發(fā)光二極管（LED）藍(lán)寶石襯底的加工制造可行性研究報(bào)告

1、機(jī) 密no. xxx項(xiàng)目編號(hào)：xxx項(xiàng)目類(lèi)別：xxx工業(yè)企業(yè)項(xiàng)目可行性研 究 報(bào) 告（初步）項(xiàng)目名稱(chēng)：發(fā)光二極管（led）藍(lán)寶石襯底的加工制造編制單位：xxx呈報(bào)時(shí)間：2010年10月目錄第一章 項(xiàng)目總論41.1 可行性研究結(jié)論綜述41.2 主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)41.3 項(xiàng)目背景信息51.4 項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)度及運(yùn)營(yíng)階段安排61.5 問(wèn)題及建議6第二章 項(xiàng)目背景和發(fā)展概況62.1 項(xiàng)目提出的背景62.2 行業(yè)發(fā)展概況72.3 投資的必要性11第三章 行業(yè)和市場(chǎng)分析與建設(shè)規(guī)模113.1 行業(yè)分析113.1.1 led產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)特點(diǎn)與壁壘123.1.2 led專(zhuān)利分析133.1.3 全球led行業(yè)格局143

2、.1.4 led產(chǎn)業(yè)鏈價(jià)值分配163.1.5 led行業(yè)議價(jià)能力193.1.6 藍(lán)寶石襯底行業(yè)分析193.2 市場(chǎng)分析213.2.1 led襯底產(chǎn)品對(duì)比分析223.2.2 產(chǎn)品現(xiàn)有生產(chǎn)能力調(diào)查273.2.3 產(chǎn)品產(chǎn)量及銷(xiāo)售量調(diào)查303.2.4 替代產(chǎn)品調(diào)查303.2.5 客戶(hù)需求分析313.3 市場(chǎng)預(yù)測(cè)323.3.1市場(chǎng)需求分析323.3.2 產(chǎn)品價(jià)格預(yù)測(cè)383.4 營(yíng)銷(xiāo)策略及方法393.4.1 產(chǎn)品市場(chǎng)推廣方案393.4.2 銷(xiāo)售模式393.4.3 分銷(xiāo)渠道393.4.4 銷(xiāo)售網(wǎng)點(diǎn)建設(shè)及銷(xiāo)售隊(duì)伍建設(shè)403.4.5 價(jià)格策略及服務(wù)403.4.6 銷(xiāo)售費(fèi)用預(yù)測(cè)403.5 產(chǎn)品方案和建設(shè)規(guī)模403

3、.5.1 產(chǎn)品方案403.5.2 建設(shè)規(guī)模413.6 產(chǎn)品銷(xiāo)售收入預(yù)測(cè)41第四章 建設(shè)條件和廠址選擇414.1 資源和原材料414.1.1 資源評(píng)述414.1.2 原材料及主要輔助材料的供給424.2 建設(shè)地區(qū)的選擇424.3 廠址選擇43第五章 工廠技術(shù)工藝方案445.1 項(xiàng)目組成445.2 生產(chǎn)技術(shù)方案445.2.1 產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)445.2.2 生產(chǎn)方法455.2.3 技術(shù)參數(shù)和工藝流程515.2.4 主要工藝設(shè)備選擇535.2.5 主要生產(chǎn)車(chē)間布置方案555.3 總平面布置和運(yùn)輸555.3.1 總平面布置原則555.3.2 廠內(nèi)外運(yùn)輸方案565.3.3 倉(cāng)儲(chǔ)方案565.3.4 占地面積及分析

4、565.4 土建工程575.4.1 主要建筑構(gòu)筑物的建筑特征與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)575.4.2 特殊基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)575.5其他工程575.5.1 給排水工程575.5.2 動(dòng)力及公用工程57第六章 環(huán)境保護(hù)與職業(yè)安全576.1項(xiàng)目主要污染源和污染物586.1.1 主要污染源586.1.2 主要污染物586.3 治理環(huán)境的方案59第七章 企業(yè)組織和勞動(dòng)定員597.1 企業(yè)組織597.1.1 企業(yè)組織形式597.1.2 企業(yè)作業(yè)制度607.2 勞動(dòng)定員和人員培訓(xùn)607.2.1 勞動(dòng)定員607.2.2 年工資總額和員工年平均工資估算607.2.3 人員培訓(xùn)及費(fèi)用估算61第八章 項(xiàng)目實(shí)施進(jìn)度安排618.1 項(xiàng)目

5、實(shí)施管理機(jī)構(gòu)618.2 項(xiàng)目實(shí)施進(jìn)度表61第九章 投資估算與資金籌措629.1 項(xiàng)目總投資估算629.1.1 固定資產(chǎn)投資總額639.1.2 流動(dòng)資金估算649.2 資金籌措659.2.1 資金來(lái)源659.2.2 項(xiàng)目籌資方案659.3 投資使用計(jì)劃669.3.1 投資使用計(jì)劃669.3.2 借款償還計(jì)劃66第十章 財(cái)務(wù)與敏感性分析6610.1 生產(chǎn)成本和銷(xiāo)售收入估算6610.1.1 生產(chǎn)總成本估算6610.1.2 單位成本估算6910.1.3 銷(xiāo)售收入估算7010.2 財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)7110.3 不確定性分析7210.3.1 盈虧平衡分析7210.3.2 敏感性分析7210.3.3風(fēng)險(xiǎn)分析73第十

6、一章 可行性研究結(jié)論與建議7411.1 對(duì)推薦的擬建方案的結(jié)論性意見(jiàn)7411.2 就主要對(duì)比方案的說(shuō)明7411.3 本可行性研究尚未解決的主要問(wèn)題的解決辦法和建議74第一章 項(xiàng)目總論1.1 可行性研究結(jié)論綜述隨著2009年背光源市場(chǎng)的爆發(fā)，led行業(yè)迎來(lái)新的發(fā)展。市場(chǎng)預(yù)計(jì)未來(lái)4年led行業(yè)仍將主要由背光源市場(chǎng)帶動(dòng)發(fā)展，而從遠(yuǎn)景照明市場(chǎng)來(lái)看，led行業(yè)前景不可估量。下游應(yīng)用市場(chǎng)（背光源市場(chǎng)：led電視、led電腦顯示屏等）的放量使得上游產(chǎn)品供不應(yīng)求，藍(lán)寶石襯底一路上漲，價(jià)格由2008年的7美元上升到目前的32美元。市場(chǎng)預(yù)計(jì)未來(lái)4年藍(lán)寶石襯底價(jià)格不會(huì)滑落甚至仍會(huì)小幅上升，且藍(lán)寶石襯底未來(lái)10年不會(huì)

7、被碳化硅襯底取代，因此，此時(shí)選擇以藍(lán)寶石襯底為切入口介入led行業(yè)，無(wú)論從盈利來(lái)看還是led行業(yè)發(fā)展周期來(lái)看，時(shí)機(jī)都甚是恰當(dāng)。本項(xiàng)目規(guī)劃產(chǎn)能為年產(chǎn)100萬(wàn)片藍(lán)寶石襯底，計(jì)劃投資xxx萬(wàn)元，其中：機(jī)器設(shè)備投資xxx萬(wàn)元，房屋建筑工程投資xxx萬(wàn)元，不可預(yù)見(jiàn)費(fèi)xxx萬(wàn)元，建設(shè)期利息xxx萬(wàn)元，土地權(quán)及稅費(fèi)xxx萬(wàn)元，技術(shù)轉(zhuǎn)讓費(fèi)xxx萬(wàn)元，流動(dòng)資金xxx萬(wàn)元。項(xiàng)目選址于xxx經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)。勞動(dòng)定員xxx人（三班制）。項(xiàng)目計(jì)劃2011年1月啟動(dòng)，2011年12月底開(kāi)始量產(chǎn)。經(jīng)過(guò)財(cái)務(wù)測(cè)算，項(xiàng)目各類(lèi)盈利指標(biāo)都比集團(tuán)現(xiàn)有業(yè)務(wù)的財(cái)務(wù)指標(biāo)要好（見(jiàn)1.2），而且，這是用一般所得稅率25%計(jì)算得來(lái)的。該項(xiàng)目屬于政府支

