科技创新六个一工程十大产业现状和发展趋势之五

科技创新“六个一”工程十大产业现状和发展趋势之五半导体照明与LED产业目 录（按住Ctrl的同时在页码前单击，立即进入相应页码的页面）一.半导体照明产业概述- 2 -1.半导体照明的基本知识- 2 -(1)半导体LED的结构与发光基本原理- 3 -(2)半导体LED光源的特点- 4 -(3)半导体LED的应用- 5 -2.半导体照明产业及其经济社会影响- 7 -二、半导体照明产业国内外发展概况- 8 -1.国际现状与动态- 9 -(1)市场总体态势- 9 -(2)主要国家和地区LLED产业发展战略- 9 -(3)国外主要LED企业介绍- 11 -(4)LED技术研究现状及发展趋势- 12 -2.国内产业发展情况- 13 -(1)产业规模及地域分布- 13 -(2)国内主要企业简介- 14 -(3)国内LED技术发展水平- 16 -三、我省的半导体照明产业- 17 -1.主要企业简介- 17 -2.我省的产业优势- 19 -(1)有一项具有完全自主知识产权的LED制造技术。- 19 -(3)产业技术基础较好- 20 -(4)具有全色段LED的生产技术与能力。- 20 -(5)具有MOCVD设备的研发制造能力。- 21 -四.我省半导体照明产业存在的不足与问题- 21 -(1)产业规模方面- 21 -(2)技术方面- 22 -(3)其他方面- 22 -五、促进我省半导体照明产业发展的思考- 23 -1.继续加大对科技创新的投入，促进企业成为技术创新的主体- 23 -2.进一步抓好人才队伍的建设- 23 -3.培育龙头企业促进产业集群的形成- 24 -4.积极推进产业链的进一步延伸- 24 -5.加强交流与合作- 24 -6.利用示范项目推动半导体照明的推广应用- 24 -主要参考资料- 25 - 资料显示，人类用于照明的电力消耗是十分巨大的。世界照明用电量约占全世界电力总消耗的20%。而且，经济越发达的国家，照明用电量所占的比例越大。因此，节约照明用电已经为世界各国所高度重视。近十多年来，许多发达国家纷纷提出了各自的新世纪照明实施计划。 2008年我国照明用电量已达到4100亿千瓦时，照明用电量已超过全国电力总消耗的12，此比例还在逐年攀升。而且，就全社会而言，目前广泛使用的照明电器仍然是以低效照明灯具为主，因此节约照明用电潜力很大。实施“半导体照明工程”计划正是节约照明用电的重要举措。一.半导体照明产业概述 所谓“半导体照明”是指，利用半导体发光二极管(LED.Light Emitting Diode)作为新型电光源的通用照明。换句话说，就是在普通照明场合，用半导体照明灯(即LED灯)来替代白炽灯和其它低效率照明灯具。LED是半导体照明的核心，所以半导体照明产业也可称为LED产业。 1.半导体照明的基本知识 众所周知，物质是由原子组成的，原子又是由原子核和核外电子组成的，核外电子总是不停地沿着离原子核不同距离的近圆形轨道绕原子核运动。电子运动的轨道半径越大，它所具有的能量就越大。当物质被加热后，原来在较小半径轨道上运动的电子将会得到一定的能量，并跳到半径较大的轨道上继续绕原子核运动(这个过程称为热激发)。但是，这些电子是不稳定的，它们很快又会跳回到较低能量的轨道上来，同时，将它们所得到的多余能量以发射光子的形式释放出去。这就是物质发光的最基本原理。火焰发光是这个道理，爱迪生发明的钨丝灯通电发光也是这个道理。正因为一般物质发光都和热联系在一起，这大概也就是人们常说“有一份热，发一份光”的原因吧。然而，与一般的热光源不同，半导体LED却是一种“冷光源”，它发光不需要通过热激发，这也是半导体灯能够节约电能的根本原因。 可供照明领域应用的高亮度LED虽然只诞生约二十年。但它的发光效率已经远远超过普通白炽灯，目前已经接近或超过荧光灯。而且，LED灯的使用寿命几乎是白炽灯的100倍，荧光灯的10倍。所以，有人将半导体照明誉为“照明工业革命”并不为过。 (1)半导体LED的结构与发光基本原理LED的结构如图1所示。其发光的核心部分是位于中间的一小片半导体晶体称为芯片。芯片的尺寸很小，厚度约为零点几毫米，截面积一般不到1平方毫米，大功率芯片也只有几平方毫米。芯片是由p型和n型两种不同导电类型的半导体材料结合在一起构成的，二者结合的过渡区域称为pn结。LED的发光过程就是在pn结区域内发生的。LED发光与一般物质发光的本质区别就在于：具有较高能量的电子不是受热激发的，没有加热过程，而是从外电路直接注入的，因此，LED发光是真正的“冷光”。图2就是LED发光原理示意图。当在pn结两端加上正向电压(p型材料连接电源正极，n型材料连接电源负极)时，带负电的电子不断从n型材料区域进入pn结，带正电的空穴则不断地从p型材料区域进入pn结，进入的电子和空穴(它们统称为载流子)会在pn结区内碰到一起，并因正、负电荷中和而消失(称为复合)，同时，将多余的能量以发光的形式释放，这就是LED发光。在一定的范围内，输入的电流越大，进人到pn结区的载流子越多，它们复合发出的光就越强。为了提高LED的发光效率，人们通常会在pn结区域内制作一些能够限制载流子运动的陷阱称为量子阱，使它们能够更容易发生复合，以提高LED的发光效率。正是这种“冷”发光机理，使得LED的发光效率很高。在同等亮度下，LED灯所耗电量仅为白炽灯的110。若以我国当前照明的实际用电量计算，全国若有13的低效白炽灯被LED灯取代，每年就能节省用电约1000亿千瓦时，相当于一个三峡工程的发电量。 可用来制造LED的材料种类很多。