深度解讀:藍寶石在LED及消費電子行業應用前景分析

　　一、什么是藍寶石

　　藍寶石是一種氧化鋁的單晶，晶格結構獨特，耐磨且抗風蝕，硬度僅次于金剛石，具有良好的透光性、特傳導性、電氣絕緣性，是LED、SOS等理想的襯底材料。早期由于其高硬度，耐磨性，光澤度透光性，及其加工水平要求較高而產量不足導致的稀缺性，藍寶石最早作為珠寶首飾和手表表面出現，售價昂貴。自90年代后，LED照明逐漸滲透進人類生活，藍寶石開始廣泛應用于LED襯底材料。歷經10多年發展，蘋果公司采用藍寶石作為iPhone5攝像頭的保護玻璃和iPhone5s的Home鍵保護玻璃，藍寶石正式進入消費電子市場，消費電子產品為藍寶石行業打開了新的市場空間。

　　二、藍寶石行業結構分析

　　藍寶石具有耐磨、耐劃，透光性好，硬度高等優勢，在航空、國防、LED、醫療、消費電子等領域都有很廣泛的應用。LED襯底是藍寶石下游最主要的應用，市場占比超過50%。而消費電子則給藍寶石材料帶來了更廣闊的增量空間。

　　據前瞻產業研究院發布的《中國預測與投資戰略規劃分析報告》顯示，2015年LED消耗了全球77.23%的藍寶石產能，其次是手機玻璃、相機鏡頭、手表等。

　　圖表1：2015年全球藍寶石產品結構特征（單位：%）

　　三、藍寶石行業發展現狀

　　藍寶石是一種集優良光學性能、物理性能和化學性能于一身的獨特晶體，是現代工業重要的基礎材料。其獨特的晶格結構、優異的力學性能、良好的熱學性能使藍寶石晶體成為實際應用的半導體照明（LED）、大規模集成電路 SOI 和 SOS及超導納米結構薄膜等理想的襯底材料。同時，藍寶石強度高、硬度大、耐沖刷，其作為屏幕材料被廣泛應用于智能設備、紅外軍事裝置、衛星空間技術、高強度激光窗口等領域。

　　從 2006 年的“十一五”開始，國家將半導體照明工程作為重大工程推進。2009 年中國“十城萬盞”LED 照明示范工程，帶動了 GaN 藍光 LED 管芯的研制，以及 GaN 外延生長及芯片制備技術的進步?！栋雽w照明科技發展“十二五”專項規劃》要求，到 2015 年，LED 產業規模將達到 5，000 億元。目前藍寶石在 LED 襯底上的應用占據了接近 80%的藍寶石市場份額，短期來看，LED 市場走勢決定著藍寶石行業走勢。

　　消費電子應用為藍寶石市場提供了廣闊想象空間，藍寶石材料可能在未來的智能手機和可穿戴設備上得到廣泛應用。蘋果 iPhone 5S 的三大硬件創新在于指紋識別、處理器和攝像頭，其中指紋識別和攝像頭部件均用到了藍寶石材料。作為智能手機行業潮流引領者的蘋果公司，其發展方向常常成為整個行業轉變的風向標，引起了其他手機廠商的效仿。自 2013 年 Google Glass 發布以來，移動可穿戴設備成為市場焦點。在近美國的 CES 2014 電子消費展中可穿戴設備大放異彩，不少產品便使用了藍寶石來制造，如 Wellograph 公司推出的 Sapphire健康手表的屏幕便采用了藍寶石。 藍寶石行業的下游主要與 LED 行業相關的半導體照明、消費電子行業等相關。

　　根據法國 YOLE 的統計，近三年來，LED 襯底材料應用占藍寶石需求量的約80%以上，而非 LED 應用約占藍寶石需求量的 20%，非 LED 應用主要體現在消費電子產品需求上，如：智能手機的攝像鏡頭保護玻璃、Home 鍵、藍寶石表鏡等。截止目前，LED 襯底材料仍是藍寶石重要的應用。

　　四、藍寶石在消費電子領域的應用現狀

　　藍寶石在消費電子的費用主要包括智能手機攝像頭的保護蓋板、指紋識別HOME鍵蓋板、智能手表屏幕蓋板以及未來可能推廣的智能手機屏幕蓋板。據估計，受蘋果產品需求的拉動，手機鏡頭用藍寶石占整個藍寶石市場的比重從2012年的1%左右快速增長到2015年的3%；Home鍵用藍寶石更是從無到有，2015年占整個藍寶石市場的比重已經達到9%。作為智能終端潮流的引領者，蘋果對藍寶石的熱衷將帶動其他消費電子品牌廠商對藍寶石的應用，消費電子將接棒LED，成為未來藍寶石行業成長的主要動力。

