中国外汇行业调查分析及前景趋势预测报告2018-2023年(目录) 联系客服

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江西地区和其他南方地区为主的五大产业聚集区。

其中,长三角地区是中国LED芯片企业的主要集中地。 4)中国LED芯片前景分析

结合行业发展本身,前瞻产业研究院对背光、照明、显示三大LED传统应用领域2018年LED芯片发展趋势预测如下:

1、液晶屏背光

LCD本身不发光,需要在液晶面板底层加上背光源照射才能显示出画面。最初彩色显示屏大规模商用时背光源为CCFL(冷阴极荧光极管),随后被LED取代,用于手机等消费电子产品的LED背光源引领了高亮度LED需求的第一波高速增长。虽然OLED正在取代LCD,但是大尺寸TV领域将还是以LCD为主,在大尺寸、高亮度的趋势下对背光LED的需求逐渐增长。

2、照明

LED在照明领域的应用具体可以分为通用照明(室内照明、室外照明)、汽车照明、景观装饰照明等细分领域。LED光源由于灯具结构简单、使用寿命长、色彩丰富纯真、能耗低等优点,得以迅速取代传统照明手段。目前照明是LED规模最大的应用领域,通用照明、景观照明持续渗透,汽车照明等细分领域呈高增长状态。

3、显示

LED显示屏具有高亮度、可实现超大尺寸等特点,因此在户外超大屏显示领域具有独特的优势。近年来技术进步使得小间距(间距在2.5mm以下的)LED显示屏成本迅速下降,小间距LED显示屏在大屏显示、商用市场出现了爆发式的增长,目前是LED的第二大细分应用领域。

综合来看,LED芯片下游应用不断拓宽,使得相对应的LED芯片未来的需求量保持高速的增长。

(3)LED芯片细分产品市场分析

我国LED上游外延芯片产品主要分为蓝绿芯片和红黄芯片,另外还有少量的紫外等其他芯片。

四元系红黄光主要应用于显示屏、消费电子、家电、信号灯、汽车及景观装饰等领域,由于四元系产品的技术已经比较成熟,应用市场也发展的比较成熟,近两年,随着LED显示屏快速崛起以及在农业禽类养殖中的应用,红黄光市场容量处于较快增长阶段。

GaN芯片则在显示及照明应用领域的优势更加明显,除通用照明外,景观照明和显示市场对其推动明显,GaN芯片产量一直保持高速增长势头,在整个芯片市场的占比也不断提升。

从芯片类型看目前我国国产芯片中GaN蓝绿芯片产量占比超过80%,而以InGaAlP基芯片为主的四元系芯片的产量占比约为15%,GaAs等其他基材的芯片占比仅为5%左右。此外,紫外、红外等也在近两年成为关注热点。

从应用结构来看,国内不少企业技术和产品性能正在快速提升。国内芯片企业的产品

目前不仅大范围应用于室内中小功率照明,在室外大功率、背光、显示、汽车照明领域都已经开始占有一席之地,其中,三安、华灿、德豪等企业在积极向LED显示屏、汽车照明、紫外应用、农业照明等市场突破。

目前LED芯片产品在手机、景观装饰、显示屏、NB背光、Monitor背光等领域的应用已经成熟,市场空间增长趋缓。TV背光的渗透率2016年底渗透率已基本达到饱和,以后的增长空间将逐渐缩小,市场带动作用有限。

未来LED芯片产业的驱动力仍然主要来自于照明应用领域,目前通用照明应用市场已全面启动,带动了整个LED芯片产业进入下一轮的快速增长期,LED照明智能化、网络化推动、新型显示市场的加速爆发,成为新一轮LED行业增长的主要驱动力。

3.2 国内外外延片行业发展状况分析

3.2.1 全球外延片行业发展现状分析

(1)全球外延片行业发展概况

外延片处于LED产业链中的上游环节,包括原材料、衬底材料及设备这三大领域。在LED外延片生长、芯片、芯片封装这三个环节中,外延片生长投资要占到70%,外延片成本要占到封装成品的70%。

