半导体照明新形势教材.doc

1、世界半导体照明产业发展的现状及趋势半导体照明是继白炽灯、荧光灯之后光源技术的又一次革命，被誉为是人类照明史上的一次飞跃，涉及国家重点支持的节能、环保、高技术、微电子、基础装备制造等诸多领域，具有节能、环保、寿命长、体积小和易控制等特点，可以广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、照明和城市夜景等领域，是目前国民经济发展当中一项重要的环节。重点发展半导体照明，是源于它的节能，只要目前1/3的白炽灯被半导体光源所取代，每年就可为国家节省用电1000亿度，几乎相当于一个三峡工程的年发电量。半导体照明技术发展迅速、应用领域广泛、产业带动性强、节能潜力大，被世界公认为最有发展前景的高效照明产业。目前半导

2、体照明产业发展具有以下趋势：1全球LED产业市场高速发展目前，美国、日本在LED 芯片等核心技术方面具有竞争优势；欧洲在汽车照明及功能性照明方面具有竞争优势；我国台湾地区 LED 芯片制造、封装的产能最大；韩国凭借大企业战略显现出后发优势。专利、标准、人才竞争白热化，产业整合速度明显加快。世界照明工业已经转型，许多国家提出淘汰白炽灯、推广节能灯计划，我国计划2016年10月1日起，禁止进口和销售大于或等于15瓦的普通照明白炽灯。半导体照明节能产业将成为未来新的经济增长点。随着我国产业结构调整、发展方式转变进程的加快，半导体照明节能产业作为节能减排的重要措施迎来了新的发展机遇期。全球半导体照明市

3、场格局以区域别观察全球LED照明市场规模，欧洲地区占有23%的市场规模，虽并未见到大规模补贴政策，但其高昂的电价及光文化的差异，使得LED在商用照明与户外建筑照明市场需求提升。 中国部份占全球21%的市场份额。身为主要照明产品制造国家，加上成本优势与完整供应链，市场竞争相对于其他市场也更为激烈。不论品牌厂商、代工厂商、或新兴照明厂商与封装厂商，除大幅提升led照明渗透比率，销售通路的发展更是主要发展项目。展望2016年，受惠于照明市场需求的稳定成长，中国照明市场不论是国内需求与海外出口将会更持续提升。然而产品价格却受到供应厂商众多的影响，价格竞争速度加剧，若非持续开发通路，最终将会面临退出市场

4、的危机。 美国部分占有全球19%的市场份额。EnergyStar与DLC的政策持续进行补助，带动厂商积极通过认证，以期获得补贴；加上市场供给产品品质的提升，LED商业照明于美国市场的需求正强劲展开，其中又以灯管换装市场需求成长最为快速。日本照明市场占有全球9%的市场份额，虽成长有限，但商用照明与工业照明成长潜力巨大。LED照明应用于日本领先推广，渗透率逐年提升，以致整体LED照明市场扩展有其限制；商务用照明之应用从学校、医院、连锁店等逐渐在日本打开市场；工业与户外照明则有待开发。2全球半导体照明产业加速向中国转移。日本凭借在高亮度蓝光和白光LED的专利技术优势，在全球高亮度LED市场居于领导地

5、位，市场占有率达到50%。台湾在全球LED的产值排名第二，市场占有率约24%，台湾以低价策略逐渐威胁到日本的领导地位，基本占据了全球中低端LED的绝大部分市场。其他地区，比如韩国和中国大陆，由于MOCVD的相继投产，也带动产能的释放，出现增长。从国际上看，技术发展的步伐加快，LED产业转移将出现新的趋势。处于产业链高端的日本、美国、欧洲和产业链中下游的台湾地区、韩国，逐步将相关产业链环节向中国大陆和马来西亚等地转移。目前我国的半导体照明产业已初具规模，形成了相对完整的产业链，且产业集聚初步形成，一批骨干企业正在茁壮成长，产业发展的关键技术与国际水平差距逐步缩小，示范应用已居于世界前列，功能性照

