藍寶石襯底行業(yè)多重利好 四大發(fā)展趨勢分析

　　2013年11月，蘋(píng)果公司宣布向GTAT公司投資5.78億美元，用于GTAT公司大量開(kāi)發(fā)藍寶石長(cháng)晶爐。同時(shí)，這些藍寶石可能將被用于下一代蘋(píng)果系列產(chǎn)品中，包括iPhone6手機蓋板、Home鍵和攝像頭蓋板、iWatch表面玻璃以及iPad、iPod等。這種長(cháng)遠的布局，打開(kāi)了藍寶石在消費電子領(lǐng)域應用的大門(mén)，這將對藍寶石在LED領(lǐng)域的應用市場(chǎng)以至整個(gè)藍寶石行業(yè)產(chǎn)生巨大影響。但是，2014年以來(lái)隨著(zhù)大環(huán)境的穩定，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(xiāo)售;馬來(lái)西亞1月起全面禁止白熾燈的生產(chǎn)、進(jìn)口與銷(xiāo)售;中國則將于10月1日起禁止和銷(xiāo)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?xún)?，LED應用依然是藍寶石市場(chǎng)的主要驅動(dòng)力。

　　因此，伴隨著(zhù)這一輪景氣恢復，LED照明也必然帶動(dòng)藍寶石襯底的需求回升。據數據顯示，2013年LED照明出貨量約7.7億只，到2016年將達到30.5億只，年復合增長(cháng)率高達67%。2014年折合2英寸片的藍寶石需求為6091萬(wàn)mm，預計2015年為7453萬(wàn)mm，到2016年將增長(cháng)到8889萬(wàn)mm，年增長(cháng)率保持在20%左右。同時(shí)，藍寶石價(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)達到30美元，隨著(zhù)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LED照明領(lǐng)域的強勢需求，全球藍寶石產(chǎn)業(yè)將會(huì )呈現出以下四大發(fā)展趨勢：

　　趨勢一：LED藍寶石襯底將逐步向大尺寸演進(jìn)

　　在LED產(chǎn)業(yè)，也存在著(zhù)和集成電路領(lǐng)域類(lèi)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(lái)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，使得其應用尺寸逐漸由2英寸向更高尺寸過(guò)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(lái)的“邊緣效應”可以在外周形成更多的芯片。

　　國際大廠(chǎng)也紛紛開(kāi)始在大尺寸制造上布局。在歐美、日本和中國臺灣，典型生產(chǎn)商已經(jīng)在從4英寸向6英寸過(guò)渡。而俄羅斯的Monocrystal公司已經(jīng)發(fā)布了C-Plane的10英寸LED藍寶石襯底材料，這意味著(zhù)未來(lái)隨著(zhù)半導體照明市場(chǎng)的高速成長(cháng)，技術(shù)較為成熟的藍寶石襯底將邁向更大尺寸。然而，國內的大部分小企業(yè)由于不具備向大尺寸轉換的技術(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，預計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商。

　　由于藍寶石襯底尺寸的增大，上游的生產(chǎn)工藝和設備水平也要有相應的提高。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)生規模效應，同時(shí)與現有的半導體制造工藝接軌，最終帶來(lái)整體成本的下降。整個(gè)產(chǎn)業(yè)向大尺寸演進(jìn)的趨勢，將會(huì )降低生產(chǎn)成本，最終擴大藍寶石的應用范圍。對企業(yè)來(lái)說(shuō)，LED應用的爆發(fā)將會(huì )拉動(dòng)藍寶石晶棒的需求，大尺寸晶圓厚度增加也會(huì )拉動(dòng)對材料的需求。因此，在這種行業(yè)趨勢下，擁有大尺寸藍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。

　　趨勢二：多種長(cháng)晶方法并存技術(shù)質(zhì)量?jì)?yōu)劣成行業(yè)分水嶺

　　在藍寶石制造的整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈過(guò)程中，加工工序和難度都比較大，其中長(cháng)晶環(huán)節最為重要，因為它決定了最終藍寶石基板的質(zhì)量?？傮w說(shuō)來(lái)，藍寶石晶體生長(cháng)方式可劃分為溶液生長(cháng)、熔體生長(cháng)、氣相生長(cháng)三種，其中熔體生長(cháng)方式因具有生長(cháng)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(cháng)方式。目前可用來(lái)以熔體生長(cháng)方式人工生長(cháng)藍寶石晶體的方法主要有焰熔法、提拉法、區熔法、導模法、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(cháng)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)和應用領(lǐng)域。泡生法因其技術(shù)成熟、良率高成為目前主流長(cháng)晶技術(shù)，代表廠(chǎng)商為俄羅斯的Monocrystal、美國的Rubicon以及中國的大部分長(cháng)晶企業(yè)。熱交換法長(cháng)晶個(gè)體大、形狀規則、可掏率高，但良率還有待提高。熱交換法長(cháng)出的晶體雖然光學(xué)性能不如泡生法，不能在LED襯底上大規模使用，但適合應用在手機面板中，發(fā)揮藍寶石的優(yōu)良物理特性。全球泡生法或改良型泡生法工藝生長(cháng)的藍寶石晶體約為目前市場(chǎng)份額的80%，而每種生長(cháng)技術(shù)都分別有不同的企業(yè)使用。長(cháng)期來(lái)看，每種方法將會(huì )在各自擅長(cháng)的領(lǐng)域內占有絕對地位和份額。

