LED外延片及芯片LED行业核心部件行业概况.ppt
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1、LED外延片及芯片(LED行业核心部件)行业概况,安溪陈利学校 2011-11-27,一、LED外延片、芯片是整个LED产业链的上游部分,约占LED行业利润70%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。其制造技术的发展水平直接决定了LED 行业的产业结构和市场地位。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水平,可见其地位在LED 行业发展中十分重要。在LED利润分布中占约70%,二、LED外延片主要生产技术:MOCVD被国外垄断,国内生产企业需高额进口目前LED外延片生长技术主要采
2、用有机金属化学气相沉积方法(MOCVD),其供给由国际巨头爱思强(德国)、维易科(美国)以及日本酸素垄断。目前,国内所有生产LED外延片、芯片的企业均需从国外高额进口MOCVD设备,而此类设备每台约需1500万元,购置成本约占整个LED生产线成本的2/3。2010年1月,国产LED MOCVD设备在广东昭信半导体装备制造有限公司成功下线。但是,国产MOCVD设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。,三、我国的LED 芯片相对薄弱但芯片企业稳步增加从芯片的制造流程可以看到,其成本的大部分为外延片的生产,其它部分的加工以及封装成本较少仅占到30%。目前我国的 LED
3、芯片制造成本虽然相对外资产品较低,但在外延片技术上的投入比例依然很大,并没有摆脱各国的共性。不过随着外延片生产技术和工艺的提升,我国LED 芯片的制造成本有望继续降低。据LED 产业研究机构LEDinside 统计,至2009年8月,中国大陆现存LED 芯片生产企业达62个,近几年呈快速上涨的势头。,四、LED外延片、芯片生产企业毛利率约为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:Light Emitting Diode,发光二极管,是一种能够将电能转化
4、为可见光的固态的半导体器件,它可以直接把电转化为光。HB LED: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,晶格常数为0.452nm。MOCVD:是金属有机化合物化学气相淀积(Metal-organic Chemical Vapor 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)。LCD TV: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
5、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(Organic Light-Emitting Diode),又称为有机电激光显示(Organic Electroluminesence Display,OELD),OLED屏幕具备许多LCD不可比拟的优势。AMOLED:(Active Matrix/Organic Light Emitting Diode)是有源矩阵有机发光二极体面板。相比传统的液晶面板,AMOLED
6、具有反应速度较快、对比度更高、视角较广等特点。,1 LED行业基本情况LED(Light Emitting Diode),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
7、所。,1.1 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
8、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。,1.1 LED发展阶段,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
9、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:ledinside),1.2 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
10、(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2mm、4.4mm、5mm、8mm、10mm及20mm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520或更小,具有
11、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2045 散射型。这是视角较大的指示灯,半值角为4590或更大,散射剂的量较大。,1.2 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10100mcd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)。
12、,1.3 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
13、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。,1.3 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
14、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。,1.4 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,1.4 LED产业结构,上游产业的衬底、外延材料与芯片制造,
15、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)、OSRAM Opto Semicondutors(德国)、ToyadaGosei(日本)以及中国台湾的一些工厂都拥有不同领域的
16、技术及专利优势。,1.4.1 LED上游产业,LED上游产业主要是指LED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乏核心技术和专利。LED 产业是一个技术引导型产业,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、芯片以中低档为主,80%以上的功率型LED芯片、器件依赖进口。,1.4.2 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,
17、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。,1.4.3 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。,1.4.3 LED下游产业,图1:LED下游应用产业份额,1.4.3 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
18、值占国内LED 产值的43.33%。随着LCD TV(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LCD TV 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,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%。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
19、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。,代码简称主营业务收入(万元)净利润(万元)毛利率每股收益(元)业务环节20092008200920082009200820092008600703三安光电外延片、芯片及应用47029.3821316.1118015.115205.0542.01%41.280.710.28600460士兰微外延片、芯片及应用95986.5493309.587662.511
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