深度解讀:藍寶石在LED及消費電子行業(yè)應(yīng)用前景分析

　　一、什么是藍寶石

　　藍寶石是一種氧化鋁的單晶，晶格結(jié)構(gòu)獨特，耐磨且抗風(fēng)蝕，硬度僅次于金剛石，具有良好的透光性、特傳導(dǎo)性、電氣絕緣性，是LED、SOS等理想的襯底材料。早期由于其高硬度，耐磨性，光澤度透光性，及其加工水平要求較高而產(chǎn)量不足導(dǎo)致的稀缺性，藍寶石最早作為珠寶首飾和手表表面出現(xiàn)，售價昂貴。自90年代后，LED照明逐漸滲透進人類生活，藍寶石開始廣泛應(yīng)用于LED襯底材料。歷經(jīng)10多年發(fā)展，蘋果公司采用藍寶石作為iPhone5攝像頭的保護玻璃和iPhone5s的Home鍵保護玻璃，藍寶石正式進入消費電子市場，消費電子產(chǎn)品為藍寶石行業(yè)打開了新的市場空間。

　　二、藍寶石行業(yè)結(jié)構(gòu)分析

　　藍寶石具有耐磨、耐劃，透光性好，硬度高等優(yōu)勢，在航空、國防、LED、醫(yī)療、消費電子等領(lǐng)域都有很廣泛的應(yīng)用。LED襯底是藍寶石下游最主要的應(yīng)用，市場占比超過50%。而消費電子則給藍寶石材料帶來了更廣闊的增量空間。

　　據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《中國預(yù)測與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報告》顯示，2015年LED消耗了全球77.23%的藍寶石產(chǎn)能，其次是手機玻璃、相機鏡頭、手表等。

　　圖表1：2015年全球藍寶石產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特征（單位：%）

　　三、藍寶石行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

　　藍寶石是一種集優(yōu)良光學(xué)性能、物理性能和化學(xué)性能于一身的獨特晶體，是現(xiàn)代工業(yè)重要的基礎(chǔ)材料。其獨特的晶格結(jié)構(gòu)、優(yōu)異的力學(xué)性能、良好的熱學(xué)性能使藍寶石晶體成為實際應(yīng)用的半導(dǎo)體照明（LED）、大規(guī)模集成電路 SOI 和 SOS及超導(dǎo)納米結(jié)構(gòu)薄膜等理想的襯底材料。同時，藍寶石強度高、硬度大、耐沖刷，其作為屏幕材料被廣泛應(yīng)用于智能設(shè)備、紅外軍事裝置、衛(wèi)星空間技術(shù)、高強度激光窗口等領(lǐng)域。

　　從 2006 年的“十一五”開始，國家將半導(dǎo)體照明工程作為重大工程推進。2009 年中國“十城萬盞”LED 照明示范工程，帶動了 GaN 藍光 LED 管芯的研制，以及 GaN 外延生長及芯片制備技術(shù)的進步?！栋雽?dǎo)體照明科技發(fā)展“十二五”專項規(guī)劃》要求，到 2015 年，LED 產(chǎn)業(yè)規(guī)模將達到 5，000 億元。目前藍寶石在 LED 襯底上的應(yīng)用占據(jù)了接近 80%的藍寶石市場份額，短期來看，LED 市場走勢決定著藍寶石行業(yè)走勢。

　　消費電子應(yīng)用為藍寶石市場提供了廣闊想象空間，藍寶石材料可能在未來的智能手機和可穿戴設(shè)備上得到廣泛應(yīng)用。蘋果 iPhone 5S 的三大硬件創(chuàng)新在于指紋識別、處理器和攝像頭，其中指紋識別和攝像頭部件均用到了藍寶石材料。作為智能手機行業(yè)潮流引領(lǐng)者的蘋果公司，其發(fā)展方向常常成為整個行業(yè)轉(zhuǎn)變的風(fēng)向標(biāo)，引起了其他手機廠商的效仿。自 2013 年 Google Glass 發(fā)布以來，移動可穿戴設(shè)備成為市場焦點。在近美國的 CES 2014 電子消費展中可穿戴設(shè)備大放異彩，不少產(chǎn)品便使用了藍寶石來制造，如 Wellograph 公司推出的 Sapphire健康手表的屏幕便采用了藍寶石。 藍寶石行業(yè)的下游主要與 LED 行業(yè)相關(guān)的半導(dǎo)體照明、消費電子行業(yè)等相關(guān)。

