LED外延片及芯片文档格式.docx
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四、LED外延片、芯片生产企业毛利率约外延片、外延片为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%。
名词解释?
LED:
LightEmittingDiode,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。
HBLED:
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-organicChemicalVapor:
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。
LCDTV:
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（OrganicLight-EmittingDiode,又称为有机电:
激光显示（OrganicElectroluminesenceDisplay,OELD,OLED屏幕具备许多LCD不可比拟的优势。
AMOLED:
（ActiveMatrix/OrganicLightEmittingDiode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。
1LED行业基本情况行业基本情况?
LED（LightEmittingDiode,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。
1.1LED发展阶段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LEDLED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,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:
ledinside1.2常见LED分类常见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。
1.2常见LED分类常见LED分类?
（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。
1.3LED特点LED特点?
（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。
1.3LED特点LED特点?
（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。
1.4LED产业结构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1.4LED产业结构LED产业结构?
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、OSRAMOptoSemicondutors（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。
1.4.1LED上游产业LED上游产业?
LED上游产业主要是指LED发光材料外延片制造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,器件的和芯片制造主要结构如发光层、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产业链的上游,乏核心技术和专利。
乏核心技术和专利。
LED产业是一个技术引导型产业,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、芯片以中低外延材料、位和利润分配。
国产档为主,以上的功率型LED芯片、器件依赖芯片、档为主,80%以上的功率型以上的功率型芯片进口。
进口。
1.4.2LED中游产业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。
1.4.3LED下游产业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1.4.3LED下游产业LED下游产业?
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LCDTV（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LCDTV和照明将主导LED下游需求。
（数据来源:
南京证券2我国LED上市公司利润及规模概况我国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以上,遍在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。
代?
码简称2009三安光电41.28士兰微24.02%联创光电18.56%同方股份19.17%方大集团17.73%乾照光电56.64%厦门信达5.19%德豪润达0.15大族激光0.0043国星光电0.72浙江阳光0.48佛山照明0.2168天通股份8.61%闽闽东0.0563天富热电0.13福日电子1.96%煤气化0.7387600703600460600368600100000055300102000701002005002008002449600261000541600330000536600509600203000968业务环节2008外延片、芯片及应用0.710.28外延片、芯片及应用0.190.03外延片、芯片及应用0.10.09外延片、芯片及应用0.35970.2557外延片、芯片及应用0.10.055外延片、芯片及应用0.950.75封装、照明应用0.19940.192封装、应用192183.29-0.19封装、应用195036.60.21封装、应用62791.090.67LED照明174311.230.41LED灯具170729.320.32LED基片（蓝宝石基-0.490.02LED背光板6737.480.05LED-SIC晶片164925.940.12LED白光、照明-0.60.04锂电LED矿灯324837.871.2347主营业务收入（万元2009200847029.3895986.54111288.5净利润（万元2009200821316.1193309.58121586.9718015.117662.513689.22毛利率20095205.051355.943335.0624059.582326.096594.714611.6221.33%37.55%33.43%19.15%26.67%1213.6100%31.05%1016.3632.22%每股收益（元200842.01%28.13%20.46%16.03%17.95%58.94%5.04%13.79%42.26%34.81%15.65%20.11%1.58%12.35%29.54%1.36%38.91%1538773.571392803.2735137.0291297.9119245.79902661.31252253.44171501.156672.39189073.64171871.2880539.3913142.42135466.4198410.14473527.978472.0615527.61668880.914899.13302.4511488.4212047.0921217.92172458.27813.98225.42144718.3637951.364405.258406.994791.74-6240.0813534.0210657.1410245.522416.06-29075.03649.576611.22-14533.6663430.04我3国LED外延片及芯片产业总体概况我国LED外延片及芯片产业总体概况3.1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。
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?
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。
3.2LED核心器件生产流程LED核心器件生产流程?
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3.2LED核心器件生产流程LED核心器件生产流程4LED外延片制造概况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,也衬底材料是LED照明的基础照明的基础,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衬底的技术对比各类GaN衬底的技术对比衬底材料优点问题蓝宝石（Al2O3光学性能好化学稳定性好硬度过高（莫氏硬度9机械加工性能差导热性差,大电流下散热问题严重价格昂贵机械加工性能差碳化硅（SiC光学性能好导热性、化学稳定性好Si成本低导电性、导热性、热稳定性好吸光性强,发光效率低晶格失配、热失配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L
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