经典详细样板LED挑战杯创业计划竞赛金奖计划书.docx
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经典详细样板LED挑战杯创业计划竞赛金奖计划书
1、执行总结
几千年来,人类一直追逐着光明,从远古时期——钻木取火、煤油灯、到爱迪生发明的白炽灯泡、克劳德发明的荧光灯、一步一步,人类追求着更高效、持久的照明方式。
进入二十一世纪,人们将更多的目光转向节能和绿色环保。
大功率LED 世界各国都开始将目光投向LED市场,仅在美国一地,目前所能够预测的市场就达580亿美元。 而我国也在2003年6月启动了投资规模巨大的“国家半导体照明工程”。 受到庞大的市场吸引和社会发展需要,中国国内厂商纷纷进入LED市场,但受到技术制约,大多集中在小管芯制造和下游分装,无法量产照明用的LED大功率管芯。 芯光科技股份公司为解决国内厂商存在的问题,依托北京大学“宽禁带半导体研究中心”的强大技术支持,聚集8名不同专业的优秀研究生和本科生组成创业团队。 芯光科技拥有LED加工领域的多项关键技术的专利,包括“激光剥离”技术和“上下电极”技术<申请号: 200410009840.0;200410009840.5),实现了LED大功率管芯的量产,为汽车用灯和景观照明、装饰灯市场提供优质照明用管芯。 芯光科技致力于创新照明技术的应用,为人类提供绿色、高效的照明产品,以发展中国民族照明事业为己任,为创造人类的节能绿色的生活贡献力量。 2、公司 2.1创业背景 2004年12月30日,美国《商业周刊》评出了2004年度的十大革新技术。 这些技术涵盖范围很广,从基因研究到能源利用,可谓无所不包。 其中排名第一位的是发光二极管 目前美国商业及家庭照明的年开销为580亿美元。 预计今后十年期间,白光发光二极管技术将普遍应用于家庭及办公照明。 当今世界高新技术产业发展迅猛,其中尤其值得注意的一个动向是随着第三代半导体材料氮化镓的突破和蓝、绿及白光发光二极管 第一代半导体灯将采用大功率LED作为新光源,在同样亮度下其耗电仅为普通白炽灯的1/10,而寿命却可以延长100倍。 半导体照明具有节能、长寿命、免维护、环保等特性,半导体灯替代传统的白炽灯和荧光灯是大势所趋。 鉴于半导体照明产业令人鼓舞的发展前景,日本、美国、欧盟等国家近年来相继推出国家半导体照明计划,投入巨额资金进行研发: 日本的“21世纪照明计划”将耗费60亿日元推行半导体照明,目标是在2006年用白光LED替代50%的传统照明;美国的“下一代照明计划”时间是从2000年2018年,计划投资5亿美元;欧盟的“彩虹计划”已在2000年7月启动,通过欧共体的资助,推广应用白光LED。 以氮化镓为基础的高亮度发光材料的第三代半导体技术,被认为是二十一世纪最大的商机。 作为龙头工程,它的成熟和发展将带动一大批相关产业的发展,从而对国民经济发展产生重大影响。 与此相关的产业有: 原材料和设备制造产业、后封装产业、显示屏产业、白光灯产业;电力供应业、交通运输业、计算机和信息存储业、光通讯产业、国防军工业、航空航天业、公安和消防、科学研究等。 为了把握好这个历史性的新产业机遇,2003年6月19日,科技部、信息产业部、建设部等政府机构跨部门、跨地区成立了“国家半导体照明工程”协调领导小组,这标志着国家正式从战略角度启动了“国家半导体照明工程”。 正是在LED产业成为最有前景产业的情况下,我们萌发了创业的想法。 2.2公司战略 2.2.1公司定位 致力于LED大功率、高档次管芯的研究、开发、生产与销售,争取在3-5年内成为国内该类产品的市场领导者,成为最具实力的LED中上游企业。 