分報告之五東莞市半導體照明產業發展報告中國機械工程學會東莞市數碼產業協會北京樸慧咨詢有限責任公司2008年9月48目 錄1.重要意義11.1 全球能源形勢發展的必然11.2 我國經濟社會發展的關鍵11.3 東莞產業結構調整的需求22.基本知識32.1 LED產業鏈構成32.2 LED分類33.世界LED產業發展態勢43.1 LED產業發展現狀及趨勢43.1.1 LED產業發展現狀43.1.2 LED產業發展趨勢63.2 LED技術現狀與趨勢73.3 LED產品成本發展趨勢93.4先進國家LED產業的發展經驗104. 我國LED產業發展態勢154.1 LED產業發展現狀及趨勢154.2 LED技術發展現狀及趨勢204.2.1 LED技術發展現狀204.2.2 LED技術發展趨勢224.4主要地區的發展經驗234.5國家采取的支持行動265.東莞市LED產業發展現狀285.1 LED產業發展現狀285.2 LED技術發展現狀285.3 LED產業的優勢與特點295.4與國內先進地區的比較305.5存在的差距與問題346.東莞市發展LED產業的路徑386.1發展定位與目標386.1.1定位386.1.2總目標396.2技術方案396.3發展重點406.3.1擴大產業規模、提升出口能力406.3.2增強系統集成和制造能力406.3.3啟動應用市場416.3.4研發能力建設和關鍵技術研究426.4重大項目建議426.4.1高亮度LED產業化項目426.4.2建立東莞LED技術研究院436.4.3示范工程436.4.4產業園建設446.5政策建議44參考文獻461.重要意義1.1 全球能源形勢發展的必然伴隨全球石油、天然氣及煤炭等傳統化石型能源消耗量的逐年增加，能源危機與環境保護已成為全球可持續發展的關注焦點，節能環保與可再生能源開發利用熱潮正在全球掀起。在全球能源危機與環保壓力日益凸顯的形勢下，半導體（LED） LED為發光二極管（Light Emitting Diode）的英文簡寫,半導體照明（LED照明）亦稱固態照明，是以LED為光源的新型照明模式。LED誕生于20世紀60年代初，具有體積小、功耗低、壽命長、響應快、可靠性高等特點。最早的紅色LED主要用于顯示，隨著第三代半導體材料氮化鎵的出現和發展，在上世紀90年代研制成功藍色LED，現已實現了紅、黃、綠、藍和白光LED的生產，發光效率提高了近千倍，半導體照明得到快速發展。照明作為第三代照明技術，具有節能環保、應用廣泛等優點，正在全球范圍內孕育著一場新的產業革命。在近年來，美國、日本、歐盟、韓國等國家相繼推出國家LED照明計劃，以搶奪技術與產業制高點，從而促進了LED產業的迅猛發展。面對LED的市場巨大商機，世界各主要公司的不斷研發新技術，推動了LED技術不斷取得突破性進展，加快了LED照明技術創新的步伐，以及LED產業格局的形成。1.2 我國經濟社會發展的關鍵十七大報告指出：要增強發展協調性，努力實現經濟又好又快發展，加強能源資源節約和生態環境保護，增強可持續發展能力。為確保經濟和社會可持續發展，我國已經出臺了一系列措施來促進節能減排和環境保護。國家“十一五”國民經濟和社會規劃提出了2006-2010年期間單位GDP能耗降低20左右、主要污染物排放總量減少10的約束性指標。可見，我國國民經濟的持續高速發展，資源和環境因素的影響及壓力逐漸加大，節能減排、環境保護、改善能源結構已迫在眉睫。因此，LED產業可節能減排、促進環境保護的特點，以及其產業潛在的巨大經濟效益和社會效益，勢必在促進經濟又好又快發展和社會可持續發展方面發揮關鍵性的作用。 1.3 東莞產業結構調整的需求東莞作為全國的百強城市、廣東省的主要地市，經過20多年高速發展，已經進入經濟發展的重要轉折時期，以往的勞動密集型、外向型、加工型為主要特點的產業結構，導致過度的資源消耗、嚴重的環境污染以及缺乏產業核心技術等系列問題愈發凸現，未來的產業結構調整勢在必行。目前，全球制造業產業分工格局已呈現出新的發展趨勢，后發展地區和國家承接產業轉移的能力逐漸增強，高端制造業和服務業逐步向有條件的地區和國家轉移。因此，發展高技術產業，推進經濟增長方式從粗放型、外延型向集約型、內涵型轉變，推進產業結構從加工制造環節為主的紡錘型向加工制造與研發服務環節協調發展的啞鈴型轉變，實現資源利用從線型經濟向循環經濟轉變，已成為東莞未來發展經濟、調整產業結構的主導方向。半導體照明（LED）產業作為新興的高技術產業，高效、節能、環保等的特點，適應了緩解全球能源危機、減少溫室氣體排放、應對全球氣候變暖的需求，成為當前低碳經濟發展的熱點。據有關預測：2010年LED燈有望進入家庭照明，逐步取代白熾燈、熒光燈，我國整個LED產業產值將超過1500億元的規模，成為我國乃至于全球新經濟的增長點，同時也為東莞未來經濟的發展提供了巨大的、難得的發展機遇。2.基本知識2.1 LED產業鏈構成LED產業鏈主要包括上游產業為設備、原材料制造及外延材料生長等，中游產業為芯片制造，下游產業為LED封裝。在封裝以后，LED在各種應用領域得到具體應用，包括普通照明、景觀裝飾照明、背光源、汽車照明、信號燈、顯示屏等應用。