LED外延芯片和蓝宝石材料现状和市场分析

　　半导体LED照明作为一种新型高效固体光源，具有节能、环保和寿命长等显著优点，对节能减排具有显著意义，符合“绿色低碳”的发展趋势。半导体照明技术发展迅速、应用领域广泛、产业带动性强、节能潜力大，被各国公认为最有发展前景的高效照明产业，也被公认为是二十一世纪最具发展前景的高技术领域之一。半导体照明也是提升传统产业结构、发展新经济增长点的高成长性新兴产业，是当前国际和我国绿色照明工程发展的重点。

　　我国政府早在2003年就提出“国家半导体照明工程”计划，“十一五”开始，国家把半导体照明作为一项重大工程进行推动;2012年8月，国务院发布《节能减排“十二五”规划》(国发〔2012〕40号)，提出要“积极发展半导体照明节能产业”。外延片、芯片作为LED产业链的上游核心，其技术及产品的发展将直接影响LED照明市场格局变化。目前我国半导体照明主流技术多为发达国家控制，LED外延片、芯片的关键技术主要为国际少数几家大公司所垄断，也是我国LED产业中较为薄弱的环节。为此，国家将大功率LED外延片、芯片作为“绿色照明工程”、“半导体照明工程”以及“863”等重点资助工程和鼓励发展的项目。

　　蓝宝石材料

　　蓝宝石(Sapphire)是一种氧化铝(α-Al2O3)的单晶，又称为刚玉。蓝宝石单晶具有熔点高(2040℃)，硬度高(莫氏硬度9)，化学性能稳定，电绝缘性好，特别是具有优良的红外透过率等特性，可用于近红外窗口，微波电子管介质材料，超声波传导元件，延迟线，波导激光器腔体及精密仪器轴承，天平刀口，半导体衬底基片等领域。蓝宝石单晶及其制品因其广泛应用于国防工业、航天尖端科技研究及民用领域，在军民两用中的地位举足轻重。目前蓝宝石窗口材料应用领域已扩展至民用领域，如条码扫描仪的扫描窗口、纺织工业的纤维导丝器照相机外护镜头，耐磨轴承，手机面板及摄像头镜片等。可以预见，未来蓝宝石材料的需求量急速上升的趋势。

　　由于比玻璃要更加坚韧，同时极耐划伤，蓝宝石越来越受到智能手机厂商的欢迎。iPhone 4S的指纹扫描技术用到了蓝宝石窗口材料，而iPhone4的摄像头也有蓝宝石镜面保护。不少专业人士认为，蓝宝石摄像头镜片将会成为今后中高端智能手机的“标配”部件。

　　为充分发挥公司已有的技术优势、设备优势、工艺优势，以市场为导向，提升产品结构，尽快进入蓝宝石窗口材料的关键性市场，加快实现科技成果的转化，公司计划在现有LED外延芯片的产品基础上，进行蓝宝石窗口材料新产品应用开发，并最终建成年产值30.98亿元的蓝宝石窗口材料生产线及相应的检验、辅助、动力等配套设施，促进蓝宝石窗口材料的规模化生产，满足国内外市场需求。

　项目建设的必要性及意义

　LED外延芯片

　　1、推动半导体照明应用和LED芯片国产化的需要，我国是传统照明产品的制造和消费大国，半导体照明作为新型的节能环保技术，其核心器件产品LED芯片的效率指标以及成本偏高一直是制约我国该产业发展的重要因素。发光效率的提高取决于LED外延芯片技术的积累和进步，制造成本的降低则取决于LED芯片生产的规模化以及上游配套产业链的技术发展及成本控制能力。长期以来，以日本为代表的发达国家占据着LED芯片生产的大部分市场份额，我国本土LED芯片企业占比相对较小，配套产业链技术薄弱。近年来，随着国产LED芯片技术的不断提高，芯片产品的性能得到较大提升，在显示屏、照明、背光等诸多应用领域得以应用并逐步获得市场认可，LED芯片的国产化率在2003年为5%，按

