發光二極體(LED)產業概況

 

發光二極體(Light Emitting Diode;LED)屬半導體元件之一種,由於LED具有體積小、壽命長、耗電量小等特性,已普遍應用於3C產品指示器與顯示裝置之上。LED是台灣光電產業中最具競爭力的產品之一,自從1994年日本成功量產高亮度藍光二極體後,由於紅、綠、藍三元色LED具備,得以合成彩色,使得LED的應用範圍大幅增加。隨著LED生產良率的提高,單位製造成本大幅降低,發光二極體的需求將持續增加,未來前景看好。

 

前言

LED是台灣光電產業中最具競爭力的產品之一,台灣光電產業發展目前建構的最完整項目也應推LED,從上游的磊晶片,中游晶粒至下游封裝,國內均有業者投入,其中國聯更是全球第三家開始量產高亮度LED。台灣目前已成為全球可見光LED下游封裝產品最大供應中心,高亮度LED也已進入世界排名,全球競爭力大幅提升。台灣在發光二極體產業僅次於日本、美國,排名世界第三。台灣LED中下游的晶粒切割、封裝和應用產業結構完整,上游磊晶片的研發、生產也在快速成長中,將具有成為全球第一大LED生產國的實力。

 

全球LED產業概況

隨著全球發光二極體市場之各項應用領域之發展,帶動了發光二極體之世界規模﹐從1993年起,每年均已超過10%的成長率穩定擴張﹐目前全球LED市場主要生產國為日本、美國及台灣,其中日本為最大之生產國,約佔全世界產量之四成,其次為美國與台灣。經濟部產業資訊服務推廣計畫(ITIS)市場分析預測顯示,1999年、2000年台灣LED產業的成長幅度將加快,2000年預估LED產值將達新台幣493億元,超越美國成為全球第二。

根據工研院光電所資料顯示,世界發光二極體市場,因發光二極體新材料開發成功、應用範圍的擴大及美國紅外線傳輸協會標準建立等因素帶動下,其將呈一穩定成長的趨勢。以近年來的LED市場規模變化的情形來看,1996年在需求恢復之後,LED市場在1997年成長了8%,估計至2000年LED複合成長率可維持在9%附近,根據美國Strategies Unlimited預測,可見光LED因超高亮度磷化鋁鎵銦及氮化銦鎵等新材料開發成功,以提升發光二極體的亮度並擴大應用範圍,1996~2001年複合平均年成長率可達13.2%,今年產值將可達16.57億美元。另外在紅外線發光二極體方面,由於IrDA傳輸協定在原有電腦與周邊通訊功能增加高速傳輸協定,並擴充協定以整合消費性電子產品間之應用,因此未來幾年支援IrDA標準的商品仍為發展重心。如資訊產品(NB、PDA、數位相機、印表機、行動電話及電子商務應用)將會持續發展,紅外線無線區域網路(IR LAN)、智慧型道路系統等應用亦頗具潛力。

 

我國LED產業概況

1999年在產業結構的變化上,由於台灣LED產業是由下往上發展,下游的封裝產業發展歷史最久、廠商數量最多;而中游的磊晶片、晶粒的切割產業也漸趨完整,因此1999年將一改過去以金字塔式的發展模式,轉為投資上游的磊晶生產的廠商增多。由於投入者眾,未來台灣LED的產業結構將更加完整,台灣不但會超越美國成為全球第二的LED生產國,也可能會超越日本,成為LED全球產值產量第一的國家。台灣1998年LED產值的成長率為11.31%,其中屬於上游產值的成長率為4%,中游產值的成長率高達50.68%,而下游封裝成長幅度為7.45%,由此顯示近年來中游磊晶製作的成長幅度高於下游封裝。然而,但由於國內高毛利下游產品的開發應用逐漸成長,因此估計未來下游產品需求的年成長率將會有逐步成長的現象,並且可成為全球可見光LED下游封裝產品的最大供應商,預估至2000年市場佔有率可達27.6%。而在中游晶粒方面,在1994年之前,因廠商過度依賴日本進口上游材料,導致其成長受到限制。

近年來在許多廠商積極的進入磊晶生產的中上游,包括國聯光電、晶元光電等均有許多技術上的突破,因此未來產業界若能持續挹注資金至中上游領域,預估至2000年以後,中上游的成長空間將十分可觀。但值得注意的是,由於過去上游高亮度磊晶的價格相當好,毛利可達50%以上,近年國內多家廠商投入生產,預估西元2000年將有僅台灣地區就有十多家廠商共50多台MOCVD設備可投入生產高亮度磊晶,共可產出81億顆晶粒,而預期2000年全球高亮度LED預測需求量僅約19億顆,將造成嚴重的供需失衡,而進一步造成價格競爭。唯一的解決將僅能以擴大高亮度LED之應用市場來因應。

