简析我国半导体照明产业经济发展

郑彦涛

(首都经济贸易大学，北京 100026)

简析我国半导体照明产业经济发展

郑彦涛

(首都经济贸易大学，北京 100026)

本文回顾了我国半导体照明产业发展历程，介绍了其现状；归纳总结了我国半导体照明产业经济发展特点；最后，对我国半导体照明产业经济发展前景进行了展望。

半导体照明；照明产业；经济发展；有机发光二极管

引言

随着半导体照明科技的发展，半导体照明产业进入了新的发展阶段。半导体照明产品具有节能、环保的优势，正逐渐替代传统照明产品。我国作为世界照明产品生产和销售大国、半导体照明产品应用大国，半导体照明产业经济在整个国民经济中正发挥着举足轻重的作用[1-7]。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》第四十八章第二节指出：“增强节能环保工程技术和设备制造能力，研发、示范、推广一批节能环保先进技术装备。”其中，推广半导体照明技术被明确提出，半导体照明产业被列入国家新兴战略发展行业，上升到国家战略层面。近几年半导体照明产业发展迅速，在节能减排、带动产业链上下游发展、促进地方经济起色等方面发挥了巨大的作用。

1 我国半导体照明产业发展历史及现状

半导体照明亦称固态照明，是指用全固态发光器件作为光源的照明。与传统光源相比，半导体照明产品具有节能、高效、维护简便、绿色环保、安全可控、色彩丰富、使用寿命长等显著优势，正带来照明史上继白炽灯、荧光灯和高强度放电灯后照明光源的又一场革命。半导体照明产业产业链涵盖范围广，带动产业多，包括上游外延片生长、中游芯片制造、下游芯片封装及应用领域。半导体照明以其技术的先进性和产品应用的广泛性，被公认为是21世纪最具发展前景的高新技术领域之一。

我国半导体照明产业发展始于20世纪60年代末，由于当时受到半导体照明研发技术能力不足、应用领域较少等限制，产业发展较为缓慢，主要以科研院所或具备科研院所背景的企业所主导，产业化能力较为薄弱。进入21世纪，由于我国宏观经济持续增长，国家产业政策扶持，以及相关技术领域不断获得突破，国内半导体照明产业迎来了发展突破期。我国半导体照明(以下简称LED照明)产业的发展是和LED照明技术发展紧密相关的。根据LED照明技术不同发展阶段，从其应用发展来看，我国LED照明产业的发展历程大致可分为以下几个阶段。

第一阶段：1996—2002年，半导体照明产品初露端倪。1965年，全球第一款商用化发光二极管诞生。1968年，利用氮掺杂工艺使GaAsP器件的效率达到了1 lm/W，并且能够发出红光、橙光和黄色光。20世纪80年代早期，开发出的AlGaAsLED照明技术能以10 lm/W的发光效率发红光。1990年，业界又开发出了比GaAsP器件性能高出10倍的AlInGaP技术。1994年，蓝光二极管的研制成功加速了大屏幕显示的应用，许多媒体、大型运动场馆和娱乐场所开始使用LED大屏幕显示。之后，科学家们通过在单颗LED上用蓝光激发荧光粉生成了白光，以仪表、显示、汽车仪表灯为主的半导体生产企业逐渐出现。

紧随着世界LED照明技术进步的步伐，我国在LED照明领域的研发获得一个又一个重大突破。1969年，长春物理研究所研制出国内首支GaAsP红光LED照明灯。1987年，AlInGaP“高亮度红、橙、黄光LED照明”研发获国家高技术研究发展计划(863计划)正式立项。1997年，AlInGaP 红橙光“LED照明外延材料”获“863计划”产业化重大专项立项。1999年，中国科学院半导体研究所、北京大学等科研机构联合开展氮化物材料的研究，取得了一定的成果。但是直到2003年开始自主生产蓝光LED芯片以前，我国蓝光LED芯片全部依赖进口，且国内LED照明企业为数不多，应用产品也主要以生产指示灯、汽车仪表用灯及信号显示为主，技术研发能力和企业自主发展能力均较弱。

第二阶段：2003—2008年，我国逐步形成半导体照明产业及产业经济规模。

2003年6月17日，国家科技部宣布成立国家半导体照明工程协调领导小组，紧急启动“国家半导体照明工程”，开启我国的半导体照明新纪元。当年，蓝光LED照明芯片实现国产化，产业规模达到90亿元人民币。

