
半导体发展现状与发展趋势.docx





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与半导体设备市场相比,半导体材料市场长期处于配角地位,但随着芯片出货量的增加,材料市场将继续增长,开始摆脱华而不实的设备市场带来的阴影。
河南半导体产业发展前景非常广阔。
自发展至今,全球半导体产业格局一直在不断变化。
行业发展现状产值规模逆势增长。
1、随着5G、新能源汽车等市场的发展,第三代半导体需求规模保持快速增长。
2、未来我国半导体的发展趋势主要表现在以下几个方面:一是政策引导推动集成电路成为战略性产业。
3、未来我国半导体的发展趋势主要表现在以下几个方面:一是政策引导推动集成电路成为战略性产业。
4、现状国内市场快速增长,贸易逆差扩大集成电路产业信息产业的核心之一,是引领新一轮科技革命和产业变革的关键力量。
5、20XX年,全球晶圆代工市场规模达到627亿美元,约占全球半导体市场的15%。
6、中科院半导体所和109厂都是从中科院物理所独立出来的,为我国计算机事业做出了巨大贡献。
拜登签署了芯片和科学法案。
7、编号:时间:X,X,2021年学海无涯,苦作舟页码:第9页共9页发展半导体照明产业对缓解能源危机、改善环境污染、促进国民经济可持续发展具有重要意义。
8、摘要:在介绍半导体照明特点的基础上,论述了半导体照明的研究进展,分析了我国半导体照明产业发展面临的相关技术问题,最后展望了半导体照明工程的发展趋势。
关键词:半导体照明、发光二极管、节能环保简介:1879年,爱迪生发明了第一盏碳丝白炽灯作为热辐射电光源,使人类从漫长的火光照明时代进入了电灯照明时代,第一次革新了人们的照明方式,拉开了人类现代文明的帷幕。
照明电光源经历了白炽灯、荧光灯、高强度气体放电灯三代产品。
光效不断提高,功耗不断降低,对人类社会的发展起到了至关重要的作用。
如今,人们在关注照明效率的同时,更关注照明方式对环境的影响。
随着科技的进步,另一种新型电光源LED照明,也就是半导体照明,真正引发了电光源照明技术的质变。
以其体积小、寿命长、抗闪烁、抗振动、色彩丰富、安全可控、节能环保的综合优势,掀起了第四次电光源技术革命,将电光源照明推入节能环保时代。
半导体照明应用的意义不亚于照明领域的历次技术革命。
因为半导体照明将是最有效的节能环保手段,它将通过改善人类的生活环境,发展新的照明理念和模式,改善和提高人类的生活质量。
半导体照明的特点1半导体照明的机理所谓半导体照明,是指用固体半导体芯片作为发光材料,与半导体中的载流子复合,释放多余的能量引起光子反射,直接发出红、黄、蓝、绿、青、橙、紫、白光。
LED的核心PN结具有正向导通、反向截止的特性。
当直流电压施加在PN结上,电流从LED的阳极流向阴极时,半导体晶体发出从紫外到红外不同颜色的光。
光的强度与电流有关。
电流越大,发光亮度越高1。
2半导体照明的优势在同等亮度下,半导体灯的耗电量仅为白炽灯的八分之一,因此半导体照明的应用将大大节约能源,减少二氧化碳的排放220XX年,中国照明用电量总计2292亿千瓦时。
按照每年5%的增长率计算,到20XX年,照明用电量将达到3225亿千瓦时以上。
如果到20XX年三分之一以上的白炽灯被半导体照明技术取代,将节约照明用电1000亿千瓦时,节约原煤5亿吨,减少废气和尘渣667万吨。
因此,投资50亿100亿元发展半导体照明产业,需要1015年的时间,相当于只需三峡工程5%的投资,就能重建一个“绿色三峡工程”3。
除了节能环保,半导体照明还具有响应快、无频闪、寿命长、无辐射、无电磁干扰、无有毒气体等优点4。
而且光源体积小、重量轻、免维护、易于控制、使用安全、光效强、适应各种恶劣条件。
此外,LED结构简单牢固,结构中没有移动和容易损坏的部件。
它是全固体结构,可以承受振动和冲击。
半导体照明发展现状5,612目前,小功率LED照明只能用于特殊照明领域,白光LED是广泛使用的照明光源。
我国LED产业有一定基础,但与国外先进水平相比差距较大,包括材料、芯片、封装、设备以及如何提高发光效率和产品合格率。
(光谱质量和光源稳定性。
与用于显示的光源不同,照明光源对光谱质量和光源稳定性有非常严格的标准,目前LED还有很大差距。
照明的色彩一致性也很重要,目前LED器件要达到这个色彩一致性要求还是相当困难的。
(发光效率提高LED发光效率最重要的途径是改进半导体发光材料和LED芯片的结构和制造工艺。
(高功率问题作为一般照明,单个LED输出的光通量必须足够大。
为了满足照明的需要,由小功率发光二极管组成的照明灯必须集中多个发光二极管才能满足设计要求。
缺点是线路复杂,散热差。
为了平衡led之间的电流-电压关系,必须设计复杂的电源电路。
相比之下,单个大功率LED的功率远大于几个小功率LED的功率之和,允许有较大的工作电流,而且供电电路相对简单,散热结构完善,使用寿命更长,所以大功率LED器件一定会取代小功率LED器件。
目前,世界半导体照明技术和产业化竞争集中在蓝光、紫光、白光和大功率高亮度芯片上。
然而,大功率芯片的生产设备在国外还处于发展阶段,高耗散功率、高热值和高发光效率对封装技术、设备和材料提出了新的更高的要求。
目前世界上最亮的产品大功率LED量产只有美国LUMILEDS公司成熟。
(散热问题如果LED管芯的结温超过标准限值,就会导致不可逆的光强衰减。
