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我国半导体照明逐步走向自主创新的道路,最全

时间:2019-11-08 04:29来源:联系我们
第一只发光二极管诞生于上世纪60年代,经过30多年的发展,中国LED产业在经历了买器件、买芯片、买外延片之路后,现已初步实现了外延片和芯片自主生产,形成了较为完整的产业链。

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第一只发光二极管诞生于上世纪60年代,经过30多年的发展,中国LED产业在经历了买器件、买芯片、买外延片之路后,现已初步实现了外延片和芯片自主生产,形成了较为完整的产业链。 产业链初步形成

最近几年国内LED灯市场发展迅速,对于消费者多样化需求led灯市场竞争十分激烈,那么led芯片行业发展前景会是怎么样的呢?请听本小编给您娓娓道来。

第一批商业化的LED出现于1968年,最早的GaP、GaAsP红色、黄色、绿色LED开始应用于指示灯、数字和文字显示。随后十年,高亮度、全色化已成为LED技术研究的主要课题。1991年日本东芝公司与美国HP公司研制成四元系橙色、黄色、黄绿色超高亮度LED。1994年日本日亚公司研制成GaN蓝绿色LED。1995年,高亮度蓝色、绿色LED相继进入量产,使LED的发光波长覆盖从红色到蓝色整个可见光谱范围,而且具有高达30%的发光效率。随之而来的白色LED的成功研制,更大大拓展了LED的应用领域,从此开始形成一个朝阳无限的LED照明产业。

通过对led芯片行业发展前景的详细分析得知我国LED产业由封装起步发展,初期芯片主要依赖进口。近年来,在下游旺盛需求的拉动及各地政策的支持下,国内主要LED芯片企业加大研发投入,积极制定扩产计划,芯片环节的投资力度不断提升,使得国内LED芯片行业加速发展。2014年我国芯片国产化率即已达到80%,随着国内芯片企业技术的快速进步,目前芯片已基本实现全部国产化,并已有部分行业领先企业开始向国际市场出口LED片或芯片产品。

我国LED的发展起步于20世纪60年代。1970年11月在上海召开的全国砷化镓学术交流会议上,报告了用水汽外延法制成“磷砷化镓红色发光二极管”的研究成果,从此我国LED材料和器件研发正式起步。20世纪80年代形成LED产业,90年代LED产业已经初具规模,90年代后期得到迅猛发展。

发展前景

早期国内LED企业多为封装企业,芯片全部从海外进口。这一时期产业以封装为主,产品主要用于信号、标志、数字显示等方面。1998年国家“九五”技改使南昌七四六厂组建的欣磊光电公司生产出普亮LED芯片10亿只。1999年河北汇能电子公司和河北立德电子公司分别建成InGaAlP超高亮度LED外延片和芯片生产线,年产能达到外延片1万片和芯片1亿只,从而改变了我国LED外延片和芯片全部依赖进口的局面。

近年来,LED 产业链中各环节的技术发展和工艺改进,推动了 LED 成本大幅下降,促进了 LED 应用全面发展。LED 外延生长和芯片制造是 LED 生产过程中最为核心的环节,其技术发展水平决定了 LED 应用的渗透范围。提高发光效率(lm/W)和降低单位成本(元/lm)是 LED 外延芯片行业技术发展的主要目标。

国内LED技术发展离不开科研院所的攻关研究。1997年,在国家自然科学基金的支持下,北京大学率先研制出国内第一只蓝光发光二极管。几年后南昌大学在国际上率先开发成功硅衬底蓝光LED材料与芯片的生产技术,实现批量生产,成为我国具有自主知识产权的第三种发光二极管外延材料与芯片的技术路线。

发光效率是 LED 产品的标志性技术指标,发光效率除了影响 LED 芯片的亮度及能耗外,也影响着 LED 芯片的成本及可靠性。近年来,为了提高发光效率,研究人员在提升 LED 内量子效率及光提取效率方面做了大量的研发工作,提出了 PSS 衬底外延片、粗化外延表面、金属键合剥离、倒装芯片结构、垂直芯片结构等技术,使得 LED 发光效率得到了大幅提升。LED 光源器件的封装暖白发光效率已达到 140lm/W 左右、封装冷白发光效率已达到 170lm/W 左右,国际主流实验室水平已达到 230lm/W。2014 年 3月发布了发光效率为 303lm/W 的 LED,实现 LED 技术发光效率进一步提升。

我国LED产业经历了进口器件销售——进口芯片封装——进口外延片制成芯片并封装——自主生产外延片、芯片和器件四个阶段。我国LED产业之所以取得如此大的成就,原因也是多方面的:第一,光电产品应用面拓展,市场出现供需矛盾,产业规模不足,供应量不足,急需扩大企业产能,发展产业经济。第二,改革开放带来了发展机会。我国台湾LED产业迅速发展,向大陆出口大量芯片,加上LED封装技术日趋成熟,新企业介入大陆封装业,形成了总体产业经济的扩张。第三,政府加大了扶持产业发展的力度。长春半导体厂、国营746厂、苏州半导体总厂先后进行技术改造,并与院校的研究成果结合,取得了良好效果。第四,市场的急剧增长使得仅靠大陆技术改造难以满足需求,因而大量的芯片从我国台湾、日本进口,从而又促进了LED封装业的发展。第五,业者普遍达成共识,发展我国光电产业需要实行三个结合:投资者与企业相结合、研究成果与企业相结合、海峡两岸技术与资源相结合。第六,国际上LED技术发展很快,四元系、氮化镓和白光LED的面世促进了LED产业发展。同时LED被列入“863”计划,使LED产业得到蓬勃发展。

近几年,由于我国政府政策支持及企业研发资金密集投入,并伴随大量我国台湾地区和韩国 LED 产业技术专家和团队加入本土企业,国内 LED 外延芯片企业的平均技术水平有了长足发展,已经达到国际先进水平。

经过30多年的发展,中国LED产业现已初步实现了外延片和芯片自主生产,形成了较为完整的产业链。主要研发单位有北京大学、清华大学、中科院半导体研究所、南昌大学、中电集团第13研究所、中科院物理所、华南师范大学、厦门大学、山东大学、南京大学等;外延、芯片生产厂主要有厦门三安、大连路美、上海蓝光、上海蓝宝、山东华光、深圳方大、杭州士兰明芯、江西联创、南昌欣磊、上海大晨等;封装与应用厂家主要有厦门华联、佛山国星、宁波升谱、江苏稳润、广州鸿利、天津天星、河北鑫谷、上海三思、北京利亚德、深圳国冶星光等。

降低外延、芯片成本对推广 LED 应用至关重要。近年来,研究人员从新技术、新结构、新工艺着手,通过技术创新,不断降低外延、芯片生产成本。白光 LED 封装的成本将从 2009 年的 25 美元/klm 降至 2020年的 0.7 美元/klm,LED 成本的终极目标为 0.5 美元/klm,平均每年的成本下降在 30%以上。

目前从事LED产业的人数达30余万人,企业2000多家,其中外延与芯片生产企业40余家,封装企业600多家,LED应用产品及配套企业1000余家。2007年我国LED产量460亿只,芯片产量360亿只,其中高亮度芯片210亿只,器件及模块产值达220亿元。

除发光效率及单位成本外,在 LED 显示屏、背光源等应用领域,LED 芯片的光衰、亮度、色度一致性以及抗静电能力也是关系 LED 应用的关键技术指标。

发光效率提升 带动LED应用发展

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