　　消費電子市場中，智能手機繼續占據主導地位。根據IDC預測，2016年，全球智能手機出貨量月為14.35億臺，到2019年，出貨量將達到18.6億臺。2015年全球穿戴設備中的智能手表發貨量為3700萬件，2016年開始可穿戴設備進入市場啟動期，智能手表預計出貨量增長121.6%，達到0.82億件。

　　顯根據消費電子需求中不同種類的需求，以及智能手機和智能手表的出貨量預測，到2020年，全球藍寶石材料消費電子市場營收將從2015年的70.5億人民幣增長到341.5億人民幣，年均復合增長速度達到37.1%。

　　圖表2：2015-2020年全球消費電子用藍寶石市場規模及預測（單位：億美元）

　　五、藍寶石行業發展四大趨勢

　?、貺ED照明下游應用爆發增長，通用照明滲透提速。

　　LED是一種節能環保、壽命長和多用途的光源，其能量轉換效率大大高于白熾燈和節能燈。LED技術目前已經是照明行業的主流趨勢，LED燈為繼白熾燈、熒光燈之后的第三次照明技術革命，已經對傳統的白熾燈、熒光燈形成逐步替代的趨勢。根據LEDinside發布的新市場報告，2014年LED市場仍以平板計算機與智能手機背光應用為主，照明應用部分以工程、商用、戶外照明市場成長為顯著。

　　隨著發光效率的提升以及價格障礙的克服，LED照明產品處于持續爆發增長階段。2013年LED照明滲透率到達17%左右，2014年LED照明滲透率提升至32.7%，其中，應用為廣泛的球泡燈及燈管滲透率分別達20%與15%。預計2015年LED照明滲透率迅速攀升至47%，在2020年達到80%，全球市場LED照明的滲透率正在快速提升。LEDinside數據顯示，2014年LED照明產值將達178億美元，整體LED照明產品出貨數量達26.7億只，整體出貨相較2013年成長68%。

　　截止目前，LED襯底材料仍是藍寶石重要的應用，根據法國YOLE的統計，襯底材料應用占藍寶石需求量的75%以上，非襯底材料應用占25%左右。LED照明滲透率增加1%，將直接拉動藍寶石襯底約107萬片的增長需求，LED下游行業應用領域的快速增長將導致對上游藍寶石襯底材料的大量需求。

　　根據國家半導體照明工程研發及產業聯盟統計數據2007年至2014年期間，我國半導體照明產業整體規模從483億元增長至3，507億元，年均復合增長率為32.70%，預計至2017年，中國半導體照明產業市場規模將達到7，485億元，年均復合增長率為28.50%。

　　中國LED產業整體規模走勢分析

　　根據國家半導體照明工程研發及產業聯盟統計數據，2014年我國半導體照明產業規模達到了3，507億元，較2013年（2，576億元）增長36%，保持持續高速增長態勢。其中：2014年我國半導體照明應用領域的產業規模達到2，852億元，雖然受到價格不斷降低的影響，但仍然是產業鏈中增長快的環節，應用整體增長率接近38%。2014年智能手機、平板電腦及大尺寸電視的出貨量持續擴大，LED背光應用增幅趨緩，年增長率約20%，產值達到468億元。隨著小間距LED顯示技術成熟和成本逐步降低，2014年LED顯示應用也有較快增長，年增長率約35%，產值約324億元。此外，LED汽車照明、醫療、農業等新興領域的應用也不斷開拓，智慧照明、光通訊、可穿戴電子的應用成為2014年LED應用的新亮點。

　　2015年，我國半導體照明產業整體規模達到4，245億元人民幣，較2014年增長21%，與過去10年年均超過30%的增長率相比，增速有所下降，主要原因是產量增長，而價格持續下降。2014年以來，藍寶石產業隨著成本的降低，價格不斷下降。2015年，LED晶圓平均售價下降18%，抵消了由其出貨量增長（+16%）所帶來的營業收入增長。

