1)落实扩大内需措施。 支持国内光伏发电市场发展和LED(发光二极管)节能照明产品推广。建立国家资金支持的重大工程配套保障协调机制，带动电子信息产品以及相关服务发展，引导国内企业互相配套。 (2)加大国家投入。 国家新增投资向电子信息产业倾斜，加大引导资金投入，实施集成电路升级、新型显示和彩电工业转型、TD-SCDMA第三代移动通信产业新跨越、数字电视电影推广、计算机提升和下一代互联网应用、软件及信息服务培育等六项重大工程，支持自主创新和技术改造项目建设。鼓励地方对专项支持的关键领域和重点项目给予资金支持，引导社会资源投向电子信息产业领域。加大信 第9页，共36页 息技术改造传统产业的投入。 (3)加强政策扶持。 继续实施《国务院关于印发鼓励软件产业和集成电路产业发展若干政策的 通知 关于发布提成方案的通知关于xx通知关于成立公司筹建组的通知关于红头文件的使用公开通知关于计发全勤奖的通知 》(国发〔2000〕18号)明确的政策，抓紧研究进一步支持软件产业和集成电路产业发展的政策措施。进一步完善并适当延长液晶等新型显示器件优惠政策。落实数字电视产业政策，推进“三网融合”。在高新技术企业认定工作中，根据电子信息产业发展状况适时调整认定目录和标准。研究出台光伏发电和半导体照明推广应用的鼓励政策。 1.5.2 关于《轻工业调整和振兴规划》中的LED政策 2009年2月，国务院通过轻工业调整振兴规划，规划中提出自主创新取得成效。变频空调压缩机、新能源电池、农用新型塑料材料、新型节能环保光源等关键生产技术取得突破。 淘汰落后取得实效。淘汰落后制浆造纸200万吨以上、低能效冰箱(含冰柜)3000万台、皮革3000万标张、含汞扣式碱锰电池90亿只、白炽灯6亿只、酒精100万吨、味精12万吨、柠檬酸5万吨的产能。 从这一政策来看，节能、环保的照明产品将继续迎来发展机遇。在今后的几年内，随着百姓认知度的提升和行业市场的不断完善，国内节能灯生产企业将迎来高速发展的时代。在振兴规划的指导下，照明企业应该多关注如何减少污染物排放、提高照明产品寿命等问题，实现社会效益和经济效益的双赢是今后照明企业的发展方向。 1.5.3 《平板电视能效限定值及能效等级》 2010年7与29日,根据国家广播电视产品质量监督检验中心整机性能实验室主任吴蔚华透露，《平板电视能效限定值及能效等级》已于2010年6月30日出台，将于今年12月1日正式实施，未达标平板将面临退市。这是官方正面提出的关于平板电视国标实施时间，标准推进进度符合预期。实施以后，我国市场上销售的液晶电视、等离子电视将必须贴上产品待机和开机能效的标识方可销售。 作为国家级系列能源标准之一，《平板电视能效限定值及能效等级》标准是我国未来一系列和平板电视政策法规的基础,是一个部分强制性国家标准。该标准由国家发改委和国家标准化委员会正式提出，由中国标准化研究所牵头，集合了国内主要生产企业和检测机构力量，历时几年时间，经过多方面的深入研究分析和考察权衡后，最终定稿。该标准于2009年6月形成报批稿，并于2009年10月开始在WTO/TBT网站上公示，2010年1月5日公示期满，待国家标准委批准发布后实施。 第10页，共36页 该标准是中国第一部测量平板电视工作状态能源效率的标准，也是世界上最领先的平板电视能效标准之一 新标准将加快推升国有品牌液晶电视中LED电视的产品比例, LED液晶电视近几年发展迅速，尤其是在节约能效方面同目前市场主流的CCFL液晶电视相比，具有较大的优势。目前全球主要的液晶电视生产厂家，包括三星，乐金以及夏普等公司都将LED液晶电视作为公司未来业务发展的重点，本土品牌包括海尔，创维、海信等也不甘其后。预计标准实施后，国内液晶电视企业将会加快提高LED液晶电视的产品比例，充分受惠“节能惠民”政策向平板电视领域的延伸，在液晶电视领域取得竞争优势。 对LED芯片制造和封装行业而言，国内的LED芯片制造和封装企业长期受制于专利，而台湾主要LED芯片厂，封装厂以及主要液晶面板厂商，国际IDM之间的合作十分密切，订单锁定较牢。国内的液晶电视企业基于专利、成本、交货期等多方面因素考虑，芯片采购也主要以日本和台湾进口为主。所以，国内芯片制造和封装企业在LED液晶电视背光芯片方面仅只能很小程度的涉足部分台湾LED芯片及封装大厂委托的代工订单。国标的实施，对于国内LED芯片制造和封装企业来讲，短期并不能带来实质性的利益。但是从未来2-3年趋势来看，随着国内LED芯片制造和封装企业的规模逐步扩大以及工艺水平提升，部分企业获得国外专利授权预期强烈。再加上政府政策支持和推动，国内液晶电视企业有望同国内主要的LED芯片制造及封装企业形成战略合作关系，从而使国产LED背光芯片能真正能进入电视机背光市场，使国内的LED芯片制造和封装企业真正受惠于平板电视市场的快速发展。 1.5.4 “十城万盏”LED应用示范工程 2009年初，为了扩大内需，推动中国LED产业的发展，降低能源消耗，中国科技部推出“十城万盏”半导体照明应用示范城市方案，该计划涵盖北京、上海、深圳、武汉等21个国内发达城市。 