LED產業研究報告

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LED產業研究報告

前言

發光二極體(英語:Light-emitting diode,縮寫為LED)是一種能發光的半導體電子元件,透過三價與五價元素所組成的複合光源。可在電流驅動下將電能轉換成光的形態輸出,成為現代主要的光源之一。此種電子元件早在1962年出現,早期只能夠發出低光度的紅光,被惠普買下專利後當作指示燈利用。及後發展出其他單色光的版本,時至今日,能夠發出的光已經遍及可見光、紅外線及紫外線,光度亦提高到相當高的程度。用途由初時的指示燈及顯示板等;隨著白光發光二極體的出現,近年逐漸發展至被普遍用作照明用途。LED照明產業鏈上游為藍寶石晶圓及藍寶石基板供應商,中游為生產製程及檢測設備廠商,包括磊晶生成設備、LED晶圓測試、挑撿設備、磊晶片與晶粒之供應商,下游為LED封裝、模組及LED燈具之供應商。

LED產業鏈

一、上游:

LED上游關鍵材料為藍寶石晶圓及藍寶石基板,藍寶石(Al2O3,英文名為Sapphire)為製成氮化鎵(GaN)晶發光層的主要基板材質。藍寶石基板的製造係經長晶、晶棒鑽取、切片、倒腳、研磨、拋光等流程產製而成。藍寶石的組成為氧化鋁,其光學穿透帶相當寬,從近紫外光到中紅外線都有極佳透光性,並且具備高聲速、耐高溫、抗腐蝕、高硬度、熔點高等特點,常作為光電元件材料。由於藍寶石符合GaN磊晶製程耐高溫要求,因此藍寶石基板成為製作超高亮度藍光、綠光及藍綠光LED晶粒之關鍵材料,目前市場上以4吋規格產品為主流,但由於晶圓價格快速滑落,未來供應商將朝6吋或圖案化藍寶石基板(Pattern Sapphire Substrate, PSS)創造產品差異以維持利潤空間。

二、中游:

LED中游關鍵產品為單晶片/粒及磊晶片/粒。單晶片是原材料的基板,利用如砷、鍺、磷等III-V族化合物為材料做為晶片成長用的基板,透過磊晶方法製作成磊晶片。磊晶常用的技術包括液相磊晶法(Liquid Phase Epitaxy, LPE)、氣相磊晶法(Vapor Phase Epitaxy, VPE)、有機金屬氣相磊晶法(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition, MOCVD或稱Metal-Organic Vapor-Phase Epitaxy, MOVPE)等三種。根據不同LED元件需求,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,再將磊晶基板磨薄與拋光之後切割成單顆晶粒。

三、下游:

LED下游為晶粒封裝、模組及燈具與照明應用產業,晶粒封裝依不同的封裝技術而有砲彈型(Lamp)、數字顯示型(Digit Display)、點矩陣型(Dot Matrix)、表面黏著型(Surface Mount)等元件型態。白光LED封裝是由藍色LED晶粒加入黃色,或紅色加綠色的螢光粉,混合封裝而發出白色光源,螢光粉材質與封裝技術影響白光LED元件的亮度和照度,為下游封裝製程之關鍵技術。

LED產品應用

A. 背光產品應用

1.消費性電子產品手機按鍵背光應用

2.筆電產品LED 背光應用

3.LED TV等大型背光應用,高亮度白光需求持續成長

由於對面板背光效能不斷的要求,高功率的封裝 LED經由晶片效能提升搭配高階基板散熱特性已是未來趨勢。

對於面板色彩飽和度及高動態對比的需求,發展更高規格及高效能之直下式 LED 及 CSP(Chip Scale Package;晶片級封裝產品

B. 照明產品應用,主要分成商用照明(Commercial)、家用照明(Consumer)、戶外或建 築照明(Outdoor/Architecture)。

1.商用照明:主要使用在商辦,廠房或店舖商品陳列等,主要使用的燈具是散光型照明燈具(如格柵燈, 間接照明等)或是強調型的燈具(如筒燈、軌道燈等),在散光型照明燈具主要使用的燈源是燈管,在強調型的燈具上主要使用的燈源是 MR16、PAR、射燈等;對於商用照明的客層,對照明的要求主要是在於整體的照明效率、節能效果、演色性以及光形等。

