大功率芯片遭遇专利技术瓶颈 LED路灯成主流应用领域

LED产业属于半导体相关的高科技产业。纵观如今的高科技产业，特别是半导体相关的高科技产业，如集成电路、通信、激光等，处于上游的芯片往往是整个产业的关键。这种关键作用不仅仅体现在上游芯片的性能和价格决定了中下游产品的性能和价格，还体现在芯片供应商往往控制着整个产业的专利及标准。LED照明芯片的性能很大程度上决定了整个产品的性能。

LED产业链上游主要技术包括衬底设计、外延片生成，最后形成芯片。根据对发光效率要求的不同，可以分为大功率芯片和小功率芯片。在应用方面，小功率芯片主要应用于手机、笔记本电脑和电视指示等对发光效率要求不是很高的领域，大功率芯片则主要应用于目前市场前景向好的路灯照明等领域。

LED路灯成主流应用领域

路灯是非常特殊的灯具，不仅要解决它的均匀度，还要解决它的亮度问题。路灯的配光有一定的要求，即覆盖面积足够大、光线可以向左右方向拉长。如果配光达不到要求，就会造成路灯下面是亮的，路灯与路灯之间是暗的，好似斑马身上的花纹，所以有人形容LED路灯是‘斑马线'.如果芯片的光效不能达到100lm/W以上，芯片本身的稳定性及可靠性不好，即便散热再好，光学设计再优良，都很难达到照明的要求。所以，小功率芯片的LED路灯不仅远远达不到节能的效果，而且各厂家的产品相互之间不能通用，因此，大功率集成芯片将是未来LED路灯应用的主流。芯片集成的大功率芯片--将高亮度LED小芯片以集成电路的封装技术封装在铝基板上，缩短了传热路径，制成散热性较佳的LED大功率芯片。

芯片企业增多市场曙光初现

LED产业研究机构LEDinside日前发布最新报告，截止2009年8月，中国大陆现存LED芯片生产企业达62个，近几年呈快速上涨的势头。1999年是中国LED芯片企业开始飞速发展的开始，在98年中国仅有3个相关企业，99年增加了6个，并从99年至2009年每年都有2-7个企业进入LED芯片行业。

从国内市场的收入来看，去年国产LED芯片销售额是6500万人民币，这大大超过了2003的1000万人民币。在2008年LED应用收入中，占最大部分的是封装和芯片制造业，分别是185亿元人民币及19亿元人民币。在下游应用领域需求的刺激预期之下，很多企业在开始扩产，三安光电今年将18台MOCVD设备扩张到33台。此外，一些在小芯片领域技术相对成熟的企业，也开始准备上马大功率芯片的项目。国产大功率LED芯片的光效增长越来越快。2005年，使用进口芯片封装，中国最好的白光LED在350mA电流下光效达到了30?35lm/W,而使用国产芯片封装的却只有20?25lm/W.现在，国产LED芯片的封装已达到了在350mA电流下光效为80?90lm/W.

企业自主量产少 主要依赖进口

虽然中国的LED产业越来越强，但其高亮度产品的性能仍然落后于世界的领先水平。和海外制造商相比，中国公司是小规模的，在产品质量上还存在着巨大的差距。国产LED芯片的大多数应用在中低端的产品中，而85%的大功率芯片还得依靠进口。中国大陆62个LED芯片企业中至今真正大量生产的企业并不多，并且外延片主要还是依赖台湾、美国等地区进口，LED芯片生产方面也更多的集中在小功率芯片。国内的LED企业，每10家使用大功率芯片的企业中有8家用的是国外企业生产的芯片，每10家使用小功率芯片的企业中大约有5家用的是国产芯片。国内的出现了武汉迪源、广州晶科、西安华新丽华等专注于大功率芯片生产的厂商，但从目前情况来看大功率芯片主要还是依赖进口。

大功率芯片研发存在技术难点

小功率芯片对外延片的材料质量要求不高，所以相对容易做，国内很多LED企业目前已经掌握小功率芯片技术。今年以来国内企业在技术上取得了比较明显的进展，技术趋向于成熟。大功率LED芯片对外延材料要求很高，如果材料生长质量不高，就会导致芯片转换效率不高，热量多。