为发挥科技支撑作用，促进经济平稳较快发展，着力突破制约产业转型升级的重要关键技术，推动节能减排，有效引导我国半导体照明应用的健康快速发展，扩大半导体照明市场规模，拉动消费需求，促进产业核心技术研发与创新能力的提高，迅速提升我国半导体照明产业的整体竞争力，经中国科技部研究，同意在天津市、河北省石家庄市、河北省保定市、辽宁省大连市、黑龙江省哈尔滨市、上海市、江苏省扬州市、浙江省宁波市、浙江省杭州市、福建省厦门市、福建省福州市、江西省南昌市、山东省潍坊市、河南省郑州市、湖北省武汉市、广东省深圳市、广东省东莞市、四川省成都市、四川省绵阳市、重庆市、陕西省西安市等21个城市开展半导体照明应用工程(即“十城万盏”)试点工作。 第11页，共36页 根据科技部规划，十城万盏分三阶段进行，将在2010年加码为“五十城二百万盏”，将在50个城市安装200万盏半导体示范照明，目标一年省电目标10亿度，由财政部与科技部规划对示范城市进行财政补贴。 第12页，共36页 2 LED目前市场规模及前景 2.1 全球LED市场受显示器背光源和照明驱动，市场规模近100亿元 光源革命催生市场规模，预计2010 年全球LED 市场规模可达92.7 亿美元，未来三年复合增长率为54%。其中，HB LED(高亮度发光二极管)市场规模可达80 亿美元，未来3-4 年年复合增长率为31%。未来LED 市场增长的动力来自于显示器和照明灯领域，二者的市场份额也将由2009 年12%和17%增加至21%和53%。 图2:全球LED 市场规模 数据来源:Strategies unlimited～赛迪顾问 短期看，全球2010 年LED 需求受显示器背光源和照明驱动。根据拓扑研究，2010和2011 年全球LED需求为1116 亿颗和1702 亿颗。LED 产业有一个特别的定律: 图3:LED颗粒样例 即每10 年价格降为原来的1/10，而光效提高20 倍，这使得LED 的应用范围迅速扩张，从以前的指示灯、大屏幕，扩张到了灯饰、照明、广告等领域。 (1)LED在液晶电视中逐渐放量 据长江证券研究所预测2010 年全球LED 电视的渗透率约在19%-25%之间。目前LED 电视市场渗透受到了来自上游众多环节原材料紧缺的制约，如导光板中的PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、反射膜中的色聚酯(PET)、及用于LED 磊晶基板的蓝宝石等出现紧缺的情况，但产能紧张状况有望 第13页，共36页 在明年年初得以缓解。预计2011 年液晶电视渗透率可望达到45%，国内电视企业的LED 产品比例也有望提升至50%。 图4:主要液晶厂家LED 液晶电视渗透率 资料来源:长江证券研究所 图 5:LED 液晶电视渗透率 单位:百万台 资料来源: 长江证券研究部 (2)LED的另一个重要应用领域:照明?将是为来LED 重要的市场驱动因素之一结合各国节能灯替代白炽灯进程规划和LED 成本下降过程， LED 照明替代传统照明的启动阶段应该是2009-2011 年，快速渗透阶段应该是2012-2017 年(渗透率达90%)，平稳渗透阶段应该是在2018 年之后。2009 年，全球用灯为341 亿只，预计未来几年年复合增长率为3%。根据爱思强的数据， 第14页，共36页 2009 年LED 灯源渗透率为1.5%左右，预计2010 年这一数据可达9%。按照这一数据保守测算2010 年度灯源市场对LED 需求量为87.88 亿颗，高于拓扑研究的79.19 亿颗。 图6:LED 灯源市场渗透不断加深 数据来源:爱思强公司 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 、DIGITIMES Research 2.2 中国LED 市场规模巨大，产业链结构有待优化 据南京证劵数据统计，2009 年，国内LED 市场规模达215 亿元，预计今年可达279 亿元，增幅为30%。从增长趋势看，国内LED 市场已经由启动阶段向快速发展阶段过渡，预计2012 年以后市场规模年复合增长率有望达到60%以上。 图7:中国LED 市场规模增长加快 第15页，共36页 数据来源:赛迪顾问 从下游需求来看，2009 年我国的LED 需求集中在景观装饰照明和显示屏领域，二者的产值占国内LED 产值的43.33%。随着LCD TV 和照明市场的启动，国内LED 产值结构将发生变化。我们认为2010-2012 年LCD TV(可以支持电视信号输入液晶显示屏) 和照明将主导LED 下游需求。 表1:LED下游需求潜力有待释放 排名 项目 产值(亿元) 份额 1 景观装饰照明 140 23.33% 2 显示屏 120 20.00% 3 照明 75 12.50% 4 手机等便携式电子 65 10.83% 5 LCD 背光 60 10.00% 6 交通信号 35 5.83% 7 指示 25 4.17% 8 汽车 12 2.00% 9 其它 68 11.33% 合计 600 100% 数据来源:CSA、麦肯桥资讯 (2)国内LED 产业链以封装为主，芯片厂商规模正在快速扩张 3 年国内LED 封装市场增长稳定，2009 年国内LED 封装市场规模为204 亿元，同比增长近 10%。