曾一平：大家上午好。我是頭一次參加這種類型的會，也是第一次在這樣類型的會上做報告。過去大概國際國內(nèi)的會議參加了很多，各種報告也做過很多，根本上是從純學術(shù)方面的，受到我的學生再三邀請，希望我能夠在這樣一個場合做LED產(chǎn)業(yè)和前景開展的報告，我們比擬誠惶誠恐。我們做科研的人通常既不懂產(chǎn)業(yè)也不懂市場，如何從專業(yè)的角度看市場，我還是試圖給大家做一點簡單的分析，講什么呢，后面我會給大家一些提示。今天上午我聽了一些報告，覺得還是很有感觸的。到現(xiàn)在為止我沒有買股票，參加了今天的這個會我可能會買點股票回去試一試。

題目和咱們定的不太一樣，我覺得還是根據(jù)我們現(xiàn)在的感受。半導體研究所是有一個中科院的照明研發(fā)中心。我更正一下我不是主任，主任是我們研究所的所長，照明中心直接是科學院的。照明中心成立于2006年，是我們國家投資最大的，相當于投資一個億建成的，相當于一個產(chǎn)業(yè)平臺，得到了國家的支持。我們大概每個月都會有全國各地的想開展半導體照明產(chǎn)業(yè)的地方政府和企業(yè)家到我們研究所，希望獲得一些咨詢和指導。但是我們能力有限，一般給不出指導。今天我根據(jù)我們的一些經(jīng)驗，LED半導體照明到底是怎么回事，我還是講一些技術(shù)，大家對它有一些初步的了解之后，能獲得一些初步的判斷。

內(nèi)容包括這樣幾個方面，簡單的講一下，我花一點時間給大家簡單介紹一下LED。一個是LED用在哪些方面，雖然大家好象比擬清楚，但是還是給大家稍過一下，稍談一下LED和半導體證明，現(xiàn)在從政府從全世界來看，關(guān)注半導體證明并不是LED本身，還有國內(nèi)目前的一些根本狀況給大家介紹一下。

簡單說了LED的就是一個發(fā)光的二極管，簡單來說就是一個正電子和負電子組成的這樣一個材料，這種材料再加上電壓以后，兩個電子碰撞以后就研磨掉，產(chǎn)生一個光子，就發(fā)出光來了，就跟閃電的道理是一樣的。

第一個二極管產(chǎn)生于1962年，下邊是一個簡單的圖。二極管有這樣一些根本的特性，正是由于這些特性，決定了它現(xiàn)在處于這樣一個地位。顏色至少有90%是由材料決定的，也就是說我們?nèi)耸遣荒芨淖冞@個二極管的顏色的，用什么材料做成什么樣的二極管出現(xiàn)什么樣的顏色。也就是說在這個結(jié)構(gòu)當中微微可以調(diào)整一下發(fā)光二極管的顏色。第二個所謂的二極管都是供電的，后面我會講到交流的開展趨勢，根本上是三到五伏的。第二個它的響應時間是納秒，再一個是它的壽命，大家知道材料本體的壽命至少可以到達10萬小時。半導體是一個點光源，微米—毫米。未來的開展可能會有一些變化，但是總的來說它是一個微小的體積。發(fā)光二極管目前總的來看，在可見光的階段大概只有兩類，一類是深化加體系的，所有發(fā)紅光和黃光的二極管，我們都認為是在一個砷化鎵的體系當中的，它涵蓋的顏色范圍是從紅光到黃光。另外一個和半導體照明聯(lián)系最緊密的，也是大家最關(guān)注的就是藍光和紫光一直到綠光這樣一個波段，這兩個材料體系構(gòu)成所有的發(fā)光二極管。這個我就不詳細介紹了，相對來說看起來還是稍微有點復雜的結(jié)構(gòu)。比方說藍光的發(fā)光二極管，首先是由一個藍寶石的基底，這里有發(fā)光層，有很多的多種化合物組成的，像一個三明治結(jié)構(gòu)。它的結(jié)構(gòu)雖然不是特別復雜，但是控制難度非常大，每一次的厚度平均在兩個納米左右，也就是所有的發(fā)光的顏色，發(fā)光的性能，顏色、光效、漏電包括最后影響它的一致性和價格，80%都在這當中決定了，這個做好了后面再做芯片，所有的性能都在這里決定了，這也是后來我要講到的在LED里面這是最核心的一個企業(yè)。整個發(fā)光二極管所有的特性80%都已經(jīng)決定了。