2.2.2公司使命 “通过创新照明技术的应用,为人类提供绿色、高效的照明产品,致力于人类照明事业的发展” 2.2.3公司愿景 打造民族品牌、成为国内首屈一指、面向世界的照明厂商 2.2.4公司理念 以顾客满意为核心,技术创新为灵魂,不断开拓高科技、高质量、高性能产品。 2.3公司发展规划 公司详细的发展规划如表2.1所示。 表2.1芯光科技发展规划 发展阶段 时间 目标 具体步骤 创业期 <初期) 06年 上半年 成立公司 建立生产、办公基地,完成生产线的设计、安装与调试,通过产品的测试与认证,并进行试运营,初步与一些单位建立销售伙伴关系。 06年 下半年 建成投产 建成1条生产线,达到900万左右管芯的产量,初步建立销售网络,拥有6%左右的市场占有率,实现销售收入7000万元、利润2800万元 07年 初步发展 提升品牌形象,利用08年奥运会各大城市加强城市景观照明的契机,不断开拓销售渠道,扩大市场,管芯产量达到1800万个,实现销售收入约1亿3500万元、利润约5400万元 成长期 <中期) 08年 进一步 发展 把握市场机会<汽车用灯的更新、上海世博会等),拓宽销售领域;增加局部设备,扩大生产规模,年产量达到2400万个,实现销售额1亿6000万元、利润6700万元;不断研究、利用新技术 09-10年 逐步进入 稳定阶段 从09年开始,增加到2条生产线,达到年产量4800万个,年销售收入3亿元、利润1亿2000万元。 进一步完善和健全销售网络,有了比较成熟的销售渠道,拥有一批长期、忠实的客户;重点研制该领域新技术在实践中的应用,使得新技术从实验室真正走进工厂;成为市场龙头企业 稳定发展 <长期) 2018 年以后 长期稳步 发展阶段 2018年以后,预计技术出现转折点,白光照明技术将达到成熟水平。 利用公司LED方面的技术优势,不断应用新技术开发研制相关产品,形成坚实的技术优势和可持续发展能力;拓展市场空间,扩大并维持市场占有率,成为固体照明 3、产品与技术优势 3.1产品概述 LED是一类可直接将电能转化为可见光和辐射能的发光器件,具有工作电压低,耗电量小,发光效率高,发光响应时间极短,光色纯,结构牢固,抗冲击,耐振动,性能稳定可靠,重量轻,体积小等一系列特性。 我公司将立足于用我们独有的专利——激光剥离技术和上下电极技术,生产大功率高亮度的蓝光LED管芯。 蓝光LED管芯,可以直接封装成蓝光LED;也可以在封装时加荧光粉,芯片发出蓝光,部分蓝光激发荧光粉发出黄光和红光,红黄蓝三色光就可以合成白光。 大功率蓝光LED和白光LED都用相同的芯片,只是封装时不同而已,他们各有自己不同的用途。 白光LED能作为照明使用代替已有的照明灯具,蓝光LED色彩鲜艳,可以作为装饰、景观照明,还有实现全色彩显示。 这种LED光源节能耗电量小,使用寿命长,健康环保,LED照明没有频闪,无红外和紫外辐射,光色度纯,由此,不产生有害气体,不造成环境污染。 LED是理想的照明和装饰光源.可以预言LED作为照明光源,就像晶体管取代电子管一样,大势所趋,不可阻挡。 3.2产品原理与结构 我公司所使用的上下电极GaN基蓝光LED芯片,是利用我们独有的专利激光剥离技术,将GaN基外延片从蓝光石衬底上剥离下来,再将GaN外延片键合在导电衬底上。 下面做上一层p型电极,上面光刻后镀上n型电极,电子和空穴在有源区复合,向外辐射光子。 由于是半导体材料电子和空穴的复合,因此辐射出的光波长等于禁带的宽度。 因此材料组分确定后,辐射出的光波长就是某一特定波长的光。 <如图3.1,3.2所示) 图3.1载流子传输过程示意图图3.2发光原理示意图 3.3产品优势 3.4.1LED对传统光源的优势 和传统照明光源相比,LED照明具有五个最为重要的优点: 节能,长寿,环保,绿色健康,结构牢固。 