目前蘋果iPad的背光板主要是由日本日亞化和豐田合成來供應,至於其他品牌業者所推出的平板電腦,多半採用台灣廠商生產的LED,因此預計明年的平板電腦潮,將會成為高階LED晶粒2、3月供貨吃緊的主因。
市場預估高階LED晶粒將在2011年下半年旺季時出現大缺貨,但專家認為LED晶粒缺貨將在2月發生。也為了因應趨勢發展和市場需求,台灣LED廠商目前都積極擴充產能,或者規劃赴中國大陸投資興建新廠,例如晶電、璨圓、華上、鼎元、億光、光寶、光鼎、艾笛森等,都有在大陸投資建廠的計畫。
三星LED為台灣最大對手
台灣LED廠商雖然積極佈局,韓國廠商卻也緊追在後。尤其三星電子特別投資了三星LED,直接跨入LED市場分食商機。儘管受限於MOCVD機台訂單前置期長、供給量少等限制,導致三星LED目前為止MOCVD機台的裝機數量仍低,但專家評估,三星LED在2010年的MOCVD裝機數量可達100台,2011年更將持續擴產。而觀察三星LED近期導入的新機台機種新、產量大,按此推估,最快在2~3年內,三星LED就能追上台灣LED晶粒大廠晶電,成為台灣LED產業的主要競爭對手。
LED製程<Source : 李洲科技>
上游
磊晶製造 |
利用砷(As)、鎵(Ga)、磷(P)等Ⅲ-Ⅴ族化合物為材料的單晶片作為結晶成長用的基板,透過磊晶方法製作磊晶片。磊晶方法大致可分為液相磊晶法(LPE)、氣相磊晶法(VPE)或金屬有機物化學氣相磊晶法(MOCVD)等三種。目前藍寶石基板型LED磊晶技術也已經成熟。 |
中游
晶粒製造 |
依據不同LED元件的需求,透過擴散、金屬膜蒸鍍、蝕刻、熱處理等製程進行LED磊晶片電極製作,接著將磊晶基板磨薄、拋光後,再切割、崩裂成單顆晶粒。 |
下游
封裝測試 |
將晶粒黏著於導線架上,經過固晶、固化、打線、樹脂封膠、烘烤、切割、測試、包裝等製作流程,將晶粒封裝成各類型的LED元件。
晶粒:透過磊晶、單晶製成的發光二極體LED晶片。
導線架:也可稱為「支架」,導線架主要提供晶片焊接與引線端子間區域的一組零件,分為陽極與陰極。
固晶:將LED晶片安置於已塗佈銀膠的電路板或導線架上相對應的位置。
固化:透過高溫加熱銀膠,使環氧樹脂材料固化後將LED晶片固定於導線架上。
打線:利用金屬引線連接LED晶片上之電極與導線架上之端子。
樹脂封膠:利用樹脂材料將LED晶片與銲線進行封裝。
切割:透過切割機台將LED支架相互的連接予以切除。
測試:針對LED產品功能與訊號進行測試。 |
MOCVD裝機明年創新高
2020年LED TV的背光需求,為LED帶來爆炸性成長。回顧2009年,台灣不管在LED封裝和晶粒之產值,均名列全球前矛之地位。因應市場需求,台灣LED廠商近來積極擴產,並陸續赴中國大陸投資設廠。但放眼此商機,韓國廠商也加速LED機台設備的導入。韓廠擴產速度積極,預計韓國在未來2~3年就會成為台灣LED晶粒生產的最大競爭者。
據了解,過去生產紅黃光LED磊晶、晶粒,都是以矽基板型技術為主,主要應用則是照明市場。目前隨著藍寶石基板型LED技術成熟,加上其主要應用為LED背光源,因此隨著大尺寸面板背光源需求不斷增加,更多廠商都在2010年大舉投入藍寶石基板型的藍綠光LED磊晶市場。
只不過,由於近期的上游藍寶石基板及有機金屬氣體等材料的供應短缺,使得藍光LED磊晶與晶粒在2010年底前,供貨都吃緊。而為了滿足市場對於藍光LED磊晶與晶粒的需求,市調單位DisplayBank預計2011年第一季,全球用來生產藍光LED的MOCVD設備安裝數量,將成長到2000台,並持續增加到2011年底的2500台。
![《圖一 Scott認為,如果市場上沒有提供更多的LED藍寶石基板產能,2011年將會供不應求。》](/art/2011/01/061417298027/p1.jpg)