能够发出可见光的材料主要是III-V族化合物半导体材料，如GaAs(砷化镓)、GaP(磷化镓)、GaN(氮化镓)等，以及以它们为基础的三元、四元化合物，如GaAsP(磷砷化镓)、GaAIAs(砷铝化镓)、GaAsInt(磷铟砷化镓)等等。红光波段的发光材料主要以掺A1、In杂质的GaAs和GaP为主；蓝紫光及紫外光的发光材料则以掺Al、In杂质的GaN材料为主。 用于照明的光源一般要求发白光，但是LED发出的光几乎是色光。人们通常采用如下两种技术途径来制造白光L,ED：其一，采用蓝色LED与黄色荧光粉(YAG)组合，即在蓝光InGaN芯片上涂上一层YAG荧光物质，利用蓝光照射荧光物质产生与蓝光互补的黄光，根据互补原理，LED便发出人眼所看到的白光。如图3所示。其二，将红、绿、蓝三基色的三个LED芯片组合封装在一个塑料外壳内，使它们发出的三基色光合成白光。目前，产业上白光L.ED制作方式主要还是采用前一技术途径，因为该技术方案工艺简单、成本低、效率高。 (2)半导体LED光源的特点 发光效率高。目前，LED灯的发光效率已经远远大于白炽灯，并接近荧光灯，有的已经超过荧光灯。这就是说，在获得同样照明的情况下，使用LED灯可以节约大量电能。 寿命长。LED的平均寿命在510万小时。比目前所有照明光源的寿命都长。 单色性好。LED所发出的光基本上是单色的，或者说颜色比较纯。而且有红、绿、蓝三种颜色的LED。因此在一些需要彩色照明的场所使用起来非常方便。 响应速度快。白炽灯的响应时间为毫秒级，荧光灯的响应时间很长(从电源开启到完全点亮往往需要十几秒乃至1分多钟)。而LED灯的响应时间为纳秒级，一开即亮。且可频繁开启与关闭而不损坏。 使用低压直流电源。使用低压直流电既有安全的一面，但也给LED灯的使用增加了一个电源变换环节。因为我国的市电都是220V交流电。 抗震性强。LED是全固态器件，更无真空玻璃外壳，所以抗震、抗冲击。 环保。荧光灯和节能灯大都含有毒汞(Hg)元素。在LED中不含汞元素。 芯片体积非常小。LED芯片尺寸一般不到lmm2.这使得LED能够得到广泛的应用。如手机、数码产品显示器的背光源，全彩显示屏等等。 价格贵。目前LED的价格比较昂贵，尤其是超高亮度LED。这是影响半导体照明推广的重要原因之一。 下表1列举了几种常用的照明灯与LED灯的主要性能对比。表1 常见的照明灯与LED灯主要性能的对比*这里所列数据为产业化水准。实际上，从07年起国际上就不断有发光效率达到100 lmw的报道。现在甚至有高迭1601mw的报道。 (3)半导体LED的应用 从理论上讲，作为一种新光源，LED几乎可以应用在所有照明领域。而且由于LED具有上述一些特点，它的实际应用领域比一般传统光源更宽泛。概况起来主要有如下几方面： 信息显示。LED一诞生就被应用到各种电器运行状态的指示。时至今日，该领域仍有相当大的市场。特别是，随着高亮度和超高亮度和大功率产品的出现，LED在广告屏、交通信号指示、户内外大型全彩显示屏等方面的应用不断增加。有人估计，该市场约有几十亿乃至近百亿元的市场。 液晶显示屏的背光源。液晶本身是不发光的，各种液晶显示屏必须要有背光源。高亮度白光L,ED已经广泛用作为手机、MP3、数码相机等小型电子产品的显示屏背光源，并且开始应用到笔记本电脑显示屏的背光源。现在，许多电视机厂商已经在大尺寸的彩色电视机液晶显示屏上采用LED作为背光源。晶能(南昌)公司的大厅内就有一台用硅衬底GaN基LED做背光源的大屏幕彩电。各种背光源是目前LED最大的应用市场，估计有逾百亿元的市场。 半导体照明。半导体照明领域非常宽泛，它包括：景观照明、装饰照明、便携照明、安全照明(如矿灯、应急灯等)、车用照明(指示灯、照明灯等)、特种照明(军用灯、医用灯、农用灯等)等。显然，最大的照明领域乃是人们工作、学习、生活、居住等场所的普通照明和城市的道路照明。虽然，目前LED灯还未正式进入普通照明市场，但可以预言，在近几年或十几年内，半导体照明一定会逐步进入的，其潜在的市场是非常巨大的，预计可达上千亿元的市场前景。 目前，LED照明灯推广使用还比较困难，其原因除了L,ED灯产品少、售价比较高以外，人们对I.ED灯及其使用了解甚少也很有关系。 有人曾对普通照明进行了一个简单的对比。由于目前家庭用照明灯主要是白炽灯、荧光灯(日光灯)及节能荧光灯。下面就以25w的白炽灯、5w的节能荧光灯、3w的白光LED灯作一个比较。这三种灯的照明效果基本相当。现在以它们运行50000小时计算，节电效果以及经济效果如表2所示。表2 三种普通照明灯运行成本对比注1.在计算节能灯和LED等的耗电量时，均按标称容量增加2w，这是考虑到节能荧光灯的镇流嚣损耗和LED灯的驱动电路损耗。 从表2数据明显可见，使用LED灯照明是合算的。实际上，随着半导体科技的进步以及生产效率的提高，LED灯的价格肯定会不断下降；而作为能源的电力，其价格必将不断上升。因此，使用LED灯的经济效果将会更加明显。 2.半导体照明产业及其经济社会影响 半导体照明产业是一个新兴的高科技产业。比较完整的半导体照明产业链由上游、中游、下游和应用企业等四部分组成。 上游企业是指LED发光材料(常称为外延片)的生产企业。外延片是一种人工生长的层状薄膜晶体材料。用于制造LED外延片的材料主要有GaN、GaAs等化合物以及以它们为基础的掺杂化合物。外延片的生产技术难度大，科技含量高，初期资金投入也大。外延材料的品质对LED的质量影响极大，几乎是带根本性的。