我国半导体照明产业技术发展现状

From 中国半导体照明网

　　我国LED起步于七十年代，八十年代形成产业，九十年代已具相当规模。在90年代后期，我国超高亮度LED产业迅猛发展，经历了进口器件销售——进口管芯封装（1998年前100%进口）——进口外延片制成管芯并封装——自主生产四个阶段。根据中国光学光电子协会光电器件分会的统计,现在全国共有LED行业的企业1000多家，从业人员超过5万人，其中技术人员超过5000人。近几年LED的发展速度超过30%， 2002年LED产量超过150亿只，产值超过80亿元；2003年LED产值超过100亿元，产量约200亿只，其中超高亮度LED有几十亿只，其中超高亮度LED的发展速度超过50%。近两年国内成立的相关企业已经引进二十多台套MOCVD设备以及配套设备，总计投资数亿元人民币，形成了与国外产品竞争国内市场的态势，我国的研究基础和企业资本已经达到了形成LED产业的阈值水平，具备了进军半导体照明产业的基础。

（1）基础研究开发方面：

　　863计划从”八五”开始就认识到高亮度LED的迅速发展将对我国产生重大影响，在战略安排中将宽禁带半导体发光和激光器件的研制以及相应的基础材料、在线测量技术和设备、衬底材料、外延设备的研究组成一个重大研究群体。在至今已安排的项目中包括M0源的研制和生产；超纯氨的研究和生产；蓝宝石单晶和衬底的规模生产；蓝光LED；白光LED；GaN激光器探索；白光LED应用；MOCVD设备；蓝光LED外延片在线检测仪；GaN单晶和自支撑衬底材料等二十几个课题，投入4000万研究经费。很多单位对Ⅲ-Ⅴ族半导体化合物材料做了不少基础研究工作，如南京大学、华南师范大学、复旦大学、浙江大学、厦门大学、西安交大、中国电子科技集团公司第55所等单位，对AlGaInP和GaN基的LED发展起到很大的推动作用。我国在金属有机源方面，“863”多年的支持，已经取得成效，建立了诸如江苏南大高科这样专门生产金属有机源的厂家，并已经开始生产和销售。大连的高纯氨也开始向科研和生产厂家供货。

（2）国内半导体设备方面：

　　目前国内从事半导体设备研制生产的主要力量有：①信息产业部有几个专门从事设备研发的单位，如：48所、45所等，但受体制的约束缺乏竞争能力，目前处于仿制国外产品，处在研究阶段。②国内有些研究所（如中科院半导体研究所、中科院微电子所、清华微电子所等）针对国内市场开发了MOCVD生长系统、ICP刻蚀机、磁控溅射设备、快速退火炉、接触式光刻机等，这些设备的研究开发人员有较好的器件工艺背景，研制的设备比较实用。③民间资本已投身于半导体仪器设备研究和市场开发。研制生产出LED后封装用研磨抛光机、晶片扩张机、压焊机、灌胶机、离膜机、LED光色电综合测试系统、LED光强分布测试仪、LED电参数测量分析仪等。但总的来说，中国半导体设备制造业的规模较小，设备的自动化程度低，升级换代的周期长，与国外先进水平相比差距还很大，设备研制开发能力大大落后于半导体器件的加工能力。MOCVD是制备氮化镓发光二极管和激光器外延片的关键设备,我国在这一领域还受制于国外。

（3）外延片和芯片方面

　　国内外延片和芯片生产厂家均是沿用1990年代中期国外的常规结构，其发光效率受常规芯片结构取光效率的限制，主要取决于外量子效率的提高，在高外量子效率芯片的生产技术方面，国内有较大的差距。我国超高亮度LED上游、中游（外延片和芯片）产业的起步阶段，制造的技术几乎都来源于科研院所和学校多年积累的科研成果；最近几年有些公司才开始引进海外归来学子或通过收购外国公司作为技术来源。

　　四元系AlGaInP超高亮度LED方面，早期投入研究开发的有13所、山东大学、中科院半导体所等单位，主要在材料外延方面取得突破，同时研发LED芯片，并与企业合作开展产业化工作。接着，山东华光光电子公司、13所、厦门三安公司在材料外延和芯片制造的产业化方面都取得进展，能批量提供红、橙、黄色超高亮度LED外延片和芯片。在芯片制造方面，还有上海大晨公司、深圳普光公司等多家企业均能够批量提供超高亮度AlGaInP红、橙、黄色LED芯片。就目前国内能提供的四元系AlGaInP红、橙、黄色LED芯片来看，总产量太少，还远不能满足市场的需求。此外，国内企业还无法提供发射功率较大的高档次芯片，而芯片参数的一致性、抗光衰、可靠性指标等有待进一步提高。

