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權(quán)威數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)，到2020年全球照明市場(chǎng)規(guī)模將超過(guò)1500億美元，較2010年的1340億美元增長(zhǎng)11.9%。雖然整體規(guī)模增長(zhǎng)不大，但是照明產(chǎn)品結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生明顯變化。
隨著人們環(huán)保意識(shí)的日益增強(qiáng)，LED作為新一代照明技術(shù)，成為全社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)。在價(jià)格不斷下跌，以及發(fā)光效率與壽命不斷提升的雙重因素推動(dòng)下，加上具備省電、節(jié)能以及環(huán)保的優(yōu)勢(shì)，LED照明迎來(lái)了市場(chǎng)爆發(fā)的時(shí)點(diǎn)。然而，技術(shù)的自主研發(fā)是我國(guó)產(chǎn)業(yè)長(zhǎng)期存在的劣勢(shì)，在研判市場(chǎng)趨勢(shì)的同時(shí)，分析LED照明產(chǎn)品生產(chǎn)中關(guān)鍵設(shè)備和重要材料尚存的諸多技術(shù)瓶頸，對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有很好的參考意義。
1、替換潮大幕開啟
權(quán)威數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)，到2020年全球照明市場(chǎng)規(guī)模將超過(guò)1500億美元，較2010年的1340億美元增長(zhǎng)11.9%。雖然整體規(guī)模增長(zhǎng)不大，但是照明產(chǎn)品結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生明顯變化。其中，LED照明市場(chǎng)份額將由2010年的50億美元左右增加到750億美元，即10年將擴(kuò)張15倍。2014 年，LEDinside預(yù)計(jì)全球LED照明產(chǎn)品出貨量將增長(zhǎng)68%，產(chǎn)值達(dá)178億美元。
另?yè)?jù)臺(tái)灣拓?fù)洚a(chǎn)業(yè)研究所的數(shù)據(jù)，目前全球LED照明的滲透率僅為 10%，到2015年或最遲2020年，滲透率將達(dá)到50%，也就是說(shuō)，未來(lái)幾年間，LED照明器件將大量替換傳統(tǒng)照明裝置。圖1所示為近幾年全球LED 照明市場(chǎng)的滲透率趨勢(shì)。
從2014年起，歐美國(guó)家開始逐步淘汰民用市場(chǎng)用量最大的40～60W白熾燈泡，為L(zhǎng)ED照明產(chǎn)品的普及提供了有利的契機(jī)。這也將刺激全球LED照明廠商加快布局LED照明的步伐，進(jìn)一步推升全球LED照明滲透率。美國(guó)政府對(duì)于LED照明的扶持力度正在逐漸加大，能源之星等燈具補(bǔ)貼數(shù)量增長(zhǎng)迅速，促使LED燈具價(jià)格進(jìn)一步降低。
CREE等廠商紛紛看好2014年LED照明市場(chǎng)發(fā)展，并預(yù)期替換性燈具的銷量增長(zhǎng)將成為接下來(lái)的業(yè)務(wù)增長(zhǎng)重點(diǎn)。在市場(chǎng)相對(duì)成熟的歐洲，雖然并未見到大規(guī)模的補(bǔ)貼政策，但是其高昂的電價(jià)以及光文化的差異，使得商用照明與戶外建筑情境照明應(yīng)用持續(xù)存在需求。而未來(lái)幾年隨著白熾燈泡全面禁止政策的影響發(fā)酵，預(yù)估市場(chǎng)將繼續(xù)呈現(xiàn)穩(wěn)定增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。
作為L(zhǎng)ED領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)強(qiáng)國(guó)，日本在推動(dòng)世界LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展的過(guò)程中也發(fā)揮了十分重要的作用。早在十多年前，日本已開始實(shí)施推動(dòng)半導(dǎo)體照明技術(shù)發(fā)展及產(chǎn)業(yè)化的“21世紀(jì)光計(jì)劃”，是世界上最早啟動(dòng)扶持LED產(chǎn)業(yè)政策的國(guó)家之一。