8、持的高科技項(xiàng)目，很有可能取得15%的稅率優(yōu)惠。項(xiàng)目達(dá)產(chǎn)后第一年就可以取得約3000萬(wàn)的凈利潤(rùn)，在項(xiàng)目周期15年內(nèi)，共取得xxx萬(wàn)元凈利潤(rùn)，年均凈利潤(rùn)xxx萬(wàn)元。結(jié)論：本項(xiàng)目盈利前景比較樂(lè)觀，可行性非常好，值得投資。1.2 主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)投資規(guī)模 （萬(wàn)元）xxx投資期數(shù)一期期間投資額比例100%其中固定資產(chǎn)投資(萬(wàn)元)xxx其中流動(dòng)資產(chǎn)投資(萬(wàn)元) xxx資本來(lái)源（自有）xxx萬(wàn)元 （借貸）xxx萬(wàn)元借貸比例28.2%設(shè)計(jì)產(chǎn)能（萬(wàn)片/年）100全年生產(chǎn)量（萬(wàn)片/年）100項(xiàng)目總定員（人）xxx全員勞動(dòng)生產(chǎn)率（萬(wàn)元/年）xxx項(xiàng)目占地面積(米2)20000項(xiàng)目建筑面積(米2)xxx年均銷(xiāo)售收入(

9、萬(wàn)元)16056年均產(chǎn)值(萬(wàn)元)16056年均總成本費(fèi)用(萬(wàn)元)xxx平均毛利率67.51%年均凈資產(chǎn)收益率57.30%年均單位成本費(fèi)用(美元)xxx年平均投資收益率41.17%靜態(tài)投資回收期(年)3.15年均利潤(rùn)率45.56%財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率49.33%動(dòng)態(tài)投資回收期(年)3.47借款償還期（年）3基準(zhǔn)折現(xiàn)率10%項(xiàng)目建設(shè)周期（年）1項(xiàng)目設(shè)計(jì)運(yùn)營(yíng)壽命（年）151.3 項(xiàng)目背景信息項(xiàng)目名稱(chēng)發(fā)光二極管用藍(lán)寶石襯底的加工制造項(xiàng)目承辦單位xxx項(xiàng)目組項(xiàng)目發(fā)起人和項(xiàng)目來(lái)源自發(fā)項(xiàng)目擬建地區(qū)、地點(diǎn)xxx可行性研究承擔(dān)單位/主要負(fù)責(zé)人xxx可行性研究工作依據(jù)：1、“國(guó)家半導(dǎo)體照明工程”，2003年；2、國(guó)家中

10、長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（20062020），2006年；3、深圳市l(wèi)ed產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2009-2015年)4、集團(tuán)研發(fā)與投資管理部對(duì)led行業(yè)的調(diào)研結(jié)果。技術(shù)方案優(yōu)選原則：1、 商業(yè)化應(yīng)用成熟的技術(shù)；2、 未來(lái)10年內(nèi)不會(huì)被替代的技術(shù)和產(chǎn)品；3、 適度超前的產(chǎn)品技術(shù)安排。廠址選擇原則及成果：選址原則：（1）貼近目標(biāo)市場(chǎng)或距目標(biāo)市場(chǎng)交通交流便捷；（2）綜合運(yùn)營(yíng)成本較??；（3）能產(chǎn)生產(chǎn)業(yè)群效應(yīng)。選址結(jié)果：xxx經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)環(huán)境影響報(bào)告編制情況：本項(xiàng)目不產(chǎn)能廢氣、廢固；產(chǎn)生少量廢水，可用中和或稀釋方法處理后排放。環(huán)境影響報(bào)告暫未編制，將視必要性再啟動(dòng)環(huán)評(píng)程序。項(xiàng)目建設(shè)的必要性、重要性和理由：1、

11、該項(xiàng)目符合集團(tuán)發(fā)展節(jié)能產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略；2、該項(xiàng)目屬于國(guó)家鼓勵(lì)發(fā)展的項(xiàng)目；3、該項(xiàng)目屬于led行業(yè)的最上游，項(xiàng)目的成功實(shí)施可以解決led行業(yè)發(fā)展的瓶頸，提升國(guó)內(nèi)led行業(yè)的技術(shù)水平和國(guó)際地位。1.4 項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)度及運(yùn)營(yíng)階段安排項(xiàng)目開(kāi)始建設(shè)到建成投產(chǎn)約需12個(gè)月。產(chǎn)能建設(shè)按照以下順序依次進(jìn)行：先建長(zhǎng)晶體產(chǎn)能，再依次建切片、研磨拋光、和圖形刻蝕產(chǎn)能。項(xiàng)目建成后，以獨(dú)立法人資格運(yùn)營(yíng)，有相對(duì)獨(dú)立的董事會(huì)和管理層。運(yùn)營(yíng)也可按階段進(jìn)行，長(zhǎng)晶產(chǎn)能建成后，可以先銷(xiāo)售晶棒，待切片產(chǎn)能具備后，可銷(xiāo)售切割片，依次遞延。這樣可以有效地縮短項(xiàng)目建設(shè)周期，同時(shí)使資本收益最大化。1.5 問(wèn)題及建議本項(xiàng)目的難點(diǎn)在于生產(chǎn)加工工藝技術(shù)

12、，從長(zhǎng)晶、切片到拋光都有技術(shù)訣竅，據(jù)業(yè)內(nèi)資深人士講，有了長(zhǎng)晶爐不見(jiàn)得能長(zhǎng)出合格的晶體，做了七八年的晶體生長(zhǎng)，才出了兩個(gè)掌握訣竅的操機(jī)手；做了三年，才真正掌握了切片技術(shù)。所以，為了把本項(xiàng)目建設(shè)運(yùn)營(yíng)得又好又快，就有必要高薪從業(yè)界挖幾個(gè)熟手。操作工的培訓(xùn)和海選也很重要，而且要和項(xiàng)目建設(shè)同步進(jìn)行。第二章 項(xiàng)目背景和發(fā)展概況2.1 項(xiàng)目提出的背景國(guó)家或行業(yè)發(fā)展規(guī)劃1、“國(guó)家半導(dǎo)體照明工程”，2003年；2、國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（20062020），2006年3、中國(guó)逐步淘汰白熾燈、加快推廣節(jié)能燈行動(dòng)計(jì)劃，2008 4、高效照明產(chǎn)品推廣財(cái)政補(bǔ)貼資金管理暫行辦法，20085、科技部“十城萬(wàn)盞”l

