中国半导体照明产业发展现状与趋势

中国半导体照明产业发展现状与趋势
阮军;徐杰;郝建群;易正广;李小佳;仇帅
【摘要】半导体照明（亦称固态照明，solid state lighting，SSL），是继白炽灯、荧光灯之后的又一次光源革命．2016年，我国半导体照明产业规模达5126亿元，关键技术与国际水平差距逐步缩小，示范应用居于世界前列，已成为全球最大的半导体照明生产、消费和出口国．当前半导体照明产业面临新的形势是：国际上技术快速进步，新兴应用崛起，市场渗透加速，竞争格局调整；国内产业集中度进一步提升，龙头企业加快扩张，海外市场拓展加速，整合并购成为主流．本文系统梳理了我国半导体照明产业发展的现状及趋势，分析了我国半导体照明产业发展面临的机遇与挑战，提出下一步推动我国从半导体照明产业大国向产业强国转变的主要工作．
【期刊名称】《应用技术学报》
【年(卷),期】2017(017)003
【总页数】5页(P196-200)
【关键词】半导体照明;市场规模;竞争格局;机遇与挑战
【作者】阮军;徐杰;郝建群;易正广;李小佳;仇帅
【作者单位】[1]北京半导体照明科技促进中心,北京100086;[2]国家半导体照明工程研发及产业联盟,北京100086
【正文语种】中文
【中图分类】TN364
半导体照明(Solid State Lighting，SSL)[1]，包括发光二极管(LED)和有机发光二极管(OLED)，具有寿命长、耗电量少、可控性强、耐震动、色彩丰富等特点，是继白炽灯、荧光灯之后又一次照明光源革命.半导体照明材料本身具有的节能环保特性，将使其成为实现节能减排目标的重要抓手，对于经济社会绿色、低碳、可持续发展有重大意义.
我国政府高度重视半导体照明技术创新与产业发展，多部门实施多举措来推进半导体照明产业健康快速发展.“十二五”期间，我国半导体照明领域取得了丰硕的成果，为我国发展成为半导体照明强国奠定了基础.2017年7月国家发展改革委、教育部、科技部等13个部委联合印发了《半导体照明产业“十三五”发展规划》(以下简称“规划”)，继续推动和引导半导体照明产业健康发展是新形势下应对气候变化、绿色发展、产业结构调整升级以及从产业大国转变为产业强国的需要. 我国半导体照明领域关键技术与国际水平差距不断缩小.2016年功率型白光LED 产业化发光效率(下文简称光效)为160 lm·W-1(国际厂商：176 lm·W-1)[2]；具有自主知识产权的功率型硅衬底LED芯片光效为150 lm·W-1,硅基黄光LED光效为130 lm·W-1,硅基绿光LED光效为180 lm·W-1,均达到国际领先水平；白光OLED器件光效超过120 lm·W-1,LED小间距显示屏最小间距达0.9 mm.如图1所示.
近年来，我国半导体照明产业总体呈现持续上升态势.2016年，我国半导体照明产业整体产值达到5 216亿元，较2015年增长22.8%，增速有所放缓，增速从“超高速”向“中速”转变，但“十二五”期间产值平均年增长率仍然接近30%.上游外延芯片规模约182亿元，中游封装规模约748亿元，下游应用规模4 286亿元，同比增长率均超过20%[3].如图2所示.
从半导体照明技术应用领域来看，“十二五”期间在信号、景观、显示、背光的应用已经基本成熟，已得到大规模应用；功能性照明领域的应用自2013年开始爆发
式增长；汽车应用快速增长；医疗、农业、光通信等新兴领域的应用技术正蓬勃兴起.2016年，LED通用照明产值为2 040亿元，同比增长31.5%；显示应用产值
约548亿元，同比增长29%；汽车、农业、医疗等新兴领域同比增长均超过30%.2016年LED照明产品国内市场渗透率(LED照明产品国内销售数量/照明产
品国内总销售数量)达到42%，比2015年上升10%.如图3所示.
2016年智能照明、超越照明等创新应用成果显著.半导体照明技术与增强现实技术(AR)、虚拟现实技术(VR)、物联网、大数据等技术的融合催生了许多新的应用领域.此外，一些新兴的细分市场关注程度明显提高，车用LED、小间距LED、植物
照明、禽类照明、紫外(UV) LED、红外(IR)LED等市场纷纷开始进入行业主流视线.目前，小间距显示屏已成为LED板块新支撑点；车用LED、农业照明的替换市场
已经启动.紫外和红外LED等则代表着固化、光疗、催化净化、杀菌消毒、通信、安防等未来市场，将成为新兴增长点.