6、明市场正在逐步开启。中国的半导体照明产业已成为全球照明产业变革中转型升级发展最快的区域之一，具备了由大变强的发展基础。俨然，全球半导体照明产业的重心在亚洲，亚洲半导体照明产业重心在中国。3知识产权成为竞争热点。随着市场的不断扩大，国际上更加重视LED知识产权的保护和测试标准的制订。主要厂商利用专利优势，企图通过设置专利壁垒和制订行业标准来控制市场。日本和欧美企业盘踞产业高端，手中握有大量专利，新兴地区如台湾、韩国企业不断遭遇日本及欧美公司的专利诉讼，处于被动局面。然而由于20年专利期限将到，早期许多LED专利在2016年前后逐渐失效。原有的产业专利结构将出现较大调整。新兴企业有望获得新的发展契

7、机。现在持有大量专利技术的LED大厂纷纷展开相互授权的方式来规避专利问题，并利用原有的规模优势，大力开发新的专利技术。因此对于国内LED厂商而言，专利到期既是机遇又是挑战。国内拥有外延、LED 芯片设计和制造等上游技术能力的厂商，更有希望抓住机遇，在外延衬底及芯片技术上取得突破，扭转不利的专业格局，成为LED产业新一波重组趋势的受益者。同时，标准也将成为全球LED产业新的竞争焦点，众多厂家已经联合并在本国政府的支持下进行LED标准的制定，企图通过上升为世界通用标准来控制市场。LED产业向高端发展，面临着专利和标准的极大挑战。4国家对LED产业的支持力度加大。面对全球性的环保低碳的趋势，很多国家

8、开始推行禁用白炽灯计划，国家出台补贴政策推广节能灯以减少能源浪费。澳大利亚、加拿大、日本、韩国、美国、台湾等八个国家和地区均通过政策制定白炽灯禁用时间。自2009年以来，各国政府对LED产业的支持力度更是显著增大。欧盟、美国能源部、日本政府都颁布了积极的政策来鼓励LED行业的发展。近年，我国高度重视节能和环保，LED作为节能减排的朝阳产业备受关注。“国家中长期科学和技术发展规划纲要”将LED列入第一重点领域，启动了“国家半导体照明工程”，将其列入国家“863”计划及“十一五”重点攻关课题，大力扶持LED产业。而我国LED产业起步于20世纪70年代，经过30多年的发展，目前已初步形成包括LED外

9、延片生产、LED芯片制备、封装以及LED产品应用在内的较为完整的产业链。08年，中国凭借奥运会的推动以及科技部最新颁布的“十城万盏”计划的实施向世人昭示中国已经成为LED应用大国。2014年3月，科技部、工信部联合印发2014-2015年节能减排科技专项行动方案的通知，更是指出要鼓励半导体照明等具有明确产业化前景的重大节能减排技术，通过进一步深化实施“十城万盏”半导体照明应用工程等产业化示范工程，鼓励企业加大研发投入，通过技术创新进一步扩大市场份额。中共中央关于制定国民经济和社会发展第十三个五年规划的建议主要阐明国家战略意图。规划纲要第四十八章明确提出，要发展绿色环保产业。培育服务主体，推广节

10、能环保产品，支持技术装备和服务模式创新，完善政策机制，促进节能环保产业发展壮大。扩大环保产品和服务供给产业基金及照明节能认证。推行合同能源管理、合同节水管理和环境污染第三方治理。发展环保技术装备半导体照明位列其中。5小榄镇正在进入产业优化升级的新一轮发展期。随着经济高速发展，资源的刚性约束使得小榄镇迫切需要推进产业结构的优化升级、加快现代产业体系建设。同时，在全球金融危机对实体经济影响下，需要培育与扶持新兴产业。小榄镇已将LED产业作为一个战略产业来培育发展，推动产业优化升级，保持经济平稳快速增长。目前，小榄镇LED产业结构主要倾向于照明产品方面的应用，逐步表现出差异性，避免同构现象，避免区间