《圖一 Scott認為,如果市場上沒有提供更多的LED藍寶石基板產能,2011年將會供不應求。》 |
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搶進LED藍寶石基板供應鏈
LED產業分析師預測,未來幾年因受平板電視及商業、住宅照明等產品的銷售成長推動,LED市場年復合成長率可能達40%。而藍寶石正是這一快速成長市場上,用得最普遍的基底材料。GT Solar行銷副總裁Scott Kroeger指出,LED產業有三波帶動市場的浪潮,第一波是手機與行動裝置的背光需求,第二波是目前市場熱門的液晶電視、筆電與液晶螢幕的LED背光需求,第三波則是即將到來的LED照明需求。Scott認為,如果從目前LED各廠商擴廠的幅度,以及市場需求的趨勢來看,如果市場上沒有提供更多的LED藍寶石基板產能,到時候將會供不應求。
Scott說,藍寶石基板材料供應量,預計將從2012年起將超越LED的擴產速度,但是目前在整個LED供應鏈中,卻獨缺藍寶石長晶設備供應商,因此2010~2011年將是跨足LED藍寶石晶片市場的最佳時機。
全球MOCVD設備安裝數量情況<Source : DisplayBank>
時程 |
數量 |
2008 年 4 月 |
約 500 台 |
2009 年 6 月 |
約 1000 台 |
2011 第一季 |
約 2000 台 |
2011 年底 |
約 2500 台 |
LED多晶封裝漸成氣候
LED組裝成照明燈泡時,輸出的總流明數是LED燈能否滿足照明需求,並取代傳統燈泡的最大關鍵。只不過,高功率LED晶片雖然在單晶封裝下能得到較高流明數,但在發光效率上卻遠不如小功率LED晶片。這也使得LED下游封裝廠分走兩派,一派是專走主流大功率LED晶片的封裝廠,另一派則是主打小功率LED晶片進行多晶封裝(multi-chip package)的封裝廠。
高功率LED單晶封裝的技術應用在照明市場上已經成熟,這些技術也證明LED應用在照明之上是可行的,只是LED單晶封裝應用於照明時,容易產生的炫光、令人不舒服的色澤,技術上還需要再突破。除了透過光罩或透鏡等二次光學的方式之外,並無其他較好的解決方法。此外,大功率單晶片封裝,在量產技術上雖已相當成熟,不過單一晶片在大電流(>700mA)的情況下運作,晶片上將會產生熱密度相當高的熱點,相這使得封裝廠在封裝方式上,也必須考量熱應力對固晶及焊接時的衍生問題。
反觀在相同的總功率之下,小功率晶片不但有更高的流明數,而且由於熱源分散在各個晶片上,反而較不易產生熱點。因此單純以光和熱的特性表現上,小功率多晶封裝反而是佔了上風。
![《圖二 梅潤平說,LED短時間內尚難普及,而五年內傳統照明市場上,CFL的成長將高於LED。》](/art/2011/01/061417298027/p2.jpg)
《圖二 梅潤平說,LED短時間內尚難普及,而五年內傳統照明市場上,CFL的成長將高於LED。》 |
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五年內CFL成長將高於LED
LED將成為新一代照明主流是不爭的事實。然而包括光效率、成本與體積等問題都還有及技術瓶頸存在,短時間內難有革命性的突破,因此LED要進入傳統照明市場,可能還需要一段時間的沈潛。而這段時間內,CFL(可調光節能螢光燈)就成為照明市場上另一個可靠的照明選擇。
恩智浦高性能混合訊號事業部暨標準產品事業部大中華資深行銷協理梅潤平指出,為了使LED躍升為主流照明技術,還需要在光線輸出、效率和成本等方面進一步努力。許多產業專家預測,LED照明要能成為傳統照明市場主流解決方案,大約還得經過至少5年以上的努力。而在這段空窗期內,能替代目前高耗電的白熾燈,而具更大成長性的照明方案,就是節能螢光燈。
