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蓝宝石衬底行业多重利好 四大发展趋势分析

作者:时间:2014-08-27来源:中国电子报

  2013年11月,公司宣布向GTAT公司投资5.78亿美元,用于GTAT公司大量开发长晶炉。同时,这些可能将被用于下一代系列产品中,包括iPhone6手机盖板、Home键和摄像头盖板、iWatch表面玻璃以及iPad、iPod等。这种长远的布局,打开了在消费电子领域应用的大门,这将对蓝宝石在LED领域的应用市场以至整个蓝宝石行业产生巨大影响。但是,2014年以来随着大环境的稳定,美国、中国、韩国和澳大利亚等国将全面禁用白炽灯,LED灯具逐步进入家居照明市场。从今年起,美国将禁止60瓦和40瓦白炽灯的生产和销售;马来西亚1月起全面禁止白炽灯的生产、进口与销售;中国则将于10月1日起禁止和销售60瓦及以上普通照明白炽灯,这将使得LED照明进入爆发期。一段时间以内,LED应用依然是蓝宝石市场的主要驱动力。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/262248.htm
蓝宝石衬底行业多重利好 四大发展趋势分析

  蓝宝石衬底行业多重利好 四大发展趋势分析

  因此,伴随着这一轮景气恢复,LED照明也必然带动蓝宝石衬底的需求回升。据数据显示,2013年LED照明出货量约7.7亿只,到2016年将达到30.5亿只,年复合增长率高达67%。2014年折合2英寸片的蓝宝石需求为6091万mm,预计2015年为7453万mm,到2016年将增长到8889万mm,年增长率保持在20%左右。同时,蓝宝石价格也发生反弹。2010年年底一片2英寸片的价格曾经达到30美元,随着行业供需的失衡,最低跌到7美元。晶棒方面更是一度从25美元/mm跌至2.1美元/mm,目前已经回到4美元以上。

  面对LED照明领域的强势需求,全球蓝宝石产业将会呈现出以下四大发展趋势:

  趋势一:LED蓝宝石衬底将逐步向大尺寸演进

  在LED产业,也存在着和集成电路领域类似的“摩尔定律”——Haitz定律,主要是指LED的价格每10年将降低为原来的1/10,性能则提高20倍。大尺寸的技术可以降低生产成本,使得其应用尺寸逐渐由2英寸向更高尺寸过渡。大尺寸的晶棒可以降低原材料的损耗,6英寸的圆晶生产的芯片是2英寸圆晶的10~12倍,然而几何面积增加只有2英寸圆晶的9倍,圆晶曲率的下降带来的“边缘效应”可以在外周形成更多的芯片。

  国际大厂也纷纷开始在大尺寸制造上布局。在欧美、日本和中国台湾,典型生产商已经在从4英寸向6英寸过渡。而俄罗斯的Monocrystal公司已经发布了C-Plane的10英寸LED蓝宝石衬底材料,这意味着未来随着半导体照明市场的高速成长,技术较为成熟的蓝宝石衬底将迈向更大尺寸。然而,国内的大部分小企业由于不具备向大尺寸转换的技术、资金和人才,依然以制造2英寸晶圆为主。目前,6英寸圆晶的占比还比较低,预计2016年前后占比会大幅提升至30%~40%,LG、Lumileds、OSRAMOpto和Gree将会是6英寸圆晶的主要供应商。

  由于蓝宝石衬底尺寸的增大,上游的生产工艺和设备水平也要有相应的提高。因此克服工艺和技术困难会在一定程度上造成成本增加,但是大尺寸的晶体可以产生规模效应,同时与现有的半导体制造工艺接轨,最终带来整体成本的下降。整个产业向大尺寸演进的趋势,将会降低生产成本,最终扩大蓝宝石的应用范围。对企业来说,LED应用的爆发将会拉动蓝宝石晶棒的需求,大尺寸晶圆厚度增加也会拉动对材料的需求。因此,在这种行业趋势下,拥有大尺寸蓝宝石生成能力的公司或者提前布局大尺寸领域的公司将会受益。

  趋势二:多种长晶方法并存技术质量优劣成行业分水岭

  在蓝宝石制造的整个产业链过程中,加工工序和难度都比较大,其中长晶环节最为重要,因为它决定了最终蓝宝石基板的质量。总体说来,蓝宝石晶体生长方式可划分为溶液生长、熔体生长、气相生长三种,其中熔体生长方式因具有生长速率快、纯度高和晶体完整性好等特点,而成为是制备大尺寸和特定形状晶体的最常用的晶体生长方式。目前可用来以熔体生长方式人工生长蓝宝石晶体的方法主要有焰熔法、提拉法、区熔法、导模法、坩埚移动法、热交换法、温度梯度法、泡生法等。