13、ed路燈示范計(jì)劃，2009集團(tuán)發(fā)展戰(zhàn)略及投資政策符合集團(tuán)“xxx”的公司戰(zhàn)略與集團(tuán)現(xiàn)有業(yè)務(wù)的關(guān)聯(lián)性及協(xié)同效應(yīng)藍(lán)寶石長(zhǎng)晶技術(shù)與集團(tuán)現(xiàn)有業(yè)務(wù)生產(chǎn)技術(shù)有相似之處；與現(xiàn)有業(yè)務(wù)關(guān)聯(lián)性非常小，但led應(yīng)用產(chǎn)品未來(lái)可能與集團(tuán)xxx產(chǎn)品產(chǎn)生較大關(guān)聯(lián)，“太陽(yáng)能電池+儲(chǔ)能裝置+led”可能會(huì)是一個(gè)藍(lán)海產(chǎn)品項(xiàng)目發(fā)起人和發(fā)起緣由及投資意向藍(lán)寶石襯底目前供應(yīng)短缺，隨著固體照明技術(shù)和產(chǎn)品推廣和廣泛應(yīng)用，藍(lán)寶石襯底需求量將會(huì)進(jìn)一步放大，業(yè)內(nèi)人士估計(jì)，在未來(lái)10年內(nèi)，它都是一個(gè)熱銷(xiāo)和肥利產(chǎn)品。集團(tuán)管理層發(fā)起此項(xiàng)目，并有意愿投資。2.2 行業(yè)發(fā)展概況圖表1 led與其他光源的總成本對(duì)比資料來(lái)源：日信證券研發(fā)部監(jiān)管。因?yàn)閘ed有

14、著顯著的節(jié)能效應(yīng)，所以世界各國(guó)都在通過(guò)實(shí)施各種政策來(lái)大力推廣led的使用。目前的主要政策是白熾燈禁用政策。見(jiàn)圖表2圖表2 全球各國(guó)禁用白熾燈情況區(qū)域內(nèi)容美國(guó)從2012年1月到2014年1月間，美國(guó)要逐步淘汰40w、60w、75w和100w的白熾燈泡，以節(jié)能燈泡取代替換歐盟歐盟于2009年9月起禁止銷(xiāo)售100w傳統(tǒng)燈泡，2012年起禁用所有瓦數(shù)的傳統(tǒng)燈泡加拿大加拿大定于2012年開(kāi)始禁止銷(xiāo)售白熾燈澳大利亞澳大利亞2009年停止生產(chǎn)、最晚在2010年逐步禁止使用傳統(tǒng)的白熾燈日本到2012年止，停止制造銷(xiāo)售高能耗白熾燈，全面禁用白熾燈韓國(guó)韓國(guó)2013年底前禁用白熾燈中國(guó)國(guó)家發(fā)改委2008年與聯(lián)合國(guó)開(kāi)

15、發(fā)計(jì)劃署（undp）、全球環(huán)境基金（gef）合作共同開(kāi)展“中國(guó)逐步淘汰白熾燈、加快推廣節(jié)能燈”項(xiàng)目，開(kāi)始研究編制中國(guó)逐步淘汰白熾燈、加快推廣節(jié)能燈行動(dòng)計(jì)劃資料來(lái)源：xxx部整理發(fā)展歷程。led照明技術(shù)的發(fā)展路徑可以從兩個(gè)維度來(lái)拆解：1、色彩豐富，從60年代的紅色，到70年代的黃、綠色，直至90年代以來(lái)的藍(lán)、白色；2、發(fā)光效率提升，從60年代0.1 lm/w，到80年代的10 lm/w，直至當(dāng)前的100以上lm/w。led的應(yīng)用范圍隨著其色彩豐富、發(fā)光效率提升，逐步從60年代的指示燈市場(chǎng)，發(fā)展到90年代的手機(jī)背光源市場(chǎng)，直至當(dāng)前的顯示屏、中型尺寸lcd背光源等市場(chǎng)，未來(lái)還可能向大尺寸背光源、通用

16、照明、車(chē)頭燈等市場(chǎng)滲透，市場(chǎng)容量可能從幾百億美元，躍升為上千億美元，前景看好。圖表3 led分類(lèi)及應(yīng)用（按波長(zhǎng)分）資料來(lái)源：中國(guó)半導(dǎo)體照明網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈。led產(chǎn)業(yè)鏈大致分為制造和應(yīng)用兩個(gè)環(huán)節(jié)。制造環(huán)節(jié)又可細(xì)分為：上游的單晶片襯底（藍(lán)寶石襯底、碳化硅襯底等）制作；中游的外延晶片生長(zhǎng)、芯片、電極制作、切割和測(cè)試分選；下游的產(chǎn)品封裝。應(yīng)用領(lǐng)域又可大致分為三部分：照明應(yīng)用、顯示屏、背光源應(yīng)用。應(yīng)用。led 的應(yīng)用范圍主要由led 芯片發(fā)光強(qiáng)度（mcd，毫坎德拉）和發(fā)光效率（lm/w，流明/瓦）決定。發(fā)光強(qiáng)度越大、發(fā)光效率越高，則應(yīng)用越發(fā)廣泛。led 芯片按發(fā)光強(qiáng)度分為普通亮度led、高亮度led 和超高亮

17、度led，發(fā)光強(qiáng)度100mcd 通用照明 各種民用及工業(yè)用照明替代現(xiàn)有白熾 燈和熒光燈 注：1）發(fā)光強(qiáng)度mcd，光通量的空間密度，即單位立體角的光通量；2）光通量lm，單位時(shí)間里通過(guò)某一面積的光能。2009年背光源應(yīng)用市場(chǎng)的突然爆發(fā)引發(fā)了led行業(yè)的快速發(fā)展，市場(chǎng)預(yù)計(jì)未來(lái)4年led的市場(chǎng)發(fā)展仍將以背光源應(yīng)用市場(chǎng)為主，遠(yuǎn)期發(fā)展則要依賴(lài)照明市場(chǎng)的啟動(dòng)。見(jiàn)圖表5、6。圖表5 2008、2012年全球led 應(yīng)用結(jié)構(gòu)對(duì)比數(shù)據(jù)來(lái)源：strategies unlimited圖表6 全球led應(yīng)用趨勢(shì)（數(shù)量）資料來(lái)源：臺(tái)灣工研院襯底。商業(yè)化大量應(yīng)用的單晶片襯底有藍(lán)寶石晶片、碳化硅晶片和砷化鎵襯底等。砷化鎵在

18、生長(zhǎng)磷化鎵等外延材料后可以用來(lái)生產(chǎn)紅光led，藍(lán)寶石晶片和碳化硅晶片在生產(chǎn)氮化鎵外延材料后可以用來(lái)生產(chǎn)藍(lán)光led。背光源市場(chǎng)使用藍(lán)光led，照明市場(chǎng)（白光led）使用紅綠藍(lán)融合led或涂有熒光粉的藍(lán)光led。因?yàn)樘蓟枰r底比藍(lán)寶石襯底價(jià)格高出15倍以上，這制約了其發(fā)展，所以藍(lán)寶石晶片成為應(yīng)用最廣的襯底。這還不是故事的全部，碳化硅單晶片是一種戰(zhàn)略性材料，其功能是藍(lán)寶石襯底無(wú)法勝任的，某些軍事或高端應(yīng)用，非碳化硅不可。下游背光源應(yīng)用市場(chǎng)的爆發(fā)使得上游單晶片襯底出現(xiàn)短缺，藍(lán)寶石襯底價(jià)格一路看漲，從2009年初的6-7美元漲至目前的30美元（均指直徑為2英寸的薄片）。市場(chǎng)預(yù)計(jì)2010-2011年襯底短

