LED照明產業鏈簡介

LED（Light-Emitting Diode,發光二極體）為一種半導體電子元件，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，普遍用於照明燈具、螢幕背光或是顯示用途。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。

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、藍綠光及白光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，供應商多朝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。藍寶石基板早期應用以航太產業為主，因此主要集中於俄美國、俄羅斯與日本，但LED應用興起後，日本、韓國、台灣、與中國廠商紛紛投入此材料領域，因此藍寶石晶棒業者形成了大者恆大的局面，而目前擁有競爭力的一線大廠市場占有率達80%。

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；又LED磊晶產出的波長、電性等規格離異度較大，因此需要仰賴檢測與分選，才能提供均一性高的LED晶片。

2021年市場晶片一片缺貨潮，而預估2022年晶圓代工12吋產能預計年增約14%，則屆時晶片缺貨潮將可獲得喘息；而若新冠疫情趨緩，預估品牌廠將掀起Micro & Mini LED顯示器產業升級的新紀元；因為疫後新常態經濟將會加速，則伺服器出貨量將成長4%-5%；電動車邁入高速發展期、自動駕駛商用邁向Level 4；而AR、VR裝置合計出貨增加，虛擬社群將成為主要推力；電信商將著眼6G技術，強調多元化XR裝置整合；以及綠地、太空、元宇宙，將成為物聯網的主戰場。

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封裝元件應用領域廣泛，包括替代光源照明、手持式照明、建築照明、零售展示照明、住宅照明、娛樂照明、戶外照明、商業照明、工業照明、影像檢查及保全等應用領域。其中，白光LED用於大型或中小型液晶面板之背光模組的市場出貨量比重已持續下滑，而用於照明光源及燈具之比重則受全球需求助益而持續高度成長。

因全球對綠能的重視促使LED產業發達成長，針對發出相同亮度的情況下，LED比冷陰極螢光燈(CCFL)和省電燈泡(CFL)減少50%的耗能，一年約可減少700億噸的二氧化碳排放量。顯示LED照明在全球照明市場主流地位的不斷提升而蔚為主流，而隨著LED滲透率越來越高，碳足跡的減少比率也繼之升高。

目前新興的Mini LED被視為新世代顯示器的主流，各大品牌廠也陸續推出採用Mini LED的終端產品。以筆電背光為例，一台筆電約需要1萬顆Mini LED晶粒，而一台電視背光更是需要4萬顆；尤其Mini LED技術，讓螢幕內每一個LED的尺寸能不超過2毫米，也因為Mini LED擁有高亮度、高對比的高顯示效果，可以呈現出更多色彩的層次。

隨著技術逐漸穩定後，以及品牌廠陸續採用Mini LED的趨勢下，以平板、筆電、顯示器背光需求將可持續升溫，而受惠於新冠肺炎疫情，居家辦公、虛擬教學與線上購物等趨勢竄紅，進而帶動資料中心、網通及筆電需求動能升起，尤其2021年蘋果、三星等品牌大廠計畫推出全面搭載Mini LED 背光顯示的筆記型電腦、平板電腦、電視等產品，供應鏈已開始拉貨，使Mini LED 晶片需求量暴增，進而排擠常規晶片產能供給。

Mini/Micro LED 顯示技術對晶片的需求量，與以往傳統背光方案對晶片的需求量不同，Mini LED背光使用的晶片數量則是以萬級甚至十萬級單位計算。在Mini LED領域，雖然晶片尺寸減小，但是使用量卻是上百倍的成長。預計2025年Mini/Micro LED新型顯示帶來的LED外延片需求量將達到1,417萬片/年。目前Sony、三星、TCL等電視廠商，蘋果、華為、小米等手機廠商都紛紛涉足Mini/Micro LED領域。而隨著Mini/Micro LED顯示的商業化，LED晶片的需求量將會明顯增加，進而推升LED行業整體需求。

目前Mini LED產品仍然屬於高端產品，其銷售量的提高必須倚賴於成本的下降；而Micro LED是在Mini LED技術的基礎上進一步的微縮化，技術瓶頸更大，相對地其產品的售價更高。Micro LED技術進入成熟邊緣，但成本降低不只是技術改良，還要市場規模與產業鏈同步配合方可達成。

短期內Micro LED主要的應用場景仍然是大尺寸顯示，但從長期角度而言，AR/VR可能是Micro LED技術未來的主要市場，故未來元宇宙將可帶動Micro LED更大的市場。又當技術、良率、成本進一步成熟，Micro LED則可進入車載、手機市場，可進一步占據更大的市場比例。而2022年將是Mini LED與Micro LED在新型顯示器上逐漸商品化增量的一年，品牌廠將擺脫觀望轉以務實的態度將Micro LED與Mini LED帶入自身品牌的新產品裡面，率先佈局且期望能優先搶佔Micro LED與Mini LED在供應鏈中的技術與供貨量主導權，如此在價格上才能有高度的制價能力。

由於Micro LED具有優異的顯示功能、低耗能與產品壽命長等優點，被視為下世代顯示技術霸主。Micro LED是將LED微縮化和矩陣化的技術，將數百萬乃至數千萬顆小於100微米，比一根頭髮還細的LED RGB晶粒排列整齊放置在基板上。Micro LED同樣是自主發光，卻因使用的材料不同，可解決OLED的問題，同時還有低功耗、高對比、廣色域、高亮度、體積小、輕薄、節能等優點；由於Micro LED在高亮度、高對比度、高反應性及省電方面，都優於LCD及OLED，未來前景看好，預估至2023年Micro LED市場產值將達42億美元；目前Micro LED因其柔性高可撓曲的特點，為Micro LED顯示技術開創更多應用的可能性，主要應用在穿戴式消費性如手錶、手機、車用顯示器、AR/VR、顯示幕及電視等領域；且Micro LED結合LED晶粒製造、IC驅動設計、封測及組裝等供應鏈，以及台灣在LED、面板、半導體都有完整的產業優勢，對台灣產業相當具有優勢利基，若台廠能掌握發展契機，就可助台灣顯示產業創造高產值。