图3.3为白色LED与白炽灯的比较。 除此之外,LED还具有响应速度快,小型化,平面化,可设计性强等优点。 可以预言白光LED作为照明光源,就像晶体管取代电子管一样,大势所趋,不可阻挡。 白色LED与白炽灯的比较 白色LED 白炽灯<普及型60W) 色温(K> 3000~10000 2500~3000 响应速度(UR> 0.1 100000 发热量 小 大 冲击电流 无 标定电流的10倍 方向性 从窄角到广角可根据需要设计 方向发散,用反射板等调整方向 寿命 >20000 <1000 可靠性 非常高 低 耐震动冲击性 固体器件,耐震动冲击性强 灯泡部分易碎,灯丝部分易断线 <图3.3) 3.4.2专有技术描述 虽说高亮度大功率的白光LED有很多优点,但同时,LED也存在以下几个瓶颈急需突破: 出光效率问题,发光功率问题,散热问题。 这些都制约着大功率高亮度LED性能的提高。 利用我公司独家的科研成果——“激光剥离”技术和“上下电极”技术,就能解决上述提到的效率不高,功率不高,以及散热不好的问题。 这个在全世界都有领先地位。 我公司的技术支持——北大宽禁带半导体研究中心所做出的高亮度大功率“上下电极”LED,在去年年底的全国评比中,名列前茅,亮度效率达到40lm/w,接近世界最好水平。 两项相关技术已经公开申请专利,专利情况如下: (1)专利名称: GaN基外延层的大面积、低功率激光剥离方法 <发明人: 张国义等)申请号: 200410009840.0申请日: 2004年11月23日 (2)专利名称: 在金属热沉上的激光剥离功率型LED芯片及其制备方法 (发明人: 陈志忠等>申请号: 200410009841.5申请日: 2004年11月23日 现有的GaN基LED的芯片生产工艺都是在蓝宝石衬底上制作的,蓝宝石工艺比较成熟,这种工艺有其优点,但也天然存在很多不可避免的困难,造成了制备成本的提高和工序的复杂。 和现有的LED管芯制备技术相比,激光剥离和上下电极技术,能极大解决目前制约大功率LED管芯的散热问题和出光效率问题,大大提高出光现率,有效解决芯片散热问题,尤其适合制备大功率管芯。 同时能够大幅度降低生产成本和减少工序,减少固定设备,提高生产效率和成品率。 此外引入导电衬底有利于消除静电损伤;消除失配压力,使光谱变窄;同时有利于封装。 我们的技术和现有传统LED芯片制备技术的对比 技术指标 常规GaN基LED 上下电极GaN基LED 电极 平面结构、发光面接小 上下机构、发光面积大 出光效率 P型电极吸收30-40%的光影响出光效率 P型电极在下层不影响出光 发光功率 蓝宝石和GaN外延层应力大、 增加位错,影响发光效率 蓝宝石和GaN层脱离 没有应力 散热问题 蓝宝石——热的不良导体,热量散不出,对芯片节温影响很大,影响LED性能和寿命 导热性能良好的金属 能及时使芯片散热 加工过程 蓝宝石硬度高刻蚀减薄困难增加成本减少成品率 易于加工切割 成品率大幅提高 工序/设备 共16道工序 所需固定设备多 仅需8道工序 所需固定设备较少 综合成本 芯片加工成本高 综合成本降低约40%-50% (图3.4> 3.5产品用途 大功率高亮度白光LED和蓝光LED可以应用于城市景观照明、装饰灯、轮廓标志灯、汽车前灯仪表灯及车内照明,液晶显示器的背光源,部分取代室内照明,显示屏广告牌,地下采矿用矿灯,易燃易爆场合如加油站用灯等。 作为一种全新的照明技术,LED尚有很多有待开发的用途。 随着科技的发展,目前白光LED发光效率不断提高,在不久的将来,白光LED将部分取代乃至全部取代现有的照明,那将是一个无限巨大的市场! 3.6研究与开发 作为高新技术企业,公司将把利润的10%用作研究开发费用。 