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芯片企业外延中国LED芯片企业 何以争上游

目前,国产功率型照明级LED芯片产品在光效、寿命以及可靠性等性能方面都取得较大进展,开发出图形衬底、透明电极和全方位反射镜等一系列关键工艺技术。产业化方面,以三安光电为代表的国内厂商突破了100lm/W的技术大关,顺利完成了“863计划”课题目标。国产芯片有望凭借优越的性能和极具竞争力的价格优势在当前的“十城万盏”试点示范工程、大尺寸液晶显示屏背光以及室内通用照明等应用领域逐步渗透并最终取代进口芯片。

   2009年,我国芯片国产率达52%,产值较2008年增长25%,达到23亿元;LED封装产值为204亿元;半导体照明应用在摆脱金融危机的影响后,逆势增长30%以上,达到600亿元。2009年我国LED产业总规模共计827亿元。从产业环境来分析,2009年国内外影响产业环境的大事件不断,半导体照明与当今世界的社会和经济发展联系愈加紧密,机遇和挑战并存;从产业本身来看,国内外技术不断突破,新的应用迅速发展,相关扶持政策逐步出台,产业竞争在技术、市场、产品等层面均出现了新的形态;从产业发展趋势来看,我国半导体照明产业发展机遇明显大于挑战,整体产业环境和产业竞争进一步完善,产业发展前景更加明朗。

   在中国LED芯片产业的发展过程中,早期产品主要以普通亮度为主,生产厂商也只有南昌欣磊等少数几家。进入2003年后,以厦门三安、大连路美为代表的几家芯片生产企业陆续成立。针对芯片市场的需求,这些生产企业纷纷把产品重点集中在高亮度芯片,这直接带动了中国高亮度芯片产量的快速增长。一时间,中国掀起了LED芯片产业发展的心高潮,高亮度芯片成为中国LED芯片产业发展的主要推动力。2006年中国LED芯片产量大大309.3亿个,产值11.9亿元。对于高亮度芯片来说,2003年至今成为高速发展阶段。特别是随着厦门三安、大连路美等一批高亮度芯片生产企业的产能释放,国内高亮度芯片产量出现井喷式增长,在经历了2003-2005年产量增长过100%的快速增长期后,2006年高亮度芯片产量继续保持过100%的增长速度,增长率达到101,4%,芯片产值增长率达到45%.

   国内LED芯片在“潜伏”

   据LED产业研究机构LEDinside统计至2009年8月,中国大陆现存LED芯片生产企业达62个,近几年呈快速上涨的势头。1999年是中 国LED芯片企业开始飞速发展的开始,在98年中国仅有3个相关企业,1999年增加了6个,并从1999年至2009年每年都有2-7个企业进入LED芯片行业。

   从1999年到2009年11年里有7年时间每年新进入LED芯片企业的数量在6个及以上。低谷在2002年,仅有2个企业进入LED芯片行业。最高峰在2009年,仅1月至8月就有7个企业进入LED芯片行业。芯片生产企业数量更是从1998年3个增至2009年8月62个。

   2000年之前虽有企业进入LED芯片行业,但LED芯片企业真正量产则是在2000年以后。07年以后成立的企业一般投资额度和规划产能较大,多个还处于建设期,今后几年将陆续投入生产,其产能释放后中国大陆LED芯片的产量将大幅度上升。LED产能情况见LEDinside相关的LED芯片产能研究报告。

   至2009年8月中国大陆已经有15个省/直辖市进入LED芯片行业,广东、福建企业数量明显领先于其他地区,广东有10个占16.1%,福建有8个占 12.9%.7个国个半导体照明产业化基地所在的省/直辖市,LED芯片企业数量都在4个或以上。7个国个半导体照明产业化基地所在的省/直辖市广东、福 建、上海、河北、江苏、江西、辽宁LED芯片企业合计41个,约占LED芯片企业总数的2/3.山东、湖北、浙江LED芯片企业数量也都在4个以上。

   至2009年8月中国大陆已经有31城市进入LED芯片行业,从城市看整体分布较为分散。7个国个半导体照明产业化基地厦门、上海、深圳、大连、石家庄、南昌、扬州LED芯片企业合计25个占40%.其他武汉、北京、东莞LED芯片企业数量在3个及以上,也发展良好。

   广东10个LED芯片企业主要分布在深圳、东莞、广州、江门四个城市,分别是深圳世纪晶源、深圳方大国科、深圳奥德伦、深圳鼎友、东莞福地、东莞洲 磊、东莞高辉、广州普光、广州晶科、江门鹤山银雨灯饰(真明丽)。广东LED芯片企业数量全国最多,但并没有给市场留下LED芯片大省的印象,利用珠三角 众多LED封装应用企业的优势向市场提供更多优质的芯片是其发展方向。