2004年3月，厦门、大连、上海、南昌4个城市设立成为国家首批“光谷”——半导体照明产品产业化基地。2006年8月，根据《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020年)》“能源”节中工业节能优先主题明确提出的“重点研究开发……高效节能、长寿命的半导体照明产品，能源梯级综合利用技术”和“十一五”科技发展规划中“通过自主创新，突破白光照明部分核心专利，解决半导体照明市场急需的产业化关键技术，建立完善的技术创新体系与特色产业集群，完善半导体照明产业链，形成我国具有国际竞争力的半导体照明新兴产业”的要求，科技部启动国家863“半导体照明工程”重大项目，安排经费3.5亿元，对LED照明核心技术的突破和产业化关键技术的攻关等进行了全产业链部署，白光LED照明流明效率从2003年的仅有20～30 lm/W跃升至超过60 lm/W。2008年，针对北京奥运示范应用，水立方首次实现了世界最大规模的全彩色可变场景LED景观照明，节电70%。国内开始LED功能性照明应用。

这一阶段，我国LED照明产业发展取得了一定成绩。截至2008年底，随着传统照明企业大量介入LED照明产品的生产，企业总数已突破3000家，长三角、珠三角已发展成一定的产业基础，根据国家发展和改革委员会的统计，2008年我国LED照明产业总产值近 700 亿元人民币。但是国内LED照明企业规模普遍偏小、其中70%集中于下游产业，且技术水平和产品质量参差不齐，上游芯片企业无自主知识产权，产业集中度也不高，各区域间缺少统筹协调与互动合作，各地区还存在盲目投资、低水平重复建设、产品同质化以及低劣产品扰乱市场的现象，应用企业数量虽然很多，但缺乏领军龙头企业。

第三阶段：2009—2016年，产业规模日臻完善，产业经济效益逐步凸现。

2009年，为了进一步推动国内LED照明产业发展，扩大市场规模，拉动消费需求，降低能源消耗，促进产业核心技术研发与创新能力的提高，迅速提升我国LED照明产业的整体竞争力，科技部推出涵盖国内21个发达城市的“半导体照明应用工程(十城万盏)”示范城市方案，开展LED照明应用示范。10月，国家发改委等6部门联名出台了《半导体照明节能产业发展意见》，指出了国内LED照明产业发展中存在的问题，提出了促进产业发展的指导原则、发展目标、重点领域和具体政策措施。同年，深圳、东莞、扬州、郑州等城市也出台了不少相关的政策,这些政策措施对促进各地的LED照明产业快速发展起到了良好的推动作用。建国60周年庆典活动中，天安门广场LED照明显示屏实现了从芯片到系统的全面国产化，当年国内产值首次超过1000亿元人民币。

此后，我国LED照明技术和产业发展双双步入井喷期。2010年，白光LED流明效率研发达到130 lm/W，产业化流明效率达到110 lm/W。白光OLED流明效率达到40 lm/W。申请发明专利753项，授权177项，芯片国产化率达到50%。2011年，启动“十二五”国家863高效半导体照明重大项目，半导体照明联合创新国家重点实验室筹建通过论证。人民大会堂主席台150WLED灯替代1 000 W卤素灯，照度提高40%，能耗降低70%。产业总产值达到1 560亿元。2012年，财政部、发改委、科技部联合启动半导体照明产品财政补贴推广项目。2016年，功率型白光LED产业化流明效率已达160 lm/W，具有自主知识产权的功率型硅衬底LED芯片产业化流明效率超过150 lm/W。

“十一五”期间，我国LED照明产业年均增长率接近35%，“十二五”期间也达到或接近30%，据国家半导体照明工程研发及产业联盟(CSA)统计，2010—2016年，我国LED照明产业规模从1 200亿元升至5 216亿元人民币，其中上游外延芯片规模约182亿元,中游封装规模达到748亿元,下游应用规模4 286亿元。2009年以来，半导体照明产业出口快速增长，2012年我国LED照明产品出口总额为83.62亿美元，2013年我国LED照明产品出口总额为123.83亿美元，同比增长48.08%。出口地区逐渐扩展，已经成为半导体照明产品的最大出口国。

近年来LED功能性照明增长迅速，2015年我国照明行业销售额约5 600亿元，其中LED功能性照明产值达1 552亿元(如图1、图2所示)。仅2016年上半年，我国LED照明产品出口额就超过160亿美元。当前我国已成为全球LED全彩显示屏、太阳能LED、景观照明等应用产品最大的生产和出口国。

图1 2006—2015年我国半导体照明产业各环节规模及增长率(数据来源：CSA Research整理)Fig.1 The scale and growth rate of China’s semiconductor lighting industry from 2006 to 2015

图2 2006—2015年我国LED产业规模(数据来源：CSA Research整理)Fig.2 The scale of China’s LED lighting industry from 2006 to 2015