但随着2010年LED 市场的强势，LED 封装市场也将随之进入高速增长阶段。预计2010 年;LED 封装市场规模增至265.2 亿元，同比增至30%，封装数量可达到1280 亿颗，同比增至35%。 图8:LED封装市场规模随LED 市场规模同步增长 第16页，共36页 数据来源:CSA、麦肯桥资讯 与LED 封装相比，我国的LED 芯片相对薄弱。2009年，我国芯片产值增长25%达到23亿元，与2008年的26%的增速基本持平。2009年国产GaN 芯片产能增加非常突出，较2008年增长60%，达到22.4亿只/月，而实际年产量增加40%，达到182亿只，国产率也提升到了46%。国产芯片的性能得到较大提升，在显示屏、信号灯、户外照明、中小尺寸背光等高端应用获得认可，大功率芯片的性能和产量也得到很大提升。 国内LED 芯片企业稳步增加，MOCVD 设备增长超过预期，国内芯片产能和企业经营状况仍将处于一个快速的提升过程之中。据LED 产业研究机构LEDinside 统计，至2009年8月，中国大陆现存LED 芯片生产企业达62个，近几年呈快速上涨的势头。1999年是中 国LED 芯片企业开始飞速发展的开始，在1998年中国仅有3个相关企业，1999年增加了6个，并从1999年至2009年每年都有2-7个企业进入LED 芯片行业。目前，国内从事LED 芯片生产的企业超过40家，企业的MOCVD 拥有量超过150台，其中已经安装的生产型GaN MOCVD 超过135台，生产型四元系MOCVD 18台左右，国内科研院所的研究型设备也有所增加。 2.3 LED应用发展趋势:AMOLED(有源矩阵有机发光二极体面板) 一般来说，OLED(有机发光二极管)分为主动矩阵(AMOLED)与被动矩阵(PMOLED)两种，PMOLED是早期OLED的主要技术，具备省电的优点，但反应较慢，且无法做到较大的尺寸，这样的特性适合照明应用，因此目前逐渐向照明领域发展;AMOLED则因为反应快速，非常适合应用于显示装置，在业内被誉为“梦幻显示技术”，被视为是未来取代LCD技术的不二之选。 第17页，共36页 AMOLED全称是Active Matrix Organic Light Emitting Diode，即有源矩阵有机发光二极体面板。与传统TFT液晶面板相较，AMOLED的第一个优点是显示效果更好。具有响应速度快、色彩鲜艳、色域更宽、对比度高、视角较广等众多优势。 表2:AMOLED 与TFT-LCD 技术特性比较 指标 AMOLED TFT-LCD 响应速度 0.01ms 2-12ms 色域 114% NTSC 色域(越大越好) 68%-92% NTSC 色域 对比度 10000:1 500:1 可视角度 四面可视角度 180 度 140-170 度 功耗 约为同尺寸 TFT 屏幕耗电量的60% ? •无需背光板和彩色滤光板，更加轻薄(面板厚仅 0.2-1.2mm) 结构 ? •可以省下占TFT LCD 3~4 成比重的背光模块成本 •可弯折，耐冲击 温度范围 -40?~80? -20?~60? 工艺过程 简单 复杂 资料来源:ledinside AMOLED的第二个优点是轻薄省电。由于AMOLED采用自发光的有机材料，和TFT相比，不需要背光板和彩色滤光片，因此比TFT更能够做得轻薄，通常TFT面板的厚度在6mm左右，而AMOLED面板的厚度可以做到1mm以下，索尼甚至已经开发出仅厚0.2mm的AMOLED面板。而且更省电，目前AMOLED面板耗电量大约仅有TFT LCD的6成;更重要的是，不需使用背光板的AMOLED可以省下占TFT-LCD 3-4成比重的背光模块成本。 图9:AMOLED 更加轻薄 第18页，共36页 资料来源:天极网 目前AMOLED 主要应用领域是手机和数码产品，自从 2009 年3 月29 日三星推出全球第一款采用AMOLED 屏幕的手机A877 以来，各大手机厂商纷纷在自家的高端手机上配备了AMOLED 屏幕，如Google 的Nexus One、诺基亚的N8、三星的i8000 和i9000、HTC 的Legend 和Desire、联想的乐Phone 等。除了手机外，数码相机和MP3等便携数码产品厂商也开始在高端产品中采用AMOLED屏幕，并成为产品的重要卖点之一。。根据DigiTimes 的预测，2015 年包括手机、笔记本、GPS、数码相机等在内的消费电子产品的总出货量将是2010 年的2 倍。因此，如果考虑中小尺寸面板整体市场产值的增长，估计中小尺寸AMOLED 的市场替代空间在500 亿美元以上。 第19页，共36页 3 我国LED上市公司利润及规模概况 目前 LED 上游外延片及芯片制造的毛利率水平普遍在40%以上，个别优势企业甚至超过50%，中游封装和下游应用领域的技术含量相对较低，但毛利率仍能达到30%。产业链的各个环节均存在一定的降价空间，届时若供需恶化如期发生，料将迅速反映为产品价格的大幅下跌。(数据来源:上市公司公告) LED 上游外延片/芯片由于 LED 设备仍未成熟,仍需厂商较高的研发投入,其产出的外延片,切割完的芯片本身的一致性才高, 能卖高价位的芯片比例高,每片外延片的价值才会较高(切割后的芯片按波长/亮度等分类,落在可接受的亮度/波长范围内的芯片才会多),因此 LED 外延片、芯片强弱利润率分化程度也较高。 