当前用于生产外延片的设备主要是一种称为“金属有机物化学汽相沉积”的系统，简称为MOCVD(Metal Organic Chemical VaporDeposition)。外延片也可以用一种称为“分子束外延”的系统生产，该系统简称为MBE(Molecular Beam Epitaxy)。以上两种设备均很复杂，也很昂贵。 中游企业是指LED芯片的生产企业。芯片是LED发光的核心部位(如图l中所示)。小功率芯片通常是个边长为0.20.3 mm的正方形薄片；大功率芯片的尺寸大约是1mm2或几个mm2。芯片制造的技术含量也很高，其工艺对LED的质量影响也很关键。芯片制造所用的设备与一般微电子行业所用的设备差不多。设备所需投人略次于外延片制造的设备投入。 下游企业是指LED的封装企业，也就是将芯片、电极等封装成一个LED器件的生产企业。虽然封装过程技术含量相对较低，设备也相对简单，但是封装材料与封装工艺对L,ED质量的影响也很大。实际上还有不少与封装有关的技术、工艺与材料问题很值得进一步研究。 应用企业则是制造各种半导体照明灯和光源的企业。这类企业生产的产品是直接面对用户的，其涵盖面很宽，从普通照明灯、景观灯、指示灯、信号灯，便携灯，到显示屏、背光源等等，几乎涵盖了所有用光场合所需要的光源。这类企业可大可小，投资弹性较大。 更加完整的半导体照明产业链还包括衬底材料生产企业(衬底是外延片赖以生长的基底)、特种气体生产企业、荧光粉生产企业、封装材料以及引线支架等主要原材料和配件的生产企业，以及LED生产设备的制造企业等等。 显而易见，半导体照明产业必将发展成为一个超千亿元的大产业，经济效益十分显著。更为重要的是，该产业的发展必将促进半导体照明的推广应用，节约大量的屯能，产生节能减排的巨大社会效益。二、半导体照明产业国内外发展概况 自从上世纪90年代普通亮度白光LED问世以来，半导体照明就被世界各国所高度关注。十多年来，LED的综合性能大大提高，LED的产量和应用市场都得到了长足的发展。下面对国际、国内L,ED产业现状与动态作一简单概括。 1.国际现状与动态 (1)市场总体态势 据统计，2006年全球LED市场销售额超过70亿美元，其中高亮度发光二极管(HBED)市场总值约为42亿美元。业内预估，到2010年，HBLED市场将增至83亿美元，年平均增长率为18.3，到2012年，.HBLED市场将超过100亿美元。未来5-10年半导体照明市场如按预期启动，则将形成5001000亿美元的潜在市场。 到目前为止，在LED的各种应用中，手机应用仍是LED最大的市场，但增长率已开始下降，笔记本电脑(NB)和液晶电视背光灯已经成为LED市场新的增长点。 显而易见，普通照明是推动LED产业成长的最大推动力。用于普通照明的LED主要是高亮度和超高亮度白光LED普通亮度LED市场几年前就已经进入了平稳态势，销售额增长缓慢。高亮度LED在经历了近10年的高速增长后，2005年前后开始进入缓慢增长期，此后超高亮度LED开始成为增长的主要动力，未来LED产业的发展将主要靠超高亮度LED来带动。 (2)主要国家和地区LLED产业发展战略 日本日本于1998年在世界率先开展“2l世纪照明”计划，旨在通过使用长寿命GaN基高效蓝光和紫外LED技术，使能量转换效率提高为传统荧光灯的两倍。整个计划的财政预算为60亿日元，有4所大学、13家公司和1个协会参与。从。19982002年，是耗资50亿丑元的第一期目标，现已完成。日本日亚公司于2007年9月宣布，其新型LED实验型产品在正向电流为350 mA的条件下，光通量可达145 lm，发光效率约为134 lm/w。现在，日本正在实施第二期计划。 美国美国“半导体照明国家研究项目”由美国能源部制定，由13个国家重点实验室、公司和大学参加，计划用10年时间，耗资5亿美元开发半导体照明产品。实施该计划的目的是为了使美国在未来照明光源市场竞争中，领先于日本、欧洲及韩国等竞争者。美国半导体照明光源发展目标如下表3所示。表3 美国半导体照明光源发展目标 数据来源：An OIDA TechnoMgy Roadmap 韩国韩国“GaN半导体开发计划”从2000年至2008年，由政府投入4.72亿美元，企业投入7.36亿美元，欲建成亚洲最大的光电子生产国。研究项目包括：GaN材料的白光LED，蓝、绿光激光二极管(Laser Diode)及高功率电子组件(HEMT)三大领域。2009年，政府还协助建立一项规模为500亿韩元(约合4700万美元)的采购基金，促进LED的生产和使用。 欧盟欧盟的“彩虹计划”于2000年7月启动，委托6个大公司、2所大学，通过欧盟的补助金来推广白光LED的应用。希望通过应用半导体照明实现高效节能，不使用有害环境的材料模拟自然光的目标。现在，“彩虹计划”的后续固态照明研究项目也已经启动。 台湾 我国台湾省也于2002年成立了“下一代照明光源研发联盟”、“白光ILED研发联盟”和“半导体照明产业推动联盟”，有16个生产、科研单位和大学参加。并实施“高亮度白光LED专案计划”，联合台湾地区LED上、中、下游厂商，并与台湾工研院光电所合作研发，整合照明节能系统产品与元组件技术，加速高效率L=ED照明技术的研发和普及应用，并制定相关L,ED产业政策，以创造台湾半导体照明产业的竞争优势。2007年7月开始推动为期4年的“白光LED照明产业发展辅导计划”，以发展白光LED组件及照明应用产业为主轴，提升相关LED照明产业的技术自主性及产品竞争力。并积极推动“自炽灯汰换计划”，拟在机关全面禁用白炽灯，改用LED照明。 (3)国外主要LED企业介绍 国外LED企业很多，最具实力的企业主要有：日本的Nichia(日亚化工)和royoda Gosei(丰田合成)公司，美国的Cree和L,umileds公司，德国的Osram公司。这几大公司几乎垄断了LED的高端市场，它们各具特色与优势，并且都已形成了完整的LED产业链，下面分别简介如下： Nichia(日亚化工)公司 日亚化工是GaN基LED的开拓者，率先开发出蓝光LED，且在蓝光和白光LED市场上处于领先地位。它控制了蓝宝石衬底GaN基L,ED生产的绝大部分专利技术，通过对蓝光和白光LED专利的垄断来获取巨大利润。它不对外销售外延片或芯片，主要销售LED封装产品。2006年总销售额2000亿日元，约占全球市场的27.3。同时，它也是YAG荧光物质的专利所有者和主要生产厂商，其荧光粉的市场份额占日本国内的70，占全球的36，每年的销售额基本稳定在300亿日元左右o Toyoda Gosei(丰田合成)公司 丰田合成在蓝宝石衬稀薄GaN基LED技术上也拥有部分专利。该公司的特点是LED的应用方面实力雄厚。在其应用产品中，手机应用约占了72%，而且在液晶显示背光源、按键指示、信号设备、大屏幕显示、汽车导航系统等诸多应用领域均有不小市场。另外，半导体照明也正在加紧开发。2006年，销售额为276亿日元，2008年LED的销售额达到1200亿日元。 Cree公司 Cree公司是美国宽禁带半导体材料和器件的领导者，创建于1987年。公司主要从事SiC，GaN和si衬底的开发，是生产GaN材料的最大公司之一。公司拥有SiC衬底CaN基蓝光LED专利技术。公司的产品包括绿光、蓝光和紫外光LED，以及近紫外激光、光学存储、半导体集成芯片以及半导体生产设备。但是，SiC、GaN材料和LED产品是公司的主要利润来源，产品销往北美、欧洲和亚洲。 Lumileds公司 Lumileds公司的前身是惠普公司的光电子事业部，1999年被安捷伦技术公司收购，同年11月安捷伦和飞利浦合资组成了Lumileds公司。它是世界著名的LED生产商，在固态照明应用领域中居领先地位。公司每年生产高亮度红光、琥珀光、蓝光、绿光和白光等各种LED产品达数十亿只，也提供核心LED材料和LED封装。公司总部设在加利福尼亚州的圣荷塞，在荷兰、日本和马来西亚均有分支机构，并且拥有遍及全球各地的销售网络。 Osram公司 Osram公司是全世界最大的两个照明生厂商之一，建于1919年，总部位于慕尼黑，员工超过36000人。它生产SiC衬底GaN型光电器件，并拥有蓝光芯片+TGA黄光荧光粉产生白光LED的专利技术。在大尺寸液晶显示背光源、自光照明和车用LED产品上具有优势。公司主要的经营区域是欧洲，经营领域是汽车用白光LED市场。 (4)LED技术研究现状及发展趋势 超高亮度发光芯片技术的发展 超高亮度LED制造最核心的技术在于发光芯片的制备，它决定了器件的发光效率。全球各大公司和研究机构根据各自的技术路线，采用不同的芯片结构。其中主流的有以下几种： a)传统结构芯片(CC)：使用透明电极材料和图形衬底技术相结合技术； b)倒装芯片(FC)：能改善电流扩展效应并保证有较大的出光效率，对于大功率LED具有很大的优势； c)垂直薄膜结构(VTF)：解决了传统蓝宝石衬底上GaN基IZD存在的散热、电流聚集等一系列问题； d)薄膜倒装结构(TFFC)：薄膜LED与倒装芯片相结合的结构，具有二者的优点。 高散热效率封装技术的发展 提高封装散热效率是获得超高亮度、大功率白光LED的一个关键问题。为此全球各大公司都投入了很大的研发力度，取得了一些有效的技术路线。日本Nichia公司的第三代LED采用CaW做基板，降低了封装热阻，提高了发光功率和效率。美国Lamina Ceramics公司研制了低温共烧陶瓷金属基板，并开发了相应的LED封装技术。德国Curmilk公司研制的高导热性覆铜陶瓷板，由陶瓷基板(AlN或A120，)和导电层(Cu)在高温高压下烧结而成，不使用黏结剂，因此导热性能好、强度高、绝缘性强。 高效率荧光粉的发展动态 目前白光LED绝大多数都是采用短波长发光芯片激发荧光粉获得的。由于Nichla公司垄断了黄色YAG(钇铝石榴石)荧光粉的专利，使得Nichia公司在白光LED市场上获得了高额的利润。如何打破Nichia的白光LED专利垄断，已成为国际许多LED公司关注的一个重大问题。近几年来，许多公司和研究机构开展了新荧光体系材料的探索，例如Li2SrSi04：Eu2+体系，Ba3MgSi208：Eu2+，Mn2+体系等等。与此同时，对YAG体系改进工作也在积极进行。 2.国内产业发展情况 我国于2003年正式启动了“国家半导体照明工程”计划。2005年又启动了“半导体照明工程产业化技术开发”重大项目。在“十一五”计划中，国家继续把半导体照明工程作为一个重大工程来推动。2006年初，“高效节能、长寿命的半导体照明产品”的研发被列人国家中长期科学和技术发展规划纲要(20062020)中的第一重点领域(能源)的第一优先主题(工业节能)。正是在这一系列计划和政策的推动下，我国的LED产业得到了迅速发展，技术水平也大大提升。 (1)产业规模及地域分布 如前所述，制备LED外延材料的关键设备是MOCVD，换言之MOCVD设备的多寡能够反映LED产业的发展水平与规模。据国家半导体照明办公室调查统计结果显示，至2008年，国内MOCVD拥有量135台，其中已安装的生产型GaN MOCVD超过85台，生产型四元系MOCVD 15台左右，其余为国内科研院所和高等院校的一些研究型MOCVD设备。