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分報告之五東莞市半導體照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告中國機械工程學會東莞市數(shù)碼產(chǎn)業(yè)協(xié)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(fā)展的必然11.2 我國經(jīng)濟社會發(fā)展的關(guān)鍵11.3 東莞產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的需求22.基本知識32.1 LED產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)成32.2 LED分類33.世界LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢43.1 LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢43.1.1 LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀43.1.2 LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢63.2 LED技術(shù)現(xiàn)狀與趨勢73.3 LED產(chǎn)品成本發(fā)展趨勢93.4先進國家LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展經(jīng)驗104. 我國LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢154.1 LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢154.2 LED技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢204.2.1 LED技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀204.2.2 LED技術(shù)發(fā)展趨勢224.4主要地區(qū)的發(fā)展經(jīng)驗234.5國家采取的支持行動265.東莞市LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀285.1 LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀285.2 LED技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀285.3 LED產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢與特點295.4與國內(nèi)先進地區(qū)的比較305.5存在的差距與問題346.東莞市發(fā)展LED產(chǎn)業(yè)的路徑386.1發(fā)展定位與目標386.1.1定位386.1.2總目標396.2技術(shù)方案396.3發(fā)展重點406.3.1擴大產(chǎn)業(yè)規(guī)模、提升出口能力406.3.2增強系統(tǒng)集成和制造能力406.3.3啟動應用市場416.3.4研發(fā)能力建設(shè)和關(guān)鍵技術(shù)研究426.4重大項目建議426.4.1高亮度LED產(chǎn)業(yè)化項目426.4.2建立東莞LED技術(shù)研究院436.4.3示范工程436.4.4產(chǎn)業(yè)園建設(shè)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(fā)展的必然伴隨全球石油、天然氣及煤炭等傳統(tǒng)化石型能源消耗量的逐年增加,能源危機與環(huán)境保護已成為全球可持續(xù)發(fā)展的關(guān)注焦點,節(jié)能環(huán)保與可再生能源開發(fā)利用熱潮正在全球掀起。在全球能源危機與環(huán)保壓力日益凸顯的形勢下,半導體(LED) LED為發(fā)光二極管(Light Emitting Diode)的英文簡寫,半導體照明(LED照明)亦稱固態(tài)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(xiàn)和發(fā)展,在上世紀90年代研制成功藍色LED,現(xiàn)已實現(xiàn)了紅、黃、綠、藍和白光LED的生產(chǎn),發(fā)光效率提高了近千倍,半導體照明得到快速發(fā)展。照明作為第三代照明技術(shù),具有節(jié)能環(huán)保、應用廣泛等優(yōu)點,正在全球范圍內(nèi)孕育著一場新的產(chǎn)業(yè)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(shù)與產(chǎn)業(yè)制高點,從而促進了LED產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展。面對LED的市場巨大商機,世界各主要公司的不斷研發(fā)新技術(shù),推動了LED技術(shù)不斷取得突破性進展,加快了LED照明技術(shù)創(chuàng)新的步伐,以及LED產(chǎn)業(yè)格局的形成。1.2 我國經(jīng)濟社會發(fā)展的關(guān)鍵十七大報告指出:要增強發(fā)展協(xié)調(diào)性,努力實現(xiàn)經(jīng)濟又好又快發(fā)展,加強能源資源節(jié)約和生態(tài)環(huán)境保護,增強可持續(xù)發(fā)展能力。為確保經(jīng)濟和社會可持續(xù)發(fā)展,我國已經(jīng)出臺了一系列措施來促進節(jié)能減排和環(huán)境保護。國家“十一五”國民經(jīng)濟和社會規(guī)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??梢?,我國國民經(jīng)濟的持續(xù)高速發(fā)展,資源和環(huán)境因素的影響及壓力逐漸加大,節(jié)能減排、環(huán)境保護、改善能源結(jié)構(gòu)已迫在眉睫。因此,LED產(chǎn)業(yè)可節(jié)能減排、促進環(huán)境保護的特點,以及其產(chǎn)業(yè)潛在的巨大經(jīng)濟效益和社會效益,勢必在促進經(jīng)濟又好又快發(fā)展和社會可持續(xù)發(fā)展方面發(fā)揮關(guān)鍵性的作用。 1.3 東莞產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的需求東莞作為全國的百強城市、廣東省的主要地市,經(jīng)過20多年高速發(fā)展,已經(jīng)進入經(jīng)濟發(fā)展的重要轉(zhuǎn)折時期,以往的勞動密集型、外向型、加工型為主要特點的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),導致過度的資源消耗、嚴重的環(huán)境污染以及缺乏產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)等系列問題愈發(fā)凸現(xiàn),未來的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整勢在必行。目前,全球制造業(yè)產(chǎn)業(yè)分工格局已呈現(xiàn)出新的發(fā)展趨勢,后發(fā)展地區(qū)和國家承接產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的能力逐漸增強,高端制造業(yè)和服務業(yè)逐步向有條件的地區(qū)和國家轉(zhuǎn)移。