作为全球照明产品的制造基地，“十二五”期间，我国LED照明产品出口保持高
速增长，从2011年的22亿美元到2015年的108亿美元，增幅超过3.9倍.在经历了多年的高速增长以后，我国LED照明产品出口总额从2015年开始缓慢下
滑.2016年，我国LED照明产品累计出口金额近106亿美元[4].2017年，我国LED照明产品出口出现回暖，2017年1—6月，出口总额达59.16亿美元，同比
增长18.14%[5].
2016年，国家标准工作改革逐步推进，团体标准试点成效显著.发布国家标准9项，包括空间科学照明用LED筛选规范、普通照明用LED产品和相关设备术语和定义等；正在制定LED筒灯、LED射灯、LED路灯、LED隧道灯国家强制性能效标准；新立项LED标准涉及测试方法、夜景照明、体育照明等.作为第一批团体标准试点之一，国家半导体照明工程研发及产业联盟标委会2016年发布团体标准4项，涉及健康照明、植物光照等.CSA016-2013《LED照明应用接口要求：自散热、控制
装置分离式LED模组的路灯/隧道灯》获得国家质检总局、国家标准委“中国标准创新贡献奖二等奖(2016)”，是唯一获奖的团体标准.
随着技术进步推动和市场需求增长的拉动，半导体照明产业正在进入新一轮高速增长期，半导体照明技术及产业发展呈现出新趋势.
光效不再是唯一关注的焦点，光品质的提升和光环境的改善更引人瞩目.此外，半
导体照明技术的长足进步，成为第3代半导体材料产业化的第一个成功突破口.材
料方面，新型衬底材料与技术路线进展迅速(如Si基LED)，LED与石墨烯、量子点、纳米、物联网、VR等新材料、新技术进一步融合，有可能产生开拓性和颠覆性的创新应用.在非视觉照明方面，生物、农业、医疗方面的红外LED、紫外LED
的研究快速发展.半导体照明技术的进步将推动第3代半导体相关产业爆发性成长，并整体推动材料、信息、能源、交通等高新技术产业的发展，开启微电子与光电子携手并进的时代.
半导体照明从按需照明时代进入超越照明时代，半导体照明产品也成为智慧家庭、智慧城市、智能社会的重要组成部分.除了主流的照明应用之外，其他市场渗透加速，创新和特殊应用(农业、医疗、通信等)将成为替代阶段之后的新增长点，预计2020年超越照明应用将在LED应用市场中占有20%以上的份额.
随着半导体照明产业基本进入成熟期，行业的整体增速显著变缓，并购整合成为半导体照明行业的新常态.同时，新兴商业模式和业态也不断涌现，多层次的跨界融
合时代已经到来，半导体照明企业已从产品的制造厂商转变为提供系统解决方案的服务集成商.全球产业格局正在调整变化，国际照明巨头纷纷收缩或退出照明业务，中国大陆快速崛起，印度加快发展步伐.
随着我国半导体照明产业步入新的阶段，迎来了更大的需求和机遇.包括低碳、智
能的需求引领新型工业化、城镇化、老龄化的应用驱动，“互联网+”、“跨界融合”引发生产及商业模式的变革，“一带一路”、“中国制造2025”等战略的实
施，全方位的跨界融合带来的应用扩展延伸(如光医疗、光健康、红外LED VR应用、紫外LED杀菌消毒等).另外我国从2017年8月开始履行《关于汞的水俣公约》，半导体照明能够为我国减少汞污染做出更多的贡献.
另外，随着GE、欧司朗、三星等国际巨头纷纷退出中国照明市场，国际半导体照明产业格局开始重塑；国内半导体照明行业的跨国整合并购日趋增多，中国企业开始深度参与国际竞争.加之我国在部分核心技术领域的突破，以及在农业、光通信
等创新应用技术水平与国际同步，这些为我国实现弯道超车、重塑全球半导体照明产业竞争格局提供了强大支撑.
尽管我国半导体照明产业取得了长足发展，也面临重大机遇，但是我国半导体照明技术突破和产业健康发展仍然面临着诸多挑战.如随着数字化、智能化、多功能浪
潮同步到来，技术的交叉融合、跨界合作，以及照明方式、商业模式的变革，对我国半导体照明产业的技术创新与集成能力、系统服务能力以及企业综合竞争力等都将带来挑战.此外，产业集中度低，产品同质化竞争严重；产品质量参差不齐、民
族品牌缺乏；标准及认证体系建设仍需加强；服务支撑能力尚需完善等也是行业面临的重要挑战.
