最近LED論壇很多,但是對很遠的未來趨勢說的多,真正討論LED行業核心內涵的越來越少,進入初冬的十一月,中村修二教授在北京論壇提及三項重點LED產業新趨勢,包括Micro LED、激光照明與LiFi,可能是因為LED這個行業已經很成熟了,這些技術感覺離我們很近,但其實很遠很遠,或許有必要跟大家說明未來LED的技術與產業趨勢,讓從事LED產業的朋友參考一下。
身為一個清醒的LED老兵,有些技術趨勢與產品的未來方向我還是看得比較透的,我記得2014年參加完法蘭克福照明展之后,當大家都在起哄智能照明的時候,我判斷這是一個LED技術題材方面的炒作,絕對不會在短期內成為LED的主流。結果如我所料,智能照明到目前依舊是曲高和寡。“為賦新詞強說愁”是目前論壇與媒體最大的特寫,于是最近的論壇與媒體很精彩,有激光照明,LiFi與Micro LED給LED技術人員無限的希望,也有氮化鎵高功率器件HEMT的熱議給從事LED外延與芯片技術者另一個春天,有夢想是美好的,但是現實是殘酷的,LED到底未來會是什么樣?這個問題確實需要我們好好思考了。
1、LED是照明產業還是半導體行業?
LED到底是半導體產業還是照明產業,現在大家都有很深的困惑,依照我近日的觀察,今年過后,LED已經徹底進入照明產業了,它的半導體產業特征越來越薄弱,要如何說明呢?我們可以從兩個產業的特性來對比,我們先分別介紹這兩個產業吧!
半導體產業的特征
我們知道IC有摩爾定律,這個定律預測集成電路芯片上所集成的電路的數目,每隔18個月就翻一倍,微處理器的性能每隔18個月提高一倍,或價格下降一半。如下圖一圖二所示:
(▲圖一,單位面積芯片的數目:微觀的摩爾定律)
(▲圖二,芯片效能與速度的摩爾定律)
摩爾定律到現在還是精確地預測IC芯片的技術走勢,而集成電路相關產業也花大筆大筆的經費投入研發,做出效能與速度最好最快的處理器或內存芯片,所以我們幾乎每年都會看到最新的電子產品更新換代,刺激年輕消費者的需求,這就是半導體產業最大的特征:投資→技術超越→電子產品更新換代→產品市場飽和→投資→技術再超越……
所以幾乎每一到二年,我們的電子產品例如手機都會出新品,而新款手機的性價比都會比前一代高出30%到50%,這就是半導體產業,他是一直加速的汽車,幾乎不愿意減速下來,因為減速意味著被淘汰,所以它是資金與人才缺一不可的產業,除了吸納了大量的資金,也壟斷了大量的人才。
同樣的,在化合物半導體的LED有一個我們比較不熟知的海茲定律:
(▲圖三,海茲定律)
如圖三所示,這個定律預測LED的價格每10年將為原來的1/10,輸出流明則增加20倍,如圖三所示,從第一顆可見光紅光商業化的1962年到現在,這個定律看似完美無缺的精準預測LED的技術與價格發展趨勢。
自從1993年中村修二博士發明第一顆商業化藍光LED之后,LED開始進入全彩時代,但是當時的LED價格高,亮度不亮,所以應用有限,經過七年的摸索, 這個行業慢慢轉移到中國人手上,***是推動LED第一波高潮的推手,如圖四所示,2000年到2008年,LED進入第一個黃金時期,技術進步是驅動LED成長的最大動力,第一波的激光切割技術大幅降低芯片成本,ITO透明導電層取代鎳金透明電極的技術的導入,提高了一倍的亮度,LED進入背光時代。
(▲圖四,2002年到2015年LED技術與市場應用趨勢圖)
2008年到2010年,圖形襯底PSS技術的倒入,讓大尺寸背光開始大量使用LED取代CCFL,LED的半導體屬性達到高潮,技術人才奇貨可居,中國大陸開始新一輪的瘋狂投資,LED重心由***慢慢轉移到中國大陸,一系列的技術都由***工程師帶到大陸,***與大陸由分工關系變成競爭關系。
2014年到2016年對LED來說是由半導體高科技行業轉變為照明產業的轉折過渡的三年,由于歐美日韓***的企業因為中國大陸非理性的殺價競爭,結果對LED產業產生了不如歸去之感,他們對LED技術的投資幾乎是九牛一毛,很多企業幾乎都要脫手放棄這個雞肋,所以自從2014年科銳宣布303流明瓦的技術發布之后,歐美日韓***企業就很少有聲音了,相對的,中國大陸的企業就活躍多了。