2009年，全国增加100台左右。随着LED产业的发展，设备增长势头很大。 2008年，我国LED产业(含外延、芯片、封装、应用四个环节)的总产值近700亿元，芯片产值达到19亿元，比上年增长26，其中，国内GaN芯片产值11亿元，增长37。预计未来几年，国内芯片产能平均增长率仍将在30以上。2008年我国LED封装产值达185亿元，较上年增长了10；产量由2007年的820亿只增长到940亿只，增幅15，其中高亮度LED产值达到140亿元，占LED总销售额的76。2008年我国高亮度LED应用市场规模已达450亿元，主要应用领域是建筑景观照明(约126亿元)、大尺寸显示屏及背光源(约121.5亿元)、手机及便携电子产品的背光源(约99亿元)等，通用照明已达31.5亿元。 我国半导体照明产业主要分布在珠江三角洲、长江三角洲、江西及福建、北京及大连等四大区域，另外还有7个国家半导体照明工程产业化基地(上海、大连、南昌、厦门、深圳、扬州、石家庄)。每一区域都已初步形成了从外延片、芯片、封装到集成应用比较完整的产业链。据照明技术网2007年9月的报道，我国从事该产业的人数达5万多人，研究机构20多家，企业4000多家，其中上游企业50余家，封装企业1000余家，下游应用企业3000余家。在“节能减排”、“低碳经济”的推动下，这两年新增的企业更多。 (2)国内主要企业简介 江西联创光电科技股份有限公司(详见后面第三节)。晶能光电(江西)有限公司(详见后面第三节)。 厦门三安电子有限公司 厦门三安光电科技有限公司是主要从事LED芯片、PIN芯片及太阳能芯片的重点高科技企业，2000年11月初组建成立，注册资金2亿元人民币，占地面积5万平方米。其下属的厦门三安光电科技有限公司以生产全色系列(.A1GaInt，和GaN系)超高亮度红、橙、黄、绿、蓝、紫光LED外延、芯片产品为主，目前年产能达到四元系外延片27.6万片、GaN外延片18万片、芯片120亿粒。公司也生产交通灯、显示屏等应用产品，同时还涉足其它光电子材料领域。 深圳方大国科光电技术有限公司 深圳方大国科光电技术有限公司是方大集团股份有限公司在863计划支持下，从事开发生产GaN基半导体材料及集成电路和器件的高新技术企业，成立于1999年，注册资金5千万元，首期投资8000万元。公司主要产品为GaN蓝、绿、白光LED芯片及相关产品。公司现已形成从LED外延片、芯片、白光荧光粉制造到照明工程应用产品开发、制造，直至终端市场推广应用的完整产业链。 世纪晶源科技有限公司 世纪晶源科技有限公司是2004年11月落户深圳的大型中外合资企业，注册资本23亿元人民币。公司是从事半导体照明、光存储、光通讯、微波通讯和太阳能等领域的前端核心材料与器件生产和研发的企业。公司位于深圳市光明新城内，占地约3平方公里。目前公司在半导体照明领域的主要产品为AlGalnP和GaN系全彩(红、黄、蓝、绿、紫光)LED外延片、芯片及器件，大功率全彩和白光LED的封装。 杭州士兰明芯科技有限公司 杭州士兰明芯科技有限公司是专业从事高亮度LED芯片设计、制造的化合物半导体公司，公司于2004年9月成立，位于杭州经济技术开发区。累计投资已达到4亿元人民币，现有净化厂房5000多平方米。拥有多台MOCVD设备和月产3亿只LED芯片的能力。产品为蓝、绿光GaN外延片和芯片。 大连路美芯片科技有限公司 大连路美芯片科技有限公司是由美国路美光电公司与大连路明科技集团公司共同投资组建的中外合资企业，总投资1.5亿美元，占地面积10.8万平米，总建筑面积63515平米。公司专业从事高品质LED芯片和LD激光芯片的研发、生产与制造。公司主要产品有大功率蓝、绿、红光和白光LED芯片以及A1GalnP外延片，已形成年产高亮度LED芯片6亿只的生产能力。 上海蓝光科技有限公司 上海蓝光科技有限公司成立于2000年4月，是国内首家从事GaN基LED外延片、芯片产业化生产的企业，注册资金2亿元。公司位于国家级高新技术园区上海张江高科技园区内，是国家“863”计划光电子领域科技成果转化基地。公司现有资产总额4亿元，员工370人，现拥有12条外延片及芯片生产线。目前的主要产品有：GaN基高亮度蓝、绿光外延片及芯片。 清芯光电股份有限公司 清芯光电股份有限公司为清华大学控股的中韩合资企业，于2005年12月成立，占地200亩，投资总额1.3亿美元。公司主要从事高亮度GaN基LED外延片、芯片的生产，并具有设计、制造MOCVD的能力。2006年芯片正式投产，设计产量为400KK月(KK表示l百万)。 山东华光光电子有限公司 山东华光光电子有限公司成立于1999年，注册资本5000万元，是专业从事化合物半导体外延材料及光电子器件研发、生产、销售的高新技术企业。公司产品主要有LED外延片、芯片、激光二极管LD芯片和激光器；各种色光的LLED以及相关应用产品。公司先后承担完成了国家部委的十余项重大科研项目，拥有两项国家发明专利和多项专利技术。 以上介绍的是现阶段我国LED产业链中一些规模较大的上游和中游企业。LED的下游产品和应用产品企业非常多，这里就不做介绍。特别是近几年来，随着国家半导体照明工程的推进，各地不断有LED企业出现，有的规模还很大。另外，境外一些著名的照明企业或LED企业也纷纷采取合资、合作或独资的形式在我国开办LED企业。 (3)国内LED技术发展水平 我国高亮度L,ED技术研究起步较早，仅比日、美落后35年，但比台湾、韩国起步要早。因此我国高亮度LED的技术水平与发达国家与地区相差不很远。表4列举出了世界各地高亮度IED产业化最高水平的数据。