“十三五”期间，是我国从半导体照明产业大国转变为产业强国的关键时期.目前
半导体照明市场仍以替代为主，未来在全新的照明形态，以及健康、农业、医疗、可见光通信等超越照明领域，仍有巨大发展空间.为此我国要积极部署，推动技术
研发，培育产业发展环境，抢占暨照明替代之后新一轮产业主导权.
加强标准建设.健全半导体照明标准体系，打造第三方标准、认证、信用评价体系，加强市场规范与监督，提升半导体照明产品质量水平；鼓励设立PPP模式的产业
发展基金，鼓励民间资本和财政资金共同参与技术成果转化孵化的创新商业模式，鼓励并购重组提高产业集中度.
加强新兴领域的技术创新支持力度，开展集成和服务创新.结合智慧城市、大数据、
物联网、新能源、医疗健康等技术和应用.加大对LED光品质、光生物、可穿戴、智能化等创新技术和创新应用的支持力度；引导产品由注重光效提升转向多种光电指标共同改善和增强，营造更加安全、舒适、高效、节能的照明环境，加强光对人体、动植物等生物的作用机理研究，探索光对不同生物的效用规律，探索光医疗应用.开展紫外LED、红外LED等创新应用研究[6]，加强在细分应用市场的竞争力.
立足于市场应用需求，鼓励技术及模式创新.加快调整产业和产品结构，由规模扩
张向注重质量效益转变.紧密围绕《中国制造2025》，促进半导体照明技术与信息技术的深度融合，结合智慧城市、大数据、物联网、新能源、医疗健康等技术和应用，加大对创新技术和创新应用的支持力度，推进绿色智能制造，提升产业整体竞争力.
鼓励中国企业走出去，加强国际产能合作.面向“一带一路”沿线国家及地区推广
半导体照明技术、标准和应用，充分利用“丝路基金”、“亚洲基础设施投资银行”、“金砖国家开发银行”等融资渠道，探索股权、债权、贷款、基金等多元化投融资方式，加快推进与周边国家互联互通，深化国际产业合作.积极推进海峡两
岸在技术研发、应用示范、标准检测认证以及产业合作综合示范区等方面开展实质性合作.
开展半导体照明创新创业大赛，不断发掘、推广和扶持国内优秀半导体照明创新项目.大力发展市场化、专业化、集成化、网络化的“众创空间”，有效整合信息资源，实现创新与创业、线上与线下、孵化与投资相结合，培育各类青年创新人才和创新团队，为小微创新企业成长和个人创业提供低成本、便利化、全要素、全链条、一体化、开放式的综合服务平台，促进“互联网+”和“大众创业、万众创新”融合.
随着半导体照明技术的突破和产业快速发展，“十三五”期间将是我国半导体照明产业从跟踪到超越、最后实现引领、成为半导体照明产业强国的关键时期.在规划
指导下，我国半导体照明产业关键技术将不断突破，产品结构持续优化，产业规模稳步扩大，集中度逐步提高；应用领域不断拓宽，市场环境更加规范，商业模式跨越创新，自主品牌做大做强，为我国从半导体照明产业大国发展为强国奠定坚实基础.
【相关文献】
[1] MARUSKA H P,TIETJEN J J.The preparation and properties of vapor-deposited single-crystal-line GaN[J].Applied Physics Letters,1969,15(10):327-329.
[2] BARDSLEY N,BLAND S,HANSEN M,et al.Solid-state lighting R&D plan[J].US Department of Energy,2015:1-167.
[3] 国家半导体照明工程研发及产业联盟.2016年中国半导体照明产业发展白皮书[A].北京：国家半导体照明工程研发及产业联盟产业研究院,2016.
[4] 国家发展改革委,等.半导体照明产业“十三五”发展规划[A].北京：国家发展改革委,2017.
[5] 国家半导体照明工程研发及产业联盟.2017年LED行业季度分析报告[R].北京：国家半导体照明工程研发及产业联盟产业研究院,2017.
[6] 国家半导体照明工程研发及产业联盟.紫外LED市场研究报告[R].北京：国家半导体照明工程研发及产业联盟产业研究院,2016.。