LED產業鏈結構具體如下圖1所示。圖1 LED產業鏈結構圖2.2 LED分類目前，LED的分類方式主要按照LED的發光顏色、出光面特征、結構以及光強度和工作電流等進行分類。具體如下：（1）按發光管發光顏色分成紅色、橙色、綠色(又細分黃綠、標準綠和純綠)、藍光等。另外，有的LED中包含二種或三種顏色的芯片。根據LED出光處摻或不摻散射劑、有色還是無色，上述各種顏色的發光二極管還可分成有色透明、無色透明、有色散射和無色散射四種類型，其中散射型發光二極管不適合做指示燈用。（2）按發光管出光面特征LED中分為圓燈、方燈、矩形、面發光管、側向管、表面安裝用微型管等。圓形燈按直徑分為2mm、4.4mm、5mm、8mm、10mm及20mm等。國外通常把3mm的LED記作T-1；把5mm的記作T-1(3/4)；把4.4mm的記作T-1(1/4)。由半值角大小可以估計圓形發光強度角分布情況。從發光強度角分布圖來分有三類：高指向性、標準型、散射型。（3）按發光二極管的結構分有全環氧包封、金屬底座環氧封裝、陶瓷底座環氧封裝及玻璃封裝等結構。（4）按發光強度和工作電流分，有普通亮度的LED(發光強度小于10mcd)；超高亮度的LED(發光強度大于100mcd)；將發光強度在10100mcd間的稱作高亮度發光LED。一般LED的工作電流在十幾mA至幾十mA，而低電流LED的工作電流在2mA以下(亮度與普通發光管相同)。3.世界LED產業發展態勢3.1 LED產業發展現狀及趨勢3.1.1 LED產業發展現狀 世界LED產業經過多年的發展，已經形成了以美國、亞洲、歐洲三足鼎立的全球產業格局。LED主要廠商分布在美國、日本、歐盟等地，由于擁有核心技術專利，在 GaN基藍、藍光LED、白光技術方面具有領先優勢，同時在產業規模方面也具有優勢。目前，由于世界LED產業鏈中企業分布不均，導致MOCVD設備廠商較少，主要是德國的AIXTRON和美國的VEECO兩家企業為主；外延和芯片的生產通常在同一家公司，也有部分廠商只擁有芯片生產能力，但其上游外延片的供應往往依靠關聯公司提供；封裝企業數量較多，主要分布在我國臺灣及日本等國家和地區，通常國際性的LED外延和芯片大廠也都有封裝生產；應用產品的開發和生產分散在各個行業領域，數量非常多，分布非常廣，重點領域包括手機背光、信號燈、顯示屏、儀表、家電、燈具、玩具等行業。近幾年來，全球LED的市場規模年均增長率超過20，2005、2006年分別達到57億美元和66億美元。高亮度LED增長更加迅速，在1995-2005年10年間年均增長率達到46，2006年、2007市場規模達到52億美元和64億美元。高亮LED占LED產品的市場比例由2001年的40增長到2007年的80以上。2006年日本LED產值達30億美元，占據全球LED產值的50左右，2006-2008年間日本LED產值將保持約6的年均增長，至2008年日本LED產值預計約達33億美元；臺灣（包括臺灣島內及大陸分廠生產）LED產值2006年達14億美元，2006、2007年YOY均約增長19，2007年產值將首度超越歐美市場；歐美地區的LED產值2006年約為15億美元，而后兩年不會有明顯增長，產值維持在15億美元附近。 另外，從世界LED芯片產能來看，臺灣AlGaInP系、GaN系芯片產能均為全球第一，全球市占分為75、37，CAGR保持20增長；日本GaN系芯片居全球第二。其中，全球GaN芯片產能由2003年1662KK/月增長至206年的3326KK/月，年均復合增速（CAGR）達26。2007年，全球GaN芯片達到4650 KK/月，增長更是接近40，其中主要的增長來自中國的大陸和臺灣、韓國等區域。總之，當前世界LED產業競爭格局已經形成。其中美國和日本企業利用其在LED新產品和新技術領域中的創新優勢，主要從事最高附加值LED產品的生產；而歐洲企業則利用其在應用技術領域的開發和善于吸收最新技術的轉換優勢，主要從事高附加值LED產品生產。我國臺灣地區LED產業近年來迅速崛起，其芯片產量及封裝產量占據世界第一，產值位居全球第二。日本、歐美的LED產業主要集中在生產規模大、技術壟斷性強的集團化企業；而臺灣地區的LED產業較為分散，企業數量多，相對日本、歐美企業而言大多為中小企業，上中下游分工明確，產業鏈供銷穩定。3.1.2 LED產業發展趨勢伴隨LED照明技術逐步得到驗證，單瓦流明數超百，單流明成本低于一美分，單燈流明過千已只是時間問題，業內人士已經形成了共識，綠色環保節能LED照明光源必將超越其它任何光源，走向寬廣的普通照明市場。目前，盡管LED的價格下降的速度較為緩慢，但隨著應用領域和規模的不斷擴大，全球的LED市場規模也將保持10以上的增長。特別是隨著大功率LED制造和應用技術的逐步成熟，2010年LED市場規模將達到100億美元左右，2010年后 LED市場規模的增長速度將進一步加快。預計全球的高亮度LED市場在接下來13年內增長幅度逐步擴大，到2011年全球高亮度LED市場規模將高達90億美元以上。