因此,發(fā)展高技術(shù)產(chǎn)業(yè),推進經(jīng)濟增長方式從粗放型、外延型向集約型、內(nèi)涵型轉(zhuǎn)變,推進產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)從加工制造環(huán)節(jié)為主的紡錘型向加工制造與研發(fā)服務環(huán)節(jié)協(xié)調(diào)發(fā)展的啞鈴型轉(zhuǎn)變,實現(xiàn)資源利用從線型經(jīng)濟向循環(huán)經(jīng)濟轉(zhuǎn)變,已成為東莞未來發(fā)展經(jīng)濟、調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的主導方向。半導體照明(LED)產(chǎn)業(yè)作為新興的高技術(shù)產(chǎn)業(yè),高效、節(jié)能、環(huán)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(jīng)濟發(fā)展的熱點。據(jù)有關(guān)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(chǎn)業(yè)產(chǎn)值將超過1500億元的規(guī)模,成為我國乃至于全球新經(jīng)濟的增長點,同時也為東莞未來經(jīng)濟的發(fā)展提供了巨大的、難得的發(fā)展機遇。2.基本知識2.1 LED產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)成LED產(chǎn)業(yè)鏈主要包括上游產(chǎn)業(yè)為設(shè)備、原材料制造及外延材料生長等,中游產(chǎn)業(yè)為芯片制造,下游產(chǎn)業(yè)為LED封裝。在封裝以后,LED在各種應用領(lǐng)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(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)具體如下圖1所示。圖1 LED產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)圖2.2 LED分類目前,LED的分類方式主要按照LED的發(fā)光顏色、出光面特征、結(jié)構(gòu)以及光強度和工作電流等進行分類。具體如下:(1)按發(fā)光管發(fā)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(jù)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(fā)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(fā)光二極管不適合做指示燈用。(2)按發(fā)光管出光面特征LED中分為圓燈、方燈、矩形、面發(fā)光管、側(cè)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(fā)光強度角分布情況。從發(fā)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(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)分有全環(huán)氧包封、金屬底座環(huán)氧封裝、陶瓷底座環(huán)氧封裝及玻璃封裝等結(jié)構(gòu)。(4)按發(fā)光強度和工作電流分,有普通亮度的LED(發(fā)光強度小于10mcd);超高亮度的LED(發(fā)光強度大于100mcd);將發(fā)光強度在10100mcd間的稱作高亮度發(fā)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(fā)光管相同)。3.世界LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢3.1 LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢3.1.1 LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 世界LED產(chǎn)業(yè)經(jīng)過多年的發(fā)展,已經(jīng)形成了以美國、亞洲、歐洲三足鼎立的全球產(chǎn)業(yè)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(shù)專利,在 GaN基藍、藍光LED、白光技術(shù)方面具有領(lǐng)先優(yōu)勢,同時在產(chǎn)業(yè)規(guī)模方面也具有優(yōu)勢。目前,由于世界LED產(chǎn)業(yè)鏈中企業(yè)分布不均,導致MOCVD設(shè)備廠商較少,主要是德國的AIXTRON和美國的VEECO兩家企業(yè)為主;外延和芯片的生產(chǎn)通常在同一家公司,也有部分廠商只擁有芯片生產(chǎn)能力,但其上游外延片的供應往往依靠關(guān)聯(lián)公司提供;封裝企業(yè)數(shù)量較多,主要分布在我國臺灣及日本等國家和地區(qū),通常國際性的LED外延和芯片大廠也都有封裝生產(chǎn);應用產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)分散在各個行業(yè)領(lǐng)域,數(shù)量非常多,分布非常廣,重點領(lǐng)域包括手機背光、信號燈、顯示屏、儀表、家電、燈具、玩具等行業(yè)。近幾年來,全球LED的市場規(guī)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(guī)模達到52億美元和64億美元。高亮LED占LED產(chǎn)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(chǎn)值達30億美元,占據(jù)全球LED產(chǎn)值的50左右,2006-2008年間日本LED產(chǎn)值將保持約6的年均增長,至2008年日本LED產(chǎn)值預計約達33億美元;臺灣(包括臺灣島內(nèi)及大陸分廠生產(chǎn))LED產(chǎn)值2006年達14億美元,2006、2007年YOY均約增長19,2007年產(chǎn)值將首度超越歐美市場;歐美地區(qū)的LED產(chǎn)值2006年約為15億美元,而后兩年不會有明顯增長,產(chǎn)值維持在15億美元附近。 另外,從世界LED芯片產(chǎn)能來看,臺灣AlGaInP系、GaN系芯片產(chǎn)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(chǎn)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(qū)域??傊?,當前世界LED產(chǎn)業(yè)競爭格局已經(jīng)形成。其中美國和日本企業(yè)利用其在LED新產(chǎn)品和新技術(shù)領(lǐng)域中的創(chuàng)新優(yōu)勢,主要從事最高附加值LED產(chǎn)品的生產(chǎn);而歐洲企業(yè)則利用其在應用技術(shù)領(lǐng)域的開發(fā)和善于吸收最新技術(shù)的轉(zhuǎn)換優(yōu)勢,主要從事高附加值LED產(chǎn)品生產(chǎn)。我國臺灣地區(qū)LED產(chǎn)業(yè)近年來迅速崛起,其芯片產(chǎn)量及封裝產(chǎn)量占據(jù)世界第一,產(chǎn)值位居全球第二。