藍(lán)寶石襯底行業(yè)多重利好 四大發(fā)展趨勢(shì)分析

　　2013年11月，蘋果公司宣布向GTAT公司投資5.78億美元，用于GTAT公司大量開發(fā)藍(lán)寶石長晶爐。同時(shí)，這些藍(lán)寶石可能將被用于下一代蘋果系列產(chǎn)品中，包括iPhone6手機(jī)蓋板、Home鍵和攝像頭蓋板、iWatch表面玻璃以及iPad、iPod等。這種長遠(yuǎn)的布局，打開了藍(lán)寶石在消費(fèi)電子領(lǐng)域應(yīng)用的大門，這將對(duì)藍(lán)寶石在LED領(lǐng)域的應(yīng)用市場(chǎng)以至整個(gè)藍(lán)寶石行業(yè)產(chǎn)生巨大影響。但是，2014年以來隨著大環(huán)境的穩(wěn)定，美國、中國、韓國和澳大利亞等國將全面禁用白熾燈，LED燈具逐步進(jìn)入家居照明市場(chǎng)。從今年起，美國將禁止60瓦和40瓦白熾燈的生產(chǎn)和銷售;馬來西亞1月起全面禁止白熾燈的生產(chǎn)、進(jìn)口與銷售;中國則將于10月1日起禁止和銷售60瓦及以上普通照明白熾燈，這將使得LED照明進(jìn)入爆發(fā)期。一段時(shí)間以內(nèi)，LED應(yīng)用依然是藍(lán)寶石市場(chǎng)的主要驅(qū)動(dòng)力。

　　因此，伴隨著這一輪景氣恢復(fù)，LED照明也必然帶動(dòng)藍(lán)寶石襯底的需求回升。據(jù)數(shù)據(jù)顯示，2013年LED照明出貨量約7.7億只，到2016年將達(dá)到30.5億只，年復(fù)合增長率高達(dá)67%。2014年折合2英寸片的藍(lán)寶石需求為6091萬mm，預(yù)計(jì)2015年為7453萬mm，到2016年將增長到8889萬mm，年增長率保持在20%左右。同時(shí)，藍(lán)寶石價(jià)格也發(fā)生反彈。2010年年底一片2英寸片的價(jià)格曾經(jīng)達(dá)到30美元，隨著行業(yè)供需的失衡，最低跌到7美元。晶棒方面更是一度從25美元/mm跌至2.1美元/mm，目前已經(jīng)回到4美元以上。

　　面對(duì)LED照明領(lǐng)域的強(qiáng)勢(shì)需求，全球藍(lán)寶石產(chǎn)業(yè)將會(huì)呈現(xiàn)出以下四大發(fā)展趨勢(shì)：

　　趨勢(shì)一：LED藍(lán)寶石襯底將逐步向大尺寸演進(jìn)

　　在LED產(chǎn)業(yè)，也存在著和集成電路領(lǐng)域類似的“摩爾定律”——Haitz定律，主要是指LED的價(jià)格每10年將降低為原來的1/10，性能則提高20倍。大尺寸的技術(shù)可以降低生產(chǎn)成本，使得其應(yīng)用尺寸逐漸由2英寸向更高尺寸過渡。大尺寸的晶棒可以降低原材料的損耗，6英寸的圓晶生產(chǎn)的芯片是2英寸圓晶的10～12倍，然而幾何面積增加只有2英寸圓晶的9倍，圓晶曲率的下降帶來的“邊緣效應(yīng)”可以在外周形成更多的芯片。

　　國際大廠也紛紛開始在大尺寸制造上布局。在歐美、日本和中國臺(tái)灣，典型生產(chǎn)商已經(jīng)在從4英寸向6英寸過渡。而俄羅斯的Monocrystal公司已經(jīng)發(fā)布了C-Plane的10英寸LED藍(lán)寶石襯底材料，這意味著未來隨著半導(dǎo)體照明市場(chǎng)的高速成長，技術(shù)較為成熟的藍(lán)寶石襯底將邁向更大尺寸。然而，國內(nèi)的大部分小企業(yè)由于不具備向大尺寸轉(zhuǎn)換的技術(shù)、資金和人才，依然以制造2英寸晶圓為主。目前，6英寸圓晶的占比還比較低，預(yù)計(jì)2016年前后占比會(huì)大幅提升至30%～40%，LG、Lumileds、OSRAMOpto和Gree將會(huì)是6英寸圓晶的主要供應(yīng)商。

