【正文】 ，ZnO半導(dǎo)體材料尚不能用來制造光電子器件或高溫電子器件，主要是材料質(zhì)量達不到器件水平和P型摻雜問題沒有得到真正解決，適合ZnO基半導(dǎo)體材料生長的設(shè)備尚未研制成功。 (5）氧化鋅ZnO之所以能成為GaN外延的候選襯底，是因為兩者晶體結(jié)構(gòu)相同、晶格失配度非常小，禁帶寬度接近（能帶不連續(xù)值小，接觸勢壘?。?(4）氮化鎵用于GaN生長的最理想襯底是GaN單晶材料，可以大大提高外延膜的晶體質(zhì)量，降低位錯密度，提高器件工作壽命，提高發(fā)光效率，提高器件工作電流密度。但是相對于藍寶石襯底而言，碳化硅制造成本較高，實現(xiàn)其商業(yè)化還需要降低相應(yīng)的成本。藍寶石本身是熱的不良導(dǎo)體，并且在制作器件時底部需要使用銀膠固晶，這種銀膠的傳熱性能也很差。碳化硅襯底的導(dǎo)熱性能（碳化硅的導(dǎo)熱系數(shù)為490W/m圖表23 采用藍寶石襯底與碳化硅襯底的LED芯片碳化硅襯底（美國的CREE公司專門采用SiC材料作為襯底）的LED芯片電極是L型電極，電流是縱向流動的。它具有優(yōu)良的熱學(xué)、力學(xué)、化學(xué)和電學(xué)性質(zhì)，不但是制作高溫、高頻、大功率電子器件的最佳材料之一，同時又可以用作基于GaN的藍色發(fā)光二極管的襯底材料。因為硅是熱的良導(dǎo)體，所以器件的導(dǎo)熱性能可以明顯改善，從而延長了器件的壽命。通過這兩種接觸方式，LED芯片內(nèi)部的電流可以是橫向流動的，也可以是縱向流動的。 (2）硅襯底目前有部分LED芯片采用硅襯底。LED器件工作時，會傳導(dǎo)出大量的熱量，特別是對面積較大的大功率器件，導(dǎo)熱性能是一個非常重要的考慮因素。藍寶石的導(dǎo)熱性能不是很好（在100℃約為35W/（m藍寶石的硬度非常高，在自然材料中其硬度僅次于金剛石，但是在LED器件的制作過程中卻需要對它進行減薄和切割（從400μm減到100μm左右）。由于P型GaN摻雜困難，當前普遍采用在p型GaN上制備金屬透明電極的方法，使電流擴散，以達到均勻發(fā)光的目的。cm，在這種情況下無法制作垂直結(jié)構(gòu)的器件；通常只在外延層上表面制作n型 和p型電極（如圖1所示）。圖表22 LED結(jié)構(gòu)圖使用藍寶石作為襯底也存在一些問題，例如晶格失配和熱應(yīng)力失配，這會在外延層中產(chǎn)生大量缺陷，同時給后續(xù)的器件加工工藝造成困難。因此，大多數(shù)工藝一般都以藍寶石作為襯底。通常，GaN基材料和器件的外延層主要生長在藍寶石基片上。目前超高亮度白/藍光LED的品質(zhì)取決于氮化鎵磊晶(GaN)的材料品質(zhì)，而氮化鎵磊晶品質(zhì)則與所使用的藍寶石基板表面加工品質(zhì)息息相關(guān)，藍寶石(單晶Al2O3 )C面與ⅢⅤ和ⅡⅥ族沉積薄膜之間的晶格常數(shù)失配率小，同時符合GaN 磊晶制程中耐高溫的要求，使得藍寶石晶片成為制作白/藍/綠光LED的關(guān)鍵材料。它常被應(yīng)用的切面有APlane、CPlane及RPlane。除了以上三種常用的襯底材料之外，還有GaAs、AlN（目前還在基礎(chǔ)研究中）、ZnO等材料也可作為襯底，通常根據(jù)設(shè)計的需要選擇使用。應(yīng)該采用哪種合適的襯底，需要根據(jù)設(shè)備和LED器件的要求進行選擇。它與外延層的特性配合要求比較嚴格，否則會影響到外延層的生長或是芯片的品質(zhì)。 