19、缺的情況仍將持續(xù)，襯底價(jià)格仍將在高位緩慢上行。長(zhǎng)期來(lái)看，led的價(jià)格會(huì)逐漸下降，襯底的價(jià)格也隨著相應(yīng)下降，但led價(jià)格的下降將會(huì)啟動(dòng)天量照明市場(chǎng)的發(fā)展，這又反過(guò)來(lái)促進(jìn)襯底的廣泛使用，所以，led襯底市場(chǎng)前景非常遠(yuǎn)大。2.3 投資的必要性項(xiàng)目綜合利潤(rùn)情況年凈利潤(rùn)7315萬(wàn)元，平均毛利率67.51%項(xiàng)目對(duì)提高公司綜合競(jìng)爭(zhēng)力的貢獻(xiàn)提高集團(tuán)的高科技形象，提升集團(tuán)品牌價(jià)值；豐富集團(tuán)的節(jié)能產(chǎn)品和優(yōu)化集團(tuán)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)項(xiàng)目對(duì)現(xiàn)有業(yè)務(wù)的協(xié)同效應(yīng)與集團(tuán)現(xiàn)有業(yè)務(wù)關(guān)聯(lián)性較小，但未來(lái)該項(xiàng)目下游產(chǎn)品（led）+太陽(yáng)能電池+儲(chǔ)能裝置，可能會(huì)結(jié)合形成藍(lán)海產(chǎn)品擴(kuò)大產(chǎn)能，提高市場(chǎng)占有率該項(xiàng)目可以增加藍(lán)寶石襯底的供給，一定程度緩解le

20、d行業(yè)的需求和瓶頸采用新技術(shù)、新工藝、節(jié)約資（能）源、減少環(huán)境污染，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率情況采用世界最新工藝技術(shù)（泡生法長(zhǎng)晶技術(shù)）和目前國(guó)際上最好的設(shè)備，以4英寸產(chǎn)品技術(shù)為主，走高質(zhì)量路線(xiàn)，提升勞動(dòng)生產(chǎn)率及產(chǎn)能利用率。取代進(jìn)口或出口國(guó)際市場(chǎng)起先主要提供給國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，待工藝完全穩(wěn)定成熟和擴(kuò)產(chǎn)后將銷(xiāo)往國(guó)外市場(chǎng)社會(huì)價(jià)值（納稅、就業(yè)、環(huán)保、科技進(jìn)步等）為社會(huì)提供節(jié)能產(chǎn)品的上游部件；壯大和提升國(guó)內(nèi)led產(chǎn)業(yè)的力量和水平；提供xxx個(gè)就業(yè)崗位；每年產(chǎn)生xxx萬(wàn)元利稅第三章 行業(yè)和市場(chǎng)分析與建設(shè)規(guī)模3.1 行業(yè)分析行業(yè)規(guī)模led行業(yè)2010年產(chǎn)值約625億元；藍(lán)寶石襯底行業(yè)預(yù)計(jì)2012年產(chǎn)值達(dá)到25億行業(yè)復(fù)合平均增

21、長(zhǎng)率led行業(yè)2010-2012年約17%；藍(lán)寶石襯底行業(yè)2010-2012年約60%行業(yè)結(jié)構(gòu)led上游（襯底）市場(chǎng)集中度非常高，全球前三大公司市場(chǎng)份額為70%；led中游（外延片和芯片）市場(chǎng)集中度也較高，全球前五大廠商市場(chǎng)份額為56%；led下游（封裝）和應(yīng)用領(lǐng)域市場(chǎng)集中度非常分散行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)隨著led行業(yè)技術(shù)的成熟，led應(yīng)用產(chǎn)品會(huì)越來(lái)越便宜，在照明上有全面取代白熾燈、日光燈和熒光燈的趨勢(shì)；在顯示器背光源上，已開(kāi)始大面積取代原有傳統(tǒng)光源行業(yè)機(jī)會(huì)從產(chǎn)品周期來(lái)看，led產(chǎn)品和襯底產(chǎn)品都處于成長(zhǎng)期中，該成長(zhǎng)期有望持續(xù)幾十年，行業(yè)發(fā)展前景遠(yuǎn)大，盡早進(jìn)入可以享受到行業(yè)加速期的高額利潤(rùn)，并為未來(lái)在行業(yè)

22、中的地位奠定基礎(chǔ)3.1.1 led產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)特點(diǎn)與壁壘概述led產(chǎn)業(yè)鏈較長(zhǎng)，從上游襯底材料、外延生長(zhǎng)和芯片制備，到中游的芯片封裝，各個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)都有比較成熟的技術(shù)路線(xiàn)但就整個(gè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的技術(shù)點(diǎn)來(lái)說(shuō)，從發(fā)光理論、材料體系、器件結(jié)構(gòu)到應(yīng)用范圍都有可能找到新的方法，甚至是全新的技術(shù)路線(xiàn)制造環(huán)節(jié)概述led的制造流程包括上游的單晶片襯底制作、外延晶片生長(zhǎng)；中游的芯片、電極制作、切割和測(cè)試分選；下游的產(chǎn)品封裝第一步晶片：?jiǎn)尉О魡尉r底在襯底上生長(zhǎng)外延層外延片成品：?jiǎn)尉?、外延片第二步金屬蒸鍍光罩蝕刻熱處理（正負(fù)電極制作）切割測(cè)試分選成品：芯片第三步封裝：芯片粘貼焊接引線(xiàn)樹(shù)脂封裝剪腳成品：led燈泡和組件產(chǎn)

23、業(yè)鏈環(huán)節(jié)行業(yè)壁壘領(lǐng)先企業(yè)特點(diǎn)襯底制作原材料的純度一般都要在6n以上日亞、cree藍(lán)寶石襯底生產(chǎn)工藝比較成熟mocvd設(shè)備生產(chǎn)商技術(shù)壁壘極高德國(guó)aixtron、美國(guó)veeco、日本大陽(yáng)日酸led外延片主要生產(chǎn)技術(shù)為mocvd外延片、芯片關(guān)鍵在于技術(shù)和資本日亞、cree、lumileds、osram、豐田合成、晶電進(jìn)入壁壘高，技術(shù)制勝，不確定性大，投資規(guī)模大封裝組件關(guān)鍵在于資本實(shí)力和管理的精細(xì)化佛山國(guó)星、廈門(mén)三安、大連路明、江西聯(lián)創(chuàng)有一定的技術(shù)含量，投資規(guī)模較大，臺(tái)灣企業(yè)領(lǐng)跑，內(nèi)地企業(yè)跟隨應(yīng)用關(guān)鍵企業(yè)的經(jīng)營(yíng)、管理綜合能力、質(zhì)量、成本、品牌和渠道華剛光電、勤上光電、佛山國(guó)星、廣州鴻力應(yīng)用產(chǎn)品多樣化，