　　十二五规划，半导体照明的国产化率在2015年将提升至70%以上。截止至2014年末，国产化率达66%，但是，半导体照明的市场渗透率仍很低，截止至2014年末，LED照明产品的市场渗透率26%，预计2016年达到38%(数据来源LEDinside)。半导体照明产业在未来3-5年将是跨越式发展阶段，芯片制造企业必须做好充分准备，应对市场需求的快速提升，特别是对高性能低成本的芯片产品。项目建成达产后，公司GaN基蓝、绿光芯片的产能规模将大幅提高，有利于推动半导体照明用的LED芯片国产化进程，降低终端应用产品的生产成本，促进产业健康发展，完善我国自主的LED产业链，提升我国半导体照明产业的国际竞争力。

　　2、提升公司市场竞争力的需要，由于我国是全球最大的照明产品生产国和出口国，所以将来中国也必然是以LED产业为核心的半导体照明产业的主要聚集区域。LED上游外延芯片行业对资金和技术要求较高，这也成为进入该行业的最大门槛。在未来日趋激烈的市场竞争中，具备规模和技术优势的企业会逐渐拉开与竞争对手的差距，从而成为行业的主导者。

　　华灿光电自2011年产业协会统计的数据中已处于LED芯片行业第二的地位。随着公司产品品质和知名度的不断提升，市场对公司产品的认同度也不断提高，但与台湾晶电等国际厂商相比，技术水平已在同一水平上，公司规模仍有较大的提升空间。随着公司客户基础的不断拓展和客户对公司产品需求的日益增长，公司现有规划的产能已无法与公司的市场地位相称。产能的不足不仅制约了公司收入和盈利规模的进一步提升，也在一定程度上影响到公司的市场竞争力。为了提升规模效益，提高客户忠诚度，进而保持公司的市场领先地位，扩产项目建设势在必行。通过该项目的建设，公司生产规模会更上新台阶，市场竞争力会得到显著提升。

　　(1)节约生产和市场成本的需要

　　随着LED芯片行业的快速发展，逐步转向民用白光市场，对于芯片的生产成本要求越来越高，从2014年开始4寸的LED外延片已经成为市场主流，加工的圆片向大尺寸方向发展，义乌项目全部为4寸片衬底片加工，具有天然的加工效率优势，从而带来成本优势;同时扩大生产规模，摊薄固定成本，降低单位芯片成本，大大提高我们的市场竞争力。

　　(2)扩大公司发展空间，适应市场的需要

　　随着2013年以来，LED行业经历高速发展，快速投资，短期结构性过剩，行业的产业链各环节，经竞争后，产能规模、市场份额正在聚集到少数的、技术保持先进的、努力降低成本提高性价比的、管理好的企业之中。较强的上游供应商、下游的客户，也正在用战略发展的眼光，选择技术先进、管理好、成本低的外延芯片制造商作为长期发展的战略伙伴。在义乌新建年产值30.12亿元的LED外延芯片，能迅速扩大产品产能规模，使公司发展迈上一个新台阶，与具有国际竞争优势的上下游业务伙伴建立更加有效的合作关系。

　　(3)充分发挥规模效益

　　公司目前在技术上与台湾最好的外延芯片厂已在同一水平上，在成本和产品性价比上占有绝对优势。但现在受限于产能不足，需进一步扩产以适应未来市场的需要。自2013年8月以来，我司产品已逐渐进入韩国市场，这些客户原来是向台湾的同行采购，现转向我司采购。但现在产能不足，供货有影响。而错过此市场机遇，在此消彼长的市场竞争中，公司的发展将受到严重的影响。

　蓝宝石材料

　　项目建设符合国家《战略性新兴产业发展“十二五”规划》中发展新材料产业的相关内容，项目建设对于培育窗口新型材料龙头企业，实现关键新材料自给率提升具有重要意义。

　　本项目产品作为窗口新型材料，对相关产业的发展将起到推动作用，有利于打破产品固有的结构模式，促进蓝宝石材料产业的可持续发展;同时还能带动和促进我国相关产业的发展，如半导体微电子产业、信息显示产业、光通讯产业、激光产业、精密机械工业、钟表行业和宝玉石行业等，项目建设十分必要、意义重大。