從LED產品的應用視角看，當前高亮度LED主要應用于手機等小尺寸面板背光源、顯示屏、汽車、交通信號、景觀裝飾、特種工作照明等領域。其中汽車照明用目前主要集中在第三剎車燈及尾燈等部分，近幾年基本維持在16的市場份額，照明（主要為特種照明）呈現逐年小幅增長，預計2006年約占據10的份額。隨著LED發光效率的提高及成本的下降，LED產品已從顯示向照明，從特殊照明向普通照明轉變。道路照明、隧道照明等室外照明市場將根據LED光效的提高與價格的下降而逐步啟動，農業、軍事、航空等新的應用領域也將被逐步開發出來。預計未來幾年在中大尺寸LCD背光源、車燈及照明領域所占的市場份額的增幅較大。另外，LED白光照明一直被認為是LED最重要、最具發展前景的應用。2003 年到2006 年可以看作LED 照明的移動和通信時代，LED白光的主要市場為背光應用。2007年開始，LED白光照明將步入電力時代，在路燈、商業照明中的應用將迅速提升，2010年后將開始在家庭照明中大規模應用，并可望成為一般照明市場的主要應用光源。具有關統計數據：2006年，LED照明市場產值約達4.1億美元，同比2005年增長78.6；到2010年，LED將可大舉進入普通照明市場，預計產值高達26億美元。據此，LED白光照明在未來將具有更加廣闊的市場。3.2 LED技術現狀與趨勢 目前，白光LED是半導體照明發展的重中之重。LED的白光技術也被認為是半導體照明最重要的技術，是實現半導體照明實際應用的關鍵。自1993年GaN系藍光LED成功開發以來，使得白光LED成為實際可行的產品。通常情況下，產生白光的LED主要有以下六種方式：其中藍色LED芯片結合可被藍光激發發黃光的熒光粉、紅綠藍三基LED芯片合成兩種方式較為成熟，基于藍光技術的藍光LED激發黃色熒光粉仍然是目前最為成熟、應用最廣的LED產生白光的方式，已逐步商業應用；紫外光LED芯片激發紅綠藍三基色熒光粉被認為是下一步產業化研發重點；其它方式還處于實驗室水平，真正的產業化技術還需要取得重大突破性進展。外延設備方面，MOCVD設備主要被國外的各大廠商壟斷。其中，德國愛思強(Aixtron)國際市場份額的70，美國維易科(Veeco) 占據20，日本大陽酸素(Sanso) 占據7，但是僅在本國銷售。另外，國際上GaN研究和生產最成功的企業是日本日亞公司(Nichia)和豐田合成公司(Toyota Gosei)，均使用自行研發的MOCVD設備。韓國企業在政府的支持下，已通過引進英國Thomas Swan的技術，仿制出MOCVD設備并開始銷售。LED外延片生長技術方面，日本、美國、德國的公司，掌握了目前國際上最先進的高亮度LED外延生長和芯片、封裝、白光和應用技術，并且各有不同的特點，但都利用各自原創性核心專利在世界范圍內設立了專利網，僅與GaN相關的專利就有4000多項，美、日GaN藍、綠光LED專利有500多項。隨著世界主要半導體照明公司在藍光結合黃色熒光粉取得的重大進展，以Nichia、Cree、Lumileds為代表的公司發布的最高技術指標的產品將逐步進入市場：2006年7月，Cree開發出發光效率達131lm/W的白光LED；2006年12月，Nichia 白光LED的實驗室效率已達到150lm/W；2007年1月，Philips Lumileds大功率白光LED已達到115 lm/W的新性能。總之，世界LED技術的進步，將推動LED器件及產品的效率逐步提高，使LED產品的品質逐漸趨于完美。有科學家預測，按照目前的技術水平和發展趨勢，半導體普通照明市場啟動時間，約在未來5-10年間。3.3 LED產品成本發展趨勢當前，LED產業發展相對比較緩慢的主要原因是受制于LED產品的發光效率及成本。其中具體而言，生產一只1W大功率LED的成本中，芯片成本占整個器件的57-87（外延用原材料約占芯片成本37，MOCVD設備折舊及動力約占芯片成本13）。可見，芯片成本成為LED產品的主導。表1給出了節能燈、白熾燈、熒光燈、LED燈四種燈具的性價指標。表1 LED照明與常用照明方式性價比較 單燈功率(W)價格(元)壽命（h）發光效率（lm/w）購買成本(元/1000lm）耗電成本(分/1000lm.h）綜合使用成本(分/1000lm.h）節能燈1120100008022.70.632.90白熾燈6021000152.23.333.52熒光燈管181480006012.90.830.99LED燈(L)13050000605000.881.88LED燈(H)136100000903880.550.94注：照明電價按照0.5元/kw.h計算, LED燈(H)數據按照勤上光電提供數據計算從表1可以發現：勤上光電等優秀的LED燈的綜合使用成本現在已經低于熒光燈,大大低于白熾燈、節能燈等。目前,主要的問題是初期投資的成本是其它燈具的17倍以上,隨著LED性能的提高和價格的再降低，LED將逐步進入照明領域，即有可能成為主流照明光源。在美國的“LED照明國家研究項目”中，計劃用10年時間，耗資5億美元開發半導體照明，并提出明確的發展目標（見表2）：為了使美國在未來照明光源市場競爭中，領先于日本、歐洲及韓國等競爭者，計劃2002年LED發光效率實現20 lm/W，2007年75 lm/W，2012年150 lm/W。