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LED芯片
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伍鑫童
伍鑫童·头豹分析师
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行业定义
LED(Light Emitting Diode)芯片指作为发光材料制造二极管的半导体固态芯片,它可以直接把电转化为光。LED芯片发光的基本原理为载流子在半导体中发生复合/能级跃迁。半导体晶片由两部分组成,一部分是P型半导体,另一部分是N型半导体。当两种半导体连接起来的时候,即可形成一个“P-N结”。当电流通过导线作用于半导体晶片时,电子会从N区被推向P区,在P区里电子跟空穴复合,会以光子的形式发出能量。LED芯片具有出光效率高、体积小、寿命长、响应迅捷、驱动电压低、色彩纯度高等特性。
AI访谈
行业分类
LED芯片根据制造工艺的不同可分为MB、GB、TS、AS四大类。四类制造工艺主要区别在于衬底材料的使用。衬底是外延层生长的基板,起到支撑和固定作用。衬底材料的选择决定芯片制造所需的工艺,例如,外延膜的晶格、化学稳定性需要与所选衬底匹配。
AI访谈
行业特征
LED芯片制造具有技术和资本密集、赛道企业两极分化、周期性波动的特点。LED芯片制造工艺复杂,研发投入大,先进的技术创新体系和充足的资本投入是企业发展的关键点。赛道内企业实力基本可以按照是否上市划分,上市企业和中小企业参赛者在技术壁垒、规模效应、盈利能力等方面差距较大。与其他半导体产业相同,LED芯片制造因供给需求的变化而具有周期性波动特点,当前处于去产能阶段。
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发展历程

LED芯片行业

目前已达到 4个阶段
AI访谈
产业链分析
AI访谈
行业规模
LED芯片行业规模
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LED芯片行业
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AI访谈
竞争格局
LED芯片制造行业总体呈现以三安光电作为龙头企业引领其余上市企业依靠各自优势发展的竞争格局:
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摘要
LED(Light Emitting Diode)芯片指作为发光材料制造二极管的半导体固态芯片,它可以直接把电转化为光。LED芯片发光的基本原理为载流子在半导体中发生复合/能级跃迁。半导体晶片由两部分组成,一部分是P型半导体,另一部分是N型半导体。当两种半导体连接起来的时候,即可形成一个“P-N结”。当电流通过导线作用于半导体晶片时,电子会从N区被推向P区,在P区里电子跟空穴复合,会以光子的形式发出能量。 目前,LED芯片上中下游竞争情况总体呈现金字塔结构,竞争程度依次递减。上游原材料供应商及设备供应商处于垄断地位,技术门槛高,对中游生产成本影响较大。中游外延片及芯片制造商竞争程度和行业集中度介于上下游之间。下游芯片封装及终端应用竞争激烈且参与厂商众多。 中国LED芯片制造行业规模从2017年的232.0亿元增长至2022年的281.0亿元,年复合增长率3.9%,《半导体照明节能产业规划》开启白炽灯替代浪潮,促进上游LED芯片制造产能增长。未来,LED芯片制造市场规模预计从2023年的302.9亿元增长至2027年的333.6亿元,年复合增长率3.5%,Mini/Micro-LED、景观照明、车规级LED等高端应用领域的兴起成为市场增长的新动力。
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Prompt
LED芯片行业最常用的定义是基于尺寸和亮度的分类。根据尺寸,LED芯片可以分为小型LED芯片和大型LED芯片。小型LED芯片通常用于消费电子产品和智能家居等领域,而大型LED芯片则用于商业照明、汽车照明、室外照明等领域。根据亮度,LED芯片可以分为高亮度LED芯片和低亮度LED芯片。高亮度LED芯片通常用于商业照明等高亮度需求的场合,而低亮度LED芯片则用于显示屏、指示灯等低亮度需求的场合。 此外,还有一些其他的定义,如根据颜色分为红、绿、蓝等颜色的LED芯片,以及根据芯片制造工艺分为晶圆级LED芯片和封装级LED芯片等。这些不同的定义在实际应用中会有不同的选择和应用场景,需要根据具体需求进行选择。 总之,LED芯片行业中最常用的定义是基于尺寸和亮度的分类,这两个参数是决定LED芯片应用场景和性能的关键因素。其他的定义则是在特定需求下的补充和细分。在选择LED芯片时,需要根据具体应用场景和需求,综合考虑这些因素,选择合适的LED芯片。