　　根據(jù)法國 YOLE 的統(tǒng)計，近三年來，LED 襯底材料應(yīng)用占藍寶石需求量的約80%以上，而非 LED 應(yīng)用約占藍寶石需求量的 20%，非 LED 應(yīng)用主要體現(xiàn)在消費電子產(chǎn)品需求上，如：智能手機的攝像鏡頭保護玻璃、Home 鍵、藍寶石表鏡等。截止目前，LED 襯底材料仍是藍寶石重要的應(yīng)用。

　　四、藍寶石在消費電子領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀

　　藍寶石在消費電子的費用主要包括智能手機攝像頭的保護蓋板、指紋識別HOME鍵蓋板、智能手表屏幕蓋板以及未來可能推廣的智能手機屏幕蓋板。據(jù)估計，受蘋果產(chǎn)品需求的拉動，手機鏡頭用藍寶石占整個藍寶石市場的比重從2012年的1%左右快速增長到2015年的3%；Home鍵用藍寶石更是從無到有，2015年占整個藍寶石市場的比重已經(jīng)達到9%。作為智能終端潮流的引領(lǐng)者，蘋果對藍寶石的熱衷將帶動其他消費電子品牌廠商對藍寶石的應(yīng)用，消費電子將接棒LED，成為未來藍寶石行業(yè)成長的主要動力。

　　消費電子市場中，智能手機繼續(xù)占據(jù)主導(dǎo)地位。根據(jù)IDC預(yù)測，2016年，全球智能手機出貨量月為14.35億臺，到2019年，出貨量將達到18.6億臺。2015年全球穿戴設(shè)備中的智能手表發(fā)貨量為3700萬件，2016年開始可穿戴設(shè)備進入市場啟動期，智能手表預(yù)計出貨量增長121.6%，達到0.82億件。

　　顯根據(jù)消費電子需求中不同種類的需求，以及智能手機和智能手表的出貨量預(yù)測，到2020年，全球藍寶石材料消費電子市場營收將從2015年的70.5億人民幣增長到341.5億人民幣，年均復(fù)合增長速度達到37.1%。

　　圖表2：2015-2020年全球消費電子用藍寶石市場規(guī)模及預(yù)測（單位：億美元）

　　五、藍寶石行業(yè)發(fā)展四大趨勢

　　①LED照明下游應(yīng)用爆發(fā)增長，通用照明滲透提速。

　　LED是一種節(jié)能環(huán)保、壽命長和多用途的光源，其能量轉(zhuǎn)換效率大大高于白熾燈和節(jié)能燈。LED技術(shù)目前已經(jīng)是照明行業(yè)的主流趨勢，LED燈為繼白熾燈、熒光燈之后的第三次照明技術(shù)革命，已經(jīng)對傳統(tǒng)的白熾燈、熒光燈形成逐步替代的趨勢。根據(jù)LEDinside發(fā)布的新市場報告，2014年LED市場仍以平板計算機與智能手機背光應(yīng)用為主，照明應(yīng)用部分以工程、商用、戶外照明市場成長為顯著。

　　隨著發(fā)光效率的提升以及價格障礙的克服，LED照明產(chǎn)品處于持續(xù)爆發(fā)增長階段。2013年LED照明滲透率到達17%左右，2014年LED照明滲透率提升至32.7%，其中，應(yīng)用為廣泛的球泡燈及燈管滲透率分別達20%與15%。預(yù)計2015年LED照明滲透率迅速攀升至47%，在2020年達到80%，全球市場LED照明的滲透率正在快速提升。LEDinside數(shù)據(jù)顯示，2014年LED照明產(chǎn)值將達178億美元，整體LED照明產(chǎn)品出貨數(shù)量達26.7億只，整體出貨相較2013年成長68%。

　　截止目前，LED襯底材料仍是藍寶石重要的應(yīng)用，根據(jù)法國YOLE的統(tǒng)計，襯底材料應(yīng)用占藍寶石需求量的75%以上，非襯底材料應(yīng)用占25%左右。LED照明滲透率增加1%，將直接拉動藍寶石襯底約107萬片的增長需求，LED下游行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的快速增長將導(dǎo)致對上游藍寶石襯底材料的大量需求。

　　根據(jù)國家半導(dǎo)體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟統(tǒng)計數(shù)據(jù)2007年至2014年期間，我國半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)整體規(guī)模從483億元增長至3，507億元，年均復(fù)合增長率為32.70%，預(yù)計至2017年，中國半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模將達到7，485億元，年均復(fù)合增長率為28.50%。