從儀表的顯示到靜態(tài)景觀照明到動態(tài)景觀照明，應用領(lǐng)域非常廣，這是背光源的很大應用，從、MP3等這是簡單的背光源，到一些大的電腦背光源，稍微強調(diào)一下電視背光源這是08年開始，也就是09年正式起步的一個拉動LED市場最大的原動力在這一塊。這個正在起步的，像汽車電子里面除了尾燈之外，還有在汽車內(nèi)部一直到汽車的前大燈，這就是LED進入，現(xiàn)在大家都看到了，開始進入所謂的半導體照明的各種燈具，這是一個典型的案例，整個的餐館，所有的燈都是用LED來做的。未來人們期望的是到達這樣一個過程的時候，也就是半導體照明開展到中級階段的顯示。

LED在半導體領(lǐng)域當中是很古老的器件，人們一直到上世紀90年代末期以前一直沒有受重視，大家并沒有覺得它有什么特別的重要性，正是由于光效提高以后，人們才發(fā)現(xiàn)它有重要的意義。如果要實現(xiàn)照明，實現(xiàn)白光的一些根本的方法，大家知道三基色，有紅、藍、綠三種顏色，同時可以用藍光和黃光也可以配出白光，現(xiàn)在我們看到的發(fā)光二極管做成白光照明用的全部是這樣一種方式，必須用藍色的發(fā)光二極管，然后用它激發(fā)黃色的熒光粉，但是它的造價本錢很高。

沒有藍光之前，LED是不會進入照明的，藍光是什么時候突破的？大概是在1994年，它在1992年到1994年整個實現(xiàn)了藍光LED技術(shù)性的突破，從這時候起，全世界拉開LED照明的序幕，日本大概是在1998年在政府的高度提出叫“21世紀照明〞，美國提出“下一代照明方案〞，歐盟是2000年提出“彩虹方案〞，中國在2003年七部委聯(lián)合提出了“中國半導體照明光程〞。是給大家展示一下，人類從非主動照明到主動照明，到火的時代，整個的過程照明的第一個時代是火的時代，第二個時代是電力的時代，第三局部就是這個半導體照明時代。大家為什么會把它上升為這樣一個高度呢？白熾燈是最古老最傳統(tǒng)的，但是它的發(fā)光效率大家都知道，大體上只能轉(zhuǎn)化成10%幾左右，也就是說把電變成光的效率只有80%的全部變成無用的，大家不可見的光，理論上現(xiàn)在大家都知道，所有做LED，一瓦的電發(fā)出多少的光，在傳統(tǒng)照明領(lǐng)域，發(fā)光效率最高的是高壓鈉燈，一瓦電可以發(fā)出120lm的光。半導體照明有兩種方法，如果用三種顏色的LED把它組成一個白光，每瓦的光可以到達每瓦355，是白熾燈的20倍左右。