表2 美國半導體照明光源發展目標指 標2002年2007年2012年2020年發光效率(lm/W)2575150200壽命(h)20,00020,000100,000100,000光通量(lm)2520010001500輸入功率(W)12.76.77.5光通價格($/klm)2002052照明成本($)5453顯色指數75808080數據來源： AnOIDATechnologyRoadmapupdate2002從2000年到2020年，美國LED照明計劃到2010年，55的白熾燈和熒光燈被半導體燈取代，到2025年，固態照明光源的使用將使照明用電減少一半，每年節電額達350億美元；形成一個每年產值超過500億美元的半導體照明產業市場；帶來高質量的數以百萬計的工作機會。因此，美國LED產業的發展代表了世界LED產業發展的總體趨勢，LED產品價格的總體趨勢為：LED產品的發光效率將逐步提高，其成本價格將逐年降低。3.4先進國家LED產業的發展經驗世界各國LED的發展實踐證明：LED照明產業蘊涵巨大的經濟和社會效益，為推動LED產業的發展與壯大，許多國家和地區紛紛制定LED產業發展計劃，投資力度不斷加大，推動了LED產業的快速發展。具體如下：（1）美國實施“國家LED照明研究計劃”美國2000年啟動“國家LED照明研究計劃”。按此計劃，美國將在2000年2010年耗資5億美元發展LED產業。美國的這一發展規劃在時間上分為三個階段，發光效率的指標定位分別是 2002年20lm/W、20022007年75lm/W、20072012年150lm/W和20122020年200lm/W；其最終目標是實現LED的通用照明應用，希望半導體照明技術的發展能夠在節省能源消耗量、節約開支和減少發電廠、環境保護、使人的視覺感受更加豐富和更為舒適三方面對美國產生巨大的影響。另外，2007年初，美國能源部又發布了一個關于LED照明的“能源之星計劃”的草案，描述了產品如何對準通用照明市場，包括家庭、商業、工業和室外照明，并要求與固態照明計劃相協調。（2）歐盟設立“彩虹計劃”2000年7月，歐盟設立“彩虹計劃”，通過歐盟的補助金推廣白光LED的應用，此計劃成為歐盟至今最為完整的半導體制照明發展計劃。歐盟的“彩虹計劃”希望通過應用半導體照明實現高效、節能、不使用有害環境的材料并能夠達到自然光相似的目標。2004年7月，“彩虹”計劃的后續固態照明研究項目也隨之啟動。歐洲國會也于2006年8月批準500億歐元資金，計劃用于2007-2013年（第七個框架工作計劃）的研究和發展，其中包括資助歐洲LED企業進行的創新活動。（3）日本出臺“21世紀光計劃” 1998年，日本出臺“21世紀光計劃”，整個計劃的財政預算為60億日元，成為全球第一個以LED技術為主的國家發展計劃。2002年“21世紀光計劃”結束后，并未有以技術研發為主體大型國家計劃出現，而是針對不同的應用領域推出產業發展推動計劃。由此可見，日本LED政策走向由過去以協助技術成長為主，轉向于培育和推動市場需求、協助LED標準制定等方式來推動產業發展。（4）韓國部署“GaN半導體開發計劃” 韓國早在2000年以前，就部署了一個關于光產業的發展計劃，目標是使韓國光產業在2008年后上成為全球光產業前五名國家。2002年，韓國產業資源部又制定光電子產業分支GaN半導體發光計劃，計劃在2004年2008年由政府投入4.72億美元，企業投入7.36億美元，希望到2008年，LED發光效率達80 lm/W。韓國的半導體照明發展計劃的發展主要通過支持大公司來實現，例如Samsung、LG、首爾半導體等公司。在LED相關計劃的帶動下，各國均采用適宜本國的LED產業發展模式，推進并加速其LED產業的不斷發展與壯大。美國、日本的LED產業的發展主要是依靠其較成熟的市場體制、完善的技術創新體系以及強大的經濟基礎，通過掌握LED產業核心技術、專利等方式設立壁壘，通過技術壟斷優勢來控制全球LED產業鏈的利潤流向，并占據LED技術領先者地位。其主要特點如下：（1）選擇科技創新作為產業突破口，成為產業技術領先者美國LED產業發展的核心路線是“通過科技突破帶動市場、加速市場滲透速度”。事實上，美國LED產業是典型的技術領先者發展模式，其產業技術研發主要集中在LED產業鏈上游，大多屬于產業核心技術。作為技術領先者，美國可以通過所控制的核心技術，周期性提升芯片的性能，從而能夠基本上控制全球LED產業的發展進程，同時也控制了整個市場的利潤流向。因為擁有技術和產品標準的公司，可以利用壟斷的優勢不斷推出新產品；同時，通過合同生產網絡，越來越多的公司將生產以及和生產相關程序委托給企業外部的合作方去生產和管理，公司集中力量進行技術開發和市場營銷，可以獲得產業鏈中80的利潤。與美國一樣，日本在 LED產業發展上也是實施技術領先型發展戰略，而且也是以基礎技術研發為重點。這與日本以前的通常做法有所區別，在歷史上，日本的國家技術研發體系一般以應用性開發為主，而美國則更加側重于基礎技術研發；但在LED產業發展上，兩個國家都選擇了以基礎技術研發為基礎的技術領先型發展戰略。