外延片生长主要依靠生长工艺和设备。制造外延片的主流方法是采用金属有机物化学气相沉积(MOCVD),但即使是这种“最经济”的方法,其设备制造难度也非常大。国际上只有德国、美国、英国、日本等少数国家中数量非常有限的企业可以进行商业化生产。

外延片材料主要是硅,硅外延片也是当前外延片的主体。世界多晶硅、硅单晶及硅片等外延片制造材料几乎全部为信越(本部在日本,马来西亚、美国、英国)、MEMC(本部在美国,意大利、日本、韩国、马来西亚、台湾)、Wacker(本部在德国,美国、新加坡)、三菱(本部在日本,美国、印度尼西亚)等公司所控制,这四家公司的市场占有率近70%。这些公司除了本部之外,都在其它国家和地区设厂,是跨国生产与经营的公司。

国内外延片市场的基本格局是外资企业产品技术占据主导,本土厂商逐步崛起。近年来,下游应用市场的繁荣带动了我国LED产业迅猛发展,外延片市场也迎来发展良机。国内LED外延片产能快速提升,技术水平不断进步,产品已开始进入中高档次。

(2)全球外延片产能统计情况

从LED上游看,集中度加速提升,形成较高行业壁垒,扼制无序产能扩张;同时下游应用创新驱动产业链发展。从目前情况看,LED照明加速渗透,LED照明智能化、网络化推动小间距显示市场加速爆发,成为新一轮LED行业增长的主要驱动力。据机构测算,到2017年年底,LED芯片有效产能约8328万片,需求约9235万片。业内人士认为,LED芯片产能仍低于需求。考虑到2017年需求稳定增长,LED芯片将处于供不应求的状态。而随着LED芯片供不应求,相应地LED外延片也将“水涨船高”。此次特奉上相关机构的LED

外延片产业发展相关报告,希望给业内一个参考。

外延片处于LED产业链中的上游环节,包括原材料、衬底材料及设备这三大领域。在LED外延片生长、芯片、芯片封装这三个环节中,外延片生长投资要占到70%,外延片成本要占到封装成品的70%。LED原材料包括砷化镓单晶、氮化铝单晶等,它们大部分是III—V族化合物半导体单晶,生产工艺比较成熟,其他材料还有金属高纯镓。衬底材料是LED照明的基础,也是外延生长的基础,不同的衬底材料需要不同的外延生长技术,并影响到芯片加工和器件封装。因此,衬底材料的技术路线会影响整个产业的技术路线,是各个技术环节的关键。

(3)全球外延片市场规模分析

外延片处于LED产业链中的上游环节,包括原材料、衬底材料及设备这三大领域。在LED外延片生长、芯片、芯片封装这三个环节中,外延片生长投资要占到70%,外延片成本要占到封装成品的70%。LED原材料包括砷化镓单晶、氮化铝单晶等,它们大部分是III—V族化合物半导体单晶,生产工艺比较成熟,其他材料还有金属高纯镓。衬底材料是LED照明的基础,也是外延生长的基础,不同的衬底材料需要不同的外延生长技术,并影响到芯片加工和器件封装。因此,衬底材料的技术路线会影响整个产业的技术路线,是各个技术环节的关键。

目前,能作为衬底材料包括Al2O3、SiC、Si、GaN、GaAs、ZnO等,但目前商用最广泛的是Al2O3、SiC。外延片生长主要依靠生长工艺和设备。制造外延片的主流方法是采用金属有机物化学气相沉积(MOCVD),但即使是这种“最经济”的方法,其设备制造难度也非常大。国际上只有德国、美国、英国、日本等少数国家中数量非常有限的企业可以进行商业化生产。

由于经济的全球化,LED产业的发展也在逐步形成国际分工,国际LED产业链企业数量分布梯度明显,产业链上游的外延生长是半导体照明产业技术含量最高、对最终产品品质、成本控制影响最大的环节。

外延片材料主要是硅,硅外延片也是当前外延片的主体。世界多晶硅、硅单晶及硅片等外延片制造材料几乎全部为信越(本部在日本,马来西亚、美国、英国)、MEMC(本部在美国,意大利、日本、韩国、马来西亚、台湾)、Wacker(本部在德国,美国、新加坡)、三菱(本部在日本,美国、印度尼西亚)等公司所控制,这四家公司的市场占有率近70%。这些公司除了本部之外,都在其它国家和地区设厂,是跨国生产与经营的公司。