表3:台湾 LED 公司利润比较表 毛利率(%) 净利率(%) 细分子行业 公司 2007 2008 2009 2007 2008 2009 晶元光电 30.76 12.81 24.23 20.51 0.41 13.63 璨圆光电 22.74 17.14 27.43 9.36 2.15 10.54 LED 芯片 新世纪 45.85 39.2 11.23 29.09 22.82 -17.3 泰谷光电 20.23 25.5 4.36 -6.9 0.78 -12.9 亿光电子 29.29 25.51 29.37 22.43 12.3 16.06 LED封装 东贝 13.2 12.81 18.28 2.69 -4.8 18.86 佰鸿 17.26 11.84 13.07 15.64 7.76 5.64 数据来源:Bloomberg～安信证券研究中心 第20页，共36页 表4:国内主要LED上市公司规模及利润概览 主营业务收入(万元) 净利润(万元) 毛利率 每股收益(元) 代码 简称 业务环节 2009 2008 2009 2008 2009 2008 2009 2008 600703 三安光电 外延片、芯片及应用 47029.38 21316.11 18015.11 5205.05 42.01% 41.28 0.71 0.28 600460 士兰微 外延片、芯片及应用 95986.54 93309.58 7662.51 1355.94 28.13% 24.02% 0.19 0.03 600368 联创光电 外延片、芯片及应用 111288.5 121586.97 3689.22 3335.06 20.46% 18.56% 0.1 0.09 600100 同方股份 外延片、芯片及应用 1538773.57 1392803.27 35137.02 24059.58 16.03% 19.17% 0.3597 0.2557 000055 方大集团 外延片、芯片及应用 91297.91 78472.06 4405.25 2326.09 17.95% 17.73% 0.1 0.055 300102 乾照光电 外延片、芯片及应用 19245.79 15527.61 8406.99 6594.71 58.94% 56.64% 0.95 0.75 000701 厦门信达 封装、照明应用 902661.31 668880.91 4791.74 4611.62 5.04% 5.19% 0.1994 0.192 002005 德豪润达 封装、应用 192183.29 252253.44 4899.13 -6240.08 21.33% 13.79% 0.15 -0.19 002008 大族激光 封装、应用 195036.6 171501.1 302.45 13534.02 37.55% 42.26% 0.0043 0.21 002449 国星光电 封装、应用 62791.09 56672.39 11488.42 10657.14 33.43% 34.81% 0.72 0.67 600261 浙江阳光 LED照明 174311.23 189073.64 12047.09 10245.5 19.15% 15.65% 0.48 0.41 000541 佛山照明 LED灯具 170729.32 171871.28 21217.92 22416.06 26.67% 20.11% 0.2168 0.32 600330 天通股份 LED基片(蓝宝石基) 80539.39 172458.27 -29075.03 1213.6 1.58% 8.61% -0.49 0.02 000536 闽闽东 LED背光板 6737.48 13142.42 813.9 649.57 100% 12.35% 0.0563 0.05 600509 天富热电 LED-SIC晶片 164925.94 135466.41 8225.42 6611.22 31.05% 29.54% 0.13 0.12 600203 福日电子 LED白光、照明 98410.14 144718.36 -14533.66 1016.36 1.36% 1.96% -0.6 0.04 000968 煤气化 锂电LED矿灯 324837.87 473527.9 37951.36 63430.04 32.22% 38.91% 0.7387 1.2347 资料来源:公司公告 第21页，共36页 4 我国LED外延片及芯片产业总体概况 4.1 外延片及芯片占LED行业利润70%，国内生产企业数量逐步增加 外延片、芯片、等核心器件是 LED 行业中技术层次最高，代表行业发展水平的重要部分，是整个LED产业链的上游部分。其制造技术的发展水平直接决定了LED 行业的产业结构和市场地位。具有技术优势的国家如美国、日本等在核心器件的原材料生产和器件设计上均处于世界领先水平，可见其地位在LED 行业发展中十分重要。 