（2）垂直整合度高，產業鏈完整美國 LED企業在發展初期，基本都是從LED產業中一個特定環節開始的，但很快就進入了垂直整合階段，而且整合程度較高。在LED企業個體進行垂直整合的過程中，美國很多企業形成了包括“襯底外延芯片封裝應用產品”的完整LED產業鏈。日本 LED產業也是依靠市場的高度集中，由幾家大型公司領導LED產業的發展。在產業鏈上游，主要形成龍頭企業、廠商，在封裝及下游應用領域，主要則由大型專業LED照明廠開發照明市場，構建從上游到下游應用的完整產業鏈。為此，相對嚴整的產業組織結構，不僅大幅度降低了成本，提供高品質和可靠性高的LED最終應用產品，為R&D活動提供了便利，更將產業發展關鍵的兩環節核心技術和營銷網絡牢牢控制在手中，形成極大的競爭優勢。（3）在市場調節方面，自由競爭和壟斷相結合美國是一個以市場經濟為主的國家，通常大都鼓勵競爭，通過優勝劣汰的市場競爭使美國產業保持旺盛的生命力。在LED產業上，美國的市場集中度非常高。產業鏈上的每一個環節都由一家主要廠商把握著，從而領導著美國LED產業的整體發展趨勢。在國際市場上，美國LED公司利用技術上的領先優勢，在國際競爭中占有壟斷性的地位，例如，CREE公司掌握著LED襯底兩大主流技術之一 SiC襯底，在全球LED產業中占有4的市場份額。（4）發達的資本市場一個國家產業的發展和其資本市場的發達程度密切相關。除了政府的投入，資本市場也是企業發展資金的重要來源，這對高科技產業尤其重要。美國、日本發達的資本市場為 LED產業注入了發展資金。以CREE公司為例，該公司由兩個名不見經傳的年輕人在1987年成立，到1993年就上市，產值從1994年的5000萬美元增長為2003年的3億美元。（5）政府支持是LED產業發展重要驅動力由于“固態照明市場的演變需要政府主動的贊助”（摘自 LEDs for General Illumination Update 2002-Full Edition），為此美國政府從宏觀規劃、技術研發、政府采購、協會支持等四方面對LED產業給予了強有利的支持。日本政府也使用了大量特定的技術創新政策鼓勵、刺激產業技術的發展，其中主要是經濟資助政策和組織協調政策。日本的經濟資助政策包括財政補貼、稅收優惠和貸款優惠三大政策。4. 我國LED產業發展態勢4.1 LED產業發展現狀及趨勢經過30多年的發展，我國LED產業在經歷了購買器件、芯片、外延片之路后，通過引進國外LED材料與外延、芯片制備方面的先進技術、設備，并進行消化、吸收、再創新，LED產業已初步形成了包括外延片的生產、芯片的制備和封裝，以及LED產品應用在內的較為完整的產業鏈體系。（1）LED產業市場初具規模目前，我國LED產品技術創新與應用開發能力逐漸提高，器件可靠性研究位置愈發突出，測試方法與標準也漸行漸近，所有這一切均標志著中國LED產業已初具規模，并已經進入了一個嶄新的發展階段。圖2給出我國LED市場規模及增長率變化。圖2 我國LED市場規模及增長率變化截至2006年，我國LED產量達660多億只，LED產品市場銷售額為146億元人民幣（其中高亮LED為98億元），1995年-2006年期間銷售值平均增長率達到30（圖2所示）。2007年，LED產量為780億只，同比2006年增長18；市場銷售額達168億元（其中高亮LED為125億元），同比2006年增長15。其中，LED芯片產能方面，已經由2003年的65KK/月倍增至2006年的600KK/月，自產供應率逐年提升。2007年，我國InGaN芯片產能增已達960KK/月，同比2006年增長高達58。另外，我國下游器件封裝已實現大批量生產，成為世界重要的中低端LED封裝生產基地；憑借優勢勞動力資源和完備的產業配套體系，應用產品制造業形成了非常強的國際競爭力，在景觀、玩具、氣氛照明、便攜燈具、顯示、信號、指示等領域成為全球制造基地。（2）LED產業格局逐步形成據有關統計數據：到2007年底，我國共有LED企業千余家，但大部分企業分布在封裝及應用領域，規模較小。其中，上中游的外延及芯片生產商有25家左右，下游封裝企業約有600家，應用產品生產企業1000家以上。在企業的資本結構中，民營和合資企業占到企業總數的75，國營企業主要有傳統的LED國有企業和研究院所轉變而來。從我國LED產業的分布看，LED產業整體分布相對比較集中，初步形成了珠江三角洲、長江三角洲、北方地區、江西及福建地區四大區域，每一區域都初步形成了比較完整的產業鏈, 85以上的LED企業分布在這些地區。我國國家LED照明工程首批批準的LED體照明工程產業化基地為上海、廈門、大連、南昌和深圳，基本反映了這種產業格局。縱上所述，我國LED產業已具有一定的規模，產業的整體格局、產業鏈已經形成，但是我國LED產業上游、中游產業與國外先進水平相比存在較大的差距，尤其在外延材料制備、大功率芯片生長、制造及相關設備等關鍵領域差距較大；同時，由于受制于產業結構、技術水平、企業規模、市場渠道、關鍵原材料供應等多種因素，企業在高端產品的開發和制造能力家較弱，整體產業競爭力相對不強，LED產品一直處于整個產業市場的中低端。