大功率LED工作时会产生大量的热量。
如果封装方式不能有效解决散热问题,其性能会降低,使用寿命会缩短。
因此,有效解决散热和热应力问题非常重要。
显然,大输入功率的LED器件和灯具的设计,除了芯片大之外,还需要良好的散热结构。
(光学系统设计由于LED发出的光相对集中在很小的立体角范围内,一般灯具中的反射镜不再是必要的光学元件,而往往采用透镜作为准直光学元件,再采用枕形透镜、楔形棱镜等。
以重新漫射和偏转光束,从而产生满足各种照明标准要求的光分布。
因此,需要为LED照明灯设计独特的二次光学系统。
(参数离散性问题由于LED照明需要由多个LED灯管组成,其参数离散性也是一个技术问题。
除了通过预选和分类保证一致性,还需要设计合理的灯具结构,研究合适的驱动电路,防止偶然的能量集中烧毁部分led。
(电路保护问题当多个发光二极管形成照明设备时,发光二极管需要并联和串联连接。
如果一个LED短路或开路,会导致整片或LED熄灭,影响照明效果。
因此,有必要研究一种简单而廉价的保护电路,将这种不利影响降到最低。
(白光LED的寿命随着白光LED制造和驱动技术的不断提高,其寿命会越来越长。
由于LED本身电特性的影响,小到几毫安的电流波动也会对LED的寿命产生很大的影响。
目前国内的LED产品基本都是采用恒压的技术,所以LED上的电流波动很大,容易损坏LED。
恒压恒流相结合的技术可以保证超高亮度LED的寿命。
(发光材料和器件制造问题目前国内外都在研究直接发出白光的芯片。
目前半导体发光技术的瓶颈似乎集中在芯片制造和器件封装上,但从长远来看,新材料的开发才是最重要的。
目前国外高档材料的光电转换效率是30%,而我国只有10%左右。
ZnO是继GaN之后的新型宽带隙半导体材料,具有很高的室温发光效率。
此外,ZnO材料的生产非常安全,可以使用无任何毒性的水作为氧源,可以使用有机金属锌作为锌源。
所以未来ZnO材料的生产是真正的绿色生产,完全符合环保的要求。
(白光LED的技术路线目前实现超高亮度LED的方法主要集中在三条技术路线上:一是利用三原色原理将红、绿、蓝超高亮度LED混合成白光;二是蓝光子触发荧光粉等荧光物质发出白光;第三,用紫外LED激发三基色荧光粉或其他荧光粉产生多色光,混合成白光。
实践证明,这三项技术已经产业化,后两项技术发展迅速。
目前,我国大功率LED封装领域的产业化技术研发仍处于起步阶段,竞争力不强。
然而,大功率LED用外延片和芯片仍处于研发阶段,远未达到产业化水平。
中国相关科研生产单位正在加紧研发高档超高亮度LED芯片、大功率外延片和芯片,提高大功率LED封装技术水平和产业化程度,大力开发和普及LED应用,扩大产业化规模,逐步建立和完善LED产业链。
半导体照明发展趋势展望半导体绿色照明是照明方式的一次意义重大的革命,世界范围内掀起了LED照明的研究和产业化热潮。
(白光LED处于发展的初级阶段,已广泛应用于景观照明、庭院灯等特种照明;未来白光LED的应用市场将会非常广泛,而高光通量的白光作为通用照明,无疑将是LED取代白炽灯钨丝灯泡和荧光灯照明最有前景的应用行业。
(虽然LED照明系统的发展还有一系列关键技术问题需要解决,但随着LED芯片发光效率的提高,以及LED封装和灯具制造技术的进一步提高,一些技术障碍将会逐步消除。
(未来10年高亮度LED的市场前景被业界看好,将对全球照明行业产生巨大影响,成为替代传统照明电器的潜在商品。
在未来56年内,如果发光效率超过80lm/W,单价继续下降,到年,白光LED照明将进入普通照明领域,逐步成为普通家庭的各种照明灯具,正式成为21世纪新的照明光源33。
(中国虽然在科技攻关和产业布局方面取得了一定进展,但仍远远落后于日本和美国。
应尽快从我国实际出发,采取有效措施,加强科技研究和产业布局,出台相关产业政策,促进半导体照明工程产业化,增强国际竞争力。
LED车灯漫谈。
中国LED专业论坛,20XX-12-242徐江山。
绿色革命半导体照明J.记者观察,20XX(:4950。
20XX-07-12【4】郭华,周泰明。
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20XX中国(上海)国际半导体照明论坛,20XX6周冰。
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20XX中国(上海)国际半导体照明论坛,20XX8陈哲根。
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浅谈LED与半导体照明能源工程J.能源工程,20XX(:19张天舒。
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光电技术与信息。
20XX,16(:474810蒋大鹏。
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普通照明用发光二极管,特性和物理测量C。
国际LED与半导体照明论坛,20XX:11912杨国栋。
21世纪之光浅析白光LED产品的发展N。
华东电子,20XX-01-22半导体发展现状及发展趋势学院:机电学院班级:材成102学号:姓名:雷洽。
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