24、投資比較小，國(guó)內(nèi)企業(yè)較多，整合不斷，傳統(tǒng)巨頭跟進(jìn)行業(yè)特征環(huán)節(jié)技術(shù)難度生產(chǎn)特點(diǎn)壟斷程度進(jìn)入門(mén)檻襯底材料極高技術(shù)專(zhuān)利寡頭壟斷極高mocvd設(shè)備制造極高技術(shù)專(zhuān)利寡頭壟斷極高外延片生長(zhǎng)偏高高技術(shù)、高資本集中度較高偏高芯片制造偏高高技術(shù)、高資本集中度較高偏高組件封裝小功率芯片低勞動(dòng)密集集中度很低低模塊應(yīng)用很低勞動(dòng)密集集中度很低很低3.1.2 led專(zhuān)利分析圖表7 led主要專(zhuān)利廠商及授權(quán)情況專(zhuān)利廠商專(zhuān)利擁有情況nichia（日亞化學(xué)）全球?qū)＠Ｅctoyoda、cree、lumileds交叉授權(quán)，在日本有93項(xiàng)外觀專(zhuān)利和58項(xiàng)設(shè)計(jì)專(zhuān)利，在美國(guó)有30項(xiàng)專(zhuān)利，中國(guó)有32項(xiàng)專(zhuān)利，香港有2項(xiàng)專(zhuān)利。授權(quán)臺(tái)灣鴻海集團(tuán)

25、、斯坦利電氣、西鐵城，與臺(tái)灣光磊合作，光磊代工日亞芯片cree（科銳）有全球?qū)＠?。并與日亞和tg交叉授權(quán)，授權(quán)紅綠藍(lán)sunlight使用芯片lumileds與日亞交叉授權(quán)osram（歐司朗）與日亞交叉授權(quán)toyoda（豐田合成）與日亞交叉授權(quán)。授權(quán)于日亞化學(xué)、歐司朗、飛利浦、昭和電工bridgelux有全球?qū)＠咽跈?quán)紅綠藍(lán)sunlight使用芯片資料來(lái)源：根據(jù)互聯(lián)網(wǎng)資料整理圖表8 全球led制造商之間的專(zhuān)利關(guān)系資料來(lái)源：臺(tái)灣工研院圖表9 我國(guó)與外國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)差距比較分支領(lǐng)域名稱(chēng)襯底技術(shù)外延技術(shù)芯片結(jié)構(gòu)封裝/熒光材料封裝技術(shù)應(yīng)用技術(shù)我國(guó)申請(qǐng)量比例7.86%1.3%0.6%3%/16%1%7%日本

26、申請(qǐng)量比例76.2%82.2%64.2l%83%/5l%81%43%美國(guó)申請(qǐng)量比例8.33%9.2%19.43%5%/11%8%14%德國(guó)申請(qǐng)量比例2.38%2.1%7.28%3%/7%4%14%中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)申請(qǐng)量比例1.43%1.8%2.48%3%/8%2%2.15%專(zhuān)利申請(qǐng)差距年數(shù)6-1911-175-1520/107-241l-17我國(guó)申請(qǐng)中發(fā)明專(zhuān)利的比例68%91.9%100%100% (材料無(wú)實(shí)用新型專(zhuān)利)28.1%10%我國(guó)的申請(qǐng)人類(lèi)型(非職務(wù)/職務(wù))36%/64%2.7%/97.3%0/100%9%/91% 19%/81%49%/51%65%/35%數(shù)據(jù)來(lái)源：寧波市科技信息研究院

27、、寧波市知識(shí)產(chǎn)權(quán)發(fā)展研究中心半導(dǎo)體照明（led）封裝及照明應(yīng)用產(chǎn)業(yè)專(zhuān)利戰(zhàn)略分析報(bào)告申請(qǐng)數(shù)量能夠從一定程度上說(shuō)明我國(guó)目前l(fā)ed技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)狀況和技術(shù)發(fā)展情況。從上表可以看出，我國(guó)的申請(qǐng)數(shù)量與半導(dǎo)體照明技術(shù)強(qiáng)國(guó)(日本)的差距非常巨大，在外延技術(shù)、芯片結(jié)構(gòu)、封底技術(shù)領(lǐng)域的申請(qǐng)數(shù)量也低于美國(guó)、德國(guó)以及后起之秀臺(tái)灣地區(qū)的申請(qǐng)數(shù)量，照明應(yīng)用領(lǐng)域的申請(qǐng)量?jī)H高于臺(tái)灣地區(qū)的申請(qǐng)量。3.1.3 全球led行業(yè)格局圖表10 全球led產(chǎn)值區(qū)域分布格局（2009年）資料來(lái)源：xxx部資料整理圖表11 大陸led產(chǎn)值區(qū)域分布格局（2009年）資料來(lái)源：xxx部資料整理 從全球看，led的主導(dǎo)廠商是日本的日亞

28、化學(xué)（nichia）和豐田合成（toyoda gosei）、美國(guó)的cree以及歐洲的philips lumileds和歐司朗（osram）五大廠商。他們無(wú)一例外都在上中游擁有強(qiáng)大技術(shù)實(shí)力和產(chǎn)能。 從收入看，目前日本是全球最大的led生產(chǎn)地，2007年約占一半的市場(chǎng)份額，2009年其市場(chǎng)份額下滑至37%，主要廠商為日亞公司和豐田合成公司。其中日亞公司為全球最大的led生產(chǎn)商，專(zhuān)長(zhǎng)生產(chǎn)熒光粉和各種顏色的led，年銷(xiāo)售收入超過(guò)10億美元，以生產(chǎn)高亮度白光led和大功率led著稱(chēng)。豐田合成從1986年開(kāi)始led 的研究和開(kāi)發(fā)，1991年成功開(kāi)發(fā)出世界第一個(gè)氮化鎵的藍(lán)光led，掃除了實(shí)現(xiàn)白光led的最后

29、障礙。臺(tái)灣在全球市場(chǎng)份額中排名第二，市場(chǎng)份額2009年提升至24%。其led技術(shù)含量與日本、歐美的主要企業(yè)相比還存在一定距離。臺(tái)灣地區(qū)led產(chǎn)業(yè)是典型的下游切入模式，即通過(guò)二十多年下游封裝領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn)積累，逐步延伸拓展到上游/中游的襯底/外延片/芯片領(lǐng)域。歐美也是led 的傳統(tǒng)強(qiáng)勢(shì)區(qū)域，其主要廠商是cree和philips lumileds。美國(guó)cree雖然是新興照明企業(yè)，但以其技術(shù)先進(jìn)性成為led照明產(chǎn)業(yè)的先鋒代表。2008年3月，cree完成對(duì)元老級(jí)廠led lighting fixture inc公司的收購(gòu)，使其在產(chǎn)品豐富性及技術(shù)先進(jìn)性上得到進(jìn)一步加強(qiáng)。2010年上半年cree銷(xiāo)售收入超過(guò)

30、8.7億美元，比2009年5.7億美元的總收入還高出3億美元。philips lumileds lighting目前是飛利浦的全資子公司，總部設(shè)在加州圣何塞，是世界領(lǐng)先的高功率led的制造商，同時(shí)也是為日常用途，包括汽車(chē)照明、照相機(jī)閃光燈、lcd顯示器和電視、便攜照明、投影和普通照明等領(lǐng)域，開(kāi)發(fā)半導(dǎo)體照明解決方案的開(kāi)創(chuàng)者。我國(guó)大陸地區(qū)led起步較晚，也是從下游封裝做起，逐步進(jìn)入中游外延片/芯片和上游襯底生產(chǎn)。特別是在2000年開(kāi)始加大了對(duì)高亮度四元芯片和gan芯片的投資。隨著廈門(mén)三安、大連路美等一批高亮度芯片生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)能釋放，國(guó)內(nèi)高亮度芯片產(chǎn)量出現(xiàn)井噴式增長(zhǎng)。2003-2006年芯片產(chǎn)量年增