2.家用照明:主要使用在一般消費者的住家等,燈具的型式因各地的風土民情不同而有不同的燈具型式,主要使用的燈源為節能燈泡或白熾燈。對於家用照明的客層因為對終端價格較敏感,對照明的要求主要是在於價格及舒適度。

3.戶外或建築照明:戶外照明包括路燈、庭園燈、球場等特殊應用照明,主要要求為防水、高亮度以及長 壽命等。建築照明則較多元,主要是用於建築物、橋樑等的夜間美化,除了防水與壽 命的基本戶外要求之外,還需要多彩的燈光來增加情境。

C.車用照明產品應用

使用於頭燈(近光燈、遠光燈及霧燈)、日行燈、信號燈(方向燈、煞車燈與尾燈)、室內燈等。車用 照明主要要求是高照明效率及高可靠度。

D. 不可見光產品應用

1.IR LED 的主要應用包括:安防監控及感測器兩大範疇。安防監控包括了監控攝影機,以及汽車頭燈的夜 視系統。感測器則包括:手機的近距離感應器、穿戴裝置、生物感測器應用、虹膜辨識應用、3D 辨識 應用等。

2.UV LED 的主要應用包括: 固化及殺菌兩大範疇。固化產品包含醫療器材、美容器材及工業用曝光機… 等。殺菌產品可應用於個人、家庭、公共設施等各項產品的殺菌應用。

E.生物辨識產品的發展

目前應用於虹膜辨識或是人臉辨識,使用於個人手持裝置、個人電腦或是安防監控等。未來將持需發展 至自動駕駛車、無人飛機等。

全球LED市場現況

由於LED具備體積小、壽命長、驅動電壓低、省電、反應速度快、耐震佳等特性,符合消費市場對於輕薄短小的需求。因此,已普遍使用在資訊、通訊、消費性電子的指示燈與背光應用。包括:手機、LED 電視、筆記型電腦、監視器、平板電腦等產品,LED均已大量應用在各尺寸的背光源。此外,一般性照明的應用也持續 快速擴展。包括居住照明、戶外照明、工業照明、娛樂照明等領域,已成為日常生活中不可或缺的重要元件。在102 年TV 背光市場滲透率已高、成長已經趨緩,各大品牌相繼推出超薄型直下式背光機種與4K2K高解析度機種,加上智慧型手機之背光與閃光燈市場需求提升,使得LED背光的需求有了支撐。根據 LEDinside分析指出,2016 年 LED 照明市場的規模為296億美元,市場滲透率到36%。2017年達到321億美金,滲透率上升至 37%。預估2022年將達 63%,2017~2022年 LED 照明產品存量年複合成長率達 26%。近年來,國內外各大 LED 廠商紛紛轉戰專業細分市場,包括車用、小間距、UV、IR 紅外線等。主要應用市場正在拓展,包含安全監控、行動裝置生物辨識(3D/2D 臉部、虹膜、指紋辨識)、數位醫療(心跳血氧血 壓感測)、電競筆記型電腦、紅外線觸控面板、近紅外線光譜儀、虛擬實境/眼動追蹤、車用感測、車用光達與無人機、近接感測器等。LEDinside 預估2017年紅外線LED市場規模預估(不含光學感測元件市場)約4.39 億美元,2018將可達到5.05億美金,預估至 2021 年將會成長至 6.97 億美元,主要成長動力來自安全監控、虹膜/臉部辨識、紅外線觸控面板等,所以紅外線 LED 的潛力非常大。另外,LED車用市場部份,LEDinside 指出 2017 年的車用 LED 市場產值為 28.17 億美金,預估 2018 年將成長12.45%,其中成長力道最強的為頭燈、霧燈、車用面板。原廠市場之中,遠近燈在車用LED照明成長驚人,市場產值在2020年將達14.62億美金,2016~2020年複合成長率為 15.8%。同時車後零件也正相關 的成長,在 2017 年產值是 3.38 億美金,至 2020 年將成長至 3.69 億美金,2016~2020 年複合成長率為 10%。除此之外,中控面板、抬頭顯示器、衛星導航、娛樂用板與儀錶板等車用面板的需求快速增長:預估 車用面板 LED 產值也從 2017 年的 0.42 億美金成長至 2020 年 0.87 億美金,2016~2020 年複合成長率為 25%,2017 年的全球新車在標配中搭載車用面板的比例已經有 13%,預估 2020 年將達到18%。