市場分析圖表19 全球LED市場規(guī)模增長情況（億元）資料來源：中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院圖表20 中國LED市場規(guī)模增長情況（億元）資料來源：中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院 LED襯底產(chǎn)品對比分析圖表21 LED襯底性價比分析應(yīng)用領(lǐng)域紅黃光LED藍綠光LED外延材料GaP、AlGaAs、AlGaInPGaN襯底產(chǎn)品砷化鎵（GaAs）磷化鎵(GaP)藍寶石碳化硅硅氮化鎵(GaN)氧化鋅（ZnO）導(dǎo)電性　良　良無良良　良　良熱導(dǎo)性（W/cmK）　良　良差（35）優(yōu)（490）良（120）　良　良尺度效應(yīng)發(fā)光效率穩(wěn)定發(fā)光效率穩(wěn)定發(fā)光效率與芯片面積成反比發(fā)光效率穩(wěn)定發(fā)光效率穩(wěn)定發(fā)光效率穩(wěn)定發(fā)光效率暫不穩(wěn)定熱膨脹系數(shù)106/ ℃　與外延材料匹配　與外延材料匹配與GaN匹配()與GaN匹配()略低()　完全匹配　匹配晶格匹配佳差差中差　佳　佳抗靜電能力　良　良中優(yōu)優(yōu)　良　良成本　　x15x　　產(chǎn)品周期成熟期成熟期成長期成長期開發(fā)期開發(fā)期開發(fā)期次要應(yīng)用　太陽能電池　軍工窗口片軍工用品太陽能電池　大功率、高頻器件　液晶顯示器基片又稱襯底，也有稱之為支撐襯底。業(yè)界正努力確保價格及供貨量，2010年底晶片供不應(yīng)求現(xiàn)象恐將持續(xù)。泡生法工藝生長的藍寶石晶體約為目前市場份額的70%。藍寶石晶棒主要供貨商還有韓國STC 及臺灣的合晶光電、越峰、尚志及鑫晶鉆等。 藍寶石襯底行業(yè)分析圖表16 全球藍寶石長晶廠家市場份額資料來源：XXX部調(diào)研整理圖表17 藍寶石襯底價值分布圖晶 棒晶片切 片2009年初，（2英寸）；2009年末，臺灣晶棒報價17美元/毫米；目前，臺灣晶棒報價2427美元/毫米；晶棒成本與工藝密切相關(guān)晶棒切割后（2英寸切片）增值34美元，切割廠家可得凈利潤1美元；切片成本（除原料晶棒外）無變化；切片價格隨晶棒而動切片經(jīng)研磨和拋光之后（2英寸晶片）增值4美元，磨拋廠家約得凈利潤1美元；晶片成本（除原料切片外）無變化；晶片價格隨切片而動資料來源：XXX部調(diào)研整理藍寶石襯底基本上由國外廠商壟斷。其他廠家主要包括大陽日酸（Taiyo Nippon Sanso）和日新電機（Nissin Electric）等，其市場基本限于日本國內(nèi)。另一家美國公司EMCORE 則在2003 年被VEECO 收購。MOCVD 設(shè)備制造商主要有兩家：分別是德國AIXTRON 公司和美國VEECO 公司。圖表15 LED不同環(huán)節(jié)的平均毛利率資料來源：日信證券研發(fā)部 LED行業(yè)議價能力環(huán)節(jié)襯底制作設(shè)備制造外延片、芯片封裝組件對下游議價能力強，襯底材料必然會影響整個產(chǎn)業(yè)，是各個技術(shù)環(huán)節(jié)的關(guān)鍵強，MOCVD的供貨能力是限制LED芯片公司產(chǎn)能擴張的瓶頸中高端擁有較強議價能力；低端產(chǎn)能旺盛，議價能力不足弱，除非有技術(shù)含量的大功率、多芯片封裝供需寡頭壟斷，供給穩(wěn)定，需求旺盛以銷定產(chǎn)，下游需求旺盛GaN基芯片產(chǎn)能擴大較快。4）億光電子為臺灣LED封裝龍頭；國星光電為大陸三大LED封裝龍頭之一。2）Aixtron公司為全球MOCVD龍頭供應(yīng)商，其和Veeco（30%）、大陽日酸占據(jù)了95%以上的份額。其他地區(qū)企業(yè)典型企業(yè)還有南昌欣磊、江西晶能、大連路美、上海藍寶、上海大晨、上海藍光、河北匯能、河北立德、杭州士蘭明芯、山東華光、武漢迪源、武漢華燦等等。廣東10個LED芯片企業(yè)主要分布在深圳、東莞、廣州、江門四個城市，分別是深圳世紀晶源、深圳方大國科、深圳奧德倫、深圳鼎友、東莞福地、東莞洲磊、東莞高輝、廣州普光、廣州晶科、江門鶴山銀雨燈飾（真明麗）。7個國家半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)化基地所在的省/直轄市，LED芯片企業(yè)數(shù)量都在4個或以上。據(jù)LED產(chǎn)業(yè)研究機構(gòu)LEDinside統(tǒng)計，至2009年8月，中國大陸現(xiàn)存LED芯片生產(chǎn)企業(yè)達62個，而1998年只有3個。