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藍(lán)寶石晶圓片的行業(yè)基本情況
2014-05-12 來源: 文字:[    ]

    ①LED 簡介
   LED 是發(fā)光二極管(Light Emitting Diode)的簡稱,是由Ⅲ-Ⅴ族半導(dǎo)體材料通過半導(dǎo)體工藝制備的固體發(fā)光器件,其發(fā)光原理是利用半導(dǎo)體材料的特性將電能轉(zhuǎn)化為光能而發(fā)光。
    LED 具有電光功率轉(zhuǎn)換高、體積小、壽命長、驅(qū)動電壓低、反應(yīng)速度快、耐震性佳、色彩純度高等特性。隨著發(fā)光效率的改進(jìn)及性能的提升,LED 的應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴展。LED 從交通指示燈、手機背光源領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用開始起步,逐步滲入到汽車內(nèi)部照明、電腦背光源等領(lǐng)域,目前正處于進(jìn)入中大尺寸LCD 面板背光源、車燈及通用照明等領(lǐng)域的關(guān)鍵時期,市場潛力巨大。隨著LED白光技術(shù)的日益成熟,LED 照明取代傳統(tǒng)第三代照明將是未來幾年的主流趨勢。LED 應(yīng)用領(lǐng)域情況如下圖所示:


   ②LED 襯底材料
   LED 襯底材料是LED 外延層生長的基層,在外延層的生長過程中,起到支
撐和固定的作用。它與外延層的特性配合要求比較嚴(yán)格,否則會影響到外延層的生長和芯片的品質(zhì)。LED 芯片結(jié)構(gòu)如下圖所示:

   對于生長 LED 外延片而言,首要的問題便是襯底材料的選擇。襯底材料要求與外延材料的晶體結(jié)構(gòu)和組分相同或相近、晶格常數(shù)失配小、結(jié)晶性能好、缺陷密度低,同時二者之間的熱膨脹系數(shù)應(yīng)相近。同時,襯底材料要有好的化學(xué)穩(wěn)定性,在外延生長的溫度和氣氛中不易分解和腐蝕,易于集成,散熱效果好等。藍(lán)綠光 LED 襯底可選用的材料分別有藍(lán)寶石、碳化硅(SiC)、硅(Si)、氧化鋅(ZnO)和氮化鎵(GaN)等。目前,市場進(jìn)入商業(yè)化研發(fā)和生產(chǎn)的襯底材料只有藍(lán)寶石和碳化硅(SiC),碳化硅晶體由于生長技術(shù)難度大、晶體尺寸小、產(chǎn)出率低、價格高、難以實現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。目前,藍(lán)綠光LED 外延片生長90%以上都使用藍(lán)寶石襯底。
    ③LED 產(chǎn)業(yè)鏈
    LED 的產(chǎn)業(yè)鏈包括襯底制作、外延生長、芯片制造和封裝與應(yīng)用,一般將襯底制作和外延生長視為LED 產(chǎn)業(yè)的上游,芯片制造為中游,封裝與應(yīng)用為下游。LED 產(chǎn)業(yè)鏈如下圖所示:

    上游襯底制作和外延生長具有技術(shù)和資本密集的特點,有能力從事 LED 上游產(chǎn)業(yè)的企業(yè)數(shù)量較少,利潤率也較高。上游行業(yè)既是技術(shù)進(jìn)步的瓶頸,也是整個LED 產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵;中游芯片制造行業(yè)對技術(shù)和資本的要求較高,參與競爭的企業(yè)數(shù)量相對較多;下游封裝與應(yīng)用行業(yè)的進(jìn)入門檻相對較低,參與其中的企業(yè)在LED 產(chǎn)業(yè)鏈中數(shù)量最多。由于LED 應(yīng)用領(lǐng)域的不斷延伸,市場規(guī)模也在不斷擴大。
    ④LED 應(yīng)用需求情況
    最近幾年,在各國政府的大力扶持下,LED 產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展,下游應(yīng)用領(lǐng)域逐漸擴大,特別是LED 背光源在大尺寸液晶面板中滲透率的快速提升和LED 照明市場的超預(yù)期發(fā)展使整個LED 行業(yè)呈現(xiàn)迅猛增長勢頭,據(jù)拓墣產(chǎn)業(yè)研究所預(yù)測2010 年全球LED 產(chǎn)值達(dá)到96 億美元,較2009 年增長37%。
    在 LED 主要應(yīng)用領(lǐng)域中,其需求大幅增長的主要動力在中短期主要來源于LED 背光源滲透率的不斷提高,根據(jù)市場調(diào)研機構(gòu)DisplaySearch 發(fā)布的報告預(yù)測,到2013 年,LED 背光源滲透率將達(dá)到74%;在中長期而言,LED 增長的主要動力則來自照明市場的全面啟動,隨著LED 發(fā)光技術(shù)的不斷提升以及世界各國節(jié)能政策的推行,LED 全面替代傳統(tǒng)燈具的趨勢已不可逆轉(zhuǎn)。由于LED 照明節(jié)能效果明顯,眾多國家紛紛制訂了禁用白熾燈的時間表,以加快推進(jìn)LED 在照明領(lǐng)域的應(yīng)用。全球禁用白熾燈時間表如下圖所示:

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