LED依製程可分為上、中、下游與應用四層,上游為單晶片與磊晶片的製造,中游為晶粒,下游則為LED產品的封裝,至於應用層面則是將LED產品運用於顯示看板、指示燈、紅外線傳輸等產品上。我國業者初期由LED下游封裝起家,逐步發展至中游的晶粒,近幾年更切入上游磊晶片的製造,表一為我國LED產業的分工狀況,下游封裝部分現有光寶等30多家廠商,中游則有光磊、光寶、鼎元、國聯等多家廠商,在競爭力較弱的上游部分,近年已有國聯光電、晶元光電、信越光電等多家廠商介入。

表一:我國LED產業概況: 資料來源:工研院光電所 

產業 產品 主要廠商
上游 單晶、磊晶 信越、晶元、全新、台科、鼎元、國聯、漢光
中游 晶粒 光磊、鼎元、國聯、台科、漢光、光寶等
下游 燈泡型LED、數字顯示LED、點矩陣顯示器 東貝、光寶、億光、興華、今台、華興、佰鴻、先益、立硉
應用 顯示幕、煞車燈、交通號誌、紅外線應用產品、美國紅外線傳輸協會應用產品 東貝、瑩寶、新眾、台灣松下、企龍、光磊等

 

表二:LED產業的產品種類 

  產品項目
可見光LED 傳統LED
高亮度LED
超高亮度LED
不可見光LED 傳統紅外線
高速、高功率紅外線LED
感測元件 光電晶體、光二極體
高速光二極體

 

 

高亮度LED產品為主流

目前全球每月高亮度LED產量約2億顆,傳統型LED產量約40~50億顆。由於高亮度LED在戶外看板、交通號誌、車用燈具及部分背光源應用,具有傳統型LED所無法達到優勢(如表二),再加上全球僅四家大廠供應四元高亮度晶粒,屬寡佔市場,故廠商擁有較大的價格決定能力,尤其國聯光電。其量產能力由87年中全球第二位提升至目前全球第一位,市場佔有率達39%以上。國聯光電所採行之策略即透過價格之下跌,拉近高亮度與傳統LED之價差,目的為逐步侵蝕傳統型LED龐大之市場商機。

高亮度LED未來有很大的空間,關鍵在於能否突破技術瓶頸,拓展新應用市場。藍光加上螢光粉,就能產生白光,將會對LED的應用市場有很大的刺激,如果價格降到一定程度,白光LED將可取代一般鎢絲燈泡,當價格逐漸下跌時,再逐步取代電燈泡及螢光燈等光源。依據日本通產省估計,至2005年時,全球將

有1/2以上的鎢絲燈泡由白光LED取代,而日光燈管更將全部由白光LED取代,使照明進入另一新紀元,由此觀之市場商機龐大。加上全彩化大型顯示面板、交通號誌、汽車警示燈等多個應用市場,LED的市場無可限量。高亮度產品佔目前LED市場約2%,成長空間非常大。

 

可見光LED市場預測

市場區隔

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

1996~2001複合成長率

車用燈具

55

66

76

89

105

123

147

17.5%

通訊設備

349

340

388

444

495

545

606

12.2%

電腦/OA設備

528

527

617

730

865

1028

1215

18.2%

消費用

423

376

390

410

431

454

479

4.9%

工業用

216

200

213

232

252

275

300

8.5%

號誌

300

343

396

454

526

603

692

15.1%

總和

1871

1852

2080

2359

2674

3028

3439

13.2%

 