隨著廈門三安、大連路美等一批高亮度芯片生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)能釋放，國內(nèi)高亮度芯片產(chǎn)量出現(xiàn)井噴式增長。我國大陸地區(qū)LED起步較晚，也是從下游封裝做起，逐步進入中游外延片/芯片和上游襯底生產(chǎn)。2008年3月，Cree完成對元老級廠LED Lighting Fixture Inc公司的收購，使其在產(chǎn)品豐富性及技術(shù)先進性上得到進一步加強。歐美也是LED 的傳統(tǒng)強勢區(qū)域，其主要廠商是Cree和Philips Lumileds。其LED技術(shù)含量與日本、歐美的主要企業(yè)相比還存在一定距離。豐田合成從1986年開始LED 的研究和開發(fā)，1991年成功開發(fā)出世界第一個氮化鎵的藍光LED，掃除了實現(xiàn)白光LED的最后障礙。 從收入看，目前日本是全球最大的LED生產(chǎn)地，2007年約占一半的市場份額，2009年其市場份額下滑至37%，主要廠商為日亞公司和豐田合成公司。 全球LED行業(yè)格局圖表10 全球LED產(chǎn)值區(qū)域分布格局（2009年）資料來源：XXX部資料整理圖表11 大陸LED產(chǎn)值區(qū)域分布格局（2009年）資料來源：XXX部資料整理 從全球看，LED的主導(dǎo)廠商是日本的日亞化學(xué)（Nichia）和豐田合成（Toyoda Gosei）、美國的Cree以及歐洲的Philips Lumileds和歐司朗（Osram）五大廠商。授權(quán)于日亞化學(xué)、歐司朗、飛利浦、昭和電工Bridgelux有全球?qū)＠?，已授?quán)紅綠藍sunlight使用芯片資料來源：根據(jù)互聯(lián)網(wǎng)資料整理圖表8 全球LED制造商之間的專利關(guān)系資料來源：臺灣工研院圖表9 我國與外國專利申請差距比較分支領(lǐng)域名稱襯底技術(shù)外延技術(shù)芯片結(jié)構(gòu)封裝/熒光材料封裝技術(shù)應(yīng)用技術(shù)我國申請量比例%%%3%/16%1%7%日本申請量比例%%%83%/5l%81%43%美國申請量比例%%%5%/11%8%14%德國申請量比例%%%3%/7%4%14%中國臺灣地區(qū)申請量比例%%%3%/8%2%%專利申請差距年數(shù)619111751520/107241l17我國申請中發(fā)明專利的比例68%%100%100% (材料無實用新型專利)%10%我國的申請人類型(非職務(wù)/職務(wù))36%/64%%/%0/100%9%/91% 19%/81%49%/51%65%/35%數(shù)據(jù)來源：寧波市科技信息研究院、寧波市知識產(chǎn)權(quán)發(fā)展研究中心《半導(dǎo)體照明（LED）封裝及照明應(yīng)用產(chǎn)業(yè)專利戰(zhàn)略分析報告》申請數(shù)量能夠從一定程度上說明我國目前LED技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的知識產(chǎn)權(quán)保護狀況和技術(shù)發(fā)展情況。授權(quán)臺灣鴻海集團、斯坦利電氣、西鐵城，與臺灣光磊合作，光磊代工日亞芯片CREE（科銳）有全球?qū)＠?。