日本、歐美的LED產(chǎn)業(yè)主要集中在生產(chǎn)規(guī)模大、技術(shù)壟斷性強的集團化企業(yè);而臺灣地區(qū)的LED產(chǎn)業(yè)較為分散,企業(yè)數(shù)量多,相對日本、歐美企業(yè)而言大多為中小企業(yè),上中下游分工明確,產(chǎn)業(yè)鏈供銷穩(wěn)定。3.1.2 LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢伴隨LED照明技術(shù)逐步得到驗證,單瓦流明數(shù)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(yè)內(nèi)人士已經(jīng)形成了共識,綠色環(huán)保節(jié)能LED照明光源必將超越其它任何光源,走向?qū)拸V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(lǐng)域和規(guī)模的不斷擴大,全球的LED市場規(guī)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(shù)的逐步成熟,2010年LED市場規(guī)模將達到100億美元左右,2010年后 LED市場規(guī)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(nèi)增長幅度逐步擴大,到2011年全球高亮度LED市場規(guī)模將高達90億美元以上。從LED產(chǎn)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(lǐng)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(xiàn)逐年小幅增長,預計2006年約占據(jù)10的份額。隨著LED發(fā)光效率的提高及成本的下降,LED產(chǎn)品已從顯示向照明,從特殊照明向普通照明轉(zhuǎn)變。道路照明、隧道照明等室外照明市場將根據(jù)LED光效的提高與價格的下降而逐步啟動,農(nóng)業(yè)、軍事、航空等新的應用領(lǐng)域也將被逐步開發(fā)出來。預計未來幾年在中大尺寸LCD背光源、車燈及照明領(lǐng)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(fā)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(yè)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(guī)模應用,并可望成為一般照明市場的主要應用光源。具有關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù):2006年,LED照明市場產(chǎn)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(chǎn)值高達26億美元。據(jù)此,LED白光照明在未來將具有更加廣闊的市場。3.2 LED技術(shù)現(xiàn)狀與趨勢 目前,白光LED是半導體照明發(fā)展的重中之重。LED的白光技術(shù)也被認為是半導體照明最重要的技術(shù),是實現(xiàn)半導體照明實際應用的關(guān)鍵。自1993年GaN系藍光LED成功開發(fā)以來,使得白光LED成為實際可行的產(chǎn)品。通常情況下,產(chǎn)生白光的LED主要有以下六種方式:其中藍色LED芯片結(jié)合可被藍光激發(fā)發(fā)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(shù)的藍光LED激發(fā)黃色熒光粉仍然是目前最為成熟、應用最廣的LED產(chǎn)生白光的方式,已逐步商業(yè)應用;紫外光LED芯片激發(fā)紅綠藍三基色熒光粉被認為是下一步產(chǎn)業(yè)化研發(fā)重點;其它方式還處于實驗室水平,真正的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)還需要取得重大突破性進展。外延設(shè)備方面,MOCVD設(shè)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(jù)20,日本大陽酸素(Sanso) 占據(jù)7,但是僅在本國銷售。另外,國際上GaN研究和生產(chǎn)最成功的企業(yè)是日本日亞公司(Nichia)和豐田合成公司(Toyota Gosei),均使用自行研發(fā)的MOCVD設(shè)備。韓國企業(yè)在政府的支持下,已通過引進英國Thomas Swan的技術(shù),仿制出MOCVD設(shè)備并開始銷售。LED外延片生長技術(shù)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(shù),并且各有不同的特點,但都利用各自原創(chuàng)性核心專利在世界范圍內(nèi)設(shè)立了專利網(wǎng),僅與GaN相關(guān)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(jié)合黃色熒光粉取得的重大進展,以Nichia、Cree、Lumileds為代表的公司發(fā)布的最高技術(shù)指標的產(chǎn)品將逐步進入市場:2006年7月,Cree開發(fā)出發(fā)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??傊澜鏛ED技術(shù)的進步,將推動LED器件及產(chǎn)品的效率逐步提高,使LED產(chǎn)品的品質(zhì)逐漸趨于完美。有科學家預測,按照目前的技術(shù)水平和發(fā)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(chǎn)品成本發(fā)展趨勢當前,LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展相對比較緩慢的主要原因是受制于LED產(chǎn)品的發(fā)光效率及成本。其中具體而言,生產(chǎn)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(shè)備折舊及動力約占芯片成本13)??梢?,芯片成本成為LED產(chǎn)品的主導。表1給出了節(jié)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(fā)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(jié)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(shù)據(jù)按照勤上光電提供數(shù)據(jù)計算從表1可以發(fā)現(xiàn):勤上光電等優(yōu)秀的LED燈的綜合使用成本現(xiàn)在已經(jīng)低于熒光燈,大大低于白熾燈、節(jié)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(lǐng)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(fā)半導體照明,并提出明確的發(fā)展目標(見表2):為了使美國在未來照明光源市場競爭中,領(lǐng)先于日本、歐洲及韓國等競爭者,計劃2002年LED發(fā)光效率實現(xiàn)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(fā)展目標指 標2002年2007年2012年2020年發(fā)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(shù)75808080數(shù)據(jù)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(tài)照明光源的使用將使照明用電減少一半,每年節(jié)電額達350億美元;形成一個每年產(chǎn)值超過500億美元的半導體照明產(chǎn)業(yè)市場;帶來高質(zhì)量的數(shù)以百萬計的工作機會。