　　藍寶石行業(yè)在供給嚴重過(guò)剩后經(jīng)歷過(guò)一波洗牌，不少技術(shù)不佳、成本較高的小廠(chǎng)商陸續退出。當藍寶石晶棒恢復、價(jià)格達到眾多廠(chǎng)商成本線(xiàn)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)稅和消費稅保護下，一些具有供貨優(yōu)勢的廠(chǎng)商會(huì )紛紛擴產(chǎn)。但是擁有較低成本、技術(shù)優(yōu)勢和質(zhì)量過(guò)關(guān)的企業(yè)將最有競爭實(shí)力，成為藍寶石產(chǎn)業(yè)的龍頭。

　　趨勢三：產(chǎn)業(yè)鏈布局趨于平衡上下游融合加劇

　　藍寶石襯底產(chǎn)業(yè)鏈主要有兩個(gè)環(huán)節：晶棒生長(cháng)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寶石長(cháng)晶爐中，經(jīng)過(guò)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。根據光電元件的特質(zhì)不同，還需對平片進(jìn)行相應的處理，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(xiàn);設備部分包括長(cháng)晶爐、切割設備等。藍寶石需求帶來(lái)了相關(guān)材料和設備市場(chǎng)的火爆，并且其布局打破了之前偏重長(cháng)晶市場(chǎng)的局面，全產(chǎn)業(yè)鏈趨于平衡。藍寶石自身產(chǎn)業(yè)鏈上下游融合加速，同時(shí)藍寶石襯底和LED產(chǎn)業(yè)鏈中的外延芯片環(huán)節垂直整合加劇。

　　作為藍寶石長(cháng)晶設備生產(chǎn)的領(lǐng)先企業(yè)，GTAT分別收購了TwinCreeksTechnologies和ThermalTechnologyLLC公司。前者研制的一項離子注入機技術(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)、加熱均勻的燒結方法專(zhuān)利。通過(guò)收購資本資產(chǎn)和知識產(chǎn)權，GTAT公司將覆蓋整個(gè)藍寶石產(chǎn)業(yè)鏈。因此，在下一階段藍寶石襯底需求逐漸釋放之際，能夠在全產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節上布局的公司將搶占市場(chǎng)先機，擴大技術(shù)壁壘和成本優(yōu)勢，擁有企業(yè)的核心競爭力。

　　趨勢四：重視布局知識產(chǎn)權產(chǎn)業(yè)環(huán)境進(jìn)一步完善

　　行業(yè)的發(fā)展和競爭逐步進(jìn)入了軟、硬實(shí)力并重的時(shí)代，充分的知識產(chǎn)權創(chuàng )新能力、完善的知識產(chǎn)權服務(wù)體系和強有力的知識產(chǎn)權保護是增強行業(yè)科技創(chuàng )新能力和產(chǎn)業(yè)競爭力的必然要求，也是提升企業(yè)軟實(shí)力的重要支撐。在藍寶石長(cháng)晶環(huán)節，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模法的專(zhuān)利;美國GTAT公司主導熱交換法;韓國STC公司擁有垂直水平溫度梯度冷卻法專(zhuān)利保護。國際大公司也紛紛通過(guò)收購的方式，獲得其他核心環(huán)節的專(zhuān)利權，進(jìn)行全產(chǎn)業(yè)鏈的知識產(chǎn)權布局，并促進(jìn)知識產(chǎn)權的產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化和價(jià)值化。

　　隨著(zhù)全球禁用白熾燈計劃的實(shí)施，相應的節能減排政策相繼出臺，保證了LED照明產(chǎn)業(yè)健康有序發(fā)展，這將同時(shí)使得藍寶石產(chǎn)業(yè)環(huán)境進(jìn)一步完善。良好政策的出臺、市場(chǎng)秩序的規范及監督管理的強化，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(guò)重大項目和產(chǎn)業(yè)基金的方式，鼓勵企業(yè)進(jìn)行科技研發(fā)和產(chǎn)業(yè)創(chuàng )新。同時(shí)，藍寶石相關(guān)的標準和檢測規范也相繼制定，引導產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。