近年來(lái)，在日本政府的大力扶持下，LED照明產(chǎn)業(yè)成長(zhǎng)迅速。同時(shí)日本國(guó)內(nèi)節(jié)能意識(shí)高漲，尤其之前發(fā)生東日本大地震后，政府更提出“低碳素社會(huì)”(節(jié)能減碳)的目標(biāo)。其中LED照明產(chǎn)品飛速普及，成為節(jié)能產(chǎn)品代表。
此外，在LED新興市場(chǎng)如巴西、印度、越南、俄羅斯等國(guó)家和地區(qū)，也相繼出臺(tái)了各種規(guī)劃和草案，扶持LED照明產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。這些地區(qū)對(duì)于LED照明產(chǎn)品的需求呈明顯上升趨勢(shì)，LED照明市場(chǎng)正在快速增長(zhǎng)，尤其是在LED公共照明和商用照明市場(chǎng)表現(xiàn)更為明顯。
多種數(shù)據(jù)表明，未來(lái)1～3年內(nèi)LED照明將完成從15%～60%的滲透，大量的LED照明市場(chǎng)需求將被釋放出來(lái)。有力的扶持政策將直接帶動(dòng)LED照明市場(chǎng)的快速成長(zhǎng)。
2、技術(shù)瓶頸亟待突破
LED發(fā)光效率雖然不斷提升，但仍存在電光轉(zhuǎn)換效率低、散熱性能差、暖白光LED照明的顯色指數(shù)和色溫控制較難等亟待解決的問(wèn)題，這些都已成為現(xiàn)階段制約LED照明行業(yè)發(fā)展的瓶頸。
LED產(chǎn)業(yè)鏈下游的產(chǎn)出要以上游材料為基礎(chǔ)，但因材料本身的顯示度不明顯，人們對(duì)材料的關(guān)注很容易被弱化，造成對(duì)基礎(chǔ)材料研究重視不夠，以致雖有投入但支持力度不夠，難以吸引相關(guān)人才，導(dǎo)致材料成為發(fā)展瓶頸。目前LED產(chǎn)業(yè)仍是以50mm(2吋)或100mm(4吋)的藍(lán)寶石基板為基礎(chǔ)，若能利用大直徑的硅基板氮化鎵(GaN-on-Si)技術(shù)，便有可能充分發(fā)揮現(xiàn)有硅晶生態(tài)系統(tǒng)的完備技術(shù)與規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益，達(dá)到降低整體LED成本的目標(biāo)。
若比較現(xiàn)行 150mm(6吋)藍(lán)寶石基板和運(yùn)用AZZURRO專*GaN- on-Si技術(shù)的150mm(6吋)晶圓，可達(dá)到超過(guò)75%原料的成本節(jié)省。雖然GaN-on-Si具顯著的成本優(yōu)勢(shì)，但由于技術(shù)上的難度，因此一直未能在LED業(yè)界廣泛應(yīng)用。問(wèn)題主要是由于硅基板和GaN的熱膨脹系數(shù)不同，在制程中會(huì)因?yàn)閮煞N材質(zhì)間的晶格錯(cuò)位而產(chǎn)生應(yīng)力，進(jìn)而形成曲度(bow)和薄膜厚度不均的問(wèn)題。曲度和薄膜厚度不均不僅會(huì)在后段加工時(shí)可能產(chǎn)生破裂，同時(shí)也會(huì)造成同一片晶圓上制作出的LED具不同的峰值波長(zhǎng) (peakwavelength)，增加了日后分選(binning)的困擾。
根據(jù)AZZURRO于2011年第2季完成的150mm(6吋)GaN- on-Si晶圓來(lái)看，已可達(dá)到平均厚度6.1μm、標(biāo)準(zhǔn)偏差0.062μm，以及平均峰值波長(zhǎng)451.9nm、標(biāo)準(zhǔn)偏差2.1nm的水平。研制設(shè)備是LED照明器件發(fā)展的另一個(gè)基礎(chǔ)保障。MOCVD系統(tǒng)是LED外延片、微波功率的異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料生產(chǎn)的必需設(shè)備，隨著化合物半導(dǎo)體器件市場(chǎng)的不斷擴(kuò)大，MOCVD系統(tǒng)的需求量不斷增長(zhǎng)，而我國(guó)幾乎全部依賴進(jìn)口。
國(guó)際上主要的MOCVD設(shè)備供應(yīng)商有德國(guó)AIXTRON公司和美國(guó)VEECO公司，這兩家公司對(duì)單臺(tái)MOCVD設(shè)備的報(bào)價(jià)高達(dá)2000萬(wàn)元人民幣，即便如此，MOCVD系統(tǒng)這樣的關(guān)鍵設(shè)備，如果涉及國(guó)防科技，即使依靠進(jìn)口也難以獲得最優(yōu)性能。
LED封裝技術(shù)的發(fā)展，