因此,美國LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展代表了世界LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展的總體趨勢,LED產(chǎn)品價格的總體趨勢為:LED產(chǎn)品的發(fā)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(chǎn)業(yè)的發(fā)展經(jīng)驗世界各國LED的發(fā)展實踐證明:LED照明產(chǎn)業(yè)蘊涵巨大的經(jīng)濟和社會效益,為推動LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與壯大,許多國家和地區(qū)紛紛制定LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展計劃,投資力度不斷加大,推動了LED產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)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(fā)展LED產(chǎn)業(yè)。美國的這一發(fā)展規(guī)劃在時間上分為三個階段,發(fā)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(xiàn)LED的通用照明應用,希望半導體照明技術(shù)的發(fā)展能夠在節(jié)省能源消耗量、節(jié)約開支和減少發(fā)電廠、環(huán)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(chǎn)生巨大的影響。另外,2007年初,美國能源部又發(fā)布了一個關(guān)于LED照明的“能源之星計劃”的草案,描述了產(chǎn)品如何對準通用照明市場,包括家庭、商業(yè)、工業(yè)和室外照明,并要求與固態(tài)照明計劃相協(xié)調(diào)。(2)歐盟設(shè)立“彩虹計劃”2000年7月,歐盟設(shè)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(fā)展計劃。歐盟的“彩虹計劃”希望通過應用半導體照明實現(xiàn)高效、節(jié)能、不使用有害環(huán)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(xù)固態(tài)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(fā)展,其中包括資助歐洲LED企業(yè)進行的創(chuàng)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(shù)為主的國家發(fā)展計劃。2002年“21世紀光計劃”結(jié)束后,并未有以技術(shù)研發(fā)為主體大型國家計劃出現(xiàn),而是針對不同的應用領(lǐng)域推出產(chǎn)業(yè)發(fā)展推動計劃。由此可見,日本LED政策走向由過去以協(xié)助技術(shù)成長為主,轉(zhuǎn)向于培育和推動市場需求、協(xié)助LED標準制定等方式來推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展。(4)韓國部署“GaN半導體開發(fā)計劃” 韓國早在2000年以前,就部署了一個關(guān)于光產(chǎn)業(yè)的發(fā)展計劃,目標是使韓國光產(chǎn)業(yè)在2008年后上成為全球光產(chǎn)業(yè)前五名國家。2002年,韓國產(chǎn)業(yè)資源部又制定光電子產(chǎn)業(yè)分支GaN半導體發(fā)光計劃,計劃在2004年2008年由政府投入4.72億美元,企業(yè)投入7.36億美元,希望到2008年,LED發(fā)光效率達80 lm/W。韓國的半導體照明發(fā)展計劃的發(fā)展主要通過支持大公司來實現(xiàn),例如Samsung、LG、首爾半導體等公司。在LED相關(guān)計劃的帶動下,各國均采用適宜本國的LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式,推進并加速其LED產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展與壯大。美國、日本的LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展主要是依靠其較成熟的市場體制、完善的技術(shù)創(chuàng)新體系以及強大的經(jīng)濟基礎(chǔ),通過掌握LED產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)、專利等方式設(shè)立壁壘,通過技術(shù)壟斷優(yōu)勢來控制全球LED產(chǎn)業(yè)鏈的利潤流向,并占據(jù)LED技術(shù)領(lǐng)先者地位。其主要特點如下:(1)選擇科技創(chuàng)新作為產(chǎn)業(yè)突破口,成為產(chǎn)業(yè)技術(shù)領(lǐng)先者美國LED產(chǎn)業(yè)發(fā)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(chǎn)業(yè)是典型的技術(shù)領(lǐng)先者發(fā)展模式,其產(chǎn)業(yè)技術(shù)研發(fā)主要集中在LED產(chǎn)業(yè)鏈上游,大多屬于產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)。作為技術(shù)領(lǐng)先者,美國可以通過所控制的核心技術(shù),周期性提升芯片的性能,從而能夠基本上控制全球LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展進程,同時也控制了整個市場的利潤流向。因為擁有技術(shù)和產(chǎn)品標準的公司,可以利用壟斷的優(yōu)勢不斷推出新產(chǎn)品;同時,通過合同生產(chǎn)網(wǎng)絡,越來越多的公司將生產(chǎn)以及和生產(chǎn)相關(guān)程序委托給企業(yè)外部的合作方去生產(chǎn)和管理,公司集中力量進行技術(shù)開發(fā)和市場營銷,可以獲得產(chǎn)業(yè)鏈中80的利潤。與美國一樣,日本在 LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展上也是實施技術(shù)領(lǐng)先型發(fā)展戰(zhàn)略,而且也是以基礎(chǔ)技術(shù)研發(fā)為重點。這與日本以前的通常做法有所區(qū)別,在歷史上,日本的國家技術(shù)研發(fā)體系一般以應用性開發(fā)為主,而美國則更加側(cè)重于基礎(chǔ)技術(shù)研發(fā);但在LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展上,兩個國家都選擇了以基礎(chǔ)技術(shù)研發(fā)為基礎(chǔ)的技術(shù)領(lǐng)先型發(fā)展戰(zhàn)略。(2)垂直整合度高,產(chǎn)業(yè)鏈完整美國 LED企業(yè)在發(fā)展初期,基本都是從LED產(chǎn)業(yè)中一個特定環(huán)節(jié)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(yè)個體進行垂直整合的過程中,美國很多企業(yè)形成了包括“襯底外延芯片封裝應用產(chǎn)品”的完整LED產(chǎn)業(yè)鏈。