我國半導體照明逐步走向技術主導道路

第一只發(fā)光二極管誕生于上世紀60年月，經(jīng)過30多年的進展，中國LED產(chǎn)業(yè)在經(jīng)受了買器件、買芯片、買外延片之路后，現(xiàn)已初步實現(xiàn)了外延片和芯片自主生產(chǎn)，形成了較為完整的產(chǎn)業(yè)鏈。

產(chǎn)業(yè)鏈初步形成

第一批商業(yè)化的LED消失于1968年，最早的GaP(磷化鎵)、GaAsP(砷磷化鎵)紅色、黃色、綠色LED開頭應用于指示燈、數(shù)字和文字顯示。隨后十年，高亮度、全色化已成為LED技術討論的主要課題。1991年日本東芝公司與美國HP公司研制成四元系橙色、黃色、黃綠色超高亮度LED。1994年日本日亞公司研制成GaN(氮化鎵)藍綠色LED。1995年，高亮度藍色、綠色LED相繼進入量產(chǎn)，使LED的發(fā)光波長掩蓋從紅色到藍色整個可見光譜范圍，而且具有高達30%的發(fā)光效率。隨之而來的白色LED的勝利研制，更大大拓展了LED的應用領域，從今開頭形成一個朝陽無限的LED照明產(chǎn)業(yè)。

我國LED的進展起步于20世紀60年月。1970年11月在上海召開的全國砷化鎵學術溝通會議上，報告了用水汽外延法制成“磷砷化鎵紅色發(fā)光二極管”的討論成果，從今我國LED材料和器件研發(fā)正式起步。20世紀80年月形成LED產(chǎn)業(yè)，90年月LED產(chǎn)業(yè)已經(jīng)初具規(guī)模，90年月后期得到迅猛進展。

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國內LED技術進展離不開科研院所的攻關討論。1997年，在國家自然科學基金的支持下，北京高校領先研制出國內第一只藍光發(fā)光二極管。幾年后南昌高校在國際上領先開發(fā)勝利硅襯底藍光LED材料與芯片的生產(chǎn)技術，實現(xiàn)批量生產(chǎn)，成為我國具有自主學問產(chǎn)權的第三種發(fā)光二極管外延材料與芯片的技術路線。

我國LED產(chǎn)業(yè)經(jīng)受了進口器件銷售——進口芯片封裝——進口外延片制成芯片并封裝——自主生產(chǎn)外延片、芯片和器件四個階段。我國LED產(chǎn)業(yè)之所以取得如此大的成就，緣由也是多方面的：第一，光電產(chǎn)品應用面拓展，市場消失供需沖突，產(chǎn)業(yè)規(guī)模不足，供應量不足，急需擴大企業(yè)產(chǎn)能，進展產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟。其次，改革開放帶來了進展機會。我國臺灣LED產(chǎn)業(yè)快速進展，向大陸出口大量芯片，加上LED封裝技術日趨成熟，新企業(yè)介入大陸封裝業(yè)，形成了總體產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟的擴張。第三，政府加大了扶持產(chǎn)業(yè)進展的力度。長春半導體廠、國營746廠、蘇州半導體總廠先后進行技術改造，并與院校的討論成果結合，取得了良好效果。第四，市場的急劇增長使得僅靠大陸技術改造難以滿意需求，因而大量的芯片從我國臺灣、日本進口，從而又促進了LED封裝業(yè)的進展。第五，業(yè)者普遍達成共識，進展我國光電產(chǎn)業(yè)需要實行三個結合：投資者與企業(yè)相結合、討論成果與企業(yè)相結合、海峽兩岸技術與資源相結合。第六，國際上LED技術進展很快，四元系、氮化鎵和白光LED的面世促進了LED產(chǎn)業(yè)進展。同時LED被列入“863”方案，使LED產(chǎn)業(yè)得到蓬勃進展。

經(jīng)過30多年的進展，中國LED產(chǎn)業(yè)現(xiàn)已初步實現(xiàn)了外延片和芯片自主生產(chǎn)，形成了較為完整的產(chǎn)業(yè)鏈。主要研發(fā)單位有北京高校、清華高校、中科院半導體討論所、南昌高校、中電集團第13討論所、中科院物理所、華南師范高校、廈門高校、山東高校、南京高校等;外延、芯片生產(chǎn)廠主要有廈門三安、大連路美、上海藍光、上海藍寶、山東華光、深圳方大、杭州士蘭明芯、江西聯(lián)創(chuàng)、南昌欣磊、上海大晨等;封裝與應用廠家主要有廈門華聯(lián)、佛山國星、寧波升譜、江蘇穩(wěn)潤、廣州鴻利、天津天星、河北鑫谷、上海三思、北京利亞德、深圳國冶星光等。