　　项目技术成果的推广可以大大提升蓝宝石窗口材料领域的技术水平，提高产品的竞争力，推动东部地区产业结构的调整，对于带动企业的技术进步和技术升级具有十分重要的示范意义，项目建成后可以获得社会效益、经济效益和环保效益有机的统一。

　　市场前景分析

　　LED外延芯片

　　1、项目实施具有广阔的市场前景，本项目产品的应用市场主要为照明、显示屏和背光领域。

　　近十年来，全球LED市场规模年复合增长率超过20%，未来随着技术的不断进步以及成本的进一步降低，必然促进市场的快速增长，特别是照明市场领域的渗透率将快速提升。根据国家半导体照明工程研发及产业联盟的预测，2015年，全球LED芯片需求折合2英吋外延片将达到1，875万片/月，约为2010年的9倍;国内LED芯片需求折合2英吋外延片将达到555万片/月，约为2010的11倍，中国照明市场需求强劲，成为主要生产与内需市场之一，2013年中国LED市场规模达16.44亿美元，由于产能与需求市场规模逐渐提升，2014年中国LED市场规模达到22.06亿美元，大幅增长34%，其中，以中国厂商主要为内需供给，达66%的市场占有率，台湾厂商多出口至中国封装厂商，供应市场需求，达34%的市场占有率。因此，项目实施具有非常广阔的市场前景。业内专家均认为随着近两年LED产品的大幅降价，激发了更多更广的应用，半导体照明将进入成长期，必将再现爆发式的高速增长。

　　按美国能源部的数据，中国大陆为全球主要生产基地，产能规模在2013年已跃升全球第一，占27%，2014年增长到36%，预计在2016年-2019年，中国大陆的产能将继续增长，达全球的50%以上。东南亚、印度与澳洲照明市场多仰赖中国进口，这些国家进口中国照明产品的比例相当的高，约占45%。2015年中国LED照明规模占全球LED照明市场的21%，2016年中国将占全球LED照明市场的23%。截止到2015年公司MOCVD机台安装量达133台，在中国大陆排名第二，具有设备数量上的优势。将来公司的外延芯片除替换进口，提升国产化率外，还可以更大规模地走向国际市场。

　　据研究报告显示，2015-2018年全球LED照明市场规模逐步提升，LED照明市场规模于2015年达到257亿美元，LED照明渗透率达31%，2018年将达到364亿美元，渗透率达到54%。中国照明市场LED的占有率也在逐年稳步上升，由2014年的26%上升到32%，预计2016年将达到38%，由此可见，LED市场潜力巨大。

　　2、项目实施具有良好的产业政策和产业链配套环境

　　(1)产业政策的大力支持

　　该项目属于国家“十二五”国家战略性新兴产业发展规划重点鼓励发展的产业。自2003年“国家半导体照明工程”启动以来，国家加大了在LED产业方面的政策引导及资金支持，先后制定了多项有利于产业发展的战略规划并出台了一系列鼓励政策，如863计划将半导体照明产品列为“重点领域及其优先发展主题”、科技部推出的在上海、深圳、大连等21个国内发达城市实行的“十城万盏”计划等。特别是随着“十二五”规划深化实施，地方配套的具体产业鼓励政策陆续出台，比较典型的是广东省从2012年开始要求所有政府出资建设的项目中，采用更为环保和节能的LED半导体照明产品替代传统的灯具。所有这些产业政策将进一步促进LED产业快速健康发展，形成该项目有利的外围政策环境。

　　(2)成熟的产业链配套体系

　　随着国内LED产业自下而上产业链的快速发展和延伸，国际上相关产业链正快速往中国大陆地区转移。中国已经快速发展为全球重要的LED外延芯片产业基地。目前，国内已形成从衬底材料、外延生长、芯片制造、芯片封装、终端显示装置、照明灯具到应用的完整产业链，并形成以长三角地区、珠三角地区为主的LED产业集群。完整的产业集群为公司项目的实施提供了成熟的配套条件。