   福建8个LED芯片企业主要分布在厦门、泉州、福州三个城市,分别是厦门三安、厦门安美、厦门明达、厦门干照、厦门晶宇、泉州晶蓝、泉州和谐、福建 福日科。福建是中国LED芯片的生产重地,厦门三安、厦门安美、厦门明达、厦门干照、厦门晶宇都已大规模量产,福建福日科在福州主要是做封装,其芯片厂设 在北京。而泉州晶蓝、泉州和谐都各规划投资5.5亿美元的LED产业基地。福建将继续在LED芯片领域发挥领导作用。

   其他地区企业典型企业还有南昌欣磊、江西晶能、大连路美、上海蓝宝、上海大晨、上海蓝光、河北汇能、河北立德、杭州士兰明芯、山东华光、武汉迪源、武汉华灿等等。

   62个LED芯片企业中,中资29个占46%,外资14个占23%,中外合资19个占31%.外资和中外合资企业合计34个占一半以上达54%.外资和中外合资企业合计广东7个、福建6个、江西3个、辽宁3个、江苏3个,这5个省外商投资相关LED芯片企业数量在3个及以上是外商投资LED芯片企业的主要 省份。也可以看出这些地区在LED芯片企业招商引资方面做的比较好。

   中国大陆LED芯片企业数量仅几年时间就增长到了62个,近几年每年进入的企业数量在6个及以上,2009年前8个月更是新进入了7个企业,并且今后将会有更多的企业进入LED芯片行业。市场呈现一片红火的场面,说明了市场对LED行业前景十分看好。这62个LED芯片企业规划的产能预计已超过 2008年产量的多倍,如果全部释放出来中国大陆将会是世界上最主要的LED芯片生产基地,但要这些企业要在市场中生存下来更需要在质量上做文章取得突破,同时如何处理知识产权问题是今后所有面临的难题。

   中国大陆62个LED芯片企业中至今真正大量生产的企业并不多,并且外延片主要还是依赖台湾、美国等地区进口,LED芯片生产方面也更多的集中在小 功率芯片。国内的出现了武汉迪源、广州晶科、西安华新丽华等专注于大功率芯片生产的厂商,但从目前情况来看大功率芯片主要还是依赖进口。

   目前中国大陆本土LED芯片企业因技术、设备配套等问题产能未发挥出来。除了少数几个如厦门三安、武汉华灿、南昌欣磊、大连路美等产能利用满载,大 部分企业已有产能的产能利用率并不高。外资企业以台湾、香港企业居多,部分企业已经量产,不少处于在建或扩产中,今后一两年量产后将直接大幅度提高中国大 陆LED芯片的产量。随着行业的不断成熟,中国大陆的LED芯片实际产能也将不断发酵,同时LED行业的景气将吸引更多的企业进入到LED芯片行业中来。

   LED照明芯片核心设备产业化“老大难”

   旨在打破国外技术垄断的我国首家、全球第四家量产型LED照明芯片核心设备制造项目,2009年1月19日落户广东佛山市南海区。这意味着制约我国LED照明产业瓶颈的核心装备可望实现国产化。但是否能够产业化还有待时间的考量。但现实是我国前期在芯片核心设备产业化的探寻都以失败而告终。

   但我国外延芯片产业发展迅速,从2000年的几家,发展到今天的将近60多家。企业对设备和材料的需求很大。仅2008年一年,国内进口的MOCVD就在35台-40台之间,而且主要是生产型设备。2009年,比较乐观地估计,MOCVD进口数量可能会达到50台-60台。

   上游涉及的设备很多,也很重要。主要包括外延用的MOVCVD、X-ray、AFM、 CV/Hall、PL/EL以及检漏、烘烤设备等,芯片制造用的光刻、去胶、ICP/RIE、PECVD、E-beam蒸发、溅射、清洗、烘干、显微镜、 台阶仪、椭偏仪、磨抛、划片、芯片测试、分选等。原、辅材料包括MO源、氨气、硅烷、磷烷、砷烷、氢气,氮气,氯化氢气体等。LED上游所需设备的特点是 价格昂贵,交货时间长。比如外延所需的MOCVD,生产型设备一般是在200万美元左右,交货时间一般在6-8个月。上面提到的这些上游设备90%以上是 进口的,其中的主要配件也是进口的。所以说,LED产业的装备和原辅材料的进口比例,从上游到下游呈现由高到低的趋势。

   当前在这两个领域,国产化进程都还非常不理想,关键设备方面尤其薄弱。上游材料领域,衬底材料和外延材料都相对落后,近几年取得很大进步,但研发、投入等方面的问题并没有得到根本改善。

   同时,规模化系统集成技术研究和重大应用进展顺利。应用产品种类与规模处于国际前列,已成为全球LED全彩显示屏、太阳能LED、景观照明等应用产品最大的生产和出口国。天津一汽夏利和常州星宇已开发出LED汽车前照灯样灯,2008年7月海信首款42英寸超薄LED背光液晶电视上市,目前已销售近万台,预示着占世界产量40%的中国消费类电子产品开始大规模使用LED技术。