日本 LED產(chǎn)業(yè)也是依靠市場的高度集中,由幾家大型公司領(lǐng)導LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在產(chǎn)業(yè)鏈上游,主要形成龍頭企業(yè)、廠商,在封裝及下游應用領(lǐng)域,主要則由大型專業(yè)LED照明廠開發(fā)照明市場,構(gòu)建從上游到下游應用的完整產(chǎn)業(yè)鏈。為此,相對嚴整的產(chǎn)業(yè)組織結(jié)構(gòu),不僅大幅度降低了成本,提供高品質(zhì)和可靠性高的LED最終應用產(chǎn)品,為R&D活動提供了便利,更將產(chǎn)業(yè)發(fā)展關(guān)鍵的兩環(huán)節(jié)核心技術(shù)和營銷網(wǎng)絡牢牢控制在手中,形成極大的競爭優(yōu)勢。(3)在市場調(diào)節(jié)方面,自由競爭和壟斷相結(jié)合美國是一個以市場經(jīng)濟為主的國家,通常大都鼓勵競爭,通過優(yōu)勝劣汰的市場競爭使美國產(chǎn)業(yè)保持旺盛的生命力。在LED產(chǎn)業(yè)上,美國的市場集中度非常高。產(chǎn)業(yè)鏈上的每一個環(huán)節(jié)都由一家主要廠商把握著,從而領(lǐng)導著美國LED產(chǎn)業(yè)的整體發(fā)展趨勢。在國際市場上,美國LED公司利用技術(shù)上的領(lǐng)先優(yōu)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(shù)之一 SiC襯底,在全球LED產(chǎn)業(yè)中占有4的市場份額。(4)發(fā)達的資本市場一個國家產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和其資本市場的發(fā)達程度密切相關(guān)。除了政府的投入,資本市場也是企業(yè)發(fā)展資金的重要來源,這對高科技產(chǎn)業(yè)尤其重要。美國、日本發(fā)達的資本市場為 LED產(chǎn)業(yè)注入了發(fā)展資金。以CREE公司為例,該公司由兩個名不見經(jīng)傳的年輕人在1987年成立,到1993年就上市,產(chǎn)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(chǎn)業(yè)發(fā)展重要驅(qū)動力由于“固態(tài)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(guī)劃、技術(shù)研發(fā)、政府采購、協(xié)會支持等四方面對LED產(chǎn)業(yè)給予了強有利的支持。日本政府也使用了大量特定的技術(shù)創(chuàng)新政策鼓勵、刺激產(chǎn)業(yè)技術(shù)的發(fā)展,其中主要是經(jīng)濟資助政策和組織協(xié)調(diào)政策。日本的經(jīng)濟資助政策包括財政補貼、稅收優(yōu)惠和貸款優(yōu)惠三大政策。4. 我國LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢4.1 LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢經(jīng)過30多年的發(fā)展,我國LED產(chǎn)業(yè)在經(jīng)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(shù)、設(shè)備,并進行消化、吸收、再創(chuàng)新,LED產(chǎn)業(yè)已初步形成了包括外延片的生產(chǎn)、芯片的制備和封裝,以及LED產(chǎn)品應用在內(nèi)的較為完整的產(chǎn)業(yè)鏈體系。(1)LED產(chǎn)業(yè)市場初具規(guī)模目前,我國LED產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新與應用開發(fā)能力逐漸提高,器件可靠性研究位置愈發(fā)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(chǎn)業(yè)已初具規(guī)模,并已經(jīng)進入了一個嶄新的發(fā)展階段。圖2給出我國LED市場規(guī)模及增長率變化。圖2 我國LED市場規(guī)模及增長率變化截至2006年,我國LED產(chǎn)量達660多億只,LED產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)能方面,已經(jīng)由2003年的65KK/月倍增至2006年的600KK/月,自產(chǎn)供應率逐年提升。2007年,我國InGaN芯片產(chǎn)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(xiàn)大批量生產(chǎn),成為世界重要的中低端LED封裝生產(chǎn)基地;憑借優(yōu)勢勞動力資源和完備的產(chǎn)業(yè)配套體系,應用產(chǎn)品制造業(yè)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(lǐng)域成為全球制造基地。(2)LED產(chǎn)業(yè)格局逐步形成據(jù)有關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù):到2007年底,我國共有LED企業(yè)千余家,但大部分企業(yè)分布在封裝及應用領(lǐng)域,規(guī)模較小。其中,上中游的外延及芯片生產(chǎn)商有25家左右,下游封裝企業(yè)約有600家,應用產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)1000家以上。在企業(yè)的資本結(jié)構(gòu)中,民營和合資企業(yè)占到企業(yè)總數(shù)的75,國營企業(yè)主要有傳統(tǒng)的LED國有企業(yè)和研究院所轉(zhuǎn)變而來。從我國LED產(chǎn)業(yè)的分布看,LED產(chǎn)業(yè)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(qū)、江西及福建地區(qū)四大區(qū)域,每一區(qū)域都初步形成了比較完整的產(chǎn)業(yè)鏈, 85以上的LED企業(yè)分布在這些地區(qū)。我國國家LED照明工程首批批準的LED體照明工程產(chǎn)業(yè)化基地為上海、廈門、大連、南昌和深圳,基本反映了這種產(chǎn)業(yè)格局??v上所述,我國LED產(chǎn)業(yè)已具有一定的規(guī)模,產(chǎn)業(yè)的整體格局、產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)形成,但是我國LED產(chǎn)業(yè)上游、中游產(chǎn)業(yè)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(guān)設(shè)備等關(guān)鍵領(lǐng)域差距較大;同時,由于受制于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、技術(shù)水平、企業(yè)規(guī)模、市場渠道、關(guān)鍵原材料供應等多種因素,企業(yè)在高端產(chǎn)品的開發(fā)和制造能力家較弱,整體產(chǎn)業(yè)競爭力相對不強,LED產(chǎn)品一直處于整個產(chǎn)業(yè)市場的中低端。