表4国内外功率型白光I.ED技术指标对比(2007年12月) 表中数据显示，到2007年底，我国与世界先进水平相比，落后并不太多。从表中数据也可看出，当时韩国和台湾的技术水平已经超越我们。尤其是进入2008年以后，世界超高亮度LED水平快速提高，我国与发达国家的水平差距可能又逐渐拉大。 综合来看，目前我国高亮度LED产业呈现如下态势： 芯片产能迅速扩大。目前我国的蓝光芯片产能已经超过韩国，成为日本、台湾之后的第三大生产地，总体产能约为台湾的34。 高端产品缺乏竞争力。由于外延生长技术落后于发达国家，国内自产的蓝光外延片多应用于中低端市场产品，如装饰灯、数码显示等领域。部分芯片厂家采取购买国外外延片然后加工芯片的方法，进入显示屏和大功率芯片市场。 研发和产业分离。国际LED大公司都具有很强的科技研发能力，而且舍得投入巨资进行新技术新产品开发。而国内高端LED技术研究单位多为高校和研究所，企业由于资金实力较弱且高端科技人才缺乏，导致研发能力不足。国内研发单位的新成果向产业转移的过程缓慢，往往新成果刚刚转移，还未生产就面临被国外新技术淘汰的局面。三、我省的半导体照明产业 我省I.ED产业主要集中在南昌市“国家半导体照明工程产业化基地”，基地内共有LED企业15家，销售收入近20亿元，从业人员达3200余人。已形成了从外延片、芯片、器件封装到照明应用产品的较完整的LED产业链。在南昌基地的带动下，我省其他地方也陆续兴起了一些LED企业，它们基本属于封装和应用产品的生产企业。 1.主要企业简介 江西联创光电科技股份有限公司 江西联创光电科技股份有限公司创建于1999年6月，2001年3月在上海证券交易所挂牌上市。公司总部位于南昌国家高新技术开发区“联创光电科技园”，在江西南昌、吉安、福建厦门等地分别设有产业基地。公司是国家火炬计划重点高新技术企业，国家“863计划”成果产业化基地，国家“铟镓氮LED外延片、芯片产业化”示范工程企业，南昌国家半导体照明工程产业化基地核心企业。公司共有员工4500余人，已形成了L,ED外延、芯片、器件、背光源、全彩显示屏以及半导体照明光源等比较完整的产业链和规模化生产。截止到2007年10月，公司总资产22.2亿元，净资产8.1亿元。2008年公司L,ED产业实现销售收入6.5亿元。 江西联创欣磊科技有限公司 江西联创欣磊光电科技有限公司是江西联创光电科技股份有限公司的子公司，是目前国内最大的LED芯片生产企业。欣磊公司成立于1993年，其前身国营746厂是我国最早的LED芯片制造厂。该公司首先在国内开发研究成功LED芯片规模化生产的工艺技术。在上世纪90年代，几乎是国内LED封装企业唯一可选择的国产芯片供应商。公司LED芯片的月产量现已超过1000KK，年产能已逾100亿粒。产品品种涵盖红、橙、黄、绿、蓝、红外等全系列芯片产品。其中二元、三元、红外等芯片为国内LED芯片最大供应商，也是唯一拥有GaP液相外延和芯片生产的厂家。 晶能光电(江西)有限公司 晶能光电有限公司是金沙江创投、Mayfield Fund、AsiaVest、淡马锡控股、Keytone等创业投资机构共同出资5200万美元于2006年2月1日在开曼群岛注册成立的公司。晶能光电(江西)有限公司则是以南昌大学“教育部发光材料与器件工程研究中心”为技术依托，由晶能光电有限公司投资创立的，注册资金5000万美元。公司主要从事硅衬底GaN基LED外延材料与芯片生产，该技术是一条具有原创知识产权的技术路线，已获得或者公开国际国内发明专利70余项。公司产业化共分三期进行：第一期项目总投资9900万美元，已于2007年2月1日开工，2008年5月开始试产，现已形成年产30亿粒芯片的产能。2010年第一期工程完成后，将形成年产100亿粒芯片的产能。第二期项目投资23亿美元，实现年产值34亿美元，力争成为全球蓝、绿光LED龙头企业之一。第三期建设LED应用产品及产业集群，吸引全球半导体照明上中下游及配套产业在南昌集聚，建设成为有中国特色的LED与半导体照明基地。 江西晶和照明有限公司 江西省晶和照明有限公司是以硅谷、台湾和国内著名 科研机构为技术依托，由金沙江创业投资基金牵头投资的 专业生产LED照明应用产品的绿色照明企业。公司投资元，在南昌高新技术开发区内，建设年产20万盏 高效智能化标准模块式非对称蝙蝠翼形配光LED路灯及 隧道灯项目。公司已研发成功新一代的大功率LED路 灯，包括主路路灯、支路路灯、隧道灯、投光灯共4个系列24款灯具，已申请专利十余项。 吉安木林森电子科技有限公司 吉安市木林森电子科技有限公司是2003年初由原吉安市赣虹电子有限责任公司与广东中山木林森电子有限公司合资创建的，首期投资1500万元。公司坐落在吉安 市高新技术产业开发区，是我省规模较大的LED封装企业，现有员工1500多人，生产厂房13万平方米。公司主要从事各种LED封装，年产量逾60亿只，主要产品有普通亮度和高亮度各种色光LED和白光LED、数码管、显示屏 以及LED支架等。 除上述企业外，我省还有联创致光科技有限公司(生产LED手机背光源和便携电子产品显示器的背光源等)、联创博雅科技有限公司(生产LED装饰照明和车用灯具、显示屏等)、南昌联众电子有限公司(生产LED数码管、背光源、侧光源、单灯、红外管等)、南昌晶明电子有限公司；(生产LED元器件、景观照明等)、江西华烨节能照明股份有限公司(生产LED道路照明灯等)等等，这里就不一一介绍了。2.我省的产业优势 以南昌基地为中心的我省LED产业具有较好的基础，基本形成了相对完整的产业链，产业规模也正在不断地迅速发展扩大。