LED照明市场爆发中的节能技术瓶颈分析

　　LED产业链下游的产出要以上游材料为基础，但因材料本身的显示度不明显，人们对材料的关注很容易被弱化，造成对基础材料研究重视不够，以致虽有投入但支持力度不够，难以吸引相关人才，导致材料成为发展瓶颈。目前LED产业仍是以50mm(2吋)或100mm(4吋)的蓝宝石基板为基础，若能利用大直径的硅基板氮化镓(GaN-on-Si)技术，便有可能充分发挥现有硅晶生态系统的完备技术与规模经济效益，达到降低整体LED成本的目标。若比较现行150mm(6吋)蓝宝石基板和运用AZZURRO专利GaN-on-Si技术的150mm(6吋)晶圆，可达到超过75%原料的成本节省。

　　虽然GaN-on-Si具显著的成本优势，但由于技术上的难度，因此一直未能在LED业界广泛应用。问题主要是由于硅基板和GaN的热膨胀系数不同，在制程中会因为两种材质间的晶格错位而产生应力，进而形成曲度(bow)和薄膜厚度不均的问题。曲度和薄膜厚度不均不仅会在后段加工时可能产生破裂，同时也会造成同一片晶圆上制作出的LED具不同的峰值波长(peakwavelength)，增加了日后分选(binning)的困扰。

　　根据AZZURRO于2011年第2季完成的150mm(6吋)GaN-on-Si晶圆来看，已可达到平均厚度6.1μm、标准偏差0.062μm，以及平均峰值波长451.9nm、标准偏差2.1nm的水平。研制设备是LED照明器件发展的另一个基础保障。MOCVD系统是LED外延片、微波功率的异质结构材料生产的必需设备，随着化合物半导体器件市场的不断扩大，MOCVD系统的需求量不断增长，而我国几乎全部依赖进口。国际上主要的MOCVD设备供应商有德国AIXTRON公司和美国VEECO公司，这两家公司对单台MOCVD设备的报价高达2000万元人民币，即便如此，MOCVD系统这样的关键设备，如果涉及国防科技，即使依靠进口也难以获得最优性能。

　　LED封装技术的发展，始终围绕提升散热效率以及缩减终端使用成本这样的主题。新封装材料的使用、新封装规格的形成、新封装工艺的出现，均是为了在保证质量水平的前提下，降低单位流明成本。从全球市场来看，中国LED封装厂商份额提升面临的主要挑战仍然是技术。2013年，行业出现EMC支架封装、FlipChip以及晶圆级封装(CSP)等新兴技术。

　　如今，知识产权已成为LED企业竞争的战略性武器。先进入市场的LED企业为确保先发优势积极布局专利网，将知识产权作为战略性武器以保持领先优势，阻击后发企业进入LED市场。因此，LED照明市场的发展还面临知识产权危机。近10年来，半导体照明市场快速增长，LED知识产权成为国际半导体照明产业竞争的焦点。纵观全球LED知识产权格局，产业的核心专利仍由日本的日亚化学公司、丰田合成公司、美国科锐公司、飞利浦流明公司及德国的欧司朗公司等5大厂商主导。虽然近些年我国大陆地区LED专利申请数量大幅增长，但我国在全球LED知识产权格局中的地位并没有因此得到根本改善。我国LED专利主要集中于中下游领域，中游封装、下游应用环节的专利占申请总量的64%。在关系到产业长远发展的关键技术环节，仍缺乏核心专利。从专利类型上看，我国LED专利以实用新型及外观设计专利为主，发明型专利占比较低，其中国内LED实用型专利占比为59%，外观设计专利占比为15%，而LED发明专利占比仅为26%。

　　3、结束语

　　LED照明是一个成长快速的市场，市场规模迅速攀升，但仍面临诸多技术难题等待突破，比如科研人员和LED生产商一直致力于减小LED“光效下降”带来的损失，但并未解决导致该现象背后的真正原因。

　　据调研预测，2014年中国LED照明产品出货量将达13.2亿只，比2013年增长68%。尽管照明端需求出现持续增长，但是中国的LED却存在核心技术缺乏以及整体产能过剩的状况。我国LED产业链中的主要设备、仪器，目前大部分靠进口。关键原材料、配套件，如荧光粉、蓝宝石、有机源、砷烷、磷烷等要依靠进口，MOCVD外延设备及部分全自动化的芯片和封装设备也依赖进口，而且价位高。封装用的高性能硅胶、环氧材料等也要依靠进口。长期下去，使得产品成本过高，不具竞争力，将制约LED产业发展的全过程。因此，尽快实现关键原材料及设备自给是未来发展的核心。

[编辑：小苏]