   综合而言,当前LED芯片生产领域我国企业的基本竞争格局是厂商数目少,现有厂商技术偏重于高亮度芯片的研发生产,企业竞争程度还比较低。

   从现阶段来看,外延、芯片产业化中存在的主要问题有:第一,具有创新的、有自主知识产权的核心技术较少,很难与国外的同行竞争。第二,高性能LED芯片和功率LED芯片,目前国内很少,仍需要大量进口,这严重地制约了整个LED产业的发展。第三,国内外延、芯片的不少研究成果,如外延新技术、芯片的新结构、新工艺等很难在企业中推广应用,这也许是体制问题。第四,国内外延、芯片企业的产业化规模偏小,企业研发力量不足,产量偏少,产品成本偏高,缺乏竞争能力。

   高端应用能否倒逼LED芯片振兴?

   北京奥运会不仅是各国体育健儿竞技和拼搏的赛场,还是LED展示自己风采和魅力的舞台。LED在开幕式表演、奥运会场馆、景观照明、室内外全彩显示屏等方面的出色表现,为观众带来震撼的视觉盛宴,使人们对LED有了更加直观、深刻和全新的体验和认知,LED的应用和推广无疑将进一步提速。专家预计,2010年上海世博会将成为LED应用的又一个里程碑,届时我国的LED产业将迎来新的发展高峰。

   但是在北京奥运会LED耀眼和辉煌的背后,存在着我国在LED上游核心技术方面的缺失,暗藏着产业的隐忧。据了解,奥运会中采用的LED器件和灯具主要是由中国企业封装和生产的,但是价值链中含量最高的功率型芯片基本上是从国外进口的。北京奥运会提升了LED应用的水平,但也反映出我国LED产品以中、低档为主,缺乏具有自主知识产权的核心技术,高性能LED和功率型LED产品均要依赖进口的窘境。

   我国的LED外延芯片生产近年虽有很大发展和进步,但总体仍一直停留在中低档水平,还不能大规模应用于高质量的显示屏,以及中、大尺寸LCD背光等高端应用领域,我国高光效、高可靠的LED应用产品所用的高档外延芯片几乎全部依赖于进口,高光效的功率型芯片目前尚无国内厂家能够提供。

   中国光学光电子行业协会光电器件分会秘书长彭万华表示:从现阶段来看,外延、芯片产业化中存在的主要问题有:第一,具有创新的、有自主知识产权的核心技术较少,很难与国外的同行竞争。第二,高性能LED芯片和功率LED芯片,目前国内很少,仍需要大量进口,这严重地制约了整个LED产业的发展。第三,国内外延、芯片的不少研究成果,如外延新技术、芯片的新结构、新工艺等很难在企业中推广应用,这也许是体制问题。第四,国内外延、芯片企业的产业化规模偏小,企业研发力量不足,产量偏少,产品成本偏高,缺乏竞争能力。

   目前,我国各级政府正在如火如荼地支持LED产业的方式,比如“城市亮化工程”、各种示范工程、公共检测平台等,实质上都主要使得产业的中下游受惠,而上游芯片得到的资金不仅少而且分散。其中的客观原因在于,上游芯片的投资需求很大而且风险高,而中下游的投资需求相对较少且容易很快达到推广效果。

   但是,在关注这些示范工程的同时,让我们看看一些背后的景象:

   尽管国内有一些厂家可以提供显示及背光源应用所需的小功率LED芯片,但是面对巨大的照明应用市场,目前中国尚无一家企业能提供可量产的大功率照明LED芯片。尽管有些本土芯片商试图研发大功率照明LED芯片,但研发计划却纷纷因金融危机受阻或者下马。

   由于国内高端芯片的缺失,而台湾代工厂的芯片也因实质上被五大巨头专利控制而没有定价权,再加上美国针对LED产业“337”调查案的威胁,因此,国内的封装及应用厂家只能选择国外芯片。由于垄断,国外芯片厂商始终为了攫取最大化利润始终不肯降低芯片价格,这对于国内封装及应用厂家来说,为了保持尚已较低的产品利润,不得不降低其它方面的成本,从而造成了许多封装及应用厂家只得将生产基地从成本较高的沿海城市,如深圳,转移至成本较低的内陆地区。深圳方大国科迁移至东北就是明证。

   连科技部高新司副司长戴国强都不无感慨地说:“在上游方面和国际巨头相比,我国还是处于较弱的局面,特别是在知识产权的封锁中,我们如何应对未来给我们的挑战?企业规模小、产品可靠性差、缺乏企业品牌、高端市场被占,都将是我们下一步半导体照明产业发展必须应对的一个主要问题。”

   或许,我们更相信,“在应用方面更加值得我们关注,作为一个新兴的技术应用领域,它的应用市场需要我们应用方面的人才来引导和支撑,但是在这个方面企业还没有足够的实力、研究院所还没有把它作为一个重要的方向给予足够的重视,这很可能成为我们下一步发展中的一个最大的困难。”

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