（3）LED產業未來發展趨勢我國未來LED產業的發展，將遵循世界LED產業發展的總體趨勢。隨著我國LED產業的不斷發展與壯大，LED市場規模將逐步擴大。其中就LED芯片生產而言，芯片將以GaN基為主線，不斷地提升產能和品質；封裝將以白光LED的發展為主，重點將集中在表面貼裝器件（SMD）、大功率產品等領域。預計在未來的幾年內，InGaN芯片仍將保持30左右的年復合增長率，至2010年國內將可能超過日本，成為全球第二大GaN芯片生產基地，產能接近2500KK/月（圖3所示），2012年則有望超過3000KK/月。圖3 我國LED市場規模及增長率變化另外，隨著我國國內市場對高亮度LED需求的增加，其市場發展的規模將逐漸擴大。預計2007-2012年，高亮度LED的發展將明顯高于LED產業整體的發展速度，年均增長率在25左右，2010年市場將超過200億元人民幣，2012年超過300億元人民幣（圖4所示）。圖4 我國高亮LED市場發展預測在LED產業鏈的下游應用產品中，交通信號燈，手機、數碼相機等用小尺寸背光，大屏幕顯示、景觀照明等特殊照明市場穩步增長；同時，中大尺寸液晶背光源、汽車燈市場增長迅速，功率型白光應用產品市場正在逐步形成。因此，LED應用近期將仍以景觀、裝飾、顯示、家電儀表、特殊照明燈為主，手機背光、LCD背光、汽車、照明等應用則是國內產業需求突破的重點，也是決定我國LED產業國際競爭力及產業地位的關鍵所在。根據我國LED產業發展狀況，預計到2008年LED應用產品市場規模將達到500億元，2010年將達到1000億元左右，2012年有望達到1500億元左右（圖5所示），重點應用領域將包括照明、背光模組、景觀裝飾、汽車、顯示屏、手機等。其中照明應用、背光模組等白光LED應用產品將成為增長最快、最具發展前景的應用領域。特別是白光照明應用，包括通用照明、特殊照明和部分景觀照明有希望成為具備較強全球競爭了的產業。圖5 LED應用市場規模及預測4.2 LED技術發展現狀及趨勢4.2.1 LED技術發展現狀經過30多年的研發歷程，特別是“國家863計劃、國家自然科學基金、科技攻關計劃”等計劃，給予我國LED的研發及產業化的大力支持，相繼實施LED相關材料及產業技術的研發，推動了使我國LED產業技術的發展，并使LED產業技術的研發及產業化取得了顯著的進展。目前，我國LED產業技術已經形成了包括外延材料生長、芯片制備、器件封裝、集成應用在內的比較完整的LED研發體系，這些領域代表了LED產業技術的未來發展方向。從LED外延材料的生長看，襯底材料是外延材料生長的基石，當前能用于批量生產外延片的襯底材料僅有藍寶石（Al2O3）、碳化硅（SiC）、硅（Si）襯底，其它諸如GaN、ZnO襯底還處于研發階段，距產業化還有一定的距離；LED芯片技術方面，襯底剝離技術、表面粗化技術、大功率大尺寸芯片及提高側向出光的利用效率技術等已取得實質性突破；封裝方面，解決散熱、二次光學設計、靜電防護、篩選與可靠性保證等關鍵技術已有明顯的進展，并逐步轉向大面積芯片封裝、大功率紫外光LED、新型熒光粉和涂敷工藝、多芯片集成封裝等方向的研發。截至2007年底，我國LED功率型芯片和LED功率型白光封裝已達到國際產業化先進水平，發光功率和發光效率分別達到189mW和47.5lm/W，建成8條芯片示范生產線和10條封裝中試線，LED功率型芯片填補了國內空白。隨著上中游關鍵技術的相繼突破，下游應用市場也在逐步拓展，包括LED車燈（7個新車型上采用）、礦燈、功率型臺燈、太陽能庭院燈、手電等在內的4大類140多種新產品陸續開發成功，已建成了46條應用產品生產線，實現批量生產并有部分產品出口。另外，攻關課題單位已申請專利241項，包括申請發明專利152項、申請國外專利17項，帶動產業投資近20億元，從而在一定程度上實現了LED相關技術的有效集成，推進了我國LED照明快速走上產業化的道路。以藍白光GaN系LED為例，我國LED產品產業化技術指標已經接近國際相關指標。其中功率型芯片及功率型白光LED（1mm1mm）發光功率230mW（350mA），白光發光效率80lm/W（350mA），我國國產LED芯片封裝后發光效率達60-68 lm/W （350mA），進口芯片封裝后發光效率70-80lm/W（350mA）。對于標準芯片及標準白光LED（0.3mm0.3mm）的發光功率為15-20mW（20mA），白光發光效率100lm/W （20mA），產業化發光功率15-20mW（20mA），白光發光效率70-80lm/W（20mA）。主要的應用領域遍布各種檔次的系列產品，但未能大規模進入手機等主流應用領域；在汽車、LCD背光等方面落后較大，其他領域技術相當，具有自主知識產權。總之，我國LED產業技術在政府的積極支持以及企業的積極投入下，已經取得了較大的進步，但是從LED產業鏈發展的整體看，LED產業上游、中游產業與國外先進水平相比存在較大的差距。