　　根據Yole的預計，未來五年LED晶圓出貨量的復合年增長率5.2%，但是價格仍會緩慢下降，產值基本持平。

　　2008-2020年藍寶石襯底的價格趨勢單位：美元

　　2015年，我國LED外延芯片環節產值約151億元，較2014年增長約10%，由于MOCVD設備數量的增加和產能利用率有所提高，外延片產量較2014年增加31%，芯片產量增加40%；LED封裝環節總體發展平穩，產值達到615億元，隨著部分企業大幅擴產，產能較2014年增加30%以上，加上前期產能的釋放，LED封裝器件產量整體增長達50%。由于2015年價格下降，致使各環節產值增幅不及產量。LED應用領域的產業規模達到3，479億元，雖然受到價格不斷降低的影響，但仍然是產業鏈中增長快的環節，應用整體增長率接近22%。其中LED通用照明仍然是市場發展的主要推動力，產值達1，552億元，增長率為32.5%，滲透率超過30%，占應用市場的比重也由2014年的41%增加到2015年的45%。雖然三大產業環節產值都實現增長，但是各環節增幅均明顯下降，顯示我國半導體照明產業開始整體轉入中高速增長的新常態3。半導體照明產業經過幾年來的高速增長已經確立了在照明產業中的主導地位。隨著LED行業環境趨于穩定、全球“禁白令”的大力推進，預計未來兩年我國半導體照明行業總體呈現持續上升態勢，但受經濟大環境的影響增速有所放緩，開始由“高速”增長轉入“中高速”增長。

　?、谙M類電子產品應用領域迅速擴大帶動藍寶石行業未來爆發式增長

　　藍寶石材料擁有硬度高、強度大、耐磨損等特性，自蘋果公司在其iPhone5中首次使用了高透光性的雙拋光藍寶石作為手機鏡頭保護蓋以來，藍寶石材料產品在消費類電子行業中得到了廣泛的應用。隨著藍寶石屏幕厚度降低、晶錠、晶棒利用效率提升、切磨拋損耗減少以及加工成本降低，藍寶石的應用將逐漸向新興應用拓展。

　　目前，藍寶石主要應用在iPhone手機的攝像鏡頭保護玻璃、Home鍵、藍寶石表鏡等，無論是Home鍵還是攝像頭，其所需藍寶石窗口片的尺寸都較小，面積僅為幾十平方毫米。如果未來iWatch、iPhone采用藍寶石蓋板作為屏幕保護玻璃，iPhone手機屏幕約等于100個home鍵，iPhone屏幕對藍寶石的需求是home鍵的100倍以上，單個藍寶石窗口片的使用面積將達到幾百到幾千平方毫米，藍寶石蓋板的需求空間非常大。若智能手機全部使用藍寶石蓋板，對藍寶石的需求將呈現跳躍式增長，并進一步帶來藍寶石行業用金剛石線廣闊的市場需求。

　?、廴騆ED上游產業逐漸向我國轉移

　　隨著LED產業的不斷發展，LED企業數量也呈快速增加的態勢。處于產業鏈高端的日本、美國、歐洲和產業鏈中下游的中國***、韓國正逐步向制造成本較低的新興市場轉移。國內巨大的市場發展空間以及國家優惠政策的吸引，國際上較多大型LED企業陸續在國內投資建廠，一方面引進了先進的研發生產技術和管理模式，提高了國內LED產業的國際競爭力；另一方面大量增加了上游原材料的供應，促進了封裝及應用領域的快速發展。中國將會是LED產業的全球重要產地。

　　根據CSAResearch4，Digitimes5數據，從全球來看，2014年MOCVD出貨量為228臺，同比增長54%，這也是自2011年以來MOCVD全球新增數量首次同比實現正增長，表明LED行業在全球的復蘇。其中中國購入MOCVD150余臺，同比增長36%，在全球出貨量占比66%，連續四年成為全球購買MOCVD數量多的地區。預計2015年全球MOCVD出貨量有望達到252臺，同比增長11%，其中有約74%的份額來自陸資企業，中國芯片企業開始進入新一輪擴產能周期。從設備保有量來看，2014年中國MOCVD數量在全球占比為31%，其次是***的26.8%，兩者合計占比接近60%，是全球大的芯片生產基地。預計到2015年中國MOCVD保有量占比將升至34.7%，而***、韓國、日本和歐美占比均出現小幅下降，全球LED上游產業將進一步向中國集中。

　?、車鴥戎饕{寶石廠商向大尺寸消費電子應用領域進行擴產

　　隨著行業產能的普遍提升、藍寶石材料制造成本以及銷售價格的下降，未來藍寶石材料在LED襯底、消費類電子產品領域將迎來進一步發展機會，配套裝備也將逐步打開市場。首先，LED藍寶石襯底仍然將占據主導地位，從產效比綜合考量，LED藍寶石襯底將逐步由2英寸向更大尺寸演進，典型生產商已經開始布局過渡以適應向大尺寸演進的趨勢；同時，多個智能手機品牌不約而同的選用藍寶石材料，使其在消費類電子產品上的應用進入甜蜜期。藍寶石在LED襯底、消費類電子產品領域需求逐漸增加，對上游的藍寶石長晶環節生產工藝和設備水平要求也相應的提高，對藍寶石單晶生長裝備、加工材料和裝備均將有更多需求?；谒{寶石技術不斷升級和應用市場的快速擴大，4英寸、6英寸襯底晶片由于在生產利用率上的先天優勢，將更多的被國內主流芯片企業所采用。