LED产业的核心技术之一是外延生长技术,其核心是在MOCVD设备(俗称外延炉)中生长出一层厚度仅有几微米的化合物半导体外延层。MOCVD设备是LED产业生产过程中最重要的设备,其价值占整个产业链(外延片—芯片—封装和应用)的70%。目前,作为上、中游外延片和芯片技术,国际上有严格的技术壁垒,只有美、日、德等国的少数企业掌握。目前,世界范围内能够生产MOCVD设备的企业,主要有德国爱思强(Aixtron,70%国际市场占有率)、美国维易科(Veeco,20%国际市场占有率)、日本大阳酸素(Sanso,7%国际市场占有率)等。当前,国际上GaN研究和生产最成功的企业是日本日亚公司(Nichia)和丰田合成(Toyota Gosei),均使用自行研发的MOCVD设备。韩国企业在政府的支持下,已通过引进英国Thomas Swan的技术,仿制出MOCVD设备并开始销售。目前,行业内最领先的日本企业对技术严格封锁,其中对GaN材料研究最成功的日本日亚化学和丰田合成

(Toyoda Gosei)的MOCVD设备则根本不对外销售,另一家技术比较成熟的日本酸素(Sanso)公司的设备则只限于日本境内出售。

技术上,日本、美国、德国的公司掌握了目前国际上最先进的高亮度LED照明外延生长技术,并且各有不同的特点,但都利用各自原创性核心专利在世界范围内设立了专利网,仅与GaN相关的专利就有4000多项,美国、日本GaN蓝、绿光LED照明专利有500多项。在外延技术上,目前大量的专利集中在对GaN基LED的讨论,缓冲层的出现使得在衬底材料上的GaN生长质量更加优良。

(4)全球外延片竞争格局分析

从整体来看,随着欧盟、美国、日本和韩国的企业在LED领域近两年均呈现收缩战略。日本与欧美的芯片生产量已经较少,主要由台湾和大陆地区代工,但技术上仍然引领全球行业发展。日本与欧美是外延芯片行业的传统强势地区,Nichia、Toyoda Gosei、Cree、Philips Lumileds和Osram等技术领先、资金雄厚的代表性厂商目前仍主导全球市场,引领行业技术的发展,但从产量规模上来看,已经低于大陆企业。

(5)全球外延片区域分布情况

全球范围内,LED 产业链各环节参与企业数量呈金字塔型分布。LED 外延生长与芯片制造环节技术门槛高,设备投资强度大,具有规模化生产能力的企业数量相对较少,主要分布在美国、日本、欧盟、中国台湾等国家或地区,其中一部分企业同时开展LED 外延片及芯片的生产,一部分企业只拥有芯片生产能力,外延片的供应依靠上游企业提供;LED 封装环节设备投资强度一般,具有技术与劳动密集型特点,参与企业数量较多,主要分布在中国大陆、中国台湾及日本等国家或地区,部分国际大型LED 外延芯片企业也将业务延伸至封装环节;LED应用环节是整个产业链中规模最大的领域,其产品的开发与生产分散在各个行业领域,此环节参与企业数量最多,分布最广,重点领域包括背光源、显示屏、照明、信号灯、仪表、家电等。

全球LED 产业呈现出一定的区域分布特征:日本、欧美的LED 产业主要依托于产业链完整、生产规模大、技术垄断性强的集团化企业;台湾地区LED 产业相对集中,各环节分工明确,产业链供销稳定;我国大陆企业数量众多,产业链初步形成,并已形成若干产业集聚区,但企业单体规模较小,尚处于快速发展早期阶段。

图表 15 全球LED 产业链分布

地区 外延芯片 封装及应用 Nichia 、Rohm 、Toyoda Gosei 日本 欧美 GelCore Avago 、Luminus Citizen 、Stanley 、Kagoshima、Toshiba Osram、Philips Lumileds 、Cree