其中，由于LED外延材料與芯片的制備對技術、設備的要求極高，其核心技術及專利主要由各大LED知名廠商壟斷，MOCVD設備、芯片工藝設備、芯片檢測設備等等關鍵設備主要依賴進口，導致我國LED芯片廠商生產的芯片在亮度、光效方面普遍明顯落后于國外；LED外延片產量也只能滿足國內封裝企業需求量的20%30%。我國LED封裝整體技術水平與國外的差距不大，但是LED封裝環節涉及的高效熒光粉、高純MO源和氣體主要仍依靠進口；雖然我國LED封裝產品產量已居于世界第一，但是小功率LED所占的比重相對較大，而大功率、高亮度的LED的產量相對較小。4.2.2 LED技術發展趨勢隨著LED照明技術發展的逐步成熟，全球LED照明產業將進入到一個全新的時代。據此，我國的LED照明技術將緊隨全球LED技術發展的步伐，逐步實現通用照明技術的國產化，開拓更加廣闊的普通照明市場。基于第四屆中國國際半導體照明論壇（CHINA SSL）的結果，我國未來LED照明技術的總體發展趨勢如下：從LED外延材料制備看，當前以藍寶石（Al2O3）、硅（Si）等為襯底材料制備氮化鎵（GaN）的技術路徑，在比較近的未來（3-5年）不可能被替代，依此技術路線，在2010年有望實現100130lm/W目標，現有的LED外延材料、芯片及工藝等技術在3-5年內也不會有更新的突破性進展，單純依靠通過改善襯底材料等方法提高器件的發光效率已不能適應現階段LED發展的需求。當前，制約LED發展的最大技術問題是“兩高兩低”，即“提高內量子效率和出光效率，降低光衰（提高壽命）與降低成本”。相對而言，由于LED器件出光效率、成本等的原因，使LED應用的領域受到限制，進而使LED白光照明取代白熾燈、熒光燈等傳統照明受到較大的障礙。另外，據LED業內人士的研究結果表明：單純依靠降低外延材料的晶體缺陷，并不能最大限度的提高內量子效率、降低光衰，而垂直結構的LLO-LED和低成本Si襯底的薄膜生長技術對解決LED器件的出光效率效果較好，激光剝離大尺寸垂直結構LED也是實現高亮度、功率型白光LED的最佳方案。另外，由于在LED外延/芯片成本中，襯底材料、MO源、氣體以及MOCVD設備等的相關成本所占的比例較大，造成重大裝備及原材料的國產化成為降低LED成本的重要因素。LED的封裝技術方面，我國與國外領先國家沒有較大的明顯的差距，有可能在此領域占據創新的制高點。但是以往研發投入的力度不足，對封裝技術可靠性的研究不夠，導致大功率共晶封裝技術、相應的配套材料膠、支架特別是裝備依賴進口。我國在封裝技術領域由于已經具有較好的技術基礎，景觀照明、顯示屏、LED燈具制造、太陽能LED照明等方面發展較好，對于未來在直接白光封裝技術、提高LED封裝可靠性技術以及新型封裝材料的研制等方面提供了堅實的基礎。4.4主要地區的發展經驗作為繼明火和白熾燈之后的第三次照明革命，LED已成為21世紀最具發展前景的高技術領域之一。我國在“LED照明工程”、“863計劃”等的支持下，首批包括北京、上海、廈門、大連、南昌、深圳六個LED體照明工程產業化基地已經建成，并在珠江三角洲、長江三角洲、北方地區、江西及福建等地區形成了相對比較完整的產業鏈, 85以上的LED企業分布在這些地區。現以天津為例，總結地區的發展經驗。具體如下：（1）LED產業的發展初期，主要是從LED產業中一個特定環節切入，并逐漸完成產業的垂直整合階段，形成相對完整的LED產業鏈體系。天津的LED產業的發展，得益于天津經濟技術開發區的摩托羅拉、三星電子顯示器、羅姆電子等對LED產品巨大的配套需求，以此為切入點，天津開始發展LED產業。同時，天津通過對襯底材料、芯片、封裝以及相關科研單位等的垂直整合，逐步形成“襯底外延芯片封裝應用產品” 相對完整的LED產業鏈（如圖6所示），將LED產業發展所需的核心技術及市場牢牢地掌握在手中，提升了天津LED產業的競爭力，推進了LED產業的發展與壯大。襯底：中電46所（SiC、GaN）、河北工業大學（GaN）、天津賽法（Al2O3）；襯底材料生長爐：中電46所（單晶爐）；氣源：法國液化空氣集團熒光粉：天津大學理學院、天津理工大學芯片：天津大學半導體照明研究室（功率型GaN芯片）封裝：天星電子（10KK/M）、光寶（20KK/M）、三星電子（20KK/M）、首爾半導體；LCD背光模組：三星SDI、韓國NANO LCD、手機背光、摩托羅拉三星；車燈：天津斯坦雷電氣、天星電子（為夏利提供10萬套/aLED車燈模組）上游材料與設備 中游 下游封裝與集成應用上游產業主要以科研為主，在研究攻關方面富有創新與特色，積累了有待產業化的科研成果與索恩照明、天星電子公司開展合作，擬將成果規模產業化生產。企業封裝能力在華北居前，LED熱點應用領域天津本地配套潛力很大，但終端需求客戶均為大型跨國公司。圖6 天津市半導體照明產業鏈分布與特征（2）依靠LED技術儲備，形成產學研的有機結合，逐步取得相對技術優勢，為其LED產業的發展提供支撐。天津市以賽法晶片、中電46所、天津大學、天津理工、河北工大為代表的企業與科研院所在襯底材料與熒光粉，單晶爐與檢測設備方面，積累并儲備了較為豐富的科研技術成果，為LED的產業提供了良好的技術支持。