(3)LED產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展趨勢我國未來LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,將遵循世界LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展的總體趨勢。隨著我國LED產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展與壯大,LED市場規(guī)模將逐步擴大。其中就LED芯片生產(chǎn)而言,芯片將以GaN基為主線,不斷地提升產(chǎn)能和品質(zhì);封裝將以白光LED的發(fā)展為主,重點將集中在表面貼裝器件(SMD)、大功率產(chǎn)品等領(lǐng)域。預計在未來的幾年內(nèi),InGaN芯片仍將保持30左右的年復合增長率,至2010年國內(nèi)將可能超過日本,成為全球第二大GaN芯片生產(chǎn)基地,產(chǎn)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(guī)模及增長率變化另外,隨著我國國內(nèi)市場對高亮度LED需求的增加,其市場發(fā)展的規(guī)模將逐漸擴大。預計2007-2012年,高亮度LED的發(fā)展將明顯高于LED產(chǎn)業(yè)整體的發(fā)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(fā)展預測在LED產(chǎn)業(yè)鏈的下游應用產(chǎn)品中,交通信號燈,手機、數(shù)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(wěn)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(chǎn)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(nèi)產(chǎn)業(yè)需求突破的重點,也是決定我國LED產(chǎn)業(yè)國際競爭力及產(chǎn)業(yè)地位的關(guān)鍵所在。根據(jù)我國LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展狀況,預計到2008年LED應用產(chǎn)品市場規(guī)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(lǐng)域?qū)ㄕ彰?、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(chǎn)品將成為增長最快、最具發(fā)展前景的應用領(lǐng)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(chǎn)業(yè)。圖5 LED應用市場規(guī)模及預測4.2 LED技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢4.2.1 LED技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀經(jīng)過30多年的研發(fā)歷程,特別是“國家863計劃、國家自然科學基金、科技攻關(guān)計劃”等計劃,給予我國LED的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化的大力支持,相繼實施LED相關(guān)材料及產(chǎn)業(yè)技術(shù)的研發(fā),推動了使我國LED產(chǎn)業(yè)技術(shù)的發(fā)展,并使LED產(chǎn)業(yè)技術(shù)的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化取得了顯著的進展。目前,我國LED產(chǎn)業(yè)技術(shù)已經(jīng)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(nèi)的比較完整的LED研發(fā)體系,這些領(lǐng)域代表了LED產(chǎn)業(yè)技術(shù)的未來發(fā)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(chǎn)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(fā)階段,距產(chǎn)業(yè)化還有一定的距離;LED芯片技術(shù)方面,襯底剝離技術(shù)、表面粗化技術(shù)、大功率大尺寸芯片及提高側(cè)向出光的利用效率技術(shù)等已取得實質(zhì)性突破;封裝方面,解決散熱、二次光學設(shè)計、靜電防護、篩選與可靠性保證等關(guān)鍵技術(shù)已有明顯的進展,并逐步轉(zhuǎn)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(fā)。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(chǎn)業(yè)化先進水平,發(fā)光功率和發(fā)光效率分別達到189mW和47.5lm/W,建成8條芯片示范生產(chǎn)線和10條封裝中試線,LED功率型芯片填補了國內(nèi)空白。隨著上中游關(guān)鍵技術(shù)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(nèi)的4大類140多種新產(chǎn)品陸續(xù)開發(fā)成功,已建成了46條應用產(chǎn)品生產(chǎn)線,實現(xiàn)批量生產(chǎn)并有部分產(chǎn)品出口。另外,攻關(guān)課題單位已申請專利241項,包括申請發(fā)明專利152項、申請國外專利17項,帶動產(chǎn)業(yè)投資近20億元,從而在一定程度上實現(xiàn)了LED相關(guān)技術(shù)的有效集成,推進了我國LED照明快速走上產(chǎn)業(yè)化的道路。以藍白光GaN系LED為例,我國LED產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化技術(shù)指標已經(jīng)接近國際相關(guān)指標。其中功率型芯片及功率型白光LED(1mm1mm)發(fā)光功率230mW(350mA),白光發(fā)光效率80lm/W(350mA),我國國產(chǎn)LED芯片封裝后發(fā)光效率達60-68 lm/W (350mA),進口芯片封裝后發(fā)光效率70-80lm/W(350mA)。對于標準芯片及標準白光LED(0.3mm0.3mm)的發(fā)光功率為15-20mW(20mA),白光發(fā)光效率100lm/W (20mA),產(chǎn)業(yè)化發(fā)光功率15-20mW(20mA),白光發(fā)光效率70-80lm/W(20mA)。主要的應用領(lǐng)域遍布各種檔次的系列產(chǎn)品,但未能大規(guī)模進入手機等主流應用領(lǐng)域;在汽車、LCD背光等方面落后較大,其他領(lǐng)域技術(shù)相當,具有自主知識產(chǎn)權(quán)??傊?,我國LED產(chǎn)業(yè)技術(shù)在政府的積極支持以及企業(yè)的積極投入下,已經(jīng)取得了較大的進步,但是從LED產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的整體看,LED產(chǎn)業(yè)上游、中游產(chǎn)業(yè)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(shù)、設(shè)備的要求極高,其核心技術(shù)及專利主要由各大LED知名廠商壟斷,MOCVD設(shè)備、芯片工藝設(shè)備、芯片檢測設(shè)備等等關(guān)鍵設(shè)備主要依賴進口,導致我國LED芯片廠商生產(chǎn)的芯片在亮度、光效方面普遍明顯落后于國外;LED外延片產(chǎn)量也只能滿足國內(nèi)封裝企業(yè)需求量的20%30%。