我国LED产业发展路径

于高洋

(中国电子科技集团公司第四十五研究所,北京 101601)

作为目前全球最受瞩目的新一代光源，LED(发光二极管)因其具有高亮度、低热量、长寿命、环保、可回收再利用等优点，被称为是21世纪最有发展前景的绿色照明光源，得到全世界各国政府的大力扶植、培养，最近几年更是得到迅猛发展。

我国自1996年开始实施“绿色照明工程”；2003年正式启动半导体照明产业工程；2004年先后成立了深圳、厦门、上海、南昌、大连5个半导体照明基地；2008年科技部提出了开展“十城万盏”LED应用试点示范城市的工程；2009年科技部高新司把原来的10座城市改为21座；2009年发改委等六部委发布《半导体照明节能产业发展意见》。在一系列利好政策的激励下，据LEDinside统计数据显示，2010年我国的LED企业已迅速达到了4000余家，其中上中游企业只有60余家，而下游封装企业1000余家，应用企业3000余家。绝大多数企业集中于劳动密集型的产业链下游，竞争异常激烈(LED应用主要指灯具制造和控制系统，技术更多地体现在系统设计、结构设计、散热处理以及二、三次光学设计，但与中上游产业相比，基本不存在技术难度)。

在LED产业链上中游，我国生产的LED外延材料、芯片以中低档为主，在产业链下游，LED封装也以中低端产品为主，我国制造的LED灯经过欧美公司的重新设计价格会翻5～10倍，上中下三游均处于明显劣势。劳动密集、科技含量低、不掌握LED关键技术、缺乏核心专利是我国LED产业目前的主要特征，由此导致不掌握产品定价权，平均利润率只有3%～5%。如同其他产业一样，我国LED产业依旧扮演世界工厂的角色。

1 LED产业链分析

LED产业是一个技术导向型的产业，其产业链通常定义为上游外延片生长、中游芯片制造和下游芯片封装测试及应用3个环节。从上游到下游行业，进入门槛逐步降低，其中LED产业链上游外延生长技术含量最高，资本投入密度最大，是国际竞争最激烈、经营风险最大的领域。LED产业链利润分配比例大致为：外延片与芯片制造约占行业70%的利润，被欧美日等少数几家公司垄断；LED封装约占10%～20%，应用设计约占10%～20%。图1反映了产业链上各环节的利润分配状况。

图1 产业键各环节的利润分配

图1中两条射线则清晰地反映出了产业链上中下游不同的利润率上限与下限，可以明显地看出，越靠近产业链上游，企业的利润空间也就越大。图中三角形表示整个LED产业。

产业链各环节使用的生产设备从技术到投资同样遵循上述原则，在我国上游外延片生长和中游芯片制造的60余家企业中，核心设备基本上为国外进口，技术发展受制于人，且技术水平尚无法与国际主流厂商相比。这就意味着我国高端LED外延片、芯片的供应能力远远不能满足需要，需大量进口，从而大大制约了国内LED产业的发展和盈利能力。表1是产业链、产品及关键制造设备的概况。

表1 产业链、产品及关键制造设备概况

在产业链上游，单晶片为制造LED的衬底，其材料多为蓝宝石、SiC、GaAs、GaP。外延片为在单晶片上生长多层不同厚度的单晶薄膜，如Al-GaAs、AlGaInP、GaInN等，用以实现不同颜色或波长的LED。常见的外延方法有液相外延法(LPE)、气相外延法(VPE)以及金属有机化学气相沉淀(MOVCD)等，其中VPE和LPE技术都已相当成熟，可用来生长一般亮度LED。而生长高亮度LED必须采用MOCVD方法。由于外延膜层决定了最终LED光源的性能与质量，是LED生产流程的核心，外延片和衬底材料核心技术被日本日亚化学工业公司和美国Cree等公司控制，用于外延片生长的MOCVD设备技术难度高、工艺复杂，供应商主要是美国的Veeco和德国的AIXTRON，是全球市场垄断最严重的设备，价格非常昂贵(约300万美元)。上游核心专利主要集中在日亚化工(日本)、欧司朗(德国)、飞利浦Lu-mileds(荷兰)、Cree(美国)、GE(美国)、丰田合成(日本)和三星(韩国)等美、日、欧公司手中，来自美国、日本和欧洲的企业不仅占据大部分市场份额，而且拥有LED照明产业链上游区域85%～90%的原创性发明专利。

产业链中游的产品为LED芯片，制造难度仅次于上游的材料制备，同属于技术和资本密集型产业。制造厂商根据LED的性能需求进行器件结构和工艺设计，通过外延片扩散，然后金属镀膜，再进行光刻，热处理，形成金属电极，接着将基板磨薄抛光进行切割。其技术难点主要包括提高外量子效率、降低结温和有效扩散。我国厂商目前制造的LED芯片仍然以中低档为主，高附加值产品制造没有得到国外巨头的授权专利。而其核心技术及专利同样被诸如飞利浦Lumileds、Cree、欧司朗等国外厂商所掌握。产业链中游的主要设备包括刻蚀机、光刻机、蒸发台、溅射台、激光划片机等。虽然首台国产ICP刻蚀机已于今年交付用户使用，但其性能与可靠性仍有待市场检验。LED生产用接触式光刻机主要依赖进口，投影式光刻机多为国外二手设备翻新。在大生产线，蒸镀、划片、PECVD等关键设备仍被国外厂商垄断。