同時，以封裝為主的天津天星電子（1991成立）、光寶電子(天津)（1995年成立）及龍騰光電等，在產品應用領域為主的索恩（天津）照明等，以及在半導體照明工程系統集成面，光電星球陽光顯示、沙舟電子燈飾、威凱達公司等服務商，與相關的科研院所、高等院校形成產學研聯合，推動并促進了天津LED產業發展的成熟。（3）確立LED產品的市場定位，以應用拉動市場。LED產品發展的初期，一般是將國內需求作為“創新服務與產品”的實驗場，并作為推動LED產業發展以及進入國際市場的助推力。例如，韓國LED產業的崛起，主要是韓國手機廠商對LED產業的帶動作用，同時也促成了中國臺灣LED產業的興起。對天津而言，利用本地區發展電子產品的競爭優勢，LED產品的市場定位于手機、數碼相機等產品的小尺寸的背光源，以其較大的市場需求拉動LED產業的發展，同時也帶動了景觀照明、汽車車燈等相關產品的發展。（4）政府給予的支持是LED產業發展的主要驅動力。一個產業的發展動力來源于政府強有力的支撐，LED產業的發展也不例外。例如，美國政府從宏觀規劃、技術研發、政府采購、協會支持等四方面支持LED產業的發展；日本政府則使用大量特定的技術創新政策鼓勵、刺激LED產業技術的發展，其中主要是經濟資助政策和組織協調政策，包括了財政補貼、稅收優惠和貸款優惠三大政策。我國國家主要從實施“863計劃”、“LED照明工程”，發布高效照明產品推廣財政補貼資金管理暫行辦法等方面，給LED產業的發展予以支持，從而形成我國LED產業的發展助推力，加速了我國LED產業的發展與壯大。4.5國家采取的支持行動我國LED照明技術的發展，最初始于1994年，當時主要是針對GaN基藍、綠、紫光LED相關材料及器件進行研究；1999年，“863計劃”在新材料領域立項開始LED白光的研究。2003年6月，科技部與信息產業部、建設部、教育部、中國科學院、發展改革委員會、中國輕工業聯合會等單位，聯合啟動“國家半導體照明工程”，大力發展具有國際競爭力的中國LED照明新興產業。2004年，我國LED照明工程首批50個項目正式啟動，陸續建立了廈門、上海、南昌、大連等4個LED照明產業化基地。2006年頒布的國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006-2020年），將高效節能、長壽命的半導體照明列入第一重點領域（能源）的第一優先主題（工業節能）。“十一五”期間，國家“863計劃”在新材料技術領域的“半導體照明工程”項目，總資金投入經費額達3.5億元，支持我國LED照明產業的發展，具體包含如下7個重點方向： 第三代寬禁帶半導體外延材料生長及器件技術研究； 130lm/W半導體白光照明集成技術研究； 100lm/W功率型LED制造技術； MOCVD裝備核心技術及關鍵原材料產業化技術； 半導體照明重大應用開發； 半導體照明工程化系統集成技術研究； 半導體照明產業發展戰略研究及標準與評價體系建設；2008年1月，財政部、國家發展和改革委員會聯合發布高效照明產品推廣財政補貼資金管理暫行辦法，這是我國政府加大力度推廣高效照明產品，促進實現節能減排目標的又一重要舉措。財政補貼重點支持高效照明產品主要是普通照明用自鎮流熒光燈（俗稱節能燈）、三基色雙端直管熒光燈（、型）和金屬鹵化物燈、高壓鈉燈等電光源產品，半導體（）照明產品，以及必要的配套鎮流器。“十一五”期間將通過財政補貼方式確保實現推廣高效照明產品1.5億只，可節電290億千瓦時，減少二氧化碳排放2900萬噸。另外，2008年6月，為了促進我國半導體照明產業上下游、產學研合作，加快我國LED照明專利戰略的建立，國家半導體照明研發及產業聯盟專利池工作組完成收集入池專利收集工作。根據“誰參與誰受益，不參與難受益”的原則，由國家資助項目中申請的專利自愿提供，以及適當考慮對外購買等形式；其次是繪制專利地圖，建立我國的半導體照明專利戰略，工作組聯合技術專家、專利律師，先從支持“337調查”等類似專利糾紛應訴開始；最后是專利池的建設有助于搭建標準和產業無縫銜接的平臺，為國內企業帶來國際競爭優勢。5.東莞市LED產業發展現狀5.1 LED產業發展現狀東莞市是全國經濟發展最快的地區之一，經濟的年增長率歷年達到20%以上，電子信息產業是東莞市的支柱產業。東莞市的LED照明生產企業多數是在東莞市原有的電子信息產業類企業的基礎上發展起來的，少數企業是引進技術的基礎上發展起來的。目前，東莞市有LED封裝和應用照明企業200多家，有LED芯片生產分切企業兩家。LED照明產業2005年、2006年和2007年分別實現銷售收入8.74 億元、9.05億元和16.00億元。LED照明產業銷售收入每年以35.2 %左右的速度快速增長。東莞市LED封裝照明業以東莞市勤上光電股份有限公司發展較快，2007年銷售額達到2.5億元,成為在我國LED照明領域的領軍企業，東莞市今年3 月17日出臺關于實施東莞市路燈節電改造工程的意見，爭取三年內完成全市路燈的半導體照明技術改造，新安裝路燈原則上要采用LED路燈，逐步向黨政機關、事業單位推廣。據悉，市區選擇市管的“五路一廣場”中一段道路進行LED路燈試點，鎮街