　　国内在GaN材料研究方面，主要的研究机构有中科院半导体所（参股福日科光、技术转让给深圳方大）、北京大学（参股北大蓝光）、清华大学（参股山东英克莱）、信息产业部13所（参股立德公司）、中科院物理所（参股上海兰宝光电）、南昌大学、长春光机所等，研究水平基本上在几毫瓦量级，半导体白光照明技术的研究刚刚起步，国内在许多技术上还处于跟踪、仿制阶段。国内GaN基LED芯片主要指标见下表4-1。

表4-1国内GaN基LED芯片主要指标

芯片种类	波长(nm)	LED功率(mW)	寿命(万小时)
蓝光	460-480	3～5	1～5
绿光	505	1～2	>1
紫外	380-405	3～4	1～5

　　主要芯片制造公司的基本情况列于下表4-2(未经确认仅供参考)，虽然若干企业的研究基础和企业资本已经达到了形成发光二极管芯片产业的阈值水平，具备了进军半导体照明产业的基础，但无论从规模上(集全国制造红黄蓝绿芯片生产规模尚不及台湾一家上市公司)还是技术上与国外和台湾厂家有明显差距。

表4-2 国内己实现销售芯片或具备生产条件的制造公司 (未经确认仅供参考)

AlInGaN基 芯片公司	说明	AlInGaP基 芯片公司	说明
方大国科	国内第一家实现批量生产并销售，产品包括标准芯片，ITO芯片和倒装焊功率型和照明型芯片，总体技术水平、装备条件和产品品质己接近并赶超台湾同类公司水平。	南昌欣磊	低亮度二元红黄光芯片
上海蓝宝	生产基地在筹建中。	深圳福田	低亮度二元红黄光芯片。
上海蓝光	己实现批量生产，产品为标准芯片。	厦门三安	己实现批量生产并销售，产品为中等亮度四元标准红黄光芯片。
广东普光	具备生产条件。	上海大晨	低亮度二元红黄光芯片，少量三元和四元一般亮度之标准红黄光芯片。
江西联创	具备生产条件。	广东普光	具备生产四元一般亮度标准红黄光芯片条件。
厦门三安	己实现批量生产并销售，产品为标准芯片，并己开展功率型芯片的研发。总体技术水平、装备条件和产品品质己接近台湾同类公司水平。	山东华光	具备生产四元一般亮度标准红黄光芯片条件。
大连路明	具备生产条件。

（4）封装方面

　　我国超高亮度LED封装产业的发展主要是继承多年来国内传统LED封装技术基础，国内LED封装的产业化能力较强，封装的品种也较全，可封装各种外形尺寸和不同颜色的LED显示器件，但封装企业规模偏小，几个有一定实力的企业，年封装能力也只有2～4亿只。而只有年封装能力达到每年10亿只以上，才能参与国际市场竞争；高亮度LED方面，国内大部分企业均可封装,但封装出的LED的质量和一致性较差，白光LED的封装技术有待提高。国内在功率型LED封装方面，虽然“食人鱼”形式封装已能批量生产，但瓦级功率型LED封装还处于开发阶段，目前超高亮度LED芯片主要依靠进口，高档次、性能较好的芯片很难购进。大功率LED封装刚处于开发阶段，主要是苦于没有低价而又达到一定性能的大功率LED芯片，因此很难在封装上有所突破。

（5）LED封装的配套材料方面

　　国内为普通LED封装的各种配套能力也很强，这里指的主要是原材料和配套件，如金丝、环氧树脂、银浆、支架等。但这些配套企业的技术研发能力较弱，产品只能适用于低档次的LED，超高亮度和大功率LED的配套件大部分依赖国外供应商。白光LED目前主要材料还有荧光粉，有用蓝光激发的黄、绿色荧光粉、红色及绿色荧光粉，还有用紫外光激发的三基色荧光粉，虽然有几个企业也在提供，但其技术指标离国外先进水平还有较大差距，其性能和寿命有待提高。