梅潤平說,根據研究機構估算,每顆CFL約可替代5顆白熾燈,如此估算,白熾燈在照明市場的使用數量將逐年銳減,估計到了2015年,照明市場將減少約10億顆白熾燈的使用量,在LED真正大量普及之前,節能的需求也將提供CFL更大的活躍空間。
![《圖三 蔡文貴說,以「耐熱」與「隔熱」來解決LED熱問題,優點在於耐熱與隔熱材料便宜易取得,對成本降低有很大助益。》](/art/2011/01/061417298027/p3.jpg)
《圖三 蔡文貴說,以「耐熱」與「隔熱」來解決LED熱問題,優點在於耐熱與隔熱材料便宜易取得,對成本降低有很大助益。》 |
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耐熱與隔熱是LED新王道
崇越節能董事長蔡文貴指出,目前市場上仍逐漸從白熾燈過渡到省電螢光燈泡,一提到LED則消費者莫不聞價錢色變,如此一來LED照明的普及將遙遙無期。因此崇越節能將一改現在市場上以省電燈替代白熾燈的傳統作法,直接以LED來取代省電燈泡,來加速LED燈導入照明市場。
蔡文貴認為,LED為人所詬病的發熱問題是研發廠商心中永遠的痛,目前相關廠商普遍以導熱與散熱等方式來解決發熱問題,只不過這些方式一樣容易導致LED內部零件因過熱問題而損壞,使其使用壽命降低。因此崇越節能以「耐熱」與「隔熱」等方式來解決LED熱問題,其優點在於耐熱與隔熱材料便宜易取得,對成本的降低有很大的助益。
蔡文貴也說,成本及發光效率是LED照明市場普及的兩大關鍵。台灣身為全球第二大LED 生產國,出貨量僅次於日本,在國際LED產業市場佔有相當重要的地位。台灣廠商應以更積極宏觀的角度,以既有的技術與產業優勢抓緊市場脈動,進而取得產業的制高點,瞄準全球LED照明市場商機。
蔡文貴強調,目前全球LED市場,要以日本市場最難切入。只要取下日本市場,全球市場便已是囊中之物。崇越節能也積極與通路商合作開發日本LED市場,目前已取得日本市場11%的市佔率,預計年底將可達到20%。
![《圖四 黃夢華認為,建立共同標準才能保證規模化,也才能面對國際市場。》](/art/2011/01/061417298027/p4.jpg)
《圖四 黃夢華認為,建立共同標準才能保證規模化,也才能面對國際市場。》 |
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兩岸建立共同標準 才能面對國際競爭
LED是公認的下一代照明主流,自然各國廠商無不積極投資此一綠色金雞母搶商機。只不過目前日本、韓國廠商的成長力道驚人,尤其韓國廠商在今年高亮度LED的產值已經超越台灣。台灣目前整體LED全球市佔率約25%,僅次於日本的41%,雖然台灣在產量與降低成本的能力,是發展LED產業的一大優勢,然而面對韓國廠商的競爭實力,台灣廠商除了由政府加以政策協助,與中國大陸攜手合作,更是稱霸全球的關鍵。
據了解,韓國LED產業發展如此快速,韓國政府的協助功不可沒,舉全國之財力物力支持大型企業(例如三星、LG電子等),發展成為全球LED產業的大廠,這種作法成功將韓國大型企業拉高成為全球龍頭廠商,並搶下市佔率領先的地位。
LED 大廠光林電子總經理黃夢華則認為,台灣擁有LED技術,加上大陸在LED照明的產值佔了全球約五成以上,因此兩岸應共同建立LED檢測平台、相互認證,才能規模化,互相扶助,打入全球市場。
黃夢華認為,建立共同標準才能保證規模化,也才能面對國際市場。畢竟大陸與台灣LED廠商,目前多半是依靠規模來獲取競爭優勢,只不過對於價格的敏感性也最強。隨著LED價格的下滑,利潤也將連帶受到嚴重威脅,且系統整合的瓶頸也有待突破。因此面對日韓強勁對手,唯有兩岸聯手,才能更為強化自身優勢。