LED行业简要分析报告

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一、L ED概述.................................................................

（一）.................................................................. L ED基本原理

（二）.................................................................. L ED的应用领域

二、L ED产业链...............................................................

（一）.................................................................. 外延片生产（二）.................................................................. 芯片制备（三）.................................................................. 封装与测试三、全球LED产业状况 ........................................................

（一）.................................................................. 全球LED产业概况..................................................................

（二）.................................................................. 全球LED应用领域比重.............................................................

（三）.................................................................. 全球LED厂商分布.................................................................

（四）.................................................................. 全球LED专利竞争..................................................................

四、国内LED产业状况 ........................................................

（一）.................................................................. 国内LED产业发展现状..............................................................

（二）.................................................................. 国内LED产业地区分布.............................................................

（三）.................................................................. 国内LED重点厂商情况.............................................................

五、L ED应用市场分析........................................................

（一）.................................................................. L ED显示屏（二）.................................................................. 消费电子用LED

（三）.................................................................. 照明用LED

（四）.................................................................. 车用LED

六、L ED行业发展前景展望与投资建议.........................................

（一）.................................................................. 国家相关产业政策...................................................................

（二）.................................................................. 发展有利和不利因素.................................................................

（三）.................................................................. 行业未来发展前景

（四）................................................................ 公司在LED行业投资的相关建议......................................................

附录： .......................................................................

（一）目前具有LED相关业务的上市公司汇总...........................

一、LED概述

（一）LED基本原理

半导体发光二极管（LED Light 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

（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 S片的细微可控性，LEDS小尺寸照明上和CCF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技术的不断进步，发光效率不断提高，大尺寸LE酚格逐步下降，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: LEE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?780mr）i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GaF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AIGalnP作为材料，蓝绿光芯片则用三元的InGaNo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

1核心设备

MOCV设备将U或川族金属有机化合物与W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4 MOCV工艺流程图

目前，MOCV设备生产商主要为德国爱思强Aixtron （70屈际市场占有率）、美国维易科Veeco和英国ThomasSwa（被Aixtron 收购）、美国Emcore（被Veeco收购）、日本大阳酸素（Sanso，7屈际市场占有率，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MOCV机台需求量将达400~500台以上，因此规划扩充MOCV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圭寸锁，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MOCV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。

根据最新消息，国产MOCV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MOCV，不到一年，这一设备成功推向市场。但是，国产MOCVS：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AI2Q和Si衬底。蓝绿光LED用于商业化生产的为蓝宝石AI2O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 GaR 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。

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AbQ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、TMA、PH3 AsH3国内有生产型MOCV设备两百台左右，国内市场对高纯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MOCV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HR 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