我國LED封裝整體技術(shù)水平與國外的差距不大,但是LED封裝環(huán)節(jié)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(chǎn)品產(chǎn)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(chǎn)量相對較小。4.2.2 LED技術(shù)發(fā)展趨勢隨著LED照明技術(shù)發(fā)展的逐步成熟,全球LED照明產(chǎn)業(yè)將進入到一個全新的時代。據(jù)此,我國的LED照明技術(shù)將緊隨全球LED技術(shù)發(fā)展的步伐,逐步實現(xiàn)通用照明技術(shù)的國產(chǎn)化,開拓更加廣闊的普通照明市場?;诘谒膶弥袊鴩H半導體照明論壇(CHINA SSL)的結(jié)果,我國未來LED照明技術(shù)的總體發(fā)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(shù)路徑,在比較近的未來(3-5年)不可能被替代,依此技術(shù)路線,在2010年有望實現(xiàn)100130lm/W目標,現(xiàn)有的LED外延材料、芯片及工藝等技術(shù)在3-5年內(nèi)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(fā)光效率已不能適應現(xiàn)階段LED發(fā)展的需求。當前,制約LED發(fā)展的最大技術(shù)問題是“兩高兩低”,即“提高內(nèi)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(lǐng)域受到限制,進而使LED白光照明取代白熾燈、熒光燈等傳統(tǒng)照明受到較大的障礙。另外,據(jù)LED業(yè)內(nèi)人士的研究結(jié)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(nèi)量子效率、降低光衰,而垂直結(jié)構(gòu)的LLO-LED和低成本Si襯底的薄膜生長技術(shù)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(jié)構(gòu)LED也是實現(xiàn)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(shè)備等的相關(guān)成本所占的比例較大,造成重大裝備及原材料的國產(chǎn)化成為降低LED成本的重要因素。LED的封裝技術(shù)方面,我國與國外領(lǐng)先國家沒有較大的明顯的差距,有可能在此領(lǐng)域占據(jù)創(chuàng)新的制高點。但是以往研發(fā)投入的力度不足,對封裝技術(shù)可靠性的研究不夠,導致大功率共晶封裝技術(shù)、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(shù)領(lǐng)域由于已經(jīng)具有較好的技術(shù)基礎(chǔ),景觀照明、顯示屏、LED燈具制造、太陽能LED照明等方面發(fā)展較好,對于未來在直接白光封裝技術(shù)、提高LED封裝可靠性技術(shù)以及新型封裝材料的研制等方面提供了堅實的基礎(chǔ)。4.4主要地區(qū)的發(fā)展經(jīng)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(fā)展前景的高技術(shù)領(lǐng)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(chǎn)業(yè)化基地已經(jīng)建成,并在珠江三角洲、長江三角洲、北方地區(qū)、江西及福建等地區(qū)形成了相對比較完整的產(chǎn)業(yè)鏈, 85以上的LED企業(yè)分布在這些地區(qū)?,F(xiàn)以天津為例,總結(jié)地區(qū)的發(fā)展經(jīng)驗。具體如下:(1)LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展初期,主要是從LED產(chǎn)業(yè)中一個特定環(huán)節(jié)切入,并逐漸完成產(chǎn)業(yè)的垂直整合階段,形成相對完整的LED產(chǎn)業(yè)鏈體系。天津的LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,得益于天津經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)的摩托羅拉、三星電子顯示器、羅姆電子等對LED產(chǎn)品巨大的配套需求,以此為切入點,天津開始發(fā)展LED產(chǎn)業(yè)。同時,天津通過對襯底材料、芯片、封裝以及相關(guān)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(chǎn)品” 相對完整的LED產(chǎn)業(yè)鏈(如圖6所示),將LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展所需的核心技術(shù)及市場牢牢地掌握在手中,提升了天津LED產(chǎn)業(yè)的競爭力,推進了LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與壯大。襯底:中電46所(SiC、GaN)、河北工業(yè)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(shè)備 中游 下游封裝與集成應用上游產(chǎn)業(yè)主要以科研為主,在研究攻關(guān)方面富有創(chuàng)新與特色,積累了有待產(chǎn)業(yè)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(guī)模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。企業(yè)封裝能力在華北居前,LED熱點應用領(lǐng)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(chǎn)業(yè)鏈分布與特征(2)依靠LED技術(shù)儲備,形成產(chǎn)學研的有機結(jié)合,逐步取得相對技術(shù)優(yōu)勢,為其LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)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(yè)與科研院所在襯底材料與熒光粉,單晶爐與檢測設(shè)備方面,積累并儲備了較為豐富的科研技術(shù)成果,為LED的產(chǎn)業(yè)提供了良好的技術(shù)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(chǎn)品應用領(lǐng)域為主的索恩(天津)照明等,以及在半導體照明工程系統(tǒng)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(guān)的科研院所、高等院校形成產(chǎn)學研聯(lián)合,推動并促進了天津LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展的成熟。(3)確立LED產(chǎn)品的市場定位,以應用拉動市場。LED產(chǎn)品發(fā)展的初期,一般是將國內(nèi)需求作為“創(chuàng)新服務與產(chǎn)品”的實驗場,并作為推動LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展以及進入國際市場的助推力。