未來(lái)全球各區(qū)域LED產(chǎn)業(yè)的變化解析

文章來(lái)源:恒光電器

發(fā)布時(shí)間:2013-12-07

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　1997年日亞化學(xué)發(fā)表了白光發(fā)光二極管(LED),，燃起全球?qū)��?shí)現(xiàn)半導(dǎo)體照明可能性的希望,，各國(guó)政府及企業(yè)都高度重視,。半導(dǎo)體照明可以取代傳統(tǒng)照明光源，除了節(jié)能省電,，行業(yè)資訊,，解決能源短缺的問(wèn)題，并可以帶來(lái)龐大商機(jī),。經(jīng)過(guò)十多年來(lái)努力,，節(jié)能與環(huán)保，白光發(fā)光二極管的光效在實(shí)驗(yàn)室已達(dá)200 lm/W以上,，而市售的產(chǎn)品也已經(jīng)可以達(dá)到150lm/W以上,，已超越傳統(tǒng)的白熾燈泡、節(jié)能燈以及熒光燈管等,。各國(guó)政府也將陸續(xù)禁止白熾燈泡的使用,，再加上LED燈泡的價(jià)格與傳統(tǒng)照明光源比較，已達(dá)到具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的程度，未來(lái)這幾年LED照明市場(chǎng)將步入快速成長(zhǎng)期,。

       一,、過(guò)去十年LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展

       2002年由于手機(jī)的背光及按鍵采用白光及藍(lán)光氮化鎵發(fā)光二極管，使得發(fā)光二極管的需求顯著增加,，根據(jù)市調(diào)公司Strategies Unlimited的數(shù)據(jù)顯示,，全世界發(fā)光二極管封裝組件市場(chǎng)在2001年至2004年這一段期間，年?duì)I收的平均成長(zhǎng)高達(dá)44%,，這是全球發(fā)光二極管產(chǎn)業(yè)第一波的大成長(zhǎng),。

       在2004年至2007年這一段期間，市場(chǎng)的應(yīng)用開(kāi)始朝向更大面積的GPS屏幕,、電子相框和筆記本電腦(Notebook)等背光發(fā)展,，發(fā)光二極管市場(chǎng)持續(xù)成長(zhǎng)，LED光效則不斷提升,，價(jià)格則因量大而逐步下降,。2008年第四季起由于遭遇金融海嘯的影響，全球景氣轉(zhuǎn)差,，LED晶粒價(jià)格跌幅擴(kuò)大,，然由于臺(tái)灣晶粒廠商和韓國(guó)廠商三星及LG合作，適時(shí)推出側(cè)光式LED背光源的液晶電視,，由于采用LED混光技術(shù)(mix-bin) ,，提升晶粒使用率，以及晶粒價(jià)格的降低,，使得采用側(cè)光式LED背光源的液晶電視與采用冷陰極管(CCFL)當(dāng)背光源的液晶電視價(jià)差縮小,，再加上側(cè)光式LED背光的液晶電視，具有超薄屏幕及重量輕的優(yōu)點(diǎn),，帶動(dòng)了發(fā)光二極管第二波大量的需求,，2010年全球高亮度發(fā)光二極管的市場(chǎng)較2009年大幅成長(zhǎng)了93%。

       但2011年由于受到全球經(jīng)濟(jì)景氣復(fù)蘇腳步緩慢的影響,，LED背光的液晶電視銷售不如預(yù)期,，另一方面中國(guó)大陸的LED企業(yè)，在政府的政策性支持及財(cái)務(wù)補(bǔ)貼下,，大幅的擴(kuò)充產(chǎn)能,，造成LED的供給遠(yuǎn)大于需求，市場(chǎng)上LED組件的殺價(jià)競(jìng)爭(zhēng)更趨激烈,。然而也由于LED組件價(jià)格的下降,，讓LED照明光源的價(jià)格不再高不可攀，美國(guó)科銳 (CREE) 于2013年2月推出的60瓦白熾燈取代型LED燈泡,，以9.5瓦的耗電量可以發(fā)出800流明的亮度,，而售價(jià)只有12.97美元,。隨后歐洲的歐司朗 (OSRAM) 于2013年4月也宣布將開(kāi)始銷售價(jià)格低于10歐元的LED燈泡。雖然LED燈泡的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)越演越烈,，電工照明,，但這將有助于刺激消費(fèi)大眾的購(gòu)買意愿。因此,，一般預(yù)期照明的甜蜜點(diǎn)已經(jīng)到來(lái),， LED置換工程，高亮度發(fā)光二極管產(chǎn)業(yè)即將進(jìn)入第三波的高成長(zhǎng)期,。