除了外延材料问题之外，大功率芯片的主要技术难点还有：二次光学设计、散热设计和电源系统设计等。但是大功率市场目前国内的水平与国际领先技术的差距正在缩减。以三安光电为例，目前已经可以生产发光效率为80lm/W的水平。国际指标是发光效率为100lm/W,以此为标准，三安光电的水平与国际水平相差2-3年左右。此外，由于国外在核心基础技术方面的专利陆续到期，业内分析人士也指出，对于上游的企业也将带来减少使用成本等利好。

专利阻碍本土企业的赶超

国际LED的关键技术主要集中在衬底材料、外延材料生长、大功率芯片制造、白光LED制造等方面。这些技术的核心专利为国际上的几家大公司所控制，Nichia是其中拥有专利数量最多，对专利格局最有影响力的公司。LED芯片基片制造的主流技术是蓝宝石衬底技术和碳化硅衬底技术，它们分别属于日本日亚公司和美国Cree公司。我国芯片制造企业大多使用日本日亚的蓝宝石衬底技术，但需要向日本日亚缴纳不菲的专利费用。

国外的企业精明之处在于，它像微软一样鼓励国内企业用盗版，这样就会将别的企业排除在市场外面。但最终，整个市场就会对它们的依赖性就非常高。现在，国内企业的芯片基本上都是进口。小芯片领域国内和国外差距不大，技术相当成熟。在外延片、大芯片这两个领域，双方的差距太大了，国内短期内不可能赶上去，即便赶上去也绕不开它的专利。但是只要主要的竞争对手都有缴纳，大家还是在同一竞争起跑线上，台湾各大涉蓝光和白光的LED芯片厂在成长过程中都经历过LED诉讼，在诉讼中达成和解，取得专利授权，不断壮大。最佳应对措施是现阶段做大规模，获得专利授权，同时不断加强自身研发，提高在专利诉讼中的议价能。

本土大功率照明芯片计划纷纷受阻或下马

尽管国内有一些厂家可以提供显示及背光源应用所需的小功率LED芯片，但是面对巨大的照明应用市场，目前中国尚无一家企业能提供可量产的大功率照明LED芯片。尽管有些本土芯片商试图研发大功率照明LED芯片，但研发计划却纷纷受阻或者下马：

1、大连路明原计划用于研发芯片的3亿元贷款由于政府的不愿担保而无法落实，致使芯片研发计划下马，再加上面临第2批“337”调查和全球金融危机，目前公司的境况比较糟糕，已经无力再投资研发计划。

2、上海蓝光在彩虹集团参股控股之后，目前彩虹集团对于金额庞大且风险很高的芯片研发计划持保持甚至否定的态度。

3、厦门三安的优势市场在于显示方面，尽管最近有意进军大功率照明芯片研发，但是在金融危机的影响下，受资金及市场定位等因素影响下，已暂缓此研发计划。

4、杭州士兰在受到第二批“337”调查后，企业的芯片研发计划严重受阻，其不少关键研发人员已流向其它相关企业。

5、深圳方大国科在市场萎缩、成本升高的压力之下，已放弃对芯片研发的巨额投资，而转向中下游的封装及应用。

6、江西联创的报表已经显示其财务状况堪忧，面临被收购兼并的危险，已不可能再投入芯片研发。

结语：

LED照明产业的核心问题并非在于中下游的封装及应用，而是在于上游的高端芯片。可以想象，如果未来中国一直缺失高端的LED芯片，即便政府在示范工程上投入十倍百倍的资金，那也只是为外国芯片厂商在中国赚取更丰厚的利润，中国本土的封装及应用企业永远只能获得微薄的“辛苦费”，中国的LED产业必将步入悲哀的DVD产业的后尘。

此外，如果没有自主的LED高端芯片，对于国内LED公共检测机构来说也是沉重的打击。如果真是如此，根据高科技产业的规律，整个产业的各个环节的标准都只能按照国外标准实行，那么检测机构也只能通过国外标准组织认定才能赚取少量的“检测费”，而毫无能力自主地自立标准、规范市场。