图10:LED 外延片和芯片是LED 价值链重要环节(LED利润分布图) 数据来源:赛迪顾问～公开资料整理 根据LED产业研究机构LEDinside报告，截止2009年8月，中国大陆现存LED外延片、芯片生产企业达62个，近几年呈快速上涨的势头。62个LED芯片企业中，中资29个占46%，外资14个占23%，中外合资19个占31%。外资和中外合资企业合计33个占一半以上达54%。外资和中外合资企业合计广东7个、福建6个、江西3个、辽宁3个、江苏3个，这5个省外商投资相关LED芯片企业数量在3个及以上是外商投资LED芯片企业的主要省份。也可以看出这些地区在LED芯片企业招商引资方面做的比较好。 4.2 LED核心器件生产流程 第22页，共36页 在整个 LED 的产业链中，用于在衬底材料上生长半导体层的MOCVD 外延炉可以说是最重要的设备，也是投资最大的部分，根据规格不同，单台MOCVD 设备的价格在1000-2000 万元之间。 图11:高亮度LED 颗粒的生产流程及所用设备/原材料 来源:国金证券研究所 第23页，共36页 5 LED外延片制造概况 LED外延片生长的基本原理是:在一块加热至适当温度的衬底基片(主要有蓝宝石和、SiC、Si)上，气态物质InGaAlP有控制的输送到衬底表面，生长出特定单晶薄膜。目前LED外延片生长技术主要采用有机金属化学气相沉积方法(MOCVD)。 图12:LED外延片 5.1 衬底材料是LED照明的基础，也是外延生长的基础 LED外延片衬底材料是半导体照明产业技术发展的基石。不同的衬底材料，需要不同的LED外延片生长技术、芯片加工技术和器件封装技术，衬底材料决定了半导体照明技术的发展路线。 1993年，日本科学家中村修二在GaN基片上研制出第一只蓝色发光二极管，实现了高亮发光并间接实现了白光，从此成为应用最广泛的发光半导体材料。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，且能够提供产品的企业极少。一直以来，日本日亚公司垄断了大部分蓝宝石衬底的供应，而美国Cree公司则是唯一能够提供商用SiC衬底的企业。用Si作为衬底生长GaN基LED是业界寄予厚望的一个技术路径，但因为存在材料失配引起龟裂、发光效率低、工作电压高、可靠性差等诸多难以克服的困难，一直没有得到真正的商业化。蓝宝石是目前主流的衬底材料，但其硬度很高(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，且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。 表5: 各类GaN衬底的技术对比 衬底材料 优点 问题 第24页，共36页 硬度过高(莫氏硬度9) 光学性能好 蓝宝石(Al2O3) 机械加工性能差 化学稳定性好 导热性差，大电流下散热问题严重 光学性能好 价格昂贵 碳化硅(SiC) 导热性、化学稳定性好 机械加工性能差 成本低 吸光性强，发光效率低 Si 导电性、导热性、热稳定性好 晶格失配、热失配 资料来源:中国机电数据网整理 5.2 外延片产品消费结构 在外延片的产品消费结构上，由于目前我国主要是封装占据主体，LED 灯具应用在手机按键、液晶显示屏等，汽车用LED 灯具、楼宇照明等领域。外延片的消费偏重于普通硅底衬产品，GAN 技术各类色光技术外延片的消费份额还比较小。 当前主要是白光 LED 灯具尤其是高亮度LED 显示屏用外延片的消费，占到消费总体的72%，其它灯具制造用外延片消费份额较少，总计占到28%。(数据来源:中国产业竞争情报网) 5.3 外延片制造成本分析 在整个 LED 产业外延片的生长、芯片、芯片封装三个环节中,外延片生长投资要占到70%,外延片成本要占到封装后的成品芯片的70%，可见其造价成本较高。外延生长的基本原理是:在一块加热至适当温度的衬底基片(主要有蓝宝石和SiC，Si)上，气态物质In,Ga,Al,P有控制的输送到衬底表面，生长出特定单晶薄膜。目前LED 外延片生长技术主要采用有机金属化学气相沉积方法。外延片的生长技术相对复杂，产品成型后的选优等会淘汰很多不合格产品，这也是外延片成本的较高的主要原因。据了解，延片的生产制作过程是非常复杂，展完外延片，接下来就在每张外延片随意抽取九点做测试，符合要求的就是良品，其它为不良品(电压偏差很大，波长偏短或偏长等)。良品的外延片就要开始做电极(P 极，N 极)，接下来就用激光切割外延片，然后百分百分捡，根据不同的电压，波长，亮度进行全自动化分检，也就是形成LED 芯片(方片)。然后还要进行目测，把有一点缺陷或者电极有磨损的，分捡出来，这些就是后面的散晶。此时在蓝膜上有不符合正常出货要求的芯片，也就自然成了边片或毛片等。不良品的外延片(主要是有一些参数不符合要求)，就不用来做方片，就直接做电极(P 极，N 极)，也不做分检了，也就是目前市场上的LED 大圆片。 综合而言，外延片的制造成本较高，占到整个芯片产品的70%左右，其生长技术和产品质量控 第25页，共36页 制等对其成本均有较大的影响。 