這就是整個在半導體領(lǐng)域當中的一個常用的數(shù)據(jù)，就是因為這個數(shù)據(jù)，由于理論的預期是這樣，還有一個技術(shù)預期，通常的理論預期和技術(shù)預期會差異，因為理論預期認為是完美，技術(shù)預期認為是可實現(xiàn)的目標，在2000年的時候提出來了這樣一個預期，用LED做照明，至少在技術(shù)上可以實心200lm是沒有問題的，超高的光電轉(zhuǎn)換效率預期，成為取代傳統(tǒng)照明的第一誘因。在半導體宣講里面有幾個概念，比方說到達這樣一個水平的時候，如果我們LED有一天真的能夠到達這樣一個效率的話，把中國的照明取代三分之一，一年節(jié)省的電至少是一個三峽水電站的電。美國人在09年底有一個很著名的預測，他們不是簡單的預測，是統(tǒng)計了100年全世界照明的歷史，又加LED可行性加了一個分析。如果用傳統(tǒng)照明的話，因為照明通常是和GDP有一個線行的增長，如果按照這樣一個預測，到2050年的時候，現(xiàn)在全世界發(fā)的電量不夠，那時候照明用的電，如果還用煤等發(fā)電的話只能增長2到3倍。主要是由于這樣的原因，大家對LED產(chǎn)生了極其大的關(guān)注。實際上，作為政府來說，最高關(guān)注是因為這樣的一個原因。當然了，本身LED是光源革命性的變化，而不僅僅是效率的提高。

半導體照明除了我前面舉的例子，如果將來老百姓家里用的是LED的照明，你直接可以用這個燈作為無線上網(wǎng)的通訊，你可以把LED的光源調(diào)制到100兆，當然它有缺點了，LED的燈是可以開的，開到最低兆度的時候，你可以把它作為很多場合的無線傳輸。LED它不簡簡單單是一個照明，它的應用領(lǐng)域是極其豐富的。

下面說一下LED技術(shù)開展的趨勢。這是美國09年底每年會發(fā)布，全世界根本上把美國的能源部開展作為一個公認技術(shù)開展的路線圖。

這個圖我就不細講了，就是這樣一個觀念。在通用照明領(lǐng)域，02年的時候LED只占到0.03%，即使到了08年的數(shù)據(jù)也只占到了1%，預計到2021年會占到10%，到了2003年會占到20%到30%。飛利浦有一個預測比這個高得多，快得多。LED或者是半導體照明還有巨大空間，這個時間也會持續(xù)的比擬持久。技術(shù)方面，大家都在關(guān)注什么，作為我們做研究的人來說，第一關(guān)注的依然是我說的方向?，F(xiàn)在大家知道，產(chǎn)業(yè)的水平大概最好的也就在100到120lm左右，國內(nèi)是80—100lm左右。如果不到達150lm以上，大家認為它的照明意義不大。這是一些數(shù)據(jù)，目前2021年到達的水平。整個一個燈的效率，每個效率一乘。

效率問題當中最重要的兩個效率是內(nèi)量子效率和出光效率。多少個電能變成多少個光，第二就是出光，在我們LED里面還有一個很嚴重的問題，正負電子碰到一個光，光可能就在LED里面來回跑，這個問題是困擾全世界的兩個技術(shù)問題，如果這兩個問題得到比擬大的突破以后，整個光效問題就有一個極大程度的解決。這兩個問題在產(chǎn)業(yè)里面或者在研究里面來看是哪兩個技術(shù)呢，就是在LED產(chǎn)業(yè)當中，主要取決于外延和芯片。內(nèi)量子效率和出光效率的提升，不僅帶來了光效的提升，同時極大緩解散熱問題、壽命問題，并影響甚至改變結(jié)構(gòu)。

這是更學術(shù)一點，我們叫Droop效應，隨著電流的加大，它的效率就會下降，并且下降的很厲害，這樣的話怎么能夠使電流加大的時候效率下降不多，這也是一個極其重要的問題，都牽扯到后續(xù)的壽命散熱等問題，第一局部全世界無論是產(chǎn)業(yè)，特別是在研究領(lǐng)域里最關(guān)注的三個效率問題，一個是外量子效率一個是內(nèi)量子效率，這是最典型的第一個。