LED產生未來發展

傳統照明耗能高且不環保,消耗浪費國家有限的電力資源。根據國外的統計分析,LED燈泡比傳統燈泡至少節省40%的能源,若全面更換為LED光源,地球一年可節省1,460億美元的能源費用,以及減少6億3,000千萬噸二氧化碳排放量。因此LED照明的卓越貢獻與後續發展,已成為全球注目焦點。LED發展至今已有三十多年的歷史,早已大量被使用在家電產業,隨著技術持續的精進,可視性及耐候性亦不斷提昇,現今也擴及顯像工業、交通號誌及汽車產業(第三煞車燈、儀表板、方向燈等),紅外光的應用領域更觸及工業量控及各種消費性電子產品,未來在網路傳輸的領域上,應用將更為廣泛且產值相當可觀。根據LEDinside調查,2016年LED應用市場總出貨量達5,050億顆,帶動產業成長動能主要來自指示燈與顯示屏應用佔45%,而LED照明應用佔25%,電視和顯示器背光佔5%,手機應用佔4%,汽車及不可見光應用各佔1%,消費性電子及其它應用佔19%。

車用及小間距顯示屏等產品將成為產業下一波應用的主要成長動能。因應國際間各大重大體育賽事的舉辦驅動小間距顯示屏的需求,同時在單位面積下追求高畫質也使得小間距應用的需求量不斷提高。另外,隨著未來車輛智慧化與多媒體的功能逐漸增加,將增加車用鏡頭與面板的使用量,頭燈等車外照明的LED滲透率也逐漸提高,可預期的未來的五年內,車內應用依舊是車用面板成長最為快速,兒車外應用則以頭燈及霧燈成長最快。

2015年〜2021年全球LED元件市場規模預測分析

 

LED類股
上游 藍寶石晶圓/晶片
大同2371
新世紀3383
尚志3579
隆達3698
鑫禾4999
安可3615
兆遠科技4944
中美矽晶5483
越峰電子8121

中游 生產製程、檢測設備及原物料
致茂電子2360 好德科技3114
鼎元2426 崇越電3388
辛耘3583 單井3490
隆達3698 雷迪克光學5230
三福化工4755 三聯科技5493
鑫禾4999 聖暉5536
崇越電子5434 雷科6207
聚鼎6224 豪勉科技6218
同欣電子6271 旺矽6223
長華電材8070 朋億6613

光源/磊晶
翔名8091 光磊2340 鑫禾4999
博大8109 晶電2448 同欣電子6271
新世紀3383 華上光電6289
榮創3437 泰谷光電3339
隆達3698 光鋐4956

下游 封裝/模組
中釉1809 光寶科技2301 台達電2308
大同2371 隆達3698 聯嘉光電6288
億光電子2393 鑫禾4999 李洲科技3066
東貝光電2499 達興材料5234 利機企業3444
禾伸堂3026 崇越科技5434 雷迪克光學5230
佰鴻工業3031 華興電子6164 雷科6207
新世紀3383 宏齊科技6168 長華科6548
榮創3437 光鼎電子6226 福華8085
艾笛森3591 同欣電子6271 立碁電子8111

燈具/應用
正峰新1538 建準電機2421 佰鴻工業3031 光鼎電子6226
威剛科技3260 同協電子5460 中電1611 鼎元2426
玉晶光3406 康舒6282 力致3483 榮創3437
業強科技6124 光寶科技2301 翔耀2439 聯嘉光電6288
能緹3512 雷科6207 群光電能6412 亞帝歐3516
台達電2308 百容2483 隆達3698 福華8085
金寶電子2312 東貝光電2499 鑫禾4999 長華電材8070
東林3609 大同2371 信邦電子3023 華興電子6164
億光電子2393 禾伸堂3026 聚鼎6224 李洲科技3066
茂林-KY4935 湯石照明4972凱美5317

資料來源:億光官網

隆達官網

產業價值鏈平台

維基百科

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