产业规模扩大的同时，产业结构也在不断完善，以中小企业为主的产业格局发生巨大变化，产业整合序幕已经拉开，产业竞争格局日趋明显，以LED照明为主营业务的上市公司数量从2010年的2家，增长到2016年的26家，并购整合成为产业发展的重要趋势，以龙头企业为核心的集团逐步形成，同时，产业开始出现由沿海向中西部转移态势，区域发展特色显现，产业结构得到进一步优化提升，我国已步入照明产业生产和应用大国行列。

2 我国半导体照明产业经济发展特点

纵观我国近年来LED照明产业发展，其规模常年保持20%～30%的增长速度，既取决于国家政策的有力扶持，又得益于产业本身的先进特性，总结起来有以下三点：

1)半导体照明产业特性符合国家发展方向，有利于获得产业政策支持。产业经济学理论认为：国家主导产业有五条选择基准，分别是产业关联效应基准、增长潜力基准、技术密集基准、就业基准和可持续性发展基准，发展中国家应首先发展符合这五条基准的产业，通过政府重点支持和优先发展，以带动整个经济的发展。LED照明产业组织表现为以应用带动全产业链发展,并具有技术密集型和劳动密集型双重特点，经过多年发展，我国LED照明产业已发展成为包括LED外延片的生产、LED芯片的制备、LED芯片的封装以及LED产品应用等在内的较为完整的产业链，据CSA数据，截至2015年，我国LED照明产业从业人员超过400万人，另外在我国发展LED照明产业，不仅可以形成新的产业和出口增长点，而且可以节约能源、减少环境污染并充分发挥我国劳动力资源优势，同时，我国是照明生产和出口大国之一，发展LED照明产业可以提高我国高端产业、高新技术产品的比重，提升照明电器行业的国际竞争力，也符合我国走新型工业化道路的国策，因此，LED照明作为新一代革命性照明技术，凭借其节能环保、科技含量高、产业带动性强等优势得到了政府的政策青睐，国家和各省、市纷纷出台相关政策大力扶持，为LED照明产业的快速发展奠定了良好的政策基础。

2)得益于我国相关科学技术领域的快速发展，半导体照明核心技术得到跃升式突破。从21世纪初起，国家和地方就开始逐步加大对LED照明科研技术领域的投资，“十五”期间国家对LED照明技术研发领域的投资规模超过10亿元人民币，并通过立项“863计划”等国家重大专项科研计划的方式推进对LED照明技术的研发。随着我国在新材料技术等领域的进一步发展，LED照明技术在的芯片技术、封装技术、发光强度及发光效率等方面不断取得突破，十几年间从无到有，打破国外垄断，完全自主研发生产，部分领域达到世界领先水平，我国LED照明技术发展取得了巨大成绩，LED照明产业上游环节的核心技术取得了突破性进展，中游封装环节取得并持续保持明显优势，下游应用环节持续发力，各类应用产品开发较为活跃，这也给开发各种功能的LED照明产品创造了极好的条件和机会。同时，国家半导体光电产品检测重点实验室、国家半导体照明产品监督检验中心等一批国家级LED照明科研机构相继成立，进一步推动了LED照明技术发展取得长足进步。

3)我国半导体照明产业集聚效应明显，并逐渐形成产业集聚优势和区域特色。当前，我国的LED照明产业已经基本形成长三角、珠三角、环渤海经济圈及闽赣地区四大LED照明产业聚集区，种种迹象表明，集聚发展已成为我国LED照明产业的发展趋势。作为一种经济现象，集聚发展在很多国家产业发展中都很常见，产业经济学理论认为：在“资源趋向效益，效益吸引资源”的原则指导下，产业势必在效益高的区位形成集聚，这就是产业集聚的区域比较优势理论。这些聚集区主要分布的东南沿海地区，无疑是LED照明产品消费集中区，同时又是改革开放的先行地区，政策优势明显，我国LED照明企业从分散到集中再到规模发展，符合产业发展规律。LED照明产业在这四大聚集区逐步形成了衬底、外延片、芯片、封装、应用及配套设备材料的完整产业链，并在封装和应用领域形成了一定的规模效应。

在这四大产业聚集区发展过程中，根据产业成型时间、地域条件、政策导向的不同，逐渐形成了区域特色，如：长三角产业区和珠三角产业区总体特征是产业链比较完整，产业化程度高，市场优势明显；环渤海湾产业区的优势特征是产品研发实力较强，但是市场竞争优势较弱。各地结合自身优势，对区域内LED照明产业发展有了更清晰的定位。如长三角地区在智能照明、智能制造、健康照明等领域发力；珠三角地区注重大规模制造，并开始注重质量提升；江西围绕硅基LED优化产业链、创新链和服务链，打造南昌光谷；四川、重庆注重细分领域的特色应用。随着东部沿海地区企业成本逐年攀升，产业开始呈现向内陆转移态势，南昌、成都等中西部地区成为主要产业承接地。