在我国半导体照明工程四大区域和七个产业化基地之中，相对而言，我省LED产业的优势主要有如下几个方面： (1)有一项具有完全自主知识产权的LED制造技术 在(南昌大学)教育部发光材料与器件工程研究中心的一项具有原始创新意义的科技成果(硅衬底CaN基LED外延材料及器件制造技术)的基础上，晶能光电(江西)有限公司已经将该项技术实现了产业化。该技术规避了国外专利，走出了一条具有完全自主知识产权的新的LED制造技术路线，国家863专家组对此项技术的评价是：“打破了目前日本日亚公司垄断蓝宝石衬底和美国Cree公司垄断碳化硅衬底半导体照明技术的局面，形成了蓝宝石、碳化硅、硅衬底半导体照明技术方案三足鼎立的局面。” 该项制造技术具有以下几方面的优势：属原创技术，产品不受国际专利限制可销往国际市场，具有很大的国际市场竞争潜力。产品具有抗静电性能好、寿命长、可承受的电流密度高等优良特性。芯片为上下电极单引线垂直结构，器件封装工艺简单。硅衬底价格相对低廉，且后续工艺性能良好，综合成本的降低空间更大。 (2)有LED研究机构，且研发能力较强。 (南昌大学)教育部发光材料与器件工程研究中心是经国家教育部批准于2001年4月成立的工程中心，它是我省目前层次最高的半导体照明技术研究机构，在国内颇有影响。该中心也是南昌大学材料物理与化学国家重点学科、材料科学与工程一级学科博士点以及博士后科研流动站、半导体照明技术教育部创新团队的依托单位。中心承担了多项国家科技部863计划”、电子发展基金等重大科技项目。中心一开始就定位走学研产结合之路，建成以半导体发光材料和器件研发与人才培养为特色的国内一流的工程研究中心。上面所述的硅衬底GaN基LED外延材料及器件制造技术就是该中心研究成功的。 江西联创光电科技股份有限公司技术中心是联创光电公司内一个拥有70余名工程技术人员的技术研发机构，其中具有高中级职称的科技人员占50。中心主要承担公司新产品、新技术、新工艺的研发，为公司提供技术支持与决策咨询，并开展对外合作交流。技术中心下设多个研发部，分别从事外延材料、光电器件、背光源、功率型器件封装及应用等方面的研究开发工作。近几年来，“片式发光二极管”、“液晶显示器用高亮度LED背光源”、各种片式LED等多项产品分别获得江西省科技进步奖、江西省优秀新产品奖，以及国家重点新产品、江西省优秀重点新产品等荣誉称号。 (3)产业技术基础较好 作为我国最早的LED芯片制造厂江西联创欣磊光电科技有限公司不仅在上世纪90年代初就已开发研究成功LED芯片规模化生产的工艺技术，而且也为LED企业的发展培养了大批的技术人才，积累了大量的生产管理经验。这些技术人才在我省的LED产业中发挥了并将继续发挥巨大作用。据了解，在国内许多LED芯片制造厂中都有当年在欣磊工作过的工程技术人员、经营管理人员或技术工人。(4)具有全色段LED的生产技术与能力。 LED的发光颜色完全是由材料本身的原子结构决定的，什么材料发什么颜色的光。我省LED企业具有GaAs、GaP、GaN以及以它们为基础的三元、四元化合物半导体外延材料的生产能力，也就是说，我省能够生产从红外、红光直到紫光全波段各种颜色的LED。 (5)具有MOCVD设备的研发制造能力。 前面已经提及，制造各种LED的关键设备是MOCVD。当前，国际上MOCVD设备制造商主要有德国的AIXTRON公司、美国的：EMCORE公司(Veeco)、英国的Thomas Swan公司(现已被AIXTRON公司收购)。我国绝大多数MOCVD都是从国外进口的，国内还没有该设备的制造企业。最近几年有几家刚刚起步，青岛杰生电气有限公司、西安电子科技大学、中科院半导体所、华中科技大学等单位都先后宣布研制出MOCVD设备。 南昌大学教育部发光材料与器件工程研究中心与原电子工业部48研究所在5年前就研制成功一台2英寸7片型MOCVD，并一次调试成功，得到了863专家组的高度称赞。现在，该中心仍然有一个科技研发小组在从事该设备的研发工作。这业就是说，我省基本具备MOCVD的研制能力。四.我省半导体照明产业存在的不足与问题 如前所述，我省是LED产业链相对完整的区域之一，也具有良好的产业基础和较强的人才队伍优势。但是，近几年来全国许多省市LED产业发展很快，特别是经济相对发达的沿海省份发展势头更大。相比之下，我省半导体照明产业存在一些不足，也面临一些困难。概括起来大致有： (1)产业规模方面 虽然我省有江西联创光电科技有限公司这样的上市企业，也有晶能光电(江西)有限公司这样的风投企业，但是，与发达省市相比还有相当差距，与欧美、日韩和台湾地区的大公司(例如日亚化工、Gree等)相比，我省的产业规模就显得更小。到目前为止，我们还缺乏LED大型龙头企业，尚未形成产业聚集效应。 半导体照明工程的社会与经济效益最终体现在LED产品的应用上，应用产品是直接面向广大用户的。但是，我省LED应用企业规模较小、力量较薄弱，不利于LED完整产业链的整合与协同发展，我省广大的应用市场也很容易被外来产品所挤占。 LED虽小，但制造所需的材料和配件很多，尤其是衬底、特种气体、荧光粉等原材料的使用量很大。但我省配套产业不够齐全，原材料、设备采购与服务不便捷，也提高了企业运营成本。 (2)技术方面 尽管我省首创的硅衬底GaN基LED制造技术已经开始产业化，而且大功率LED管也已经批量生产。但是，该技术毕竟是一个全新的技术路线，才诞生几年时间。欲使其完全达到具有20多年发展历史的蓝宝石衬底和碳化硅衬底技术的成熟程度，还有不短的一段路要走。