       二,、過(guò)去十年來(lái)全球各區(qū)域LED產(chǎn)業(yè)的變化

       依據(jù)市調(diào)機(jī)構(gòu)Strategies Unlimited的報(bào)告顯示，直到2008年以前LED封裝組件的產(chǎn)值以日本為第一,，臺(tái)灣排名第二,，緊接的是歐洲、美國(guó),、韓國(guó)及中國(guó)大陸(如表(一)所示),。但到了2010年韓國(guó)廠商的市場(chǎng)占有率一舉從2009的13%大幅躍升到28%，日本雖仍維持世界第一的位置,，但LED封裝組件的產(chǎn)值占比已從2009年的44%滑落至2010年的33%,。韓國(guó)能夠從原來(lái)市占率落后臺(tái)灣及歐美，而在不到兩年的時(shí)間大幅超前,并有三家廠商,，三星,、LG及首爾半導(dǎo)體名列世界前十大，其主要是憑借著三星及LG力推LED背光的液晶電視,，且三星及LG的LED背光是采用內(nèi)部垂直整合的方式來(lái)發(fā)展,，從LED的磊晶成長(zhǎng)、晶粒制作,、組件封裝,、到背光燈條的制作，完全自制,，并提供給自行生產(chǎn)的LED背光液晶電視使用,。而三星及LG力推LED背光電視的成功,，也讓LED背光的液晶電視滲透率由2009年的2%,，約300萬(wàn)臺(tái)，大幅增加到2010年17%,，約3100萬(wàn)臺(tái),，當(dāng)然也創(chuàng)造了LED的大量需求。雖然三星及LG在2009年開(kāi)始推LED背光電視時(shí),，初期自己內(nèi)部無(wú)法提供足夠數(shù)量合乎規(guī)格的的高光效LED封裝組件,，而必須仰賴臺(tái)灣LED廠商提供晶粒及封裝產(chǎn)品,，但三星、LG,、及首爾半導(dǎo)體很快的便將LED產(chǎn)能擴(kuò)充完成,，韓國(guó)廠商的MOCVD設(shè)備在2008年還不到100臺(tái)，超市照明,，但到了2011年其MOCVD的機(jī)臺(tái)數(shù)已迅速的增加至約450臺(tái),。由于所生產(chǎn)的LED封裝組件將優(yōu)先使用于自有品牌的LED背光電視，也因此讓韓國(guó)的LED封裝組件產(chǎn)值市占率迅速竄升,。但隨著LED背光在LCD電視及監(jiān)視器的滲透率將于今年2013年逐步提升至90%,，已接近飽和，未來(lái)成長(zhǎng)的空間有限,，未來(lái)LED封裝組件產(chǎn)值的成長(zhǎng)主要?jiǎng)幽軐��?lái)自通用照明,。

       三、技術(shù)進(jìn)步加速LED照明時(shí)代的來(lái)臨

       隨著全球許多國(guó)家開(kāi)始禁用白熾燈泡,，以及LED燈泡效率的提升和價(jià)格的降低,，LED已由景觀照明、戶外照明,、逐漸滲透到商業(yè)照明的領(lǐng)域,，并將在未來(lái)幾年大幅取代白熾燈泡成為居家照明的主要光源。

       當(dāng)然,，要取代傳統(tǒng)照明光源,，LED的光效必須不斷的提升，不僅要超過(guò)白熾燈的10~15流明/瓦,，緊湊型熒光燈的40~60流明/瓦,，甚至要超越直管型的熒光燈管80~100流明/瓦。根據(jù)更新后的美國(guó)能源部固態(tài)照明研發(fā)產(chǎn)品路線圖,，在2013年冷白光的LED效率要達(dá)到180流明/瓦以上,，而暖白光要達(dá)到150流明/瓦以上。