除了依靠公司自己的产品研发部外,我们将依托北京大学物理学院宽禁带半导体研究中心,继续合作研发提高大功率高亮度白光LED的发光功率,出光效率和更进一步优化芯片的散热问题。 北京大学物理学院“宽禁带半导体研究中心”是国内率先开展GaN系材料的MOCVD生长研究的单位之一,自1993年以来,在国家重点实验室、国家自然科学基金工程、"863"计划重点工程支持下,该中心开展了MOCVD生长GaN与蓝光LED的研究工作。 北大宽禁带半导体研究中心是国内从事LED研发做得最好的科研单位之一,已经获得国家专利3项,已公开国家发明专利申请8项。 下一代产品,我们将和北京大学宽禁带半导体研究中心继续合作研制出光效率更高,发光功率更高的下一代照明用LED芯片,争取尽早能实现进入普通家庭的日用照明,这将完全代替现有的传统照明,并且将考虑进行上游外延生长和下游高效率荧光粉和封装技术的研究。 4、市场分析 4.1目标市场的定位与分析 随着人类社会的不断发展,照明已成为人类生活的重要需求之一,伴随这一需求,照明市场正成为一个量大面广的庞大市场,由于半导体照明具有节能、长寿命、免维护、环保等特性,如同晶体管替代电子管一样,半导体灯替代传统的白炽灯和荧光灯,已成为大势所趋。 4.1.1半导体照明应用领域: 半导体照明技术可广泛应用于白光通用照明、装饰<景观、家居、休闲、商用装饰)照明、汽车等各类运输工具照明、交通信号显示、背景显示、大屏幕、军用照明及旅游、轻工产品等各个领域。 初步可分为以下6个细分市场<据预测,2007年市场上半导体的市场比例情况如图4.1所示): 市场一: 大、中、小屏幕显示器市场四: 交通信号灯 市场二: 汽车用灯市场五: 景观照明、装饰灯 市场三: 背光源市场六: 白光照明。 图4.1 根据我们已开发出产品及未来市场发展的特点,公司近期产品应用领域将定位于市场二、五,即汽车用灯市场及景观照明、装饰灯市场,远期产品应用领域将扩展到市场六,即白光照明市场。 目前,屏幕显示器、背光源和信号灯等领域所采用技术属于成熟技术,不利于新技术型厂商加入;而汽车用灯及景观照明、装饰灯领域的技术属于发展技术,且市场前景广阔,非常适合新技术型厂商进入;白光照明领域由于技术还不成熟,进入风险较大,但前景看好。 进入二、五、六市场将能充分发挥公司的技术特长,并保证公司在一个不断增长的市场获得持续、稳定提升的收益。 4.1.2半导体照明产业链细分市场: 半导体照明产业链一般可分为外延片生产、芯片制备、器件封装、集成应用四个环节,不同环节面临不同的目标市场。 其中,器件封装、集成应用处于产业链下游,属于劳动密集型生产方式,进入门槛低,竞争激烈;外延片生产处于产业链上游,初期投资大,进入门槛高。 根据市场环境和自身特点,我们将立足于整个产业链的中游,即芯片制备,处于这一环节将能充分发挥公司的现有技术优势,且资金回收期相对较短。 今后公司主要向下游对应器件封装集成应用厂商提供大功率LED管芯。 4.2市场容量估算和趋势预测 半导体照明市场是一个极具发展潜力,并处于快速发展阶段的市场,随着半导体照明技术的不断进步,半导体照明成本的大幅下降,半导体照明在5-10年内将成为整个照明市场的主体。 4.2.1国际市场状况: 鉴于半导体照明产业令人鼓舞的发展前景,日本、美国、欧盟、韩国等近年来相继推出国家半导体照明计划,其中日本计划在2006年底用白光LED照明替代50%的传统照明;美国计划到2018年前后,有55%的白炽灯和荧光灯被半导体灯替代,每年节电350亿美元。 据美国市场调研公司StrategiesUnlimited的分析数据,2003年世界GaN器件市场销售额超过27亿美元,属于发展期。 