　　由于藍(lán)寶石襯底尺寸的增大，上游的生產(chǎn)工藝和設(shè)備水平也要有相應(yīng)的提高。因此克服工藝和技術(shù)困難會(huì)在一定程度上造成成本增加，但是大尺寸的晶體可以產(chǎn)生規(guī)模效應(yīng)，同時(shí)與現(xiàn)有的半導(dǎo)體制造工藝接軌，最終帶來整體成本的下降。整個(gè)產(chǎn)業(yè)向大尺寸演進(jìn)的趨勢(shì)，將會(huì)降低生產(chǎn)成本，最終擴(kuò)大藍(lán)寶石的應(yīng)用范圍。對(duì)企業(yè)來說，LED應(yīng)用的爆發(fā)將會(huì)拉動(dòng)藍(lán)寶石晶棒的需求，大尺寸晶圓厚度增加也會(huì)拉動(dòng)對(duì)材料的需求。因此，在這種行業(yè)趨勢(shì)下，擁有大尺寸藍(lán)寶石生成能力的公司或者提前布局大尺寸領(lǐng)域的公司將會(huì)受益。

　　趨勢(shì)二：多種長晶方法并存技術(shù)質(zhì)量優(yōu)劣成行業(yè)分水嶺

　　在藍(lán)寶石制造的整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈過程中，加工工序和難度都比較大，其中長晶環(huán)節(jié)最為重要，因?yàn)樗鼪Q定了最終藍(lán)寶石基板的質(zhì)量?？傮w說來，藍(lán)寶石晶體生長方式可劃分為溶液生長、熔體生長、氣相生長三種，其中熔體生長方式因具有生長速率快、純度高和晶體完整性好等特點(diǎn)，而成為是制備大尺寸和特定形狀晶體的最常用的晶體生長方式。目前可用來以熔體生長方式人工生長藍(lán)寶石晶體的方法主要有焰熔法、提拉法、區(qū)熔法、導(dǎo)模法、坩堝移動(dòng)法、熱交換法、溫度梯度法、泡生法等。

　　目前國際主流使用的長晶方法有泡生法和熱交換法，它們分別有各自的優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域。泡生法因其技術(shù)成熟、良率高成為目前主流長晶技術(shù)，代表廠商為俄羅斯的Monocrystal、美國的Rubicon以及中國的大部分長晶企業(yè)。熱交換法長晶個(gè)體大、形狀規(guī)則、可掏率高，但良率還有待提高。熱交換法長出的晶體雖然光學(xué)性能不如泡生法，不能在LED襯底上大規(guī)模使用，但適合應(yīng)用在手機(jī)面板中，發(fā)揮藍(lán)寶石的優(yōu)良物理特性。全球泡生法或改良型泡生法工藝生長的藍(lán)寶石晶體約為目前市場(chǎng)份額的80%，而每種生長技術(shù)都分別有不同的企業(yè)使用。長期來看，每種方法將會(huì)在各自擅長的領(lǐng)域內(nèi)占有絕對(duì)地位和份額。

　　藍(lán)寶石行業(yè)在供給嚴(yán)重過剩后經(jīng)歷過一波洗牌，不少技術(shù)不佳、成本較高的小廠商陸續(xù)退出。當(dāng)藍(lán)寶石晶棒恢復(fù)、價(jià)格達(dá)到眾多廠商成本線之上時(shí)，便會(huì)重新產(chǎn)生一些新進(jìn)入者，尤其是在關(guān)稅和消費(fèi)稅保護(hù)下，一些具有供貨優(yōu)勢(shì)的廠商會(huì)紛紛擴(kuò)產(chǎn)。但是擁有較低成本、技術(shù)優(yōu)勢(shì)和質(zhì)量過關(guān)的企業(yè)將最有競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力，成為藍(lán)寶石產(chǎn)業(yè)的龍頭。