11、恶性竞争趋势发展。创新是产业保持优势，持续发展和壮大的最有效的手段。半导体照明产业在我国经济社会发展中的战略地位2009年，我国半导体照明产业发展迅速，规模达到800多亿，在便携式照明产品、太阳能LED灯具、景观装饰、LED路灯等多个领域居于全球前列。2015年我国半导体照明产业规模达到4500亿元以上；对下游小功率芯片封装而言，已经成为世界重要的中低端LED封装生产基地。技术方面，LED光效已经高于传统的照明与显示光源，显现出较好的节能效果，如景观照明节能70%,液晶电视背光源节能50%，道路照明节能50%，综合成本约3-5年可与传统光源持平，而使用寿命可超过8年。2015年如果我国半导体照

12、明进入30的普通照明市场,可年节电约1000亿度,每年可为单位GDP能耗降低贡献约一个百分点,可减少CO2、SO2、NOx、粉尘排放1.5亿吨。预计2020年,照明用电将达到7200亿度,如进入50%照明市场,可年节电3400亿度(相当于4个三峡电站的年发电总量),通过照明节电我国不需要再新增电站。因此战略性新兴产业半导体照明还是节能环保、发展低碳经济、实现可持续发展的重要途径。为此，我国相继出台了一系列政策，促进相关产业发展。半导体照明产业在我国已初具规模，已初步形成从外延片生产、芯片制造、器件封装到集成应用比较完整的产业链。目前，我国半导体照明产业已经初步形成了珠江三角洲、长江三角洲、江西

13、及福建、北京及大连等北方地区四大区域，而且每一区域都初步形成了比较完整的产业链。基于传统照明和半导体照明产业的基础,尽管上游核心技术有差距,但落后距离并不是很大,我国已初步建立了半导体照明技术研发体系。目前在半导体照明材料生长、发光机理等基础研究方面还有很多问题尚待解决,我国与世界发达国家在下一代白光技术路线上处在同一起跑线,具备了跨越式发展的条件。而我国潜力巨大的新兴照明市场,相应的制造技术和相当的生产能力,对国外企业有很强的吸引力,已成为国际巨头投资建厂、合作研发的首选地区。另外半导体照明技术劳动双密集型且投资强度与风险远低于微电子的典型特点,我国还是半导体照明关键原材料的资源大国,在原材

14、料供应保障上占有优势。这些条件使我国半导体照明产业发展在面临千载难逢的重大历史机遇的同时,具备了实现跨越式发展、跻身世界三强的基础与条件。半导体照明作为战略性技术,也是21世纪半导体技术发展与突破的关键。战略性新兴产业-半导体照明产业的创新，将提升我国半导体照明技术的核心竞争力,带动整个半导体技术的发展,是攻克光电子、信息、电力电子、国防和农业等领域的重要切入点和突破口,对我国发展新一代信息技术具有极其重要的战略意义。我国半导体照明产业面临的机遇与挑战2015年，我国半导体照明产业整体规模达到4245亿元人民币，较2014年增长21%，与过去10年年均超过30%的增长率相比，增速明显下降。20

15、15年，我国LED外延芯片环节产值约151亿元，较2014年增长约10%，由于MOCVD设备数量的增加和产能利用率有所提高，外延片产量较2014年增加31%，芯片产量增加40%，但由于芯片价格下降近30%，致使产值增幅不及产量；LED封装环节总体发展平稳，产值达到615亿元，随着部分企业大幅扩产，产能较2014年增加30%以上，加上前期产能的释放，LED封装器件产量整体增长达50%，平均价格下降超过30%，拖累产值增长仅为19%；LED应用领域的产业规模达到3479亿元，虽然受到价格不断降低的影响，但仍然是产业链中增长最快的环节，应用整体增长率接近22%。其中LED通用照明仍然是市场发展的最主

16、要推动力，产值达1552亿元，增长率为32.5%，渗透率超过30%，占应用市场的比重也由2014年的41%，增加到2015年的45%。虽然三大产业环节产值都实现增长，但是各环节增幅均明显下降，显示我国半导体照明产业开始整体转入中高速增长的新常态。2016年，随着各国淘汰白炽灯的计划进一步实施，LED照明将实现爆发式增长，预计LED照明整体渗透率有望达到30%。智能化照明将成为下一步发展的重点，光通讯、植物照明等产品将拓展照明应用的新领域。2010-2015 年我国半导体照明产业各环节产业规模（亿元，%）年份外延芯片封装规模应用规模总增长率2010年5025090045.1%2011年65285