第二個我們叫開展方向，首先大家知道LED有外延材料，芯片結(jié)構(gòu)分幾種，有正裝、倒裝、垂直、倒裝薄膜。這是一些個人的看法，不一定很對，目前還是以正裝為主，但是正裝和倒裝相比，個人有一些不同的看法。曾經(jīng)有一度大家認為倒裝是一個趨勢，雖然有好處但是它在芯片制造過程還是有了一些復雜度，并且光效提高，包括散熱問題也帶來了一些新的問題，潛力的并不是很大，但是目前主流產(chǎn)品我們個人認為垂直結(jié)構(gòu)可能是整個LED未來開展的主要方向，但是現(xiàn)在掌握這個方向主要是在國際上。倒裝薄膜有一定的好處，當然也有一定的成熟度不太成熟，大家對它的開展并不是特別的看好。

LED必須要由直流來驅(qū)動的，全世界各地都是，發(fā)電本身是交流的，輸送本身也是交流的，再把交流轉(zhuǎn)化成直流比擬麻煩，現(xiàn)在直接創(chuàng)造了一種交流LED，主要以韓國的首爾，技術(shù)是臺灣來做的，也是在09年和2021年的開展比擬快。當然有一些問題，光效也偏低一些，本錢偏高一些，所以他們認為，交流LED可能適合要求量不高的，如果高的話可能還有一些問題，這個沒有一些定論，也是將來的開展方向之一。

第三個是模塊化，剛剛我講了，大家也能看到這個LED燈，包括手電筒，能看到的燈都是一顆一顆的小LED?？赡苤K化是一個趨勢，比方說現(xiàn)在大體上是一瓦為標準，比方說五瓦做一個LED的變燈，現(xiàn)在已經(jīng)開始做更大的，直接做一個五瓦的芯片封裝起來，甚至做成10瓦、20瓦，30瓦，解決的不好它的效率會大大的下降。大家覺得可能是一個開展方式，一旦內(nèi)量子效率和外量子效率有大幅度提高的時候，散熱不會再成為問題的時候，可能就會出現(xiàn)整個LED光源的變化。所以這個也是一個開展的趨勢之一，會開展成什么樣大家沒有定論，但是這是非常值得關(guān)注的一件事，維羅可能是一個超大芯片，這樣可能會影響到整個LED產(chǎn)業(yè)的開展，包括芯片企業(yè)現(xiàn)有的芯片的形式都會發(fā)生改變。

現(xiàn)在全世界85%左右還是2英寸左右，從2英寸開始到12英寸，為了降低本錢，LED現(xiàn)在也開始往大尺寸走，主要還是取決于我國前面講到的外延技術(shù)，現(xiàn)在大家認為可能以后會走到6英寸。

這是一個更超前一點的，能否實現(xiàn)也沒有定論的叫無熒光粉技術(shù)?，F(xiàn)在技術(shù)上已經(jīng)實現(xiàn)，我的外延材料直接通電以后發(fā)出的既不是藍光，也不是紅光，直接發(fā)出的是白光，我通過一些人工的結(jié)構(gòu)，材料本身里面的既可以發(fā)黃光又可以發(fā)藍光。如果說突破以后，整個又變了，沒有熒光粉了整個的封裝都不一樣，所以這是學術(shù)界關(guān)注的問題。

現(xiàn)在所有的，我指的是藍光，根本上和照明沒有直接的關(guān)系，剛剛我說了必須有藍光才有照明，藍光目前是氮化鎵這個體系的，目前面臨的最大的問題，做材料的時候沒有一個適宜的基底，氮化鎵沒有氮化鎵單晶難度太大，理論上類似于金剛石了，要在一萬個大氣壓，幾千度下才能做出來。當然有一些其他的方法在做。目前帶來了很多的問題，實際上光效提不高的最主要的原因就是沒有襯底，人們想了很多的方法到120lm的，如果只有襯底沒有新的突破，大家有一定的看法，有人認為沒問題。藍寶石不用以后，除了光效提高，自然是一個垂直結(jié)構(gòu)，不是剛剛我們說的正裝、倒裝都不需要了，藍寶石不導電，才導致現(xiàn)在有正裝和倒裝的結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)在什么時候氮化鎵的襯底能到達一個商業(yè)化可用的水平，現(xiàn)在還沒有一定的說法，但是這是一個極其重要的開展趨勢。