　　趨勢(shì)三：產(chǎn)業(yè)鏈布局趨于平衡上下游融合加劇

　　藍(lán)寶石襯底產(chǎn)業(yè)鏈主要有兩個(gè)環(huán)節(jié)：晶棒生長和晶圓切割。晶棒生產(chǎn)是將高純度的氧化鋁粉末放入特定的藍(lán)寶石長晶爐中，經(jīng)過2~4周的加工，生產(chǎn)出晶錠，進(jìn)而按照所需的尺寸掏出符合規(guī)格的晶棒。晶圓切割是將晶棒進(jìn)行切片、研磨、拋光等步驟，進(jìn)一步加工成襯底平片。根據(jù)光電元件的特質(zhì)不同，還需對(duì)平片進(jìn)行相應(yīng)的處理，如LED襯底使用則在單面上進(jìn)行圖案化加工。

　　因此藍(lán)寶石產(chǎn)業(yè)鏈涉及上下游的配合，材料部分包括高純度氧化鋁粉末、鎢鉬銥坩堝、金剛石切割線;設(shè)備部分包括長晶爐、切割設(shè)備等。藍(lán)寶石需求帶來了相關(guān)材料和設(shè)備市場(chǎng)的火爆，并且其布局打破了之前偏重長晶市場(chǎng)的局面，全產(chǎn)業(yè)鏈趨于平衡。藍(lán)寶石自身產(chǎn)業(yè)鏈上下游融合加速，同時(shí)藍(lán)寶石襯底和LED產(chǎn)業(yè)鏈中的外延芯片環(huán)節(jié)垂直整合加劇。

　　作為藍(lán)寶石長晶設(shè)備生產(chǎn)的領(lǐng)先企業(yè)，GTAT分別收購了TwinCreeksTechnologies和ThermalTechnologyLLC公司。前者研制的一項(xiàng)離子注入機(jī)技術(shù)可以用于生產(chǎn)低成本薄基板，后者則擁有一種低溫、短時(shí)、加熱均勻的燒結(jié)方法專利。通過收購資本資產(chǎn)和知識(shí)產(chǎn)權(quán)，GTAT公司將覆蓋整個(gè)藍(lán)寶石產(chǎn)業(yè)鏈。因此，在下一階段藍(lán)寶石襯底需求逐漸釋放之際，能夠在全產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)上布局的公司將搶占市場(chǎng)先機(jī)，擴(kuò)大技術(shù)壁壘和成本優(yōu)勢(shì)，擁有企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。

　　趨勢(shì)四：重視布局知識(shí)產(chǎn)權(quán)產(chǎn)業(yè)環(huán)境進(jìn)一步完善

　　行業(yè)的發(fā)展和競(jìng)爭(zhēng)逐步進(jìn)入了軟、硬實(shí)力并重的時(shí)代，充分的知識(shí)產(chǎn)權(quán)創(chuàng)新能力、完善的知識(shí)產(chǎn)權(quán)服務(wù)體系和強(qiáng)有力的知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)是增強(qiáng)行業(yè)科技創(chuàng)新能力和產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的必然要求，也是提升企業(yè)軟實(shí)力的重要支撐。在藍(lán)寶石長晶環(huán)節(jié)，俄羅斯的Monocrystal公司掌握了泡生法的核心技術(shù);日本京瓷和并木公司擁有導(dǎo)模法的專利;美國GTAT公司主導(dǎo)熱交換法;韓國STC公司擁有垂直水平溫度梯度冷卻法專利保護(hù)。國際大公司也紛紛通過收購的方式，獲得其他核心環(huán)節(jié)的專利權(quán)，進(jìn)行全產(chǎn)業(yè)鏈的知識(shí)產(chǎn)權(quán)布局，并促進(jìn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化和價(jià)值化。

　　隨著全球禁用白熾燈計(jì)劃的實(shí)施，相應(yīng)的節(jié)能減排政策相繼出臺(tái)，保證了LED照明產(chǎn)業(yè)健康有序發(fā)展，這將同時(shí)使得藍(lán)寶石產(chǎn)業(yè)環(huán)境進(jìn)一步完善。良好政策的出臺(tái)、市場(chǎng)秩序的規(guī)范及監(jiān)督管理的強(qiáng)化，將充分發(fā)揮市場(chǎng)在資源配置中的決定性作用，提升資源配置效率。我國也通過重大項(xiàng)目和產(chǎn)業(yè)基金的方式，鼓勵(lì)企業(yè)進(jìn)行科技研發(fā)和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新。同時(shí)，藍(lán)寶石相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)規(guī)范也相繼制定，引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。