5.4 LED外延片主要生产工艺及设备 目前LED外延片生长技术主要采用有机金属化学气相沉积方法(MOCVD)，这种方法的引用是基于LED外延生长基本原理，LED外延生长的基本原理是在一块加热至适当温度的衬底基片(主要有蓝宝石和SiC，Si)上，气态物质In,Ga,Al,P有控制的输送到衬底表面，生长出特定单晶薄膜。 5.4.1 MOCVD 在LED 生产中至关重要 MOCVD 是十分关键的设备，MOCVD 占LED 厂商资本支出的50%以上。MOCVD 是制作LED 制造中 外延生片的必须设备，其供给由国际巨头爱思强(德国)、维易科(美国)以及日本酸素垄断。2009 年，爱思强的市场份额高65%，较2008 年的70%的市场份额虽有所下滑，仍然是MOCVD 行业的绝对龙头;相应地，维易科的市场份额稳居市场第二，2009年市场份额为28%，较2008年增加近8 个百分点。2010年一季度，维易科的市场份额进一步提高至31%，订单份额增加至43%。 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，国内所有生产LED外延片、芯片的企业均需从国外高额进口MOCVD设备，而此类设备每台约需1500万元，购置成本约占整个LED生产线成本的2/3。 图13:MOCVD 在LED 生产中至关重要 第26页，共36页 数据来源:南京证券研究所 5.4.2 MOCVD 订单预示LED 未来产能扩张 全球LED 厂商的资本支出显著增加，MOCVD 需求增幅超出市场预期，预计未来5年MOCVD 的市场增长率在30%--40%之间。2010年一季度，爱思强的MOCVD 设备收入高达1.4亿欧元，同比增长237%，占公司销售收入的92%;维易科的MOCVD 设备收入为 1.12亿美元，同比增长499%，占总收入的69%。订单方面，两个公司延续2009 下半年趋势，整体趋势向好。一季度，维易科订单量在2.12 亿美元，爱思强的定单为2.99 亿美元，分别同比增长630%和120%。 图14:MOCVD 订单预示LED 未来产能扩张 第27页，共36页 数据来源:爱思强、维易科公司报告～南京证券整理 5.4.3 MOCVD生产设备概况 MOCVD是在气相外延生长(VPE)的基础上发展起来的一种新型气相外延生长技术.它以?族、?族元素的有机化合物和V、?族元素的氢化物等作为晶体生长源材料，以热分解反应方式在衬底上进行气相外延，生长各种?-V族、?-?族化合物半导体以及它们的多元固溶体的薄层单晶材料。通常MOCVD系统中的晶体生长都是在常压或低压(10-100Torr)下通H2的冷壁石英(不锈钢)反应室 第28页，共36页 中进行，衬底温度为500-1200?,用射频感应加热石墨基座(衬底基片在石墨基座上方),H2通过温度可控的液体源鼓泡携带金属有机物到生长区。 5.4.3.1 MOCVD技术具有下列优点 (l)适用范围广泛，几乎可以生长所有化合物及合金半导体; (2)非常适合于生长各种异质结构材料; (3)可以生长超薄外延层，并能获得很陡的界面过渡; (4)生长易于控制; (5)可以生长纯度很高的材料; (6)外延层大面积均匀性良好; (7)可以进行大规模生产。 5.4.3.2 目前全球及国内的MOCVD系统 (1)全球概况 随着化合物半导体器件(如 GaAs MMIC、 InP MMIC以及GaN蓝光LED)市场的不断扩大，MOCVD系统的需求量不断增长。目前，世界范围内能够生产这一设备的企业也不过3到5家，主要包括德国爱思强(Aixtron，70%国际市场占有率)、英国托马仕雯(ThomasSwan，被Aixtron收购)、美国维易科(Veeco，20%国际市场占有率)、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)。因为MOCVD系统最关键的问题就是保证材料生长的均匀性和重复性，因此不同厂家的MOCVD系统最主要的区别在于反应室结构。Aixtron采用行星反应(Planetary Reactor)，Emcore采用TurboDisc反应室(该业务己出售给Veeeo公司)、Thomas Swan(该公司于2003年2月份被Aixtron兼并)采用 Closed Coupled Showerhead(CCS)反应室。 目前国内拥有的进口MOCVD系统数十台，其中 Aixtron MOCVD系统和Emcore MOCVD系统占绝大多数，有少量的 Thomas Swan MOCVD系统、法国ASM MOCVD系统和日本RIPPON SANSO MOCVD系统，主要用于GaN LD/LED的研究和制造。 (2)国产情况 2010年1月，国产LED(发光二极管)外延芯片核心设备MOCVD(金属有机物化学气相淀积)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。一旦国产MOCVD设备产业化推向市场， 第29页，共36页 将使LED芯片生产投资成本大大降低，给国内LED产业带来革命性影响，国内甚至国外的LED封装产品价格将大大下降。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。 