紅外線發光二極體前景佳

紅外線發光二極體在資訊通訊方面的應用將擴大,光纖通訊應用紅外線發光二極體作為短距離光纖通訊之發射接收器,目前主要應用在大樓內或校園內數據傳輸網路上,因此在”光纖到家”實現之前的成長幅度不大。但是在無線通訊方面,以美國紅外線數據傳輸協會制定之通訊協定為傳輸標準的所謂IrDA(美國紅外線數據傳輸協會)無線數據傳輸模組,是目前紅外線發光二極體業者與通訊業者注目的焦點,其主要應用在電腦產品的數據傳輸上,使用者由附IrDA功能的PDA等電子產品,在短距離內對準週邊設備(如公用電話、印表機及ATM),即可以無線方式傳輸傳真,帳單及E-mail等文件資料。IrDA具有快速、可靠、干擾小,且是全球通用的機器語言,尤其在微軟承諾Windows 2000支援IrDA後,將加速整體推展。台灣具備光電產業基礎、雄厚的製造產業提供龐大的產品需求,加上IrDA投資門檻較無線射頻技術授權金小很多,有利台灣中小企業發展週邊產品。此外,週邊裝置應用IrDA,也可提高產品售價,有助提升產品毛利。

 

相關上市上櫃公司營運分析

光磊:今年的發光二極體(LED) 全彩看板和感測元件,公司預估將成長五成。除大型顯示幕市場需求殷切外,歐洲和日本新客戶的感測元件訂單將自第四季陸續進入。全彩看板及超高度發光二極體(LED) 的高度成長,將是今年該公司業績成長的最大動力。

億光:已通過QS9000的認證,未來可進入美國汽車市場,舉凡汽車內的儀表、指示燈、照明設備、背光源、第三煞車燈、霧燈等需用到發光二極體(LED)的地方,都成為億光目標市場。今年開拓汽車零件市場態度積極,極可能和巴西當地經銷商合資在巴西設立組裝線。今年以擴展日本歐美市場,及推展新產品為重點。有鑑於全球市場景氣有趨緩的現象,億光決定延緩龍潭新廠建廠的時間表,配合擴充,該公司規劃中的大陸及龍潭新廠將於2000年陸續投產,屆時每月總產能將能倍增。

鼎元:去年9月竹南工業區新廠開始運轉,生產線包括一般紅外線、可見光元件及受光元件,量產後產能提高至1000KK。該公司去年接獲HP馬來西亞廠傳統綠色LED 產品1億多元的訂單,而於去年底所推出的4次元高亮度LED等新產品,為該公司的利基產品。

國聯光電:與日本業者合作開發數位影音光碟機( DVD-ROM )讀寫頭的計畫,可望今年年中通過認證,並開始出貨。儘管競爭加劇、售價下滑,國聯光電仍預估今年毛利率將維持50% 以上。公司預期應用在數位影音光碟機( DVD )讀取頭的雷射二極體、微波通訊磊晶片和發光二極體交通誌燈三者,是帶動公司今年成長的關鍵。

瑩寶:接獲新加坡發光二極體紅綠燈訂單的效應。瑩寶透過新加坡ST集團的Vertex,接獲當地LED 紅綠燈訂單,雙方已正式簽約。下半年仍有國內LED 全彩看板新訂單,營運情況樂觀。瑩寶主力產品為發光二極體、葉片發光複合式顯示器,多項產品獲得國內外專利,因此得以爭取到先進國家公家機關長期訂單。

 

結論

目前台灣LED產業正處於單晶、磊晶之上游產業結構生產建立期,與IC業發展過程相似,因投資規模比IC晶圓廠小,故產業建立較快。除了目前的國聯、晶元和鼎元外,到98年至99年間更將成長至10家以上,屆時產能將是目前的3倍以上,台灣有機會可以成為高亮度磊晶片的全球製造中心。雖然以有機金屬氣相磊晶法生產的高亮度LED成本,較目前一般亮度的氣相磊晶、液相磊晶產品高出許多,但是高亮度LED亮度高、應用範圍廣,加上目前一般亮度LED市場進入成熟階段,需求量減緩而供應量卻逐步增加的情形下,未來成長幅度有限。而高亮度LED的市場仍然處在成長階段,且新應用不斷被開發出來,只要生產成本進一步下滑,市場應用即可大幅增加。

99年LED產品發展趨勢上,在可見光產品部份,由於電子業產品走向輕薄短小,LED產品朝小型化發展也成為趨勢,高亮度產品則是廠商全力發展的重點。在紅外光產品方面,由於行動資訊普及,IrDA無線傳輸技術被視為是最具潛力的市場,另外,未來台灣LED產業的發展關鍵,將是在藍光LED的開發技術,因為目前藍光技術仍然掌握在日方手中,台灣廠商不容易突破日方所佈下的專利防線。而目前市場看好的全彩LED大型看板和未來將改變照明歷史的LED,都需要藍光技術為基礎,才能開發出白光LED產品。因此台灣LED產業如要突破現況,就得看廠商在研發技術上下的努力功夫了。

 

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