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Développement et fabrication des LED : pôles de compétences

Quels sont les lieux de développement et de fabrication des LED ? Pôles de compétences par architectures de puces dans l’industrie des semi-conducteurs.
par Benoit Hamon4 juin 2019

Beaucoup d’utilisateurs de la technologie LED se posent la question de leurs lieux de développement et de fabrication des LED. Y a-t-il des composants LED produits en France ? En Europe ? Quels sont les zones du monde les plus dynamiques dans ce domaine ? Quels sont les pôles de compétences par activités au niveau des LED ?

De quelles LED parle-t-on ?

Pour répondre à ces questions, nous devons, dans un premier temps, réduire le spectre des composants considérés. Les composants LED couvrent aujourd’hui une large gamme d’application, de l’UV lointain à l’infrarouge, en passant par les différentes couleurs du spectre visible. Nous traiterons dans cet article les composants utilisés pour l’éclairage conventionnel, c’est-à-dire des LED composées d’une puce bleue associée à un ou plusieurs phosphores.

Différencier la puce du boitier

Pour traiter la question de la production de LED dans le monde, il faut dans un premier temps différencier deux éléments essentiels qui constituent le composant : la puce et son boitier.

La puce est fabriquée par croissance de matériaux semi-conducteurs. Il existe trois architectures majeures de puce : latérale, verticale et flip chip. Nous verrons plus tard que l’architecture de la puce a une conséquence sur le lieu de fabrication.

Architectures majeures de puce LED : latérale, verticale et flip chip © Illustration CEA / Philips

Le boitier, ou package en anglais, quant à lui, couvre toutes les fonctionnalités additionnelles : protections mécaniques, connexions électriques, conversions optiques, du bleu au blanc… Il  existe différentes technologies de boitier LED.

Une LED, fabriquée par un fournisseur A, est donc composée d’une puce – qu’il produit lui-même ou qu’il achète à un fournisseur de puce – packagée par ses soins. Ainsi, les puces peuvent être produites à un endroit différent du lieu d’assemblage du composant final. Nous pouvons ici faire une analogie simple avec le milieu automobile. La puce correspondrait au moteur et la LED packagée à l’automobile complète. Deux fournisseurs peuvent alors commercialiser des voitures présentant le même moteur, c’est le cas de certains modèles d’Audi et de Seat. Le moteur est alors produit à un endroit et assemblé dans différentes pays.

Pourquoi différencier les architectures de puces ?

Toutes les architectures de puces ne sont pas destinées aux mêmes applications.

  • Les architectures latérales sont les plus largement utilisées dans les composants LED couvrant les applications faibles et moyennes puissances ainsi que la majorité des chip on board. Cette architecture est de loin la plus présente sur le marché.
  • Les deux autres architectures sont utilisées dans les LED de forte puissance. Ces composants à forte valeur ajoutée sont principalement utilisés dans les applications d’éclairage extérieur (grâce à leur grande fiabilité et performance).

Ces différences, de volume de production et de valeurs entre ces architectures, entrainent des stratégies différentes au niveau de la production.

Stratégies de fabrication des LED de la puce au packaging © Benoit Hamon

Lieux de production des différents composants LED

Le tableau ci-dessous permet d’illustrer ces différentes approches en comparant les lieux de production des différents composants LED pour quelques-uns des principaux fabricants de composants LED.

Fabricant Continent d’origine Lieu de R&D Puce latérale Puce verticale / Flip chip Packaging
Osram Europe (Allemagne) Allemagne Asie (Malaisie) Allemagne Asie (Malaisie)
Cree États-Unis États-Unis Asie (via Sanan) États-Unis Asie / États-Unis
Lumileds États-Unis États-Unis Asie États-Unis Asie (Malaisie)
Nichia Japon Japon Japon Japon Japon
Seoul Semiconductor Corée du Sud Corée du Sud Asie Corée du Sud Asie (Vietnam)
MLS Chine Chine Chine Chine Chine

Tableau d’exemples de lieux de production pour les principaux fabricants de composants LED © Benoit Hamon

Nous pouvons dégager quelques grandes tendances générales sur les lieux de fabrication des LED :

  1. Les puces verticales et flip chip – utilisées dans des composants à forte valeur ajoutée / plus faibles volumes – sont produites à proximité des centres de Recherche et Développement, R&D. Cette stratégie peut s’expliquer par une plus grande dynamique en termes d’innovation et de brevetabilité pour ces composants associés à un fort besoin de protection de la propriété industrielle.
  2. Les puces latérales utilisées dans les LED de moyenne et faible puissance – forts volumes et faible valeur ajoutée – sont principalement produites en Asie. Ce choix peut s’expliquer par le support de certains états dans l’achat d’équipement de fabrication de puces, notamment de la Chine. On retrouve ainsi en Asie les plus grands fabricants de puces latérales, notamment Sanan en Chine et Epistar à Taiwan.
  3. La majorité des procédés de packaging sont réalisés en Asie. Cette pratique est liée à la proximité des fournisseurs de matériaux des boitiers, mais peut être aussi expliqué par la proximité des clients finaux de la LED. En effet, la majorité des lieux de production de luminaires et lampes à LED se trouve en Asie. Ils cherchent ainsi à limiter les coûts logistiques et à diminuer les durées d’approvisionnement.

En conclusion, bien qu’il existe aujourd’hui des entreprises fabriquant des LED dans le monde entier, la plupart des composants sont produits, totalement ou partiellement, en Asie.

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Professions Fabricant semi-conducteurs
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Fonction du lieu Industrie
Source Benoit Hamon Light ZOOM Lumière
Benoit Hamon
Benoit Hamon
Ingénieur de formation. Consultant chez Pi Lighting dans le domaine de la LED et de ses nombreuses applications. Docteur en fiabilité des LED pour l’éclairage. A travaillé chez Philips en tant qu’expert LED. Passionné de technologies, de voyages et d’écologie.
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