取代進口或出口國際市場起先主要提供給國內(nèi)市場，待工藝完全穩(wěn)定成熟和擴產(chǎn)后將銷往國外市場社會價值（納稅、就業(yè)、環(huán)保、科技進步等）為社會提供節(jié)能產(chǎn)品的上游部件；壯大和提升國內(nèi)LED產(chǎn)業(yè)的力量和水平；提供XXX個就業(yè)崗位；每年產(chǎn)生XXX萬元利稅第三章 行業(yè)和市場分析與建設(shè)規(guī)模 行業(yè)分析行業(yè)規(guī)模LED行業(yè)2010年產(chǎn)值約625億元；藍寶石襯底行業(yè)預(yù)計2012年產(chǎn)值達到25億行業(yè)復(fù)合平均增長率LED行業(yè)20102012年約17%；藍寶石襯底行業(yè)20102012年約60%行業(yè)結(jié)構(gòu)LED上游（襯底）市場集中度非常高，全球前三大公司市場份額為70%；LED中游（外延片和芯片）市場集中度也較高，全球前五大廠商市場份額為56%；LED下游（封裝）和應(yīng)用領(lǐng)域市場集中度非常分散行業(yè)發(fā)展趨勢隨著LED行業(yè)技術(shù)的成熟，LED應(yīng)用產(chǎn)品會越來越便宜，在照明上有全面取代白熾燈、日光燈和熒光燈的趨勢；在顯示器背光源上，已開始大面積取代原有傳統(tǒng)光源行業(yè)機會從產(chǎn)品周期來看，LED產(chǎn)品和襯底產(chǎn)品都處于成長期中，該成長期有望持續(xù)幾十年，行業(yè)發(fā)展前景遠大，盡早進入可以享受到行業(yè)加速期的高額利潤，并為未來在行業(yè)中的地位奠定基礎(chǔ) LED產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)特點與壁壘概述LED產(chǎn)業(yè)鏈較長，從上游襯底材料、外延生長和芯片制備，到中游的芯片封裝，各個產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)都有比較成熟的技術(shù)路線但就整個產(chǎn)業(yè)發(fā)展的技術(shù)點來說，從發(fā)光理論、材料體系、器件結(jié)構(gòu)到應(yīng)用范圍都有可能找到新的方法，甚至是全新的技術(shù)路線制造環(huán)節(jié)概述LED的制造流程包括上游的單晶片襯底制作、外延晶片生長；中游的芯片、電極制作、切割和測試分選；下游的產(chǎn)品封裝第一步晶片：單晶棒→單晶片襯底→在襯底上生長外延層→外延片成品：單晶片、外延片第二步金屬蒸鍍→光罩蝕刻→熱處理（正負電極制作）→切割→測試分選成品：芯片第三步封裝：芯片粘貼→焊接引線→樹脂封裝→剪腳成品：LED燈泡和組件產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)行業(yè)壁壘領(lǐng)先企業(yè)特點襯底制作原材料的純度一般都要在6N以上日亞、Cree藍寶石襯底生產(chǎn)工藝比較成熟MOCVD設(shè)備生產(chǎn)商技術(shù)壁壘極高德國AIXTRON、美國VEECO、日本大陽日酸LED外延片主要生產(chǎn)技術(shù)為MOCVD外延片、芯片關(guān)鍵在于技術(shù)和資本日亞、Cree、Lumileds、Osram、豐田合成、晶電進入壁壘高，技術(shù)制勝，不確定性大，投資規(guī)模大封裝組件關(guān)鍵在于資本實力和管理的精細化佛山國星、廈門三安、大連路明、江西聯(lián)創(chuàng)有一定的技術(shù)含量，投資規(guī)模較大，臺灣企業(yè)領(lǐng)跑，內(nèi)地企業(yè)跟隨應(yīng)用關(guān)鍵企業(yè)的經(jīng)營、管理綜合能力、質(zhì)量、成本、品牌和渠道華剛光電、勤上光電、佛山國星、廣州鴻力應(yīng)用產(chǎn)品多樣化，投資比較小，國內(nèi)企業(yè)較多，整合不斷，傳統(tǒng)巨頭跟進行業(yè)特征環(huán)節(jié)技術(shù)難度生產(chǎn)特點壟斷程度進入門檻襯底材料極高技術(shù)專利寡頭壟斷極高MOCVD設(shè)備制造極高技術(shù)專利寡頭壟斷極高外延片生長偏高高技術(shù)、高資本集中度較高偏高芯片制造偏高高技術(shù)、高資本集中度較高偏高組件封裝小功率芯片低勞動密集集中度很低低模塊應(yīng)用很低勞動密集集中度很低很低 LED專利分析圖表7 LED主要專利廠商及授權(quán)情況專利廠商專利擁有情況Nichia（日亞化學(xué)）全球?qū)＠?。長期來看，LED的價格會逐漸下降，襯底的價格也隨著相應(yīng)下降，但LE