31、長(zhǎng)率超過(guò)100%。據(jù)led產(chǎn)業(yè)研究機(jī)構(gòu)ledinside統(tǒng)計(jì)，至2009年8月，中國(guó)大陸現(xiàn)存led芯片生產(chǎn)企業(yè)達(dá)62個(gè)，而1998年只有3個(gè)。廣東、福建企業(yè)數(shù)量明顯領(lǐng)先于其他地區(qū)，廣東有10個(gè)占16.1%，福建有8個(gè)占12.9%。7個(gè)國(guó)家半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)化基地所在的省/直轄市，led芯片企業(yè)數(shù)量都在4個(gè)或以上。7個(gè)國(guó)個(gè)半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)化基地所在的省/直轄市廣東、福建、上海、河北、江蘇、江西、遼寧led芯片企業(yè)合計(jì)41個(gè)，約占led芯片企業(yè)總數(shù)的2/3。廣東10個(gè)led芯片企業(yè)主要分布在深圳、東莞、廣州、江門(mén)四個(gè)城市，分別是深圳世紀(jì)晶源、深圳方大國(guó)科、深圳奧德倫、深圳鼎友、東莞福地、東莞洲磊、東莞高

32、輝、廣州普光、廣州晶科、江門(mén)鶴山銀雨燈飾（真明麗）。福建8個(gè)led芯片企業(yè)主要分布在廈門(mén)、泉州、福州三個(gè)城市，分別是廈門(mén)三安、廈門(mén)安美、廈門(mén)明達(dá)、廈門(mén)干照、廈門(mén)晶宇、泉州晶藍(lán)、泉州和諧、福建福日科。其他地區(qū)企業(yè)典型企業(yè)還有南昌欣磊、江西晶能、大連路美、上海藍(lán)寶、上海大晨、上海藍(lán)光、河北匯能、河北立德、杭州士蘭明芯、山東華光、武漢迪源、武漢華燦等等。3.1.4 led產(chǎn)業(yè)鏈價(jià)值分配圖表12 led產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)值分布圖上游（襯底）下游（封裝應(yīng)用）中游（外延片+芯片） 產(chǎn)值占比：1% 現(xiàn)有企業(yè)投資規(guī)模：3000萬(wàn)元以上 產(chǎn)值占比：9% 現(xiàn)有企業(yè)投資規(guī)模：1億元以上、6000萬(wàn)元以上；5000萬(wàn)元以上、3

33、000 萬(wàn)元以上 產(chǎn)值：90% 現(xiàn)有企業(yè)投資規(guī)模：2000萬(wàn)元以上圖表13 國(guó)內(nèi)led產(chǎn)業(yè)2009年各環(huán)節(jié)產(chǎn)值（億元）及占比 資料來(lái)源：中國(guó)光電子協(xié)會(huì)，xxx部資料整理圖表14 全球產(chǎn)業(yè)鏈各鏈點(diǎn)代表公司的營(yíng)收狀況（萬(wàn)元rmb）產(chǎn)業(yè)鏈代表公司市場(chǎng)占有率財(cái)務(wù)指標(biāo)2007200820092010上半年上游（襯底制作+mocvd設(shè)備）美國(guó)rubicon30%營(yíng)收22983254771334518400毛利率35.5%32.0%-18.2%41.7%凈利率-8.5%11.6%-48.5%20.0%德國(guó)aixtron60%營(yíng)收187735239825264822302666毛利率40%41%44%53%凈

34、利率8.1%8.4%14.8%21.4%中游（外延片+芯片）美國(guó)cree營(yíng)收265637332484382333584553毛利率34.0%33.6%37.4%47.4%凈利率14.6%6.8%5.3%17.6%中國(guó)三安光電營(yíng)收-213164702936452毛利率-41.3%42.0%43.5%凈利率-24.4%38.3%33.2%下游（封裝）臺(tái)灣億光電子營(yíng)收21803243542433317767毛利率36%30%35%35%凈利率22%12%16%17%中國(guó)國(guó)星光電營(yíng)收44387566726279140682毛利率29.1%34.8%33.4%32.6%凈利率14.1%18.8%18.3

35、%17.7%注：1）rubicon公司為全球藍(lán)寶石襯底龍頭供應(yīng)商，晶棒銷(xiāo)售占比66%，主要銷(xiāo)往亞洲（82%）；其和monocrystal、京瓷占有全球70%的市場(chǎng)份額。2）aixtron公司為全球mocvd龍頭供應(yīng)商，其和veeco（30%）、大陽(yáng)日酸占據(jù)了95%以上的份額。3）cree公司為美國(guó)外延片和芯片的龍頭供應(yīng)商，其產(chǎn)品主要采用自產(chǎn)的sic襯底；三安光電為大陸外延片和芯片的龍頭供應(yīng)商。4）億光電子為臺(tái)灣led封裝龍頭；國(guó)星光電為大陸三大led封裝龍頭之一。5）全球led龍頭企業(yè)為日本日亞公司，因?yàn)槠渲怀鍪坌酒a(chǎn)品和沒(méi)有公開(kāi)上市，所以無(wú)法獲得其資料；6）表中數(shù)據(jù)來(lái)源于各公司公開(kāi)報(bào)表，計(jì)算

36、匯率采用：1美元=6.74人民幣，1歐元=8.74人民幣，1人民幣=12.60日元，1人民幣=4.72新臺(tái)幣。圖表15 led不同環(huán)節(jié)的平均毛利率資料來(lái)源：日信證券研發(fā)部3.1.5 led行業(yè)議價(jià)能力環(huán)節(jié)襯底制作設(shè)備制造外延片、芯片封裝組件對(duì)下游議價(jià)能力強(qiáng)，襯底材料必然會(huì)影響整個(gè)產(chǎn)業(yè)，是各個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)的關(guān)鍵強(qiáng)，mocvd的供貨能力是限制led芯片公司產(chǎn)能擴(kuò)張的瓶頸中高端擁有較強(qiáng)議價(jià)能力；低端產(chǎn)能旺盛，議價(jià)能力不足弱，除非有技術(shù)含量的大功率、多芯片封裝供需寡頭壟斷，供給穩(wěn)定，需求旺盛以銷(xiāo)定產(chǎn)，下游需求旺盛gan基芯片產(chǎn)能擴(kuò)大較快。低檔產(chǎn)品供大于求，高檔產(chǎn)品則價(jià)高難求屬于勞動(dòng)密集行業(yè)，市場(chǎng)供給充分目

37、前l(fā)ed行業(yè)議價(jià)能力最強(qiáng)的環(huán)節(jié)是mocvd設(shè)備廠商，mocvd已成為行業(yè)發(fā)展瓶頸。mocvd 設(shè)備制造商主要有兩家：分別是德國(guó)aixtron 公司和美國(guó)veeco 公司。著名廠商英國(guó)thomas swan 公司已被aixtron 收購(gòu)。另一家美國(guó)公司emcore 則在2003 年被veeco 收購(gòu)。aixtron 公司（含thomas swan 公司）大約占60%的國(guó)際市場(chǎng)份額，累計(jì)銷(xiāo)售超過(guò)1200臺(tái)，而veeco 公司占約30%。其他廠家主要包括大陽(yáng)日酸（taiyo nippon sanso）和日新電機(jī)（nissin electric）等，其市場(chǎng)基本限于日本國(guó)內(nèi)。此外，日亞公司和豐田合成的設(shè)