5.4.3.3 MOCVD设备的发展趋势 研制大型化的MOCVD设备。为了满足大规模生产的要求，MOCVD设备更大型化。目前一次生产24片2英寸外延片的设备已经有商品出售，以后将会生产更大规模的设备，不过这些设备一般只能生产中低档产品; 研制有自己特色的专用MOCVD设备。这些设备一般只能一次生产1片2英寸外延片，但其外延片质量很高。目前高档产品主要由这些设备生产，不过这些设备一般不出售。 (1)InGaAlP 四元系InGaAlP化合物半导体是制造红色和黄色超高亮度发光二极管的最佳材料，InGaAlP外延片制造的LED发光波段处在550,650nm之间，这一发光波段范围内，外延层的晶格常数能够与GaAs衬底完善地匹配，这是稳定批量生产超高亮度LED外延材料的重要前提。AlGaInP超高亮度LED采用了MOCVD的外延生长技术和多量子阱结构，波长625nm 附近其外延片的内量子效率可达到100%，已接近极限。目前MOCVD生长InGaAlP外延片技术已相当成熟。 InGaAlP外延生长的基本原理是，在一块加热至适当温度的GaAs衬底基片上，气态物质In,Ga,Al,P有控制的输送到GaAs衬底表面，生长出具有特定组分，特定厚度，特定电学和光学参数的半导体薄膜外延材料。III族与V族的源物质分别为TMGa、TEGa、TMIn、TMAl、PH3与AsH3。通过掺Si或掺Te以及掺Mg或掺Zn生长N型与P型薄膜材料。对于InGaAlP薄膜材料生长，所选用的III族元素流量通常为(1-5)×10-5克分子，V族元素的流量为(1-2)×10-3克分子。为获得合适的长晶速度及优良的晶体结构，衬底旋转速度和长晶温度的优化与匹配至关重要。细致调节生长腔体内的热场分布，将有利于获得均匀分布的组分与厚度，进而提高了外延材料光电性能的一致性。 (2)lGaInN 氮化物半导体是制备白光LED的基石，GaN基LED外延片和芯片技术，是白光LED的核心技术，被称之为半导体照明的发动机。因此，为了获得高质量的LED，降低位错等缺陷密度，提高晶体质量，是半导体照明技术开发的核心。 第30页，共36页 6 LED芯片生产概况 LED芯片也称为LED发光芯片，是led灯的核心组件，也就是指的P-N结。其主要功能是:把电能转化为光能，芯片的主要材料为单晶硅。半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个P-N结。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。而光的波长也就是光的颜色，是由形成P-N结的材料决定的。 图15:高亮LED芯片 6.1 LED芯片的分类 用途:根据用途分为大功率led芯片、小功率led芯片两种; 颜色:主要分为三种:红色、绿色、蓝色(制作白光的原料); 形状:一般分为方片、圆片两种; 大小:小功率的芯片一般分为8mil、9mil、12mil、14mil等 6.2 LED芯片制造流程 制造LED芯片过程中首先在衬底上制作氮化鎵(GaN)基的外延片(外延片)，外延片所需的材料源(碳化硅SiC)和各种高纯的气体如氢气H2或氬气Ar等惰性气体作为载体之后，按照工艺的要求就可以逐步把外延片做好。接下来是对LED-PN结的两个电极进行加工，并对LED毛片进行减薄，划片。然后对毛片进行测试和分选，就可以得到所需的LED芯片。 LED芯片的制造工艺流程: 外延片?清洗?镀透明电极层?透明电极图形光刻?腐蚀?去胶?平台图形光刻?干法刻蚀 第31页，共36页 ?去胶?退火?SiO2沉积?窗口图形光刻?SiO2腐蚀?去胶?N极图形光刻?预清洗?镀膜?剥离?退火?P极图形光刻?镀膜?剥离?研磨?切割?芯片?成品测试。 图16:LED芯片制造流程 基板 单晶炉、切片机、磨片机等 磊晶制程 (扩散、溅射、化外延炉 学气相沉积) 磊晶片 清洗 清洗机 蒸镀 蒸镀机、电子枪 黄光作业 烘烤、上光阻、照相曝光 化学蚀刻 刻蚀机 熔合 研磨 切割 测试 减薄机、清洗机 切割机 探针测试台、颗粒度检测仪 总的来说，LED制作流程分为两大部分: 首先在衬底上制作氮化鎵(GaN)基的外延片，这个过程主要是在金属有机化学气相沉积外延片炉(MOCVD)中完成的。准备好制作GaN基外延片所需的材料源和各种高纯的气体之后，按照工艺的要求就可以逐步把外延片做好。常用的衬底主要有蓝宝石、碳化硅和硅衬底，还有GaAs、AlN、ZnO等材料。 第32页，共36页 MOCVD是利用气相反应物(前驱物)及?族的有机金属和?族的NH3在衬底表面进行反应，将所需的产物沉积在衬底表面。通过控制温度、压力、反应物浓度和种类比例，从而控制镀膜成分、晶相等品质。MOCVD外延炉是制作LED外延片最常用的设备。 然后是对LED PN结的两个电极进行加工，电极加工也是制作LED芯片的关键工序，包括清洗、蒸镀、黄光、化学蚀刻、熔合、研磨;然后对LED毛片进行划片、测试和分选，就可以得到所需的LED芯片。如果芯片清洗不够乾净，蒸镀系统不正常，会导致蒸镀出来的金属层(指蚀刻后的电极)会有脱落，金属层外观变色，金泡等异常。 蒸镀过程中有时需用弹簧夹固定芯片，因此会产生夹痕(在目检必须挑除)。