而据该公司预测,即使最保守发展,2008年世界GaN器件市场也要达到59亿美元的销售额。 如图4.2所示。 图4.2 4.2.2国内市场状况: 为确保中国在全球半导体照明产业的应有地位,目前,我国已紧急启动“十五”国家科技攻关计划“半导体照明产业化技术开发”重大工程,在上海、大连、南昌和厦门四个城市启动半导体照明产业化基地建设。 据推测,2007年我国大功率LED管芯的生产数量及需求数量分别为4亿颗和6亿颗,年增长率达到25%。 4.2.3目标市场状况: 汽车用灯、景观灯光、交通灯半导体照明市场的强劲扩展,将使相应器件封装、集成应用厂商对大功率管芯的需求更旺盛,大功率管芯的市场容量也将随之迅速扩大。 具体情况如下: 汽车用灯: 随着我国汽车产能的不断扩大,预计2018年前我国汽车产量将达到750万台,届时,汽车领域对高亮度LED的需求量将达到65亿颗左右。 景观灯光: 目前城市景观灯光所使用的灯具绝大多数为白炽灯和充气光源,存在耗能大、不易维护等问题,将为LED半导体固体“冷”光源取代。 在2008年北京奥运会以及2018年上海世博会的带动下,预计对大功率LED照明灯的需求将超过1亿。 白光照明: 该领域将是未来LED发光照明最有增长前景的领域。 全国照明用灯的使用达数十亿计,家庭及企业换灯所带来的市场前景诱人。 据估计,国内下游器件封装厂商的对管芯的总需求大约在5亿只左右。 4.2.4趋势预测: 中国拥有巨大照明市场。 美国现在每年照明用电6000亿度,约占用电总量的20%。 我国虽然人口5倍于美国,但每年照明用电只有2000亿度,仅为美国的1/3,占全国用电总量的12%,半导体照明的终极增长点将来自日常照明的应用,国内半导体照明市场成长空间巨大。 据预测,在汽车尾灯、交通灯、公共设施以及家庭照明需求的带动下, 2003-2007年我国高亮度发光管芯市场规模将保持年均将近25.0%的增长速度,到2007年我国高亮度LED管芯市场规模 图4.3 将突破20亿元。 如图4.3所示。 4.3估计的市场份额和销售额 半导体照明市场是一个存在巨大发展空间的新兴市场,目前国内已建立上海、大连、南昌和厦门四个半导体照明产业化基地,出现了厦门三安、厦门华联、深圳方大、上海蓝宝、大连路明、江西联创等处于产业链不同层级、具备较大规模的国内生产厂商,飞利浦、GE等跨国公司也已开始在国内生产相关产品。 但由于我们已在大功率管芯的部分关键技术上取得突破进展,且依托北大强大的后续研发能力,公司将在管芯市场上具有较大竞争优势。 根据整体市场规模和公司的年产量,考虑到影响实际销售的各种情况,初步估计公司的产销量、市场份额、销售额如下: 乐观估计: 年生产量7.5万/日×20日/月×12月=1800万 年销售量1800万 市场份额1800万/30000万=6% 销售额1800万×8元/个=14400万元 悲观估计: 年生产量5.5万/日×20日/月×12月=1320万 年销售量1200万 市场份额1200万/30000万=4% 销售额1200万×6元/个=7200万元 注: 国内市场,且不考虑长期产能的提升 根据国内外数据预测,大功率LED照明市场将在2008年至2018年间趋于成熟,届时,国际、国内市场对大功率LED管芯的需求都会有一个较大的增长,其后,增长幅度将大幅回落,市场进入平稳发展期,因此,公司将考虑在2008年前,尽可能的增加生产线,扩大产能至当前的4倍,以期在此后的激烈市场竞争中占据规模优势,获得竞争主动权。 5.竞争分析 5.1五力竞争分析 潜在竞争者: 主要是一些从事传统照明设备生产的企业。 通过与现有的光电半导体生产厂商合作进入本行业。 进入本行业存在技术壁垒。 进入本行业进入成本较高。 供应商: 主要指生产GaN外延片的生产厂商。 