　　3、项目实施具有充足的技术和人才储备公司已掌握核心工艺技术，扩大产能具有充足的技术储备

　　项目建设所需机器设备、原材料、工艺原理、生产流程等均与公司现有蓝、绿光LED芯片生产基本相同，即都是GaN基高性能LED外延生长和芯片制造。公司已掌握项目产品所需的核心工艺技术，并已实现大批量生产，成熟可复制的技术工艺为项目产品开发奠定了基础。同时，公司拥有充足的人才储备，可有效保障项目的运营。公司拥有一支高学历、经验丰富的技术研发团队，核心成员拥有多年LED行业的工作经验，均具有国际领先水平的基础技术研究和产品开发、应用能力。公司已建成一套高效的技术主导型管理模式，并建立了严格的质量管控体系，较强的研发实力和充足的人才储备为项目产品开发提供了源动力。项目管理体系将移植公司的成熟运营经验，项目成员将由公司一线主管生产、质量和市场等部门的人员组成，为项目运营提供充分的人员和组织保障。

　　4、项目实施具有广泛的客户基础

　　公司的LED芯片品质高、稳定性好，美誉度和品牌进一步得到市场的广泛认同，客户群将稳步扩大，这为项目实施提供了客户基础，为项目产能消化提供了条件。近两年在公司照明市场的投入和开放，照明产品产量已占总产量50%左右。

　　蓝宝石材料

　　蓝宝石俗称刚玉，主要成分是A12O3，是一种常见的简单配位型氧化物晶体。因为其具有独特的晶体结构、优异的机械性能、光学性能和化学稳定性，可应用于2000℃的高温环境下。

　　蓝宝石晶体具备了很多优异的性能，蓝宝石的莫氏硬度为9，仅次于金刚石，强度高，热导率高，抗热冲击性和化学稳定性较好，表面平滑度高，介电性能好。这些性能与其独特的晶体结构密不可分。另外，蓝宝石在3～4m波段具有很高的光学透过率，而且它的单晶的透光范围很广，覆盖了真空紫外、可见、近红外到中红外等诸多波段。这些优越的性能使得蓝宝石在军用、民用领域的地位和作用日益明显。

　　蓝宝石单晶在军事领域最主要的就是在中红外光学光口材料和导弹整流罩方面的应用。现代战争为了实现导弹的高精度制导，对各个部位材料的要求很高。大尺寸红外光学窗口作为空载光电设备的关键部件，对其材料性能的要求更加苛刻，除了需要具有高的红外透过率，还要具有满足恶劣作战条件所需的机械性能，包括高表面硬度、抗热震性、耐腐蚀、雨蚀等。蓝宝石单晶一方面在红外波段范围内透过率高，另一方面还具有优良的机械、物理性能，如抗拉强度高，抗腐蚀、热导率高，机械性能稳定。因此，这种优越的综合性能决定了它特别适用于制作红外光学窗口，性能表现最突出的地方就是应用于高马赫导弹上的整流罩。迄今为止，在红外透过材料中，蓝宝石是高马赫导弹整流罩的一种比较理想的选择。目前世界上用蓝宝石单晶做成的红外光学窗口和整流罩，已经被很多国家应用在军用航空领域。

　　民用方面，蓝宝石作为一种重要的技术晶体，主要应用在半导体照明、大规模集成电路及超导纳米结构薄膜等的衬底材料上。由于氮化镓材料本身很难生长出单晶，必须生长在与其结构相类似的沉底材料上。蓝宝石可以作为氮化镓衬底的候选材料。近几年，随着国家对LED照明技术推广应用的重视以及人们对于这种先进环保材料的意识逐渐加深，蓝宝石行业迅速发展，大尺寸、高质量蓝宝石晶体的研究与生产逐渐成为目前最具发展活力的新材料产业之一。

　　为进一步拓展蓝宝石基材的应用，项目单位自主研发了蓝宝石单晶生长工艺专利技术及生产蓝宝石单晶设备MCGE型多用途单晶生长炉，产品质量达到国际先进水平，并将蓝宝石应用到更多领域，如条码扫描仪的扫描窗口、纺织工业的纤维导丝器照相机外护镜头，耐磨轴承，手机面板及摄像头镜片等。由于蓝宝石窗口材料生产技术的不断提高，市场渗透率上升及应用市场扩增，将呈现蓝宝石材料的需求量急速上升的趋势，市场发展空间广阔。

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