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LED(Light Emitting Diode)芯片指作为发光材料制造二极管的半导体固态芯片,它可以直接把电转化为光。LED芯片发光的基本原理为载流子在半导体中发生复合/能级跃迁。半导体晶片由两部分组成,一部分是P型半导体,另一部分是N型半导体。当两种半导体连接起来的时候,即可形成一个“P-N结”。当电流通过导线作用于半导体晶片时,电子会从N区被推向P区,在P区里电子跟空穴复合,会以光子的形式发出能量。LED芯片具有出光效率高、体积小、寿命长、响应迅捷、驱动电压低、色彩纯度高等特性。
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LED芯片行业主要可以按照以下几个分类标准进行分类: 1. 按照光电参数分类 LED芯片可以按照不同的光电参数进行分类,比如亮度、色温、色彩还原度等。根据这些参数,LED芯片可以分为高亮度LED、低亮度LED、白光LED、彩色LED等。其中,高亮度LED主要应用于户外照明、汽车灯具等领域;低亮度LED主要应用于室内照明、显示屏等领域;白光LED则是应用最为广泛的LED芯片之一,主要应用于室内照明、车灯、背光源等领域;彩色LED则主要应用于装饰照明、室内显示等领域。 2. 按照尺寸分类 LED芯片也可以按照不同的尺寸进行分类,比如SMD LED、COB LED、高功率LED等。其中,SMD LED是目前应用最为广泛的LED之一,尺寸小、亮度高、功耗低,主要应用于手机、电视机、电脑显示屏等领域;COB LED则是近年来兴起的一种LED芯片,其特点是尺寸大、亮度高、光斑均匀,主要应用于室内照明、商业照明等领域;高功率LED则是应用于户外照明、车灯等领域,其特点是功率大、亮度高、散热要求严格。 3. 按照应用领域分类 LED芯片可以按照不同的应用领域进行分类,比如室内照明、户外照明、汽车灯具、背光源、显示屏等。其中,室内照明是LED芯片应用最为广泛的领域之一,主要应用于家庭照明、商业照明等领域;户外照明则主要应用于道路照明、广告照明等领域;汽车灯具主要应用于汽车前大灯、尾灯等领域;背光源则主要应用于电视机、电脑显示屏等领域;显示屏则主要应用于电子屏幕、LED屏幕等领域。 总体而言,LED芯片行业的分类标准较为复杂,同一种LED芯片可能会被归入不同的分类,这与其多样化的应用场景有关。不同分类标准之间也存在着相互联系和影响。目前,随着人们对环保节能的重视和LED技术的不断发展,LED芯片行业将迎来更加广阔的发展空间和市场需求。
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LED芯片根据制造工艺的不同可分为MB、GB、TS、AS四大类。四类制造工艺主要区别在于衬底材料的使用。衬底是外延层生长的基板,起到支撑和固定作用。衬底材料的选择决定芯片制造所需的工艺,例如,外延膜的晶格、化学稳定性需要与所选衬底匹配。
LED芯片分类
LED芯片分类
MB芯片
MB指金属粘着工艺(Metal Bonding),由金属粘着工艺制成的LED芯片具有热传导能力良好的特性,更适用于高驱动电流领域。MB芯片采用硅作为衬底(衬底是生产LED外延片的基础材料),硅是高散热系数材料。同时,MB芯片底部拥有金属反射层,有利于提升光度和散热能力。
TS芯片
TS指透明衬底工艺(transparent structure),由透明衬底工艺制成的LED芯片具有亮度高的特性。TS芯片采用透明的GaP(磷化镓)作为衬底,该材料不吸收光,因此亮度较高。TS芯片稳定性好,但工艺复杂。
AS芯片
AS指吸收衬底工艺(Absorbable structure),由吸收衬底工艺制成的LED芯片亮度低于TS芯片但高于常规芯片(传统非LED芯片)。AS芯片属于四元芯片(由磷、铝、镓、铟四种元素组成),并且制作工艺发展成熟,信赖度良好。
GB芯片
GB指粘着结合工艺(Glue Bonding),由粘着结合工艺制成的LED芯片具有出光功率高,芯片四面发光的特点。GB芯片采用透明蓝宝石衬底,出光功率是传统吸收衬底芯片的2倍以上。在亮度方面,GB芯片整体亮度超过千分之8.6英寸级TS芯片的水平。在电极结构方面,GB芯片是双电极结构,耐高电流能力弱于TS单电极芯片。