目前從事LED產(chǎn)業(yè)的人數(shù)達30余萬人，企業(yè)2000多家，其中外延與芯片生產(chǎn)企業(yè)40余家，封裝企業(yè)600多家，LED應用產(chǎn)品及配套企業(yè)1000余家。2022年我國LED產(chǎn)量460億只，芯片產(chǎn)量360億只，其中高亮度芯片210億只，器件及模塊產(chǎn)值達220億元。

發(fā)光效率提升帶動LED應用進展

如今半導體照明已經(jīng)無可爭議地成為LED在21世紀的重要應用領域。半導體照明工程為我國LED產(chǎn)業(yè)的進展供應了前所未有的機遇和巨大支持。國家已經(jīng)在“十一五”規(guī)劃中將LED照明列入重點進展項目，這也將促進我國LED產(chǎn)業(yè)的進展。隨著LED應用領域的不斷拓寬，必將帶動產(chǎn)業(yè)整體持續(xù)成長，LED產(chǎn)業(yè)的將來仍將是業(yè)界關注的焦點。

半導體照明產(chǎn)業(yè)正在快速增長，2022年全球發(fā)光二極管(LED)市場達到100億美元。面對半導體照明的巨大商機和令人鼓舞的進展前景，我國已成為全球半導體照明產(chǎn)業(yè)進展最快的區(qū)域。同時我國是全球最大的傳統(tǒng)照明生產(chǎn)、消費和出口國，半導體照明的進展為我國傳統(tǒng)照明行業(yè)制造了極好的產(chǎn)業(yè)提升機遇。特殊是北京舉辦2022奧林匹克運動會、上海舉辦2022世界博覽會、廣州亞運會等重大工程，也將大大推動國內LED產(chǎn)業(yè)的進展，估計2022年我國LED及相關應用產(chǎn)品產(chǎn)值將達到1000億元。

2022年全球LED市場容量也許在50億美元，到2022年全球LED市場容量將達到179億美元左右，年復合增長率為24%。從應用領域來看，照明領域的年復合增長率為40.3%，汽車為6.9%，液晶背光(大尺寸)為117.4%，顯示產(chǎn)品為2.2%?？梢钥闯?，增長最快的除了大尺寸背光外就是照明產(chǎn)品。2022年景觀照明和通用照明在整個LED應用中所占比例為5%，到了2022年，這一比例上升到15%。

LED照明應用領域在不斷擴張。2022年，LED白光的發(fā)光效率為25lm/W，一般是應用在汽車儀表盤中。2022年，光效為40lm/W，應用也隨之擴展到手機背光和手電筒。到2022年，LED白光發(fā)光效率達到60lm/W，這時汽車內飾(頂燈)照明、戶外的景觀亮化應用就消失了。到了2022年，LED光效達到了80lm/W，汽車的前大燈、半導體照明燈、大尺寸液晶背光等應用漸漸興起。到2022年，LED發(fā)光效率將達到100lm/W，將會漸漸進入半導體照明時代，戶外照明、室內照明、環(huán)境照明、特別照明等一系列應用將漸漸興起。發(fā)光效率的提升帶動了LED應用的進展。

隨著各國對環(huán)境問題的日益重視，LED照明也越來越受到關注。我們來看一下各國的環(huán)境政策和綠色照明方案，中國有“半導體照明工程”;美國有“下一代照明方案”，到2022年把LED光效提高到200lm/W;歐洲的綠色照明方案稱為“彩虹方案”;韓國的方案稱為“GaN半導體開發(fā)方案”。從LED照明技術進展目標看，有兩個很重要的時間點，一個是2022年，一個是2022年。2022年，LED光效將達到150lm/W，壽命將從2萬小時提升到10萬小時，可以替代熒光燈。到2022年，光效將達到200lm/W，可以替代目前全部的照明產(chǎn)品。

我國是LED的應用大國，因此立足于自主創(chuàng)新的產(chǎn)業(yè)進展是推動我國半導體照明進展的關鍵。在將來的幾年，隨著LED應用領域的漸漸擴大，中國應當同時加強技術研發(fā)，從外延到芯片到封裝及應用都應當形成國產(chǎn)化，打破國際專利的封鎖，產(chǎn)品不但滿意國內市場的需求，甚至外銷國際市場。

經(jīng)過30多年的進展，中國LED產(chǎn)業(yè)在經(jīng)受了買器件、買芯片、買外延片之路后，現(xiàn)已初步實現(xiàn)了外延片和芯片自主生產(chǎn)，形成了較為完整的產(chǎn)業(yè)鏈。

沈光地簡歷：

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