这不仅需要企业自身加大研发力度和资金投入，更需要政府从多方面给予扶持，也需要全省LED行业给予大力支持。 如何进一步提高各类LED器件的发光效率，提高可靠性，提高成品率，降低成本仍然是摆在我省各L,ED企业面前的重要任务。 应用于半导体照明的几乎都是大功率高亮度和超高亮度LED，然而，我省多数企业的主要产品还处于中低档次，高端产品较少。封装企业目前的主要产品还是小功率芯片产品，大功率芯片封装能力是一个薄弱环节。因此，高亮度、大功率、散热材料、封装模组等都是我们在封装技术上所面临的困难问题。 (3)其他方面 与所有高新技术产业一样，半导体照明产业的发展也仰仗于人才，既要有拔尖的科技创新人才，又要有一流的企业管理人才，还要有高级的市场运营人才。但是，相对于沿海和发达地区，我省处于区位劣势，不利于吸引各方面人才。主要由于成本的原因，也有认识上的问题，目前LED产品几乎没有进人平常百姓家。虽然这不单单是我省所面临的问题，但这是一个实实在在的大问题，因为半导体照明工程欲取得最大的社会效益(节约电能)和巨大的经济效益都必须依赖于LED进入千千万万百姓家。这个问题不解决最终一定会影响半导体照明产业的发展。五、促进我省半导体照明产业发展的思考 在科技部的推动下，一个“十城万盏”LED应用试点示范城市项目已经在全国轰轰烈烈地拉开了序幕。到2009年5月，全国共批准了21个半导体照明试点城市，远远超过十城，每个城市的实际规划也远不止1万盏LED照明灯。仅这一个项目估算，我国将需要LED照明灯140万盏。显然，这既是一个极大的发展机遇，也是一个严峻的挑战。面对如此形势，如何促进我省LED产业进一步发展，将其做大做强?如下思考仅供参考。 1.继续加大对科技创新的投入，促进企业成为技术创新的主体 自主创新是调整产业结构、转变经济增长方式的中心环节。科技创新是需要投入的。一方面，企业自身要不断加大对科技研发的投入，瞄准本行业的新产品、新技术、新工艺积极开展研究，打造企业的优质产品，增强企业的发展后劲。另一方面，政府也要加大对企业的支持，尤其是要对那些具有自主知识产权，市场前景好的项目给予资金的扶持。十分可喜的是，2009年我省启动了重大科技专项计划，“半导体照明”项目作为首批重大专项获得了政府1000万元的资金支持。 对于尚没有成立技术研发部门的企业，要帮助它们建立健全技术研发机构；对于已有技术研发部门的企业，要协助它们加强产学研紧密联合，依托高校、科研院所，为产业和产品结构的优化升级提供有效的技术支撑。促使企业真正成为技术创新的主体。 2.进一步抓好人才队伍的建设 一要抓好以高层次人才为重点的专业技术人才队伍建设，加大各类高层次专业技术人才引进工作力度，努力壮大高层次专业技术人才队伍，特别是抓紧培养一批中青年专家，优化产业的人才队伍结构。二要抓好企业经营管理人才队伍建设，以提高战略开拓能力和现代化经营管理水平为核心，依托高校、结合企业自身培养一批熟悉国内外LED市场、懂经营、会管理的企业管理人才。三要抓好高技能人才队伍建设，探索建立高技能人才培养机制，创新高技能人才的评价考核方式，建立健全技师晋升、技术工人继续教育和优秀工人表彰制度，推行工人技术等级评聘分开。同时，进一步建立良好的用人机制和环境，为我省LED产业发展提供强有力的人才支撑。 3.培育龙头企业促进产业集群的形成 优化产业结构，重点发展与培育龙头企业，同时积极引进优良外资外企，建成一个以南昌为中心，辐射全省的半导体照明产业集群。在实施大公司、大集团战略的同时，围绕产业链和产业集群的建设，鼓励和引导全民创业，扶持中小企业的发展，形成大、中、小企业并存，多种所有制经济共同发展的繁荣局面。 4.积极推进产业链的进一步延伸 随着LED产业的发展壮大，产业链必将延伸。要不失时机地注意培育衬底材料生产企业、荧光粉生产企业、特种气体生产企业等原材料生产企业，以及专用设备(例如MOCVD)制造企业。 5.加强交流与合作 要提高科技人才和经营管理人才的国际视野，培育我省企业的国际竞争力，可通过多种形式支持科技和管理人员出国(境)进修、参加国际会议；邀请更多国(境)外学者和专家来赣讲学、合作或参加其他学术活动；通过学校与企业合作、企业与企业合作，提高交流层次，充实合作内容；鼓励跨国公司在江西省设立技术研发和运营中心，优势互补，共同发展。 6.利用示范项目推动半导体照明的推广应用 欲使半导体照明产生节能低碳的巨大社会效益，就要让LED灯尽可能地推广应用。一方面，企业要大力降低LED灯的成本，这是推广应用的根本。同时也要积极宣传使用LED灯的优越性和推广的意义。另一方面，政府在实施“十城万盏”道路照明示范的同时，可以考虑启动室内照明示范项目，以带动半导体照明更广泛的应用推广。例如，政府可以利用政府采购行为，在政府办公室内使用LED灯照明；也可以像补助节能荧光灯那样对LED灯进行财政补贴扶持。一旦LED灯进入千千万万普通老百姓的家，半导体照明的社会经济效益将是难以估量的! 主要参考资料 1.江西省科技厅组织编写，20082012年江西省半导体照明产业(材料及制品)科技创新规划，2008.11 2.江风益，漫谈半导体照明技术进展，上海LED会议，2009.6 3.中华液晶网，中国【,ED业形成4大片区7大基地产业格局。2009.8 4.平安证券邵青，叶国际，LED行业报告希望之星闪闪发光。2007.7 5.中国能源信息网，江西省欲建中国最大LED产业基地。2009.4 6.雷敏生，开源节流并重保障能源安全，科普报告，2009.5 7.袁桐，电子材料：品种数量增加快新兴市场潜力大，中国电子，2009.8