黄光作业内容包括烘烤、上光阻、照相曝光、显影等，若显影不完全及光罩有破洞会有发光区残多出金属。 芯片在前段工艺中，各项工艺如清洗、蒸镀、黄光、化学蚀刻、熔合、研磨等作业都必须使用镊子及花篮、载具等，因此会有芯片电极刮伤情形发生。 6.3 芯片制造成本分析 从芯片的制造流程可以看到，其成本的大部分为外延片的生产，其它部分的加工以及封装成本较少仅占到30%。 目前我国的 LED 芯片制造成本虽然相对外资产品较低，但在外延片技术上的投入比例依然很大，并没有摆脱各国的共性。不过随着外延片生产技术和工艺的提升，我国LED 芯片的制造成本有望继续降低。 6.4 LED芯片厂商介绍 6.4.1 国外LED芯片大牌厂商 CREE，惠普(HP)，日亚化学(Nichia)，丰田合成，大洋日酸，东芝、昭和电工(SDK)，Lumileds，旭明(Smileds)，Genelite，欧司朗(Osram)，GeLcore，首尔半导体等，普瑞，韩国安萤(Epivalley)等。 6.4.2 台湾LED芯片厂商 晶元光电(Epistar)简称:ES、(联诠、元坤，连勇，国联)，广镓光电(Huga)，新世纪(Genesis Photonics)，华上(Arima Optoelectronics)简称:AOC，泰谷光电(Tekcore)， 第33页，共36页 奇力，钜新，光宏，晶发，视创，洲磊，联胜(HPO)，汉光(HL)，光磊(ED)，鼎元(Tyntek)简称:TK，曜富洲技TC，灿圆(Formosa Epitaxy)，国通，联鼎，全新光电(VPEC)等。 华兴(Ledtech Electronics)、东贝(Unity Opto Technology)、光鼎(Para Light Electronics)、亿光(Everlight Electronics)、佰鸿(Bright LED Electronics)、今台(Kingbright)、菱生精密(Lingsen Precision Industries)、立基(Ligitek Electronics)、光宝(Lite-On Technology)、宏齐(HARVATEK)等。 6.4.3 大陆LED芯片厂商 三安光电简称(S)、上海蓝光(Epilight)简称(E)、士兰明芯(SL)、大连路美简称(LM)、迪源光电、华灿光电、南昌欣磊、上海金桥大晨、河北立德、河北汇能、深圳奥伦德、深圳世纪晶源、广州普光、扬州华夏集成、甘肃新天电公司、东莞福地电子材料、清芯光电、晶能光电、中微光电子、乾照光电、晶达光电、深圳方大，山东华光、上海蓝宝等。 表6:世界主要LED 厂商 公司名称 主要内容 日本Nichia 日亚公司 GaN 基高端蓝、绿、紫及紫外LED 外延、芯片及白光技术，产量大 日本Toyoda Gosi 丰田 合成公司 GaN 基蓝、绿光LED 及白光LED 产量很大 美国Gree 公司 以SiC 衬底的GaN 基外延、芯片，蓝、绿LED 及白光LED，产量大 美国Lumileds 公司 GaN 基蓝、率LED 外延、芯片及白光封装技术，AlGaInP 功率LED 德国Osram 光电公司 欧洲最大的GaN 基蓝、率LED 外延、芯片及白光LED 的厂商 南韩首尔半导体Seoul Semiconductor GaN 基蓝、绿光LED，目前技术指标较高 合并后的新晶电在GaN 基蓝、绿光外延、芯片和四元系AIGaInp 的外中国台湾晶元光电 延、芯片，月产能分别为世界第一 资料来源:中国机电数据网 6.5 我国的LED 芯片相对薄弱但芯片企业稳步增加 2009年，我国芯片产值增长25%达到23亿元，与2008年的26%的增速基本持平。2009年国产GaN 芯片产能增加非常突出，较2008年增长60%，国内LED 芯片企业稳步增加，MOCVD 设备增长超过预期，国内芯片产能和企业经营状况仍将处于一个快速的提升过程之中。据LED 产业研究机构LEDinside 统计，至2009年8月，中国大陆现存LED 芯片生产企业达62个，近几年呈快速上涨的势 第34页，共36页 头。 图17:LED芯片国产化有待提高 数据来源:CSA、麦肯桥资讯、LEDinsight 图18:中国LED 芯片厂商 第35页，共36页 数据来源:CSA、麦肯桥资讯、LEDinsight 中国大陆62个LED芯片企业中至今真正大量生产的企业并不多，并且外延片主要还是依赖台湾、美国等地区进口，LED芯片生产方面也更多的集中在小功率芯片。国内的出现了武汉迪源、广州晶科、西安华新丽华等专注于大功率芯片生产的厂商，但从目前情况来看大功率芯片主要还是依赖进口。 目前中国大陆本土LED芯片企业因技术、设备配套等问题产能未发挥出来。除了少数几个如厦门三安、武汉华灿、南昌欣磊、大连路美等产能利用满载，大部分企业已有产能的产能利用率并不高。外资企业以台湾、香港企业居多，部分企业已经量产，不少处于在建或扩产中，今后一两年量产后将直接大幅度提高中国大陆LED芯片的产量。随着行业的不断成熟，中国大陆的LED芯片实际产能也将不断发酵，同时LED行业的景气将吸引更多的企业进入到LED芯片行业中来。 第36页，共36页