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權(quán)威數(shù)據(jù)預測，到2020年全球照明市場規(guī)模將超過1500億美元，較2010年的1340億美元增長11.9%。雖然整體規(guī)模增長不大，但是照明產(chǎn)品結(jié)構(gòu)會發(fā)生明顯變化。
隨著人們環(huán)保意識的日益增強，LED作為新一代照明技術(shù)，成為全社會關(guān)注的焦點。在價格不斷下跌，以及發(fā)光效率與壽命不斷提升的雙重因素推動下，加上具備省電、節(jié)能以及環(huán)保的優(yōu)勢，LED照明迎來了市場爆發(fā)的時點。然而，技術(shù)的自主研發(fā)是我國產(chǎn)業(yè)長期存在的劣勢，在研判市場趨勢的同時，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)預測，到2020年全球照明市場規(guī)模將超過1500億美元，較2010年的1340億美元增長11.9%。雖然整體規(guī)模增長不大，但是照明產(chǎn)品結(jié)構(gòu)會發(fā)生明顯變化。其中，LED照明市場份額將由2010年的50億美元左右增加到750億美元，即10年將擴張15倍。2014 年，LEDinside預計全球LED照明產(chǎn)品出貨量將增長68%，產(chǎn)值達178億美元。
另據(jù)臺灣拓撲產(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，滲透率將達到50%，也就是說，未來幾年間，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 照明市場的滲透率趨勢。
從2014年起，歐美國家開始逐步淘汰民用市場用量最大的40～60W白熾燈泡，為LED照明產(chǎn)品的普及提供了有利的契機。這也將刺激全球LED照明廠商加快布局LED照明的步伐，進一步推升全球LED照明滲透率。美國政府對于LED照明的扶持力度正在逐漸加大，能源之星等燈具補貼數(shù)量增長迅速，促使LED燈具價格進一步降低。
CREE等廠商紛紛看好2014年LED照明市場發(fā)展，并預期替換性燈具的銷量增長將成為接下來的業(yè)務(wù)增長重點。在市場相對成熟的歐洲，雖然并未見到大規(guī)模的補貼政策，但是其高昂的電價以及光文化的差異，使得商用照明與戶外建筑情境照明應用持續(xù)存在需求。而未來幾年隨著白熾燈泡全面禁止政策的影響發(fā)酵，預估市場將繼續(xù)呈現(xiàn)穩(wěn)定增長態(tài)勢。
作為LED領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)強國，日本在推動世界LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展的過程中也發(fā)揮了十分重要的作用。早在十多年前，日本已開始實施推動半導體照明技術(shù)發(fā)展及產(chǎn)業(yè)化的“21世紀光計劃”，是世界上最早啟動扶持LED產(chǎn)業(yè)政策的國家之一。
近年來，在日本政府的大力扶持下，LED照明產(chǎn)業(yè)成長迅速。同時日本國內(nèi)節(jié)能意識高漲，尤其之前發(fā)生東日本大地震后，政府更提出“低碳素社會”(節(jié)能減碳)的目標。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新興市場如巴西、印度、越南、俄羅斯等國家和地區(qū)，也相繼出臺了各種規(guī)劃和草案，扶持LED照明產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。這些地區(qū)對于LED照明產(chǎn)品的需求呈明顯上升趨勢，LED照明市場正在快速增長，尤其是在LED公共照明和商用照明市場表現(xiàn)更為明顯。
多種數(shù)據(jù)表明，未來1～3年內(nèi)LED照明將完成從15%～60%的滲透，大量的LED照明市場需求將被釋放出來。有力的扶持政策將直接帶動LED照明市場的快速成長。
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，人們對材料的關(guān)注很容易被弱化，造成對基礎(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)濟效益，達到降低整體LED成本的目標。
若比較現(xiàn)行 150mm(6吋)藍寶石基板和運用AZZURRO專*GaN- on-Si技術(shù)的150mm(6吋)晶圓，可達到超過75%原料的成本節(jié)省。雖然GaN-on-Si具顯著的成本優(yōu)勢，但由于技術(shù)上的難度，因此一直未能在LED業(yè)界廣泛應用。問題主要是由于硅基板和GaN的熱膨脹系數(shù)不同，在制程中會因為兩種材質(zhì)間的晶格錯位而產(chǎn)生應力，進而形成曲度(bow)和薄膜厚度不均的問題。曲度和薄膜厚度不均不僅會在后段加工時可能產(chǎn)生破裂，同時也會造成同一片晶圓上制作出的LED具不同的峰值波長 (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晶圓來看，已可達到平均厚度6.1μm、標準偏差0.062μm，以及平均峰值波長451.9nm、標準偏差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，隨著化合物半導體器件市場的不斷擴大，MOCVD系統(tǒng)的需求量不斷增長，而我國幾乎全部依賴進口。
國際上主要的MOCVD設(shè)備供應商有德國AIXTRON公司和美國VEECO公司，這兩家公司對單臺MOCVD設(shè)備的報價高達2000萬元人民幣，即便如此，MOCVD系統(tǒng)這樣的關(guān)鍵設(shè)備，如果涉及國防科技，即使依靠進口也難以獲得最優(yōu)性能。
LED封裝技術(shù)的發(fā)展，