38、備主要是自己研發(fā)，其gan-mocvd 設(shè)備不在市場(chǎng)上銷(xiāo)售，僅供自用。3.1.6 藍(lán)寶石襯底行業(yè)分析圖表16 全球藍(lán)寶石長(zhǎng)晶廠家市場(chǎng)份額資料來(lái)源：xxx部調(diào)研整理圖表17 藍(lán)寶石襯底價(jià)值分布圖晶 棒晶片切 片2009年初，臺(tái)灣晶棒報(bào)價(jià)6.9美元/毫米（2英寸）；2009年末，臺(tái)灣晶棒報(bào)價(jià)17美元/毫米；目前，臺(tái)灣晶棒報(bào)價(jià)24-27美元/毫米；晶棒成本與工藝密切相關(guān)晶棒切割后（2英寸切片）增值3-4美元，切割廠家可得凈利潤(rùn)1美元；切片成本（除原料晶棒外）無(wú)變化；切片價(jià)格隨晶棒而動(dòng)切片經(jīng)研磨和拋光之后（2英寸晶片）增值4美元，磨拋廠家約得凈利潤(rùn)1美元；晶片成本（除原料切片外）無(wú)變化；晶片價(jià)格隨切片

39、而動(dòng)資料來(lái)源：xxx部調(diào)研整理藍(lán)寶石襯底基本上由國(guó)外廠商壟斷。led供應(yīng)鏈最上游之藍(lán)寶石晶棒長(zhǎng)期掌握在外商手中，全球前3大產(chǎn)商俄羅斯的mono crystal、美國(guó)rubicon和日本京瓷占全球近7成的產(chǎn)量。藍(lán)寶石晶棒主要供貨商還有韓國(guó)stc 及臺(tái)灣的合晶光電、越峰、尚志及鑫晶鉆等。藍(lán)寶石晶片（襯底）的供應(yīng)方面目前主要有美國(guó)的rubicon、crystal systems、法國(guó)saint-gobain、俄羅斯monocrystal、日本的京都陶瓷（kyocera）、namiki、mahk，及臺(tái)灣的兆遠(yuǎn)、兆晶(奇美、鴻海投資)、晶美、合晶及中美晶等公司。泡生法工藝生長(zhǎng)的藍(lán)寶石晶體約為目前市場(chǎng)份額

40、的70%。圖表18 藍(lán)寶石襯底制造成本構(gòu)成資源來(lái)源：yole development.led用藍(lán)寶石晶錠(sapphire ingot)自2009年出現(xiàn)缺貨潮后，藍(lán)寶石晶片(sapphirewafer)價(jià)格應(yīng)聲而漲，目前藍(lán)寶石晶片價(jià)格較2009年同期增加3倍，較2010年第1季增加約50%，也助長(zhǎng)led封裝等成品價(jià)格上升。業(yè)界正努力確保價(jià)格及供貨量，2010年底晶片供不應(yīng)求現(xiàn)象恐將持續(xù)。臺(tái)灣led業(yè)者指出，藍(lán)寶石晶片占芯片成本比重約20%至30%，且多以外購(gòu)為主，供應(yīng)廠商主要為美國(guó)的rubicon及俄國(guó)monocrystal等，目前臺(tái)灣藍(lán)寶石晶片自制率約26%，生產(chǎn)廠商包括鑫晶鉆和越峰，中美晶

41、及合晶也積極介入。3.2 市場(chǎng)分析圖表19 全球led市場(chǎng)規(guī)模增長(zhǎng)情況（億元）資料來(lái)源：中國(guó)電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院圖表20 中國(guó)led市場(chǎng)規(guī)模增長(zhǎng)情況（億元）資料來(lái)源：中國(guó)電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院3.2.1 led襯底產(chǎn)品對(duì)比分析圖表21 led襯底性?xún)r(jià)比分析應(yīng)用領(lǐng)域紅黃光led藍(lán)綠光led外延材料gap、algaas、algainpgan襯底產(chǎn)品砷化鎵（gaas）磷化鎵(gap)藍(lán)寶石碳化硅硅氮化鎵(gan)氧化鋅（zno）導(dǎo)電性良良無(wú)良良良良熱導(dǎo)性（w/cm-k）良良差（35）優(yōu)（490）良（120）良良尺度效應(yīng)發(fā)光效率穩(wěn)定發(fā)光效率穩(wěn)定發(fā)光效率與芯片面積成反比發(fā)光效率穩(wěn)定發(fā)光效率穩(wěn)定發(fā)光效率

42、穩(wěn)定發(fā)光效率暫不穩(wěn)定熱膨脹系數(shù)10-6/ 與外延材料匹配與外延材料匹配與gan匹配(5.5)與gan匹配(4.5)略低(3.5)完全匹配匹配晶格匹配佳差差中差佳佳抗靜電能力良良中優(yōu)優(yōu)良良成本-x15x1.2x-產(chǎn)品周期成熟期成熟期成長(zhǎng)期成長(zhǎng)期開(kāi)發(fā)期開(kāi)發(fā)期開(kāi)發(fā)期次要應(yīng)用太陽(yáng)能電池-軍工窗口片軍工用品太陽(yáng)能電池大功率、高頻器件液晶顯示器基片又稱(chēng)襯底，也有稱(chēng)之為支撐襯底。襯底主要是外延層生長(zhǎng)的基板，在生產(chǎn)和制作過(guò)程中，起到支撐和固定的作用。它與外延層的特性配合要求比較嚴(yán)格，否則會(huì)影響到外延層的生長(zhǎng)或是芯片的品質(zhì)。對(duì)于制作led芯片來(lái)說(shuō)，基片材料的選用是首要考慮的問(wèn)題。應(yīng)該采用哪種合適的襯底，需要根據(jù)

43、設(shè)備和led器件的要求進(jìn)行選擇。目前市面上gan基系列一般有三種材料可作為襯底：藍(lán)寶石（al2o3）、硅 (si)、碳化硅（sic）。除了以上三種常用的襯底材料之外，還有g(shù)aas、aln（目前還在基礎(chǔ)研究中）、zno等材料也可作為襯底，通常根據(jù)設(shè)計(jì)的需要選擇使用。(1）藍(lán)寶石襯底藍(lán)寶石（英文名為sapphire）的組成為氧化鋁(al2o3)，是由三個(gè)氧原子和兩個(gè)鋁原子以共價(jià)鍵形式結(jié)合而成，其晶體結(jié)構(gòu)為六方晶格結(jié)構(gòu)。它常被應(yīng)用的切面有a-plane、c-plane及r-plane。由于藍(lán)寶石的光學(xué)穿透帶很寬，從近紫外光(190nm)到中紅外線(xiàn)都具有很好的透光性，因此被大量用在光學(xué)元件、紅外裝置、

44、高強(qiáng)度鐳射鏡片材料及光罩材料上，它具有高聲速、耐高溫、抗腐蝕、高硬度、高透光性、高熔點(diǎn)（2045）等特點(diǎn)，它是一種相當(dāng)難加工的材料，因此常被用來(lái)作為光電元件的材料。目前超高亮度白/藍(lán)光led的品質(zhì)取決于氮化鎵磊晶(gan)的材料品質(zhì)，而氮化鎵磊晶品質(zhì)則與所使用的藍(lán)寶石基板表面加工品質(zhì)息息相關(guān)，藍(lán)寶石(單晶al2o3 )c面與-和-族沉積薄膜之間的晶格常數(shù)失配率小，同時(shí)符合gan 磊晶制程中耐高溫的要求，使得藍(lán)寶石晶片成為制作白/藍(lán)/綠光led的關(guān)鍵材料。1993年日亞化(nichia)開(kāi)發(fā)出以氮化鎵（gan）為材質(zhì)的藍(lán)光led，配合mocvd(有機(jī)金屬氣相沉積)的磊晶技術(shù)，可制造出高亮度的藍(lán)光