例如,韓國LED產(chǎn)業(yè)的崛起,主要是韓國手機廠商對LED產(chǎn)業(yè)的帶動作用,同時也促成了中國臺灣LED產(chǎn)業(yè)的興起。對天津而言,利用本地區(qū)發(fā)展電子產(chǎn)品的競爭優(yōu)勢,LED產(chǎn)品的市場定位于手機、數(shù)碼相機等產(chǎn)品的小尺寸的背光源,以其較大的市場需求拉動LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,同時也帶動了景觀照明、汽車車燈等相關(guān)產(chǎn)品的發(fā)展。(4)政府給予的支持是LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要驅(qū)動力。一個產(chǎn)業(yè)的發(fā)展動力來源于政府強有力的支撐,LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也不例外。例如,美國政府從宏觀規(guī)劃、技術(shù)研發(fā)、政府采購、協(xié)會支持等四方面支持LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展;日本政府則使用大量特定的技術(shù)創(chuàng)新政策鼓勵、刺激LED產(chǎn)業(yè)技術(shù)的發(fā)展,其中主要是經(jīng)濟資助政策和組織協(xié)調(diào)政策,包括了財政補貼、稅收優(yōu)惠和貸款優(yōu)惠三大政策。我國國家主要從實施“863計劃”、“LED照明工程”,發(fā)布高效照明產(chǎn)品推廣財政補貼資金管理暫行辦法等方面,給LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展予以支持,從而形成我國LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展助推力,加速了我國LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與壯大。4.5國家采取的支持行動我國LED照明技術(shù)的發(fā)展,最初始于1994年,當時主要是針對GaN基藍、綠、紫光LED相關(guān)材料及器件進行研究;1999年,“863計劃”在新材料領(lǐng)域立項開始LED白光的研究。2003年6月,科技部與信息產(chǎn)業(yè)部、建設(shè)部、教育部、中國科學院、發(fā)展改革委員會、中國輕工業(yè)聯(lián)合會等單位,聯(lián)合啟動“國家半導體照明工程”,大力發(fā)展具有國際競爭力的中國LED照明新興產(chǎn)業(yè)。2004年,我國LED照明工程首批50個項目正式啟動,陸續(xù)建立了廈門、上海、南昌、大連等4個LED照明產(chǎn)業(yè)化基地。2006年頒布的國家中長期科學和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020年),將高效節(jié)能、長壽命的半導體照明列入第一重點領(lǐng)域(能源)的第一優(yōu)先主題(工業(yè)節(jié)能)?!笆晃濉逼陂g,國家“863計劃”在新材料技術(shù)領(lǐng)域的“半導體照明工程”項目,總資金投入經(jīng)費額達3.5億元,支持我國LED照明產(chǎn)業(yè)的發(fā)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(shù)研究; 130lm/W半導體白光照明集成技術(shù)研究; 100lm/W功率型LED制造技術(shù); MOCVD裝備核心技術(shù)及關(guān)鍵原材料產(chǎn)業(yè)化技術(shù); 半導體照明重大應用開發(fā); 半導體照明工程化系統(tǒng)集成技術(shù)研究; 半導體照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究及標準與評價體系建設(shè);2008年1月,財政部、國家發(fā)展和改革委員會聯(lián)合發(fā)布高效照明產(chǎn)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(chǎn)品,促進實現(xiàn)節(jié)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(chǎn)品主要是普通照明用自鎮(zhèn)流熒光燈(俗稱節(jié)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(chǎn)品,半導體()照明產(chǎn)品,以及必要的配套鎮(zhèn)流器?!笆晃濉逼陂g將通過財政補貼方式確保實現(xiàn)推廣高效照明產(chǎn)品1.5億只,可節(jié)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(chǎn)業(yè)上下游、產(chǎn)學研合作,加快我國LED照明專利戰(zhàn)略的建立,國家半導體照明研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟專利池工作組完成收集入池專利收集工作。根據(jù)“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(zhàn)略,工作組聯(lián)合技術(shù)專家、專利律師,先從支持“337調(diào)查”等類似專利糾紛應訴開始;最后是專利池的建設(shè)有助于搭建標準和產(chǎn)業(yè)無縫銜接的平臺,為國內(nèi)企業(yè)帶來國際競爭優(yōu)勢。5.東莞市LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀5.1 LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀東莞市是全國經(jīng)濟發(fā)展最快的地區(qū)之一,經(jīng)濟的年增長率歷年達到20%以上,電子信息產(chǎn)業(yè)是東莞市的支柱產(chǎn)業(yè)。東莞市的LED照明生產(chǎn)企業(yè)多數(shù)是在東莞市原有的電子信息產(chǎn)業(yè)類企業(yè)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,少數(shù)企業(yè)是引進技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。目前,東莞市有LED封裝和應用照明企業(yè)200多家,有LED芯片生產(chǎn)分切企業(yè)兩家。LED照明產(chǎn)業(yè)2005年、2006年和2007年分別實現(xiàn)銷售收入8.74 億元、9.05億元和16.00億元。LED照明產(chǎn)業(yè)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(yè)以東莞市勤上光電股份有限公司發(fā)展較快,2007年銷售額達到2.5億元,成為在我國LED照明領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè),東莞市今年3 月17日出臺關(guān)于實施東莞市路燈節(jié)電改造工程的意見,爭取三年內(nèi)完成全市路燈的半導體照明技術(shù)改造,新安裝路燈原則上要采用LED路燈,逐步向黨政機關(guān)、事業(yè)單位推廣。據(jù)悉,市區(qū)選擇市管的“五路一廣場”中一段道路進行LED路燈試點,鎮(zhèn)街
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