  目前国际主流使用的长晶方法有泡生法和热交换法,它们分别有各自的优缺点和应用领域。泡生法因其技术成熟、良率高成为目前主流长晶技术,代表厂商为俄罗斯的Monocrystal、美国的Rubicon以及中国的大部分长晶企业。热交换法长晶个体大、形状规则、可掏率高,但良率还有待提高。热交换法长出的晶体虽然光学性能不如泡生法,不能在LED衬底上大规模使用,但适合应用在手机面板中,发挥蓝宝石的优良物理特性。全球泡生法或改良型泡生法工艺生长的蓝宝石晶体约为目前市场份额的80%,而每种生长技术都分别有不同的企业使用。长期来看,每种方法将会在各自擅长的领域内占有绝对地位和份额。

  蓝宝石行业在供给严重过剩后经历过一波洗牌,不少技术不佳、成本较高的小厂商陆续退出。当蓝宝石晶棒恢复、价格达到众多厂商成本线之上时,便会重新产生一些新进入者,尤其是在关税和消费税保护下,一些具有供货优势的厂商会纷纷扩产。但是拥有较低成本、技术优势和质量过关的企业将最有竞争实力,成为蓝宝石产业的龙头。

  趋势三:产业链布局趋于平衡上下游融合加剧

  蓝宝石衬底产业链主要有两个环节:晶棒生长和晶圆切割。晶棒生产是将高纯度的氧化铝粉末放入特定的蓝宝石长晶炉中,经过2~4周的加工,生产出晶锭,进而按照所需的尺寸掏出符合规格的晶棒。晶圆切割是将晶棒进行切片、研磨、抛光等步骤,进一步加工成衬底平片。根据光电元件的特质不同,还需对平片进行相应的处理,如LED衬底使用则在单面上进行图案化加工。

  因此蓝宝石产业链涉及上下游的配合,材料部分包括高纯度氧化铝粉末、钨钼铱坩埚、金刚石切割线;设备部分包括长晶炉、切割设备等。蓝宝石需求带来了相关材料和设备市场的火爆,并且其布局打破了之前偏重长晶市场的局面,全产业链趋于平衡。蓝宝石自身产业链上下游融合加速,同时蓝宝石衬底和LED产业链中的外延芯片环节垂直整合加剧。

  作为蓝宝石长晶设备生产的领先企业,GTAT分别收购了TwinCreeksTechnologies和ThermalTechnologyLLC公司。前者研制的一项离子注入机技术可以用于生产低成本薄基板,后者则拥有一种低温、短时、加热均匀的烧结方法专利。通过收购资本资产和知识产权,GTAT公司将覆盖整个蓝宝石产业链。因此,在下一阶段蓝宝石衬底需求逐渐释放之际,能够在全产业链环节上布局的公司将抢占市场先机,扩大技术壁垒和成本优势,拥有企业的核心竞争力。

  趋势四:重视布局知识产权产业环境进一步完善

  行业的发展和竞争逐步进入了软、硬实力并重的时代,充分的知识产权创新能力、完善的知识产权服务体系和强有力的知识产权保护是增强行业科技创新能力和产业竞争力的必然要求,也是提升企业软实力的重要支撑。在蓝宝石长晶环节,俄罗斯的Monocrystal公司掌握了泡生法的核心技术;日本京瓷和并木公司拥有导模法的专利;美国GTAT公司主导热交换法;韩国STC公司拥有垂直水平温度梯度冷却法专利保护。国际大公司也纷纷通过收购的方式,获得其他核心环节的专利权,进行全产业链的知识产权布局,并促进知识产权的产业化、商业化和价值化。

  随着全球禁用白炽灯计划的实施,相应的节能减排政策相继出台,保证了LED照明产业健康有序发展,这将同时使得蓝宝石产业环境进一步完善。良好政策的出台、市场秩序的规范及监督管理的强化,将充分发挥市场在资源配置中的决定性作用,提升资源配置效率。我国也通过重大项目和产业基金的方式,鼓励企业进行科技研发和产业创新。同时,蓝宝石相关的标准和检测规范也相继制定,引导产业的健康发展。

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关键词: 苹果 蓝宝石

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