要求的技术含量最高,一次性投入大。 在我国尚不能大批量生产。 国际市场主要被美国、日本、台湾的少数厂商控制。 现有竞争者: 目前国内尚无以大功率LED管芯生产为主的厂商。 技术壁垒较高,并且由于资金和产业化限制,国内真正能实现规模化生产的企业屈指可数;芯片质量也不高。 国外厂商定价偏高,且面临着进入较高的进入壁垒。 顾客: 主要指从事LED下游产品的封装厂商。 我国的LED封装已经在国际市场上占有相当大的份额,集中了大量厂商,形成一定规模。 顾客产品技术含量低,利润率不高。 替代产品: 高亮度LED产品是日光灯、霓虹灯等传统照明设备的替代光源。 由于高亮度LED产品所具有的各种性能上的优点,目前尚无更好的替代品出现。 本产品比传统照明产业产品的利润率高。 5.1.1现有竞争者: <1)国际: Lumileds: PhilipsLighting和Agilent(原HP>合资兴办,其生产的1W和5W的LuxeonLED是世界上最亮的白光LED产品。 2004年底,Lumileds的销售额为2.8亿美元,年增长率达43%,净收入为6200万美元。 日本日亚化工日前宣布,该公司已与美国发光二极管厂商Lumileds达成协议,双方将签定LED相关专利技术的交叉授权合约,涵盖的对象包括两家公司拥有的所有LED相关专利技术。 台湾地区的LED产业近年来在产品结构,制作技术,产品质量,量产水平,市场占有方面,紧逼日本的态势,在世界LED产业中紧挨美国、日本之后,位居世界第三。 <2)国内: 我国现在已存在的生产芯片的厂商多集中在生产小管芯芯片上,尚无法提供发射功率较大的高档次大功率芯片,这些厂商的芯片参数的一致性、抗衰性、可靠性指标等有待进一步提高。 国内的主要厂商有: 厦门三安电子有限公司——专门从事全色列 大连路美芯片科技有限公司——主要生产半导体照明芯片,2004年9月由大连路明科技集团投资1.5亿元成立。 上海北大蓝光——主要产品包括氮化物紫外光及高亮度蓝、绿光外延片以及发光二极管 同时开发包括白光LED在内的光电器件及相关应用产品。 上海蓝宝光电材料有限公司——以民营资本为主体,专门从事半导体照明的技术研发和产业化生产。 主要产品有蓝光、绿光、紫光等外延片及器件芯片,常用芯片规格均为小管芯。 深圳市方大国科光电技术有限公司——方大集团股份有限公司下属企业, 主要产品是第三代半导体材料氮化镓 江西联创光电科技股份有限公司,创建于1999年6月——主要产品有LED光电器件,光电线缆,继电器,电声器件及信息通信等。 南昌欣磊光电科技有限公司,1993年成立,现由江西联创光电科技股份有限公司、香港普光科技有限公司和香港达华中外有限公司共同投资,专门生产发光芯片与器件的半导体。 5.1.2潜在竞争者 潜在竞争者主要是一些传统的照明设备生产厂商,由于进入LED照明市场时面临着较高的技术壁垒因此多采用与现有的光电半导体生产厂商合作。 比如现在美国的GELcore公司就是GELighting<美国最大灯具厂)与Emcore<美国光电半导体MOCVD设备大厂)联合于1999年成立的。 5.1.3替代品 高亮度LED产品是日光灯、霓虹灯等传统照明设备的替代光源。 与传统的白帜灯和荧光灯相比,大功率LED产品具有高亮度,低能耗,长寿命,结构紧凑,体积小,平面化,重量轻,方向性好,响应快,无辐射,耐各种恶劣条件等优点。 由于高亮度LED产品所具有的各种性能上的优点,目前尚无更好的替代品出现。 5.1.4供应商 供应商主要是指生产GaN外延片的生产厂商。 目前LED芯片生产的国际市场主要被美国、日本、台湾的
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