产业链下游为封装测试以及应用，基本属于劳动密集型产业。缺乏技术的绝大多数我国LED企业只能集中在这一环节，以价格和销售渠道拓展为主要市场竞争手段。这也是国际巨头占领了利润达70%的产业链上、中游后剩下的细分市场。即使在下游市场，我国企业仍主要从事中低端产品的封装及应用，日本企业如日亚、丰田合成、西铁城等掌握高端产品封装技术，欧洲企业如欧司朗、飞利浦Lumileds在应用技术领域优势突出。在这一环节中使用的生产设备如固晶机、焊线机等相对简单，但我国的制造设备也主要应用于中低端产品的封装。此外，为LED封装的各种配套产品如环氧树脂、金丝、支架、荧光粉等只能适用于低档次的LED，超高亮度和大功率LED的配套件大部分依赖国外供应商。

由于LED产业是一个技术引导型产业，核心技术和专利决定了企业在产业链的地位和利润分配。而我国最缺乏的正是核心技术和专利，大部分核心装备基本依赖进口。这也使得我国绝大多数企业只能蜗居于下游低门槛低技术含量的封装和装配环节，相互低水平竞争。

2 我国LED产业未来战略取向

国际LED巨头们形成垄断利润的关键无非来源于两方面的垄断，一方面是核心技术的垄断，另一方面是专利的垄断。为了维护自身的国际垄断地位，国际巨头们以拥有的先进技术为基础，构建技术壁垒，以限制竞争，提高自己的利润率。只有利润率还不够，要扩大市场容量才能取得大量利润。如何能做到这一点？这些巨头们采取了专利授权或者特许授权的办法。进入21世纪以来，随着各家专利数目增多，专利诉讼的手段逐渐失效。不仅诉讼时间长，而且耗费财力。于是，各家为了有效构筑行业壁垒，阻止新进入者的产生，与竞争对手或能力互补的公司达成了一系列专利交叉许可协议，形成专利池和产业技术联盟。另一方面，面对迅速崛起的中下游企业，巨头们转而下放专利，授权进行生产，以此提高自身的市场反应能力，并集中资源来开发更先进的技术，从而巩固技术优势。同时，借助技术的开放，使自己的技术获得更多应用，面对更多客户，从而获得更广阔的市场。

既然我国LED企业无论在核心技术上还是在核心专利上都无优势可言，那么我们如何突围国外的技术壁垒，并向产业链上游扩张？通过以下两个案例的说明，或许我们从中会得到一些启发。

来自IMS的数据显示，根据2009年世界LED市场分析(The World Market of Light Emitting Diodes 2009 Edition)调查结果，“首尔半导体”紧跟全球LED巨头日亚化工、欧司朗、飞利浦Lumileds排到了第四位，并且首尔半导体管理层还期待首尔半导体在2011年总销售额达到13亿美元，全面超越飞利浦Lumileds，排名上升到第三位。自2006年以来，日亚和首尔半导体两公司间的专利诉讼纠纷一直不断，对于在白光LED的专利侵权、设计及半导体激光器的专利侵权等GaN类发光组件问题上纠纷不断。一次次诉讼和反诉讼，互告遍及美欧亚地区。官司进行到白热化的时候，日亚却突然于2009年2月2日发布，和韩国首尔半导体已达成LED专利诉讼和纠纷，签订交叉授权协议，并停止在美、德、日、英、韩等国进行的所有专利诉讼案。双方协议可以互相使用包括LED及半导体激光器相关技术在内的专利技术。但具体和解内容未对外公开。

业界一般认为是首尔半导体在学习和模仿日亚化工的的基础上，在白光LED技术上取得了突破，自主研发成功了120 lm/W的世界最亮的白色LED Acriche半导体照明技术，获得了与日亚化工讨价还价的资本，最终达成了技术互换协议。

为此，首尔半导体宣布，“我们为我们多达5000项的‘Packaging’概念技术专利感到自豪”。而所谓的“Packaging”不过是对其他厂商的技术改头面换，重新包装组合的结果。首尔半导体如此厚颜的发展战略不免遭人诟病，但至少作为商人，他们充分认识到了技术制高点的重大意义，并不惜一切代价地挤进了这个技术核心圈。抛开道德因素不谈，这样的策略的确是把握住了行业的本质：以技术为本。尽管首尔半导体走了一条颇有争议的捷径：全面模仿一个成熟企业---日亚化工的技术，并在关键技术上实现超越。从而拿到了向行业本质靠拢的敲门砖，后知后觉的日亚受制于首尔半导体的新技术，被迫与其分一杯羹，达成技术互换的条款，但首尔半导体最终成功突破核心厂商构筑的行业壁垒。