       LED封裝組件的效率在過(guò)去幾年來(lái)有著顯著的進(jìn)步,，2005大部份白光LED封裝組件的光效約只有60流明/瓦左右,，但到了今年大部份廠商已有能力達(dá)到150流明/瓦。比如日本豐田在2012年2月便宣稱其3528封裝的白光LED光效可以達(dá)到170流明/瓦,，并從4月開(kāi)始量產(chǎn)供貨,，臺(tái)灣的億光也可以供貨150流明/瓦3014LED封裝組件。而韓國(guó)的首爾半導(dǎo)體于2013年7月也宣布其中功率5630LED光效達(dá)到180流明/瓦,。

       LED照明要得到普及,，除了LED 的光效要提升外，更重要的因素是價(jià)格要有競(jìng)爭(zhēng)力,。依據(jù)美國(guó)能源部的固態(tài)照明研發(fā)產(chǎn)品路線圖,，于2013年每千流明冷白光的價(jià)格要小于4美元,，而暖白光的LED每千流明價(jià)格要小于5.1美元。而到2020年不論冷白光或暖白光LED封裝組件每千流明的價(jià)格要下降到小于1美元,，也就是每千流明的價(jià)格大約是現(xiàn)在的1/5,。這是一個(gè)非常大的挑戰(zhàn)，依據(jù)美國(guó)能源部2013年4月發(fā)布的固態(tài)照明研發(fā)多年計(jì)劃書(shū),，2012年飛利浦Lumileds公司的冷白光高功率LED光效是130流明/瓦,，每千流明的價(jià)格約5美元，是比美國(guó)能源部計(jì)劃的目標(biāo)每千流明價(jià)格6美元稍低,，但在LED光效上也稍遜于2012年目標(biāo)值150流明/瓦,。

       為了進(jìn)一步降低每千流明價(jià)格，歐,、美,、日及韓國(guó)的許多LED上游磊晶及晶粒廠都嘗試改用6英寸的藍(lán)寶石芯片來(lái)增加產(chǎn)能，減少芯片邊緣的損失來(lái)提升LED晶粒生產(chǎn)的良率,，但這對(duì)于臺(tái)灣及大陸的上游磊晶及晶粒廠來(lái)說(shuō)并不見(jiàn)得有利,，因?yàn)槟壳癓ED晶粒是處于生產(chǎn)過(guò)剩的情形，還要投入資本來(lái)擴(kuò)建6英寸的產(chǎn)線,，再加上6英寸藍(lán)寶石芯片每單位面積的價(jià)格仍遠(yuǎn)高于2英寸和4英寸,。因此，臺(tái)灣及大陸廠商短期內(nèi)將還是會(huì)以4英寸藍(lán)寶石芯片為主,。但是進(jìn)入6英寸生產(chǎn),，是無(wú)法讓成本達(dá)到期望值的。

       由于6英寸的藍(lán)寶石芯片較貴,，醫(yī)院led照明,，因此，CE認(rèn)證,，歐司朗,、東芝、Bridglux,、Plessey,、Azzurro及晶能光電嘗試以硅芯片來(lái)代替藍(lán)寶石芯片，但硅芯片由于與氮化鎵材料晶格不匹配,，且熱膨脹系數(shù)也差異很大,，這讓成長(zhǎng)質(zhì)量好的磊晶層難度增加。雖然硅芯片的價(jià)格非常便宜,，然由于硅芯片會(huì)吸收可見(jiàn)光,，在LED晶粒制造過(guò)程中還需要先貼合到另一片透明或者具有光反射層的基板上,，再將硅芯片從氮化鎵磊晶層移除,，這些額外的制造過(guò)程也會(huì)增加LED晶粒的制造成本,。因此雖然目前日本的東芝、英國(guó)的Plessey及大陸的晶能光電已開(kāi)始生產(chǎn)銷售采用硅基板的藍(lán)光發(fā)光二極管晶�,；蚍庋b好的白光發(fā)光二極管,。但飛利浦Lumileds則決定暫時(shí)放棄在硅基板上成長(zhǎng)氮化鎵的計(jì)劃，而仍專注于采用6英寸藍(lán)寶石基板來(lái)降低晶粒生產(chǎn)成本,。未來(lái)氮化鎵磊晶采用硅基板是否能成為主流,，將決定于能否克服氮化鎵磊晶長(zhǎng)在硅基板上所生產(chǎn)芯片破裂、彎曲而造成生產(chǎn)良率低的問(wèn)題,。

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