簡單說一下產(chǎn)業(yè)鏈的劃分，整個LED產(chǎn)業(yè)鏈大概看一下有六大局部。剛剛我說襯底自然是很重要的，它是非常獨立的一局部，因為藍寶石襯底你可以用來做氮化鎵，還可以做別的，僅僅是一個襯底，照明產(chǎn)業(yè)本身不具備技術(shù)很密切的關(guān)聯(lián)性。第二是設(shè)備，設(shè)備也是很獨立的一塊，最緊密的這一塊我們叫外延、封裝到應用，我把這兩快放在一起，全世界90%的產(chǎn)業(yè)鏈外延和芯片是同一家企業(yè)在做的，除了當初韓國有一點，國內(nèi)有一家。封裝是很獨立的一塊，整個產(chǎn)業(yè)鏈當中所謂的效率等一些問題決定了整個的應用，所以大家都認為這是整個產(chǎn)業(yè)鏈的核心產(chǎn)業(yè)。如果前面一旦發(fā)生一些變化，那么這個產(chǎn)業(yè)鏈封裝的芯片，大家認為在模塊化以后，這個產(chǎn)業(yè)鏈可能會有融合。

如果以后用AC的話，產(chǎn)業(yè)鏈又變了，所以技術(shù)的開展對產(chǎn)業(yè)的開展又會有很大的改變。簡單說一下國內(nèi)現(xiàn)在的現(xiàn)狀，中國大概在十五末的水平了，大概在2005年左右已經(jīng)有這樣的水平了，當時國際上至少已經(jīng)到六七十、七八十這樣的水平了，目前國內(nèi)是這樣的一個水平，80到100lm/W，我們不少還有在80多的，還有接近100的總體水平，韓國和臺灣大體是這樣的水平，美日歐大致在這樣的水平以上，衡量這些水平的經(jīng)典指標，這是國內(nèi)企業(yè)和國際企業(yè)的根本狀況。這是LED現(xiàn)在所謂在LED比擬權(quán)威的，它每年會統(tǒng)計全世界各國，這是09年底統(tǒng)計的產(chǎn)業(yè)排名，這個排名沒有太大意思，但是大體上說明了什么，前十位我們認為這是中國目前LED產(chǎn)業(yè)的核心企業(yè)，我稍解釋一下，這個排名是這樣的，它只排銷售額，但是這個銷售額它排什么名次呢，另外這個企業(yè)如果不做外延是不統(tǒng)計的，因為不做外延大家在LED產(chǎn)業(yè)鏈當中不認為是一個核心技術(shù)產(chǎn)業(yè)，所以不做統(tǒng)計。如果沒有自己的外延產(chǎn)業(yè)，不參加本次排名，他們給的這樣一個解釋。目前中國大概已經(jīng)有62個所謂的既做外延也做芯片，剛投產(chǎn)的一些企業(yè)。但是前十位，我們認為還是目前中國比擬有一定實力，有一定根底的，有一定地位的核心企業(yè)。

這是一個世界上的LED的排名，前幾位根本上是日本和美國的企業(yè)。上游的不太多，主要是下游的應用產(chǎn)業(yè)，所以大家對這些排名有一些看法。公認的全世界的頂級巨頭，根本上被這三家囊括了。