没有技术的后来者除了模仿之外没有任何机会获得超越，通过模仿市场已经存在的成熟技术，并在此基础上加以改进，缩短技术研发时间，这正是后发优势。首尔半导体的技术模仿路线适用于那些已经在LED技术上有一定的技术积累的企业，但同时必须做好面对专利纠纷压力的准备，一场官司在全世界可能需要打好几年之久，这需要强大的忍耐力和坚定的自信。对习惯了走下游短期市场，追求短平快效益的我国企业来说，有没有更好的途径呢？中国台湾LED照明的领军企业--“-亿光电子”的发展道路或许值得我们借鉴。

虽然中国台湾在过去20年中成就卓越，但是大部分企业仍处于产业键中下游，由外企授权OEM，没有进入核心技术领域。即使处于上游的企业也只是靠国外巨头授权专利，而非自主研发。而对于高发光效率产品，中国台湾企业目前还没有足够能力制造。

台湾亿光电子成立于1983年，几十年来一直专注于LED芯片的封装，于1996年成功研发SMD（表面贴装器件）封装技术，成为SMD封装的老大，是LG、夏普、三星等液晶电视厂商的主要供应商，月产能约10亿块，年销售额近3亿美元。在取得阶段性成功后，亿光并没有盲目往上游扩张，而是选择策略性地投资上游厂商，将中下游获得的资本转化为对上游的技术力量的控制。

在上游，亿光已是晶电(台湾龙头芯片厂)、泰谷和广镓等LED芯片厂的主要股东。2009年10月，晶电入股共投资7.224亿元，占泰谷股权19.9%，超越亿光的15.9%，成为泰谷最大股东，也创下了LED上游同业结盟的先例。而亿光又是晶电最大法人股东。这样一来，作为LED封装厂的亿光经过这一轮的合纵连横，使得台湾上游晶圆厂纷纷进入亿光的势力范围，也使得亿光成为在LED上游外延布局最完整的封装厂，并与欧司朗达成全部专利交叉授权。之所以说亿光的经验值得借鉴，是因为它通过有选择的对上游技术型企业进行投资控股，利用资本的投入获得上游技术的控制权，从而突入产业核心区。

通过对两个案例的分析，大致可以勾勒出我国LED企业未来突围的方向。对于不掌握核心技术，没有核心专利的我国企业来说，直接由上游尖端技术切入不切实际。不妨参考亿光，由下游相对成熟的封装技术入手，借助中国制造业的优势以寻求突破。至于如何掌握技术，除自行研发外，可向首尔半导体学习，模仿并改进已有技术，绕开专利，以寻求新突破。如果连模仿都困难，还可参照亿光的做法，策略性地布局上游技术，即选择性地投资上游优秀厂商，以投资换技术，逐渐突破技术壁垒，再以技术为武器，收编其他企业形成联盟，从而将整个产业链核心技术牢牢把控在自己手里，再通过向下授权并充分发挥我国企业的产能，最终拓宽市场，使手中的技术效用最大化。

3 结论

全球LED产业规模正以平均每年20%以上的幅度递增，无疑是未来最具发展前景的产业之一。由于不掌握上中游核心技术，我国大量的LED企业被挤压在劳动密集的产业链下游，以中低端产品制造为主，并通过拼价格和拼市场营销的方式获得生存权。温家宝总理在第65届联合国大会期间的一次演讲生动地剖析了苹果公司iPod播放器的附加值结构。他讲到：“一台有451个零件的iPod播放器，在美国的售价是299美元，美国本土企业和工人获得了最多的163美元附加值，包括苹果公司80美元，分销和零售商75美元，零部件制造商8美元；日本获得的附加值为26美元；中国只获得4美元加工费”。4美元加工费在零售价为299美元的i-Pod中所占比例实在少得可怜。但这就是游戏规则，这也几乎是所有技术导向的产业中不掌握核心技术企业的共同命运，LED产业也不例外。为了终止“i-Pod规则”在我国LED产业继续复制下去，我们必须想尽一切办法，抓住以技术为本的行业本质，向文中提到的首尔半导体和中国台湾亿光电子学习，以突破国际巨头的技术、专利垄断，掌握LED产业链的中上游核心技术，从而掌握产品定价权，维护自身利益，彻底摘掉“世界工厂”的标签。

[1]浙江大学创业投资有限公司.发光二极管（LED）行业研究报告[EB/OL].http://www.docin.com/p-822532.html#,2008-08-18/2010-10-05.

[2]2008-2012年中国半导体照明（LED）产业研究及发展趋势预测报告.http://wenku.baidu.com/view/7c41dc64783e0912a2162a6d.html，2010-11-123.

[3]东方证券研究所.LED行业深度研究报告[EB/OL].http://www.docin.com/p-25352075.html，2008-09-16/2010-11-15.

[4]中投证券研究所.半导体照明（LED）行业研究报告[EB/OL].http://www.docin.com/p-11746051.html，2008-11-27/2010-11-05.