17、121030.0%2012年80320152023.1%2013年105403206834.2%2014年138517285236.1%2015年151615347921%数据来源：国家半导体照明工程研发及产业联盟2015年，全球加速淘汰白炽灯，LED已成为照明的主流光源，在继道路、商业等公共照明井喷式增长后，LED在家居照明领域进入大规模应用，成为LED照明渗透率提升的主因，而室外照明受工程量下降影响增速放缓，汽车照明成为今年照明领域的增长亮点。2015年，我国国内LED照明产品产量约60亿只，国内销量约28亿只，LED照明产品国内市场份额（LED照明产品国内销售数量/照明产品国内总销售数量

18、）达到32%，比2014年上升约15个百分点。“中高速”增长成为2015年开始我国半导体照明产业发展的新常态，随着技术的进步推动和市场需求的拉动，2016年产业发展将继续延续2015年的增长态势，LED照明将由替代向按需照明和超越照明迈进。在“十三五”、“一带一路”、中国制造2025和“互联网+”等政策引导下，2016年我国半导体照明产业将继续朝着智能化、信息化、品质化、标准化方向发展，而石墨烯、量子点、纳米等新材料、新技术也将进一步与半导体照明相融合，并有可能产生开拓性和颠覆性的创新应用，同时引领整个第三代半导体产业加速发展。小榄镇创新基地建设机遇与挑战2011年中山的LED及相关配套产业异

19、军突起，封装企业的产业规模仅次于深圳，居全省第二，广东省信息产业已在中山市小榄镇生产力促进中心举行揭牌仪式，建立了“广东省新光源高新技术应用基地”。作为新兴的战略产业，中山LED新光源正在形成产业聚集发展之势。但产业仍然处于起步阶段，一方面，各企业以自身利益最大化为目标，有限的研发投入和科技资源进一步分散，难以发挥综合优势；另一方面，自主开发或引进的新技术向全省辐射和推广受到不同程度的限制，对行业关键、共性、前沿技术关注程度相对落后于发达国家。而且国内专业从事半导体照明相关技术创新的企业及科研单位缺少推广应用窗口。为进一步促进LED产业做大做强，小榄镇必须制定更积极的产业发展政策。今年小榄镇将

20、出台一系列措施，加快LED照明灯的推广使用，推动环保节能产业的快速发展，促使LED产业步入发展的快车道。该市将启动实施LED产业“十大科技工程”，通过省市、市镇联动，以LED产业关键技术研发和产业化作为重点支持项目，组织实施重大示范工程、科技强企支撑计划专项，开展LED产业技术研究工作，并支持镇区、企业深入开展产学研合作，加强产业共性技术平台建设。 中国半导体照明关键技术与国际水平差距不断缩小。2015年功率型白光LED光效在实验室160 lm/W的基础上，已实现150 lm/W的产业化生产；具有自主知识产权的功率型硅基LED芯片产业化光效超过140lm/W；GaN同质衬底白光LED技术进展显

21、著，采用GaN/Al2O3复合衬底同质外延技术制备的高亮度LED光效超过130 lm/W；深紫外LED发光波长293nm，在20mA电流下输出功率达到4.8mW；此外，OLED器件制备技术接近国际先进水平，在1000 cd/m2亮度下，效率为99 lm/W，显色指数为85，寿命超过10000小时。随着技术水平稳步提升，小榄有期望通过创新应用来争夺行业话语权。面对来自国外实力派企业挑战，以及与兄弟省市的竞争日趋激烈，基于这种状况，建立战略性半导体创新产业基地，培育和壮大LED半导体照明新兴产业，促进创新能力和品牌地位快速提升，推动LED半导体照明行业关键、共性技术研发，建立企业融资渠道，推进新兴产业发展、节能型智能城市建设和LED照明技术广泛应用等方面，具有重要的战略意义。