這是我們的一點體會和總結(jié)，國內(nèi)的半導體照明核心企業(yè)，雖然有前十名的排名，但是大家認為還沒有龍頭企業(yè)，并沒有一家獨大的局面。產(chǎn)業(yè)規(guī)模有所差異，但根本水平根本上是在一個水平線上。與歐美日相比，我們國家缺乏核心技術(shù)，我們的產(chǎn)品根本上不在LED的高端。新技術(shù)開發(fā)不多，這幾年公布的也好，發(fā)布的也好，新方法、新技術(shù)大概還是以歐日美為主?？傮w來說我們是處于一個跟蹤地位，但是開展極快，差距縮小的很多，現(xiàn)在認為可能只有兩三年的差距，差距很小開展很快，這是一個非常可喜的。還有大家一致認為，即使能進入通用照明，中國也不會存在過多的62家企業(yè)，中國什么時候開始不知道，但是大家認為，在幾年或者是長一段時間以后，中國的LED企業(yè)會發(fā)生比擬多的兼并和重組。

現(xiàn)在主要是以背光源和通用照明，最大的一塊來源于背光源，增長的一塊主要是超高亮度，比方說普通顯示要求很低了，檔次很高，主要增長是超高亮度這一塊，還有一些數(shù)據(jù)我就簡單的過一下。

從背光源來看，電視背光源肯定是未來增長最大的一塊，并且份額也會最大，到2021年會超過所有的等一些小的背光源。目前的背光源占的還比擬少，但是說法不一樣，從09年到2021年增長了30%，以韓國三星為代表的，整個拉動LED市場目前最大的驅(qū)動力是電視的背光源。這一塊是照明，照明的增長看法有三條曲線，大概認為比擬合理的是中間的這樣一條曲線。這是整個的驅(qū)動力，實際上這一塊是價格的變化，未來的形勢有很大的變化，這是降低本錢的主要途徑。另外我說，效率在假設(shè)干年內(nèi)依然關(guān)注的問題，第三是芯片企業(yè)是一些質(zhì)量的改良。

后面是一些國家科研比擬大的規(guī)劃，一個是產(chǎn)業(yè)方面的低本錢的技術(shù)，另外就是大尺寸的LED，OLED作為照明領(lǐng)域，顯示可能會有很大的開展，但是作為照明可能是一個補充，LED現(xiàn)在面臨著一個很關(guān)鍵的問題，我們的裝備完全依賴于進口。剛剛我說的模塊化集成化，在國家層面的一些規(guī)劃。這是模塊化和集成化新的開展方向，包括醫(yī)療的，還有LED的爭論比擬大，就是作為照明的話是對人的生理是有一定影響的，所以現(xiàn)在已經(jīng)提升到對生物學和生物效應這一塊。

這一點是一個簡單的人家做的比擬詳細的測試，大家知道現(xiàn)在路燈很多都用LED了，到底合算不合算，在現(xiàn)場做了跟蹤測試，多少個燈顯示的時候只考慮兩張表，它有很多的表，最后就得出這樣的一個結(jié)論。LED燈具均勻度低，同樣歷程道路比高壓鈉燈使用的等數(shù)高出20%到30%左右，才能滿足城市道路照明設(shè)計標準?，單燈燈具價格高于高壓鈉燈4倍多，雖然維護本錢耗電量降低，但初始投資本錢遠遠高于高壓鈉燈，整體運行本錢是高壓鈉燈2倍多。

這樣來看，半導體照明實際是剛剛開始，也就是說還沒有真正的進入，特別是技術(shù)開展的空間巨大，應用領(lǐng)域會不斷的超出我們的預期。還有一點，我們認為目前半導體照明的技術(shù)，作為企業(yè)來說技術(shù)會比規(guī)模更重要，但是規(guī)模有個前提，太小的規(guī)模沒有實力，自己的研發(fā)都做不了，實際開始并不是拼的是規(guī)模，由于它特殊的地位和前景，我們認為技術(shù)比規(guī)模更重要，這是我一點個人的看法。

我作為一名材料和器件的科研人員，講法可能比擬片面，以上講述僅供參考，謝謝大家。