LED芯片技術的增長沒有對海茲定律有多大的貢獻,但是中國封裝行業在成本上可以說花了很大的力氣,硅膠國產化導致膠水成本的急速降低,LED器件的電流密度提高三倍的大電流over drive驅動燈珠大幅度降低成本,合金線,鍍鈀銅線的使用讓成本又降低了一定的比例,中國LED廠家為了降低成本幾乎已經用盡了洪荒之力了,海茲定律似乎已經來到了極限,幾乎已經失去了半導體技術帶動行業增長的屬性了。它不再需要大量的投資,也幾乎不需要那么多高端人才了。
照明產業的特征
照明產業是一個非常傳統的產業,從愛迪生鎢絲燈泡開始已經將近137年的歷史了,這個產業有一個特色,初期技術開發是高大上的高科技產業,但是隨著燈泡產品的成熟,技術與開發的比重越來越低,產業越來越成熟,需要投入的研發與工程驗證經費會越來越低,技術人員的價值也開始貶值,營銷與市場渠道越來越重要,這個產業在歷史上經過幾次產品更新換代,例如節能燈的出現與最近LED半導體照明的崛起都有這樣的過程,而最接近我們看到的時代就是LED照明快速崛起獨占市場的時代,如上圖四所示,2014年開始,技術突破在LED發展的比重就慢慢降低了,LED顛覆性技術大突破已經越來越少了,幾乎沒有什么技術可以一錘定音促發一種LED應用產品的大爆發。
就像鎢絲燈與節能燈一樣,初期是一個不折不扣的高大上高科技產業,但是不到幾年光景,它就成為一個成熟的照明產業,技術的主導作用越來越少,最后行業的走向就是管理,規模與通路三駕馬車并行的行業,如圖四所示,當2014年LED照明產值開始高于大尺寸背光產值時,大家感受還沒有這么強烈,到了今年的2016,LED照明產值已經大于其他LED應用產值,LED半導體行業屬性越來越淡,即將進入2017年,大家有沒有感覺到LED的半導體時代已經終結,正式進入照明行業時代了呢?
2、LED的無奈與尷尬:照明東方不敗,顯示卻被逼入墻角
由上面對半導體行業與照明產業的分析,大家應該可以意識到LED已經屬于照明行業了,而且LED幾乎讓其他光源沒有翻身的機會,未來十年甚至三十年,LED一定是家家戶戶使用的光源,就像七零年代前的鎢絲燈泡與二十世紀后期的節能燈一樣,它變成人類需要光亮的生活必需品,技術進步已經不是它前進的動力,因為它已經是價格最便宜,光效最高的無污染光源了,現在你用的LED燈泡是100流明瓦,你會因為飛利浦最近出一款120流明瓦的新產品而去換燈嗎?LED光源不會像電子消費品只要技術更新換代就會出現換機潮,而用技術降低成本的比例也越來越小,這個現狀會持續很久很久。
顯示市場除了最近小間距需求變大以外,背光可謂一片慘淡,大尺寸背光市場的飽和,加上OLED的步步緊逼,在液晶顯示供應鏈的LED背光似乎處于非常尷尬的境地,最近的氛圍都在提Micro LED,真的有機會讓這個技術給供過于求的技術人員發揮的舞臺嗎?下面是我個人對這個技術的未來分析。
3、蒼白與無力的LED技術人員大反撲!Micro LED
最近micro LED被炒得火熱,這一波的熱議很特別,是由海外開始的,并沒有在國內產生多少漣漪,我一直認為在液晶電視出來之前,顯示技術的更新換代是比較有意義的,清晰的畫質,節省大量的用電與少去有害的污染物質,跟照明一樣,經過鎢絲燈,節能燈到LED,目標是更省電更環保,顯示技術也是如此,到了液晶時代已經到了一個里程碑。
但是人類從來不是一個滿足于現狀的動物,現在顯示技術的競爭就是如何滿足人類視覺更苛刻的貪婪要求,于是群雄并起,如圖五所示,主軸是LCD+LED背光與OLED的對抗,配角是量子點,激光顯示與小間距LED顯示屏,LED始終在這場戰爭里當配角或隨從的角色,LCD與OLED對抗,LED是LCD的背光源,本質還是LCD與OLED的對抗,小間距LED顯示屏幾乎只能是這場戰爭里面的配角而已,它要挑戰顯示市場的主流幾乎不可能,它只能在戶外與戶內遠距離觀看的顯示市場有發揮的空間。
(▲圖五,顯示產業的競爭圖)
最近熱炒的Micro LED有機會嗎?這個問題很難回答,但是現實卻也很殘酷,就算Micro LED可以取代顯示市場又如何?對LED整個市場有影響嗎?我想答案是LED技術從業者不想聽的,我試著從最近談論Micro LED優點的兩方面給大家解答:
說法一:Micro LED技術可以跟OLED競爭,主導未來顯示市場!