　　中國LED產(chǎn)業(yè)整體規(guī)模走勢分析

　　根據(jù)國家半導(dǎo)體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2014年我國半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)規(guī)模達到了3，507億元，較2013年（2，576億元）增長36%，保持持續(xù)高速增長態(tài)勢。其中：2014年我國半導(dǎo)體照明應(yīng)用領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)規(guī)模達到2，852億元，雖然受到價格不斷降低的影響，但仍然是產(chǎn)業(yè)鏈中增長快的環(huán)節(jié)，應(yīng)用整體增長率接近38%。2014年智能手機、平板電腦及大尺寸電視的出貨量持續(xù)擴大，LED背光應(yīng)用增幅趨緩，年增長率約20%，產(chǎn)值達到468億元。隨著小間距LED顯示技術(shù)成熟和成本逐步降低，2014年LED顯示應(yīng)用也有較快增長，年增長率約35%，產(chǎn)值約324億元。此外，LED汽車照明、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)等新興領(lǐng)域的應(yīng)用也不斷開拓，智慧照明、光通訊、可穿戴電子的應(yīng)用成為2014年LED應(yīng)用的新亮點。

　　2015年，我國半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)整體規(guī)模達到4，245億元人民幣，較2014年增長21%，與過去10年年均超過30%的增長率相比，增速有所下降，主要原因是產(chǎn)量增長，而價格持續(xù)下降。2014年以來，藍寶石產(chǎn)業(yè)隨著成本的降低，價格不斷下降。2015年，LED晶圓平均售價下降18%，抵消了由其出貨量增長（+16%）所帶來的營業(yè)收入增長。

　　根據(jù)Yole的預(yù)計，未來五年LED晶圓出貨量的復(fù)合年增長率5.2%，但是價格仍會緩慢下降，產(chǎn)值基本持平。

　　2008-2020年藍寶石襯底的價格趨勢單位：美元

　　2015年，我國LED外延芯片環(huán)節(jié)產(chǎn)值約151億元，較2014年增長約10%，由于MOCVD設(shè)備數(shù)量的增加和產(chǎn)能利用率有所提高，外延片產(chǎn)量較2014年增加31%，芯片產(chǎn)量增加40%；LED封裝環(huán)節(jié)總體發(fā)展平穩(wěn)，產(chǎn)值達到615億元，隨著部分企業(yè)大幅擴產(chǎn)，產(chǎn)能較2014年增加30%以上，加上前期產(chǎn)能的釋放，LED封裝器件產(chǎn)量整體增長達50%。由于2015年價格下降，致使各環(huán)節(jié)產(chǎn)值增幅不及產(chǎn)量。LED應(yīng)用領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)規(guī)模達到3，479億元，雖然受到價格不斷降低的影響，但仍然是產(chǎn)業(yè)鏈中增長快的環(huán)節(jié)，應(yīng)用整體增長率接近22%。其中LED通用照明仍然是市場發(fā)展的主要推動力，產(chǎn)值達1，552億元，增長率為32.5%，滲透率超過30%，占應(yīng)用市場的比重也由2014年的41%增加到2015年的45%。雖然三大產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)產(chǎn)值都實現(xiàn)增長，但是各環(huán)節(jié)增幅均明顯下降，顯示我國半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)開始整體轉(zhuǎn)入中高速增長的新常態(tài)3。半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)經(jīng)過幾年來的高速增長已經(jīng)確立了在照明產(chǎn)業(yè)中的主導(dǎo)地位。隨著LED行業(yè)環(huán)境趨于穩(wěn)定、全球“禁白令”的大力推進，預(yù)計未來兩年我國半導(dǎo)體照明行業(yè)總體呈現(xiàn)持續(xù)上升態(tài)勢，但受經(jīng)濟大環(huán)境的影響增速有所放緩，開始由“高速”增長轉(zhuǎn)入“中高速”增長。

　?、谙M類電子產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域迅速擴大帶動藍寶石行業(yè)未來爆發(fā)式增長

　　藍寶石材料擁有硬度高、強度大、耐磨損等特性，自蘋果公司在其iPhone5中首次使用了高透光性的雙拋光藍寶石作為手機鏡頭保護蓋以來，藍寶石材料產(chǎn)品在消費類電子行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。隨著藍寶石屏幕厚度降低、晶錠、晶棒利用效率提升、切磨拋損耗減少以及加工成本降低，藍寶石的應(yīng)用將逐漸向新興應(yīng)用拓展。

