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，解決能源短缺的問題,，并可以帶來(lái)龐大商機(jī),。經(jīng)過十多年來(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，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)并不見得有利,，因?yàn)槟壳癓ED晶粒是處于生產(chǎn)過剩的情形,，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)吸收可見光,，在LED晶粒制造過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)良率低的問題,。

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