回答:依照我看到的Micro LED技術的優點,確實有跟OLED一較高下的實力,但是它只是把失去的市場拿回來,OLED取代LCD+LED背光,Micro LED再把OLED干掉,一去一回,LED還是那個LED,只是角色從背光變成主動像素發光,技術升級了,成本可能增加更多,況且目前OLED還在與LCD競爭,他們的投資巨大,成本會越來越低,Micro LED在跟他們競爭上會落于先天的弱勢,短時間很難造成對他們的威脅,而且技術成熟度非常低,目前我看到的只是處于概念階段,想要競爭,估計沒有五年很難成功。
說法二:Micro LED會解決上游過剩的問題,未來上游還有擴產的空間!
回答:OLED要取代LCD+LED背光,LED確實受到用量減少的威脅,不過因為照明市場的崛起,這個減少不會對LED市場有多大的影響,而且目前小間距顯示屏市場的崛起,LED用量確實增加了不少,就算Micro LED取代了OLED,對LED市場也起不了什么波濤,就是LED用量增加了幾個百分點,要用Micro LED來解決LED芯片產能過剩的問題,我覺得是一個假議題,至少內地不是,也許海外LED廠商需要,因為LED背光需求已經萎縮得很嚴重了,沒有新技術來刺激顯示市場,他們會更難過,更難存活下去。
所以Micro LED對大陸來說是不可能受到重視的,這是***與海外LED公司為了與大陸競爭者進行市場差異化所描繪的遠景,也許成功了,這些海外LED玩家差異化策略奏效,但是對整個LED市場影響有限,最受傷的又是最近衰事不斷的韓國,因為沖擊最大的還是OLED,但是對最近拼命上液晶十代廠與十一代廠的大陸公司來說,沖擊不是更大嗎?而Micro LED未來量產的設備投資據說也很大,性價比能不能超越上述韓國OLED與大陸LCD的玩家,我的看法是悲觀的,就像《唐吉訶德》的遭遇一樣,我只能用LED技術人蒼白無力的反撲來形容Micro LED對這個產業的意義。
4、LED還有機會重回半導體產業嗎?
目前LED技術已經進入瓶頸時期,被技術人期待的倒裝或CSP技術在2016年似乎進入雷聲大雨點小的尷尬,尤其是CSP,除了大尺寸背光,在照明領域似乎起不了任何照明廠商的興趣,只有特殊與小眾市場,半導體技術路線才有發揮的余地,倒裝技術之于手機閃光燈,硅襯底垂直結構技術之于車用照明與紫外光LED,CSP技術之于市場萎縮的背光,氮化鎵同質襯底技術之于激光?這些高大上的技術似乎只能聚焦在特定的市場,對通用照明幾乎起不了什么作用,LED要回到半導體時代似乎機會渺茫!
除非倒裝技術相對于正裝可以提高LED性價比30%以上,依照目前倒裝的共晶技術或回流焊技術,在器件性能與成本上似乎很難達到,還有一段很艱難的路要走,2018年或許是一個節點,不過那時候倒裝技術已經不再是高大上的技術了。
5、論激光二極管LD與可見光通信是否可再造一個新的半導體照明時代
激光照明是中村修二教授最近提出的新光源,我想中村當然看好激光,因為他自己目前的研究領域就是激光,尤其是藍光與綠光激光二極管,他自己當顧問的公司也在推廣激光二極管。
(圖:中村修二自己當廣告明星代言藍光激光二極管)
中村教授有一個追求極限的使命,所以在完成LED任務之后,他覺得LED還不夠完美,他認為激光才是最好的光源,跟很多研發科學家一樣,他們只追求極致與完美,但是忽略了經濟效益,科學家一般都不是好的經營者或管理者,所以一味地看好而沒有量產經濟效益的考慮,然后說要取代LED照明,我認為他是樂觀主義者,不夠務實。
但是他也看到了方向,就是如何利用中國的力量完成他的使命,這個方向是對的,如果中國可以在氮化鎵襯底的價格完成革命性的突破,也許激光照明是有機會的,但是絕對不會很快,我估計在特殊照明如汽車與激光顯示會有比較快突破,估計在2018年左右,將會有一定比例的汽車與激光顯示器占據市場,至于激光要滲透進入通用照明,我想樂觀至少要五年以上的時間,悲觀估計永遠不可能取代。
關鍵就在中國力量能不能幫中村教授一臂之力,未來所有汽車能不能都有激光大燈,微型激光投影機能不能普及,中村修二與中國制造的合作將是唯一的可能與機會!