3 我国半导体照明产业经济发展前景展望

我国LED照明产业经过十几年的高速增长，已经形成了相对较完整的产业链、较大的产业规模和集聚优势，具备了较好的产业发展基础。近年来，国家政策倾斜力度加大，国际相关产业加速向国内转移，国内产业投资迅速增长，产业技术水平快速提升，我国LED照明产业迎来新的发展机遇期。

1)核心技术领域将取得关键性突破。新一轮科技革命与产业变革正在创造历史新机遇，从目前整体产业技术水平及趋势来看，产业链各环节的技术尚处于发展阶段，生产材料改良、出光效率提升以及成本控制改善等给我国产业发展提供了机遇。随着我国加大对科技创新领域的投入力度，资金、人才等瓶颈问题将一一得到破解，这将助力我国LED照明产业抢占世界LED照明领域技术制高点。预计到2020年，我国LED照明产业关键技术与国际先进水平差距将明显缩小，核心装备和重要原材料将全面实现国产化。

2)政策导向效应促使半导体照明跨产业深度融合趋势将进一步加强。随着《中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》以及《中国制造2025》等政策效应的逐步显现，与智慧能源、智慧城市等发展目标相配套的政策细则的加速落地，以及LED光效、显色性、光通维持率、颜色稳定性等各方面产品性能的进一步提升，将加快LED照明应用向发展智慧照明、健康照明等领域的扩展速度，LED照明技术将加深与其他技术领域的融合程度，不断催生出新的应用，高端应用范围将得到极大扩展。目前，我国已积极开展农业、生物、医疗、信息、智能网络等创新照明应用的研究，这将为LED照明行业提供更加广阔的发展空间。

3)产业规模增速从“超高速”向“中速”转变，企业整合升级加速。当前，国家发展进入了新常态，各产业加速转型升级步伐，淘汰落后产能和落后企业，产业整合升级将成为LED照明产业发展的必经之路。横观国内LED照明企业，大多数依然处于产业链中低端，产品技术含量低、市场占有率小、产能落后，这种情况将随着产业升级发展步伐的加快而加速改变。2016年底启动的促进LED照明市场转化、推广节能环保新光源(绿照四期)项目(GEF-SSLED照明)，将对LED照明行业结构优化升级、产品质量整体提升、市场转化、应用示范、质量保证等起到积极的推动作用。同时，半导体照明“十三五”规划即将颁布，将进一步优化和完善LED照明产业的市场环境和政策环境，引导LED照明产业健康发展。因此，如何尽快适应国家经济发展新常态、加速产业整合升级、加快相关标准与检测体系的完善，成为摆在国内LED照明产业面前的艰巨课题。

“十三五”期间是我国LED照明产业发展的关键时期，根据测算，2020年中国半导体照明产业整体产值将达到10 000亿元人民币，其中LED照明产品将占整体照明产品市场份额的60%左右。我们应该抓住机遇，迎接挑战，保持既有优势，突破发展瓶颈，努力实现超越，将我国打造成为LED照明产业强国。

[1] 2016年中国半导体照明产业发展白皮书[R]. 国家半导体照明工程研发及产业联盟产业研究院，2016.

[2] 吴玲. 加快发展我国半导体照明新兴产业——半导体照明产业发展调研报告[A]//中国照明学会，中国照明工程年鉴[M]. 北京：机械工业出版社，2011.

[3] 李胜会，黄华茂，王洪. 我国LED产业发展现状分析与政策措施[J].宏观经济研究，2011：27-34.

[4] 吕芳，吕文斌. 中国绿色照明工程进展及展望——祝贺《照明工程学报》创刊20周年[J]. 照明工程学报，2012，23(3)：1-6.

[5] 高飞，郑炳松.中国绿色照明工程发展与实施回顾[J]. 照明工程学报，2016，27(4)：1-7.

[6] 吴鸣鸣.中国半导体照明产业发展态势解读[J].新材料产业，2015：14-18.

[7] 吴鸣鸣，仇帅，李小佳，等.半导体照明产业发展现状与趋势[J].新材料产业，2016：21-27.

Analysis of the Economic Development of China’s Semiconductor Lighting Industry

ZHENG Yantao

(CapitalUniversityofEconomicsandBusiness,Beijing100026,China)

The development history of China’s semiconductor lighting industry was reviewed, and its current situation was introduced. The economic development characteristics of China’s semiconductor lighting industry was summarized. At last, the prospect of economic development of China’s semiconductor lighting industry was presented.

semiconductor lighting; lighting industry; economic development; LED

TM923

A

10.3969/j.issn.1004-440X.2017.02.025