45、led。通常，gan基材料和器件的外延層主要生長(zhǎng)在藍(lán)寶石基片上。藍(lán)寶石基片有許多的優(yōu)點(diǎn)：首先， 藍(lán)寶石基片的生產(chǎn)技術(shù)成熟、器件質(zhì)量較好；其次，藍(lán)寶石的穩(wěn)定性很好，能夠運(yùn)用在高溫生長(zhǎng)過(guò)程中；最后，藍(lán)寶石的機(jī)械強(qiáng)度高，易于處理和清洗。因此，大多數(shù)工藝一般都以藍(lán)寶石作為襯底。圖表21示例了使用藍(lán)寶石襯底做成的led芯片。圖表22 led結(jié)構(gòu)圖使用藍(lán)寶石作為襯底也存在一些問(wèn)題，例如晶格失配和熱應(yīng)力失配，這會(huì)在外延層中產(chǎn)生大量缺陷，同時(shí)給后續(xù)的器件加工工藝造成困難。藍(lán)寶石是一種絕緣體，常溫下的電阻率大于1011cm，在這種情況下無(wú)法制作垂直結(jié)構(gòu)的器件；通常只在外延層上表面制作n型 和p型電極（如圖1所示

46、）。在上表面制作兩個(gè)電極，造成了有效發(fā)光面積減少，同時(shí)增加了器件制造中的光刻和刻蝕工藝過(guò)程，結(jié)果使材料利用率降低、成本增加。由于p型gan摻雜困難，當(dāng)前普遍采用在p型gan上制備金屬透明電極的方法，使電流擴(kuò)散，以達(dá)到均勻發(fā)光的目的。但是金屬透明電極一般要吸收約30%40%的光，同時(shí)gan基材料的化學(xué)性能穩(wěn)定、機(jī)械強(qiáng)度較高，不容易對(duì)其進(jìn)行刻蝕，因此在刻蝕過(guò)程中需要較好的設(shè)備，這將會(huì)增加生產(chǎn)成本。藍(lán)寶石的硬度非常高，在自然材料中其硬度僅次于金剛石，但是在led器件的制作過(guò)程中卻需要對(duì)它進(jìn)行減薄和切割（從400m減到100m左右）。添置完成減薄和切割工藝的設(shè)備又要增加一筆較大的投資。藍(lán)寶石的導(dǎo)熱性能

47、不是很好（在100約為35w/（mk）。led器件工作時(shí)，會(huì)傳導(dǎo)出大量的熱量，特別是對(duì)面積較大的大功率器件，導(dǎo)熱性能是一個(gè)非常重要的考慮因素。為了克服以上困難，很多人試圖將gan光電器件直接生長(zhǎng)在硅襯底上，從而改善導(dǎo)熱和導(dǎo)電性能。 (2）硅襯底目前有部分led芯片采用硅襯底。硅襯底的芯片電極可采用兩種接觸方式，分別是l接觸（lateral-contact , 水平接觸）和v接觸（vertical-contact，垂直接觸），以下簡(jiǎn)稱(chēng)為l型電極和v型電極。通過(guò)這兩種接觸方式，led芯片內(nèi)部的電流可以是橫向流動(dòng)的，也可以是縱向流動(dòng)的。由于電流可以縱向流動(dòng)，因此增大了led的發(fā)光面積，從而提高了le

48、d的出光效率。因?yàn)楣枋菬岬牧紝?dǎo)體，所以器件的導(dǎo)熱性能可以明顯改善，從而延長(zhǎng)了器件的壽命。 (3）碳化硅襯底sic是iv-iv族二元化合物，也是元素周期表iv族元素中唯一的穩(wěn)定固態(tài)化合物，一種重要的半導(dǎo)體材料。它具有優(yōu)良的熱學(xué)、力學(xué)、化學(xué)和電學(xué)性質(zhì)，不但是制作高溫、高頻、大功率電子器件的最佳材料之一，同時(shí)又可以用作基于gan的藍(lán)色發(fā)光二極管的襯底材料。用sic所制功率器件可以承受更高電壓、更大電流、發(fā)光層可以做的更薄，因而工作速度更快，可使器件體積更小、重量更輕。圖表23 采用藍(lán)寶石襯底與碳化硅襯底的led芯片碳化硅襯底（美國(guó)的cree公司專(zhuān)門(mén)采用sic材料作為襯底）的led芯片電極是l型電極，

49、電流是縱向流動(dòng)的。采用這種襯底制作的器件的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能都非常好，有利于做成面積較大的大功率器件。碳化硅襯底的導(dǎo)熱性能（碳化硅的導(dǎo)熱系數(shù)為490w/mk）要比藍(lán)寶石襯底高出10倍以上。藍(lán)寶石本身是熱的不良導(dǎo)體，并且在制作器件時(shí)底部需要使用銀膠固晶，這種銀膠的傳熱性能也很差。使用碳化硅襯底的芯片電極為l型，兩個(gè)電極分布在器件的表面和底部，所產(chǎn)生的熱量可以通過(guò)電極直接導(dǎo)出；同時(shí)這種襯底不需要電流擴(kuò)散層，因此光不會(huì)被電流擴(kuò)散層的材料吸收，這樣又提高了出光效率。但是相對(duì)于藍(lán)寶石襯底而言，碳化硅制造成本較高，實(shí)現(xiàn)其商業(yè)化還需要降低相應(yīng)的成本。另外，sic襯底吸收380納米以下的紫外光，不適合用來(lái)研發(fā)38

50、0納米以下的紫外led。 (4）氮化鎵用于gan生長(zhǎng)的最理想襯底是gan單晶材料，可以大大提高外延膜的晶體質(zhì)量，降低位錯(cuò)密度，提高器件工作壽命，提高發(fā)光效率，提高器件工作電流密度。但是制備gan體單晶非常困難，到目前為止還未有行之有效的辦法。 (5）氧化鋅zno之所以能成為gan外延的候選襯底，是因?yàn)閮烧呔w結(jié)構(gòu)相同、晶格失配度非常小，禁帶寬度接近（能帶不連續(xù)值小，接觸勢(shì)壘小）。但是，zno作為gan外延襯底的致命弱點(diǎn)是在gan外延生長(zhǎng)的溫度和氣氛中易分解和腐蝕。目前，zno半導(dǎo)體材料尚不能用來(lái)制造光電子器件或高溫電子器件，主要是材料質(zhì)量達(dá)不到器件水平和p型摻雜問(wèn)題沒(méi)有得到真正解決，適合zno基半導(dǎo)體材料生長(zhǎng)的設(shè)備尚未研制成功。（6） led用基片（襯底）的選擇led外延片襯底材料是半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展的基石。不同的襯底材料，需要不同的led外延片生長(zhǎng)技術(shù)、芯片加工技術(shù)和器件封裝技術(shù)，襯底材料決定了半導(dǎo)體照明技術(shù)的發(fā)展路線(xiàn)。用于氮化鎵研究的襯底材料比較多，但是能用于大量生產(chǎn)的襯底目前只有二種，即藍(lán)寶石和碳化硅襯