　　目前，藍寶石主要應(yīng)用在iPhone手機的攝像鏡頭保護玻璃、Home鍵、藍寶石表鏡等，無論是Home鍵還是攝像頭，其所需藍寶石窗口片的尺寸都較小，面積僅為幾十平方毫米。如果未來iWatch、iPhone采用藍寶石蓋板作為屏幕保護玻璃，iPhone手機屏幕約等于100個home鍵，iPhone屏幕對藍寶石的需求是home鍵的100倍以上，單個藍寶石窗口片的使用面積將達到幾百到幾千平方毫米，藍寶石蓋板的需求空間非常大。若智能手機全部使用藍寶石蓋板，對藍寶石的需求將呈現(xiàn)跳躍式增長，并進一步帶來藍寶石行業(yè)用金剛石線廣闊的市場需求。

　?、廴騆ED上游產(chǎn)業(yè)逐漸向我國轉(zhuǎn)移

　　隨著LED產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，LED企業(yè)數(shù)量也呈快速增加的態(tài)勢。處于產(chǎn)業(yè)鏈高端的日本、美國、歐洲和產(chǎn)業(yè)鏈中下游的中國***、韓國正逐步向制造成本較低的新興市場轉(zhuǎn)移。國內(nèi)巨大的市場發(fā)展空間以及國家優(yōu)惠政策的吸引，國際上較多大型LED企業(yè)陸續(xù)在國內(nèi)投資建廠，一方面引進了先進的研發(fā)生產(chǎn)技術(shù)和管理模式，提高了國內(nèi)LED產(chǎn)業(yè)的國際競爭力；另一方面大量增加了上游原材料的供應(yīng)，促進了封裝及應(yīng)用領(lǐng)域的快速發(fā)展。中國將會是LED產(chǎn)業(yè)的全球重要產(chǎn)地。

　　根據(jù)CSAResearch4，Digitimes5數(shù)據(jù)，從全球來看，2014年MOCVD出貨量為228臺，同比增長54%，這也是自2011年以來MOCVD全球新增數(shù)量首次同比實現(xiàn)正增長，表明LED行業(yè)在全球的復(fù)蘇。其中中國購入MOCVD150余臺，同比增長36%，在全球出貨量占比66%，連續(xù)四年成為全球購買MOCVD數(shù)量多的地區(qū)。預(yù)計2015年全球MOCVD出貨量有望達到252臺，同比增長11%，其中有約74%的份額來自陸資企業(yè)，中國芯片企業(yè)開始進入新一輪擴產(chǎn)能周期。從設(shè)備保有量來看，2014年中國MOCVD數(shù)量在全球占比為31%，其次是***的26.8%，兩者合計占比接近60%，是全球大的芯片生產(chǎn)基地。預(yù)計到2015年中國MOCVD保有量占比將升至34.7%，而***、韓國、日本和歐美占比均出現(xiàn)小幅下降，全球LED上游產(chǎn)業(yè)將進一步向中國集中。

　　④國內(nèi)主要藍寶石廠商向大尺寸消費電子應(yīng)用領(lǐng)域進行擴產(chǎn)

　　隨著行業(yè)產(chǎn)能的普遍提升、藍寶石材料制造成本以及銷售價格的下降，未來藍寶石材料在LED襯底、消費類電子產(chǎn)品領(lǐng)域?qū)⒂瓉磉M一步發(fā)展機會，配套裝備也將逐步打開市場。首先，LED藍寶石襯底仍然將占據(jù)主導(dǎo)地位，從產(chǎn)效比綜合考量，LED藍寶石襯底將逐步由2英寸向更大尺寸演進，典型生產(chǎn)商已經(jīng)開始布局過渡以適應(yīng)向大尺寸演進的趨勢；同時，多個智能手機品牌不約而同的選用藍寶石材料，使其在消費類電子產(chǎn)品上的應(yīng)用進入甜蜜期。藍寶石在LED襯底、消費類電子產(chǎn)品領(lǐng)域需求逐漸增加，對上游的藍寶石長晶環(huán)節(jié)生產(chǎn)工藝和設(shè)備水平要求也相應(yīng)的提高，對藍寶石單晶生長裝備、加工材料和裝備均將有更多需求?；谒{寶石技術(shù)不斷升級和應(yīng)用市場的快速擴大，4英寸、6英寸襯底晶片由于在生產(chǎn)利用率上的先天優(yōu)勢，將更多的被國內(nèi)主流芯片企業(yè)所采用。