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)藍寶石長晶爐。同時，這些藍寶石可能將被用于下一代蘋果系列產(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。這種長遠的布局，打開了藍寶石在消費電子領域應用的大門，這將對藍寶石在LED領域的應用市場以至整個藍寶石行業(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燈具逐步進入家居照明市場。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照明進入爆發(fā)期。一段時間以內(nèi)，LED應用依然是藍寶石市場的主要驅(qū)動力。

　　因此，伴隨著這一輪景氣恢復，LED照明也必然帶動藍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年將達到30.5億只，年復合增長率高達67%。2014年折合2英寸片的藍寶石需求為6091萬mm，預計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，藍寶石價格也發(fā)生反彈。2010年年底一片2英寸片的價格曾經(jīng)達到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LED照明領域的強勢需求，全球藍寶石產(chǎn)業(yè)將會呈現(xiàn)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

　　在LED產(chǎn)業(yè)，也存在著和集成電路領域類似的“摩爾定律”——Haitz定律，主要是指LED的價格每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”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藍寶石襯底材料，這意味著未來隨著半導體照明市場的高速成長，技術較為成熟的藍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、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年前后占比會大幅提升至30%～40%，LG、Lumileds、OSRAMOpto和Gree將會是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困難會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，同時與現(xiàn)有的半導體制造工藝接軌，最終帶來整體成本的下降。整個產(chǎn)業(yè)向大尺寸演進的趨勢，將會降低生產(chǎn)成本，最終擴大藍寶石的應用范圍。對企業(yè)來說，LED應用的爆發(fā)將會拉動藍寶石晶棒的需求，大尺寸晶圓厚度增加也會拉動對材料的需求。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域的公司將會受益。

　　趨勢二：多種長晶方法并存技術質(zhì)量優(yōu)劣成行業(yè)分水嶺

　　在藍寶石制造的整個產(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，因為它決定了最終藍寶石基板的質(zhì)量?？傮w說來，藍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，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寶石晶體的方法主要有焰熔法、提拉法、區(qū)熔法、導模法、坩堝移動法、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)缺點和應用領域。泡生法因其技術成熟、良率高成為目前主流長晶技術，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性能不如泡生法，不能在LED襯底上大規(guī)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的藍寶石晶體約為目前市場份額的80%，而每種生長技術都分別有不同的企業(yè)使用。長期來看，每種方法將會在各自擅長的領域內(nèi)占有絕對地位和份額。

　　藍寶石行業(yè)在供給嚴重過剩后經(jīng)歷過一波洗牌，不少技術不佳、成本較高的小廠商陸續(xù)退出。當藍寶石晶棒恢復、價格達到眾多廠商成本線之上時，便會重新產(chǎn)生一些新進入者，尤其是在關稅和消費稅保護下，一些具有供貨優(yōu)勢的廠商會紛紛擴產(chǎn)。但是擁有較低成本、技術優(yōu)勢和質(zhì)量過關的企業(yè)將最有競爭實力，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寶石長晶爐中，經(jīng)過2~4周的加工，生產(chǎn)出晶錠，進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行切片、研磨、拋光等步驟，進一步加工成襯底平片。根據(jù)光電元件的特質(zhì)不同，還需對平片進行相應的處理，如LED襯底使用則在單面上進行圖案化加工。

　　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;設備部分包括長晶爐、切割設備等。藍寶石需求帶來了相關材料和設備市場的火爆，并且其布局打破了之前偏重長晶市場的局面，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，同時藍寶石襯底和LED產(chǎn)業(yè)鏈中的外延芯片環(huán)節(jié)垂直整合加劇。

　　作為藍寶石長晶設備生產(chǎn)的領先企業(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可以用于生產(chǎn)低成本薄基板，后者則擁有一種低溫、短時、加熱均勻的燒結(jié)方法專利。通過收購資本資產(chǎn)和知識產(chǎn)權(quán)，GTAT公司將覆蓋整個藍寶石產(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(jié)上布局的公司將搶占市場先機，擴大技術壁壘和成本優(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(quán)產(chǎn)業(yè)環(huán)境進一步完善

　　行業(yè)的發(fā)展和競爭逐步進入了軟、硬實力并重的時代，充分的知識產(chǎn)權(quán)創(chuàng)新能力、完善的知識產(chǎn)權(quán)服務體系和強有力的知識產(chǎn)權(quán)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)軟實力的重要支撐。在藍寶石長晶環(huán)節(jié)，俄羅斯的Monocrystal公司掌握了泡生法的核心技術;日本京瓷和并木公司擁有導模法的專利;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利保護。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)，進行全產(chǎn)業(yè)鏈的知識產(chǎn)權(quán)布局，并促進知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化和價值化。

　　隨著全球禁用白熾燈計劃的實施，相應的節(jié)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，這將同時使得藍寶石產(chǎn)業(yè)環(huán)境進一步完善。良好政策的出臺、市場秩序的規(guī)范及監(jiān)督管理的強化，將充分發(fā)揮市場在資源配置中的決定性作用，提升資源配置效率。我國也通過重大項目和產(chǎn)業(yè)基金的方式，鼓勵企業(yè)進行科技研發(fā)和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新。同時，藍寶石相關的標準和檢測規(guī)范也相繼制定，引導產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。