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中国LED芯片行业特征 随着智能手机、平板电脑、笔记本电脑等电子产品的普及,LED芯片市场需求日益增长。据IHS Markit预测,到2022年,全球LED市场规模将达到165亿美元。中国LED芯片市场仍处于快速发展阶段,其特征主要体现在商业模式、竞争环境和供给需求三个维度上。 商业模式 中国LED芯片市场商业模式主要以生产制造为主。目前,国内LED芯片生产企业分布广泛,其中以南方光电、亿光电子、晶方科技、鼎晶科技、欧菲光等为代表的公司占据市场份额较大。此外,国内外一些大型企业也加入到LED芯片市场,如三安光电、华为技术、中兴通讯等。这些公司采用的商业模式主要是面向终端市场的芯片制造和销售。 竞争环境 中国LED芯片市场竞争环境激烈,主要表现在两方面。一方面,国内LED芯片生产企业数量众多,市场份额分散,竞争激烈。另一方面,国外大型企业也在中国市场活跃,如美国的高通、英特尔、苹果公司等,它们的技术和资金实力都较强,对国内企业构成了一定的竞争压力。 供给需求 中国LED芯片市场需求增长迅速,特别是智能手机、平板电脑等电子产品的普及,对LED芯片的需求量不断增加。据统计,2019年全球LED市场规模达到了129亿美元,其中中国LED芯片市场规模达到了48亿美元,占全球市场的37%。然而,中国LED芯片市场供给过剩,市场竞争激烈,价格压力大,企业利润较低。 结论 综上所述,中国LED芯片行业的商业模式以生产制造为主,竞争环境激烈,供给过剩。因此,企业需要通过技术创新和成本控制来提升核心竞争力,进一步巩固自身市场地位。同时,政府也应该加强行业监管,引导企业向高附加值领域转型升级,促进行业健康持续发展。
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LED芯片制造具有技术和资本密集、赛道企业两极分化、周期性波动的特点。LED芯片制造工艺复杂,研发投入大,先进的技术创新体系和充足的资本投入是企业发展的关键点。赛道内企业实力基本可以按照是否上市划分,上市企业和中小企业参赛者在技术壁垒、规模效应、盈利能力等方面差距较大。与其他半导体产业相同,LED芯片制造因供给需求的变化而具有周期性波动特点,当前处于去产能阶段。
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LED芯片制造行业技术和资本密集
LED芯片制造工艺复杂,技术要求高且生产设备采购成本高。
在技术方面,LED芯片制造流程复杂精细,对企业工序流程管理及制造工艺水平要求较高。LED芯片制造首先需要根据下游产品性能需求进行结构和工艺设计,然后通过退火、光刻、蚀刻等工序制成发光二极管结构,最后进行测试、磨片、切割、分选和包装。在资本方面,LED芯片制造固定资产投入大,MOCVD设备、光刻机、刻蚀机及其他配套设备采购成本高昂。2022年三安光电报告期末机器设备余额241.7亿元,超过房屋及建筑物(91.1亿元),占总固定资产比例达71.0%。2022年华灿光电报告期末机器设备余额64.4亿元,超过房屋及建筑物(16.9亿元),占总固定资产比例达76.5%。可见生产设备对LED芯片制造企业资本投入要求较高。
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LED芯片制造企业实力两极分化
以三安光电为首的上市企业依托规模效应、技术优势和客户资源优势保持营业收入、毛利率等方面的优势。其余未上市参赛者因其产能规模小、技术落后,面临经营成本、融资等方面的困难。
在传统LED芯片市场芯片制造技术基本成熟,赛道中小企业难以通过技术突破增加产品附加值。根据《2022年半导体照明产业发展蓝皮书》,应用环节主营LED产品的上市公司前三季度营收513.1亿元,同比下降4.2%。下游应用领域企业受挫导致传统LED芯片需求下降,中小企业难以在营业收入和毛利率等方面改变困难的局面。在新兴LED芯片市场(如Mini\Micro LED芯片、植物照明、车用照明等领域),上市企业依托较强的盈利能力实现更大规模的研发支出,逐步抢占高端新兴市场。以三安光电子为例,公司的高端产品业务营业收入同比增长47.2%,子公司安瑞光电的智能车灯业务实现销售收入20亿元,同比增长34.2%,研发支出合计16.0亿元。抢先布局高端新兴市场的头部企业已通过相关业务实现盈利从而支撑企业发展,中小企业失去抢占高端市场的先机。
3
LED芯片制造具有周期性波动的特点
LED芯片制造行业经历下游应用拉动需求增长芯片出现供给缺口供给厂商产能扩张且新厂商入局供给过剩厂商利润下滑且竞争加剧、低效产能厂商出局的周期循环。
2009年至今,LED芯片制造已经历三个周期。第一轮周期从2009年至2012年,中大型LED面板如电视促进LED芯片需求增长,图形化蓝宝石衬底技术将亮度提升30%以上。第二轮周期从2013年至2016年,《半导体照明节能产业规划》开启家居照明市场对LED芯片的需求,LED芯片国产化提升中小功率灯珠性价比。第三轮周期从2016下半年至今,小间距显示市场成为拉动LED芯片需求的新动力,LED芯片光刻机、薄膜沉积机器等设备的国产化降低芯片制造成本。本轮产能调整开始于2019年,传统LED芯片价格下降,企业开始布局Mini/Micro-LED等高端产品赛道从而实现产能结构调整。
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