(▲圖六,可見光通信技術目前的狀態與未來的挑戰)
LiFi的概念最早是英國愛丁堡大學哈斯教授提出來的,LiFi又稱為可見光通信(VLC),是面向LED照明產業、通信產業、物聯網產業等多領域交叉融合、具有廣闊市場應用空間和戰略發展前景的高新技術,國際上有多個研究單位正開展高響應速率GaN基LED的研究工作,很多研究小組發現單量子阱GaN基LED結構更容易獲得高的響應速率和更好的溫度特性,在20mA條件下得到250Mbit/s的光纖傳輸速率,目前照明級LED滿足可見光通信的應用要求,速度能達到150M/秒。
可見光通信雖然已經觸及定位方面的初步應用,但是這個全新概念還屬于實驗室階段,未來也許隨著數據高效轉化及多通道傳輸系統等配套技術的解決,可見光通信應對大數據時代,對于網速提出更高要求時,LiFi也許可以脫穎而出,如圖六所示,目前只是處于實驗室成功階段,離技術成熟和普及還需至少5年時間,也許這兩年“華為”開始關注這項技術之后,我們才能看清這個技術對LED產業是否有開創性的貢獻,到時候的我也許比較關注如何讓我的LED在單量子井結構下能兼顧照明亮度與更快的可見光傳輸。
6、未來五年的照明與顯示格局
照明未來是LED天下一統,這是無法逆轉的,因為LED已經把技術與成本發揮到極致了,幾乎沒有任何光源可以跟LED競爭,其他的如激光,OLED與等離子光源估計只能在特殊照明市場發揮。顯示就不是如此了,LCD與LED合作但是各懷鬼胎,抗拒OLED、量子點與激光顯示的挑戰,micro LED就像LED狐貍后面的那只老虎,看似聲勢浩大,其實八字還沒有一撇,所謂狐假虎威是也,目前來看,顯示的市場已經進入混戰廝殺的新時代,每個技術都是大手筆的投資,誰也輸不起,以我的觀察,大尺寸顯示未來會是LCD與激光投影顯示的競爭,中小尺寸估計會是LCD,OLED與量子點的天下,Micro LED會是最后的收割者嗎?五年以后的事我可能預測不出來,所以五年內應該不可能吧!
7、LED技術人角色的調適與轉進
過去十年,LED吸納了大量的海內外人才,這三年,由于LED產業特色由半導體行業屬性向照明產業的轉變,爆發了一波人才泡沫,過去LED技術人才幾乎比其他行業技術人才待遇高出50%以上,經過這一波行業屬性的調整,LED釋放了大量的高端人力,在這個科技瞬息萬變的時代,你目前所擁有的技術不一定是你的鐵飯碗,也許你已經財務自由,這樣你可以開始享受你的未來生活了。如果沒有,我想到的出路有三個方向給大家參考:
第一、如果你還有不錯的外語能力與很高的情商EQ,發展多方位才能或許可以讓你繼續悠游在這個產業,LED照明行業也許不需要這么多專門的技術人才,但是隨著中國LED的國際企圖心雄起,中國LED需要有技術與管理背景的國際化人才,你如果夠厲害,以后很多中國LED老板會請你去管美國,荷蘭與德國的員工,你想挑戰嗎?
第二、人類對感官的享受是永不停止的,或許你還是很死腦筋,認為OLED或許不是顯示技術的終點,認為在顯示方面Micro LED或許有一搏的機會,你可以繼續留在這個行業奮斗,但是你會很孤單,你的老板為了省下預算,研發團隊或許會縮編,很少的經費,很少的技術團隊,也許薪水也縮水了,希望在這樣的條件下你還沉得住,當然如果你運氣很好,在財大氣粗的土豪公司研發這些未來技術,我只能跟你說“好好珍惜吧”。
第三、轉進相近材料或技術的產業,如果你不到四十歲,還有兩個高大上的領域你可以去試試,不過你要調試心態,從學習者開始進入,放低身段或許還有機會成為你的事業第二春,激光與高功率器件未來十年還是新科技,尤其是深圳準備與中村合作激光技術,深圳以后會是半導體激光的制造中心也不無可能。中國現在對半導體產業是發了瘋似的支持,只是因為中國進口半導體芯片的金額居然比石油還高,雨露均沾的氮化鎵功率器件或許也會有大筆資金投入與扶持,身為氮化鎵LED技術高手的你心動了嗎?
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