LED芯片作为蓝宝石的第一大应用领域,对蓝宝石行业发展有重要影响
蓝宝石是一种氧化铝的单晶,由三个氧原子和两个铝院子以共价键 的形式结合而成,其晶体结构为六方晶格结构,常被应用的切面有A向、C向及R向,不同切面具有不同特性。
蓝宝石作为一种重要的技术晶体,已被广泛地应用于科学技术、国防与民用工业的许多领域。 其上游行业为氧化铝、钨钼等基础材料产业和设备,上游行业的技术进步将直接影响蓝宝石 材料的性能。
蓝宝石在自然材料中其硬度仅次于金刚石。由于具有高硬度、耐磨性、高温稳定性等特点,蓝宝石逐渐成为现代工业重要的基础材料,目前广泛应用于LED衬底、消费电子产品、航空航天装备以及医疗植入品等领域;蓝宝石在上述行业的应用均需经过特定工艺的切割、研磨、抛光加工。LED衬底材料主要应用于LED照明,高亮度蓝白光LED衬底约90%系由蓝宝石材料制成,而LED照明由于其优越的性能和高效绿色的特征,在照明产业中逐渐确立了重要地位。
LED 芯片作为蓝宝石的第一大应用领域,对蓝宝石行业发展有重要影响。LED 材料的生长需要在衬底上制作氮化镓(GaN)基的外延片,这一生长过程主要是在金属有机化学气相沉积 外延炉(MOCVD)中完成,常用的衬底主要有蓝宝石、碳化硅和硅衬底,蓝宝石材料凭借 外延晶格匹配良好、性价比高的优势占据衬底材料绝对主流地位;碳化硅与硅衬底由于成本 原因和技术门槛仍处于初级阶段,市占率较低。
2016年全球LED芯片市场规模同比增长7.88%达到448亿元,高工产研LED研究所测算,2017年全球LED芯片市场规模约为510亿元,同比增长13.8%。从下游应用看,通用照明 (受益LED灯对普通白炽灯的替代)和背光显示屏(受益消费电子产业发展)的应用占比稳步提升。
中国大陆LED行业正在以明显高于全球的增速快速发展。中国大陆LED产业在经过2014年前的快速增长和2015年的低价竞争后,于 2016 年回归正常,LED行业重新洗牌,恢复稳定增长。2017年中国LED芯片市场产值约188亿元,同比增长30%,高于全球市场增速。
截止目前,LED 衬底材料仍是蓝宝石重要的应用,根据法国 YOLE 的统计,衬底材料应用占蓝宝石需求量的 75%以上,非衬底材料应用占 25%左右。LED 照明渗透率增加 1%,将直接拉动蓝宝石衬底约 107 万片的增长需求,LED 下游行业应用领域的快速增长将导致对上游蓝宝石衬底材料的大量需求。我们根据LED芯片应用情况测算2018年蓝宝石材料市场规模达117亿元。
消费电子应用为蓝宝石市场提供了广阔想象空间,蓝宝石材料可能在未来的智能手机和可穿戴设备上得到广泛应用。苹果 iPhone 5S 的三大硬件创新在于指纹识别、处理器和摄像头,其中指纹识别和摄像头部件均用到了蓝宝石材料。作为智能手机行业潮流引领者的苹果公司,其发展方向常常成为整个行业转变的风向标,引起了其他手机厂商的效仿。自 2013 年 Google Glass 发布以来,移动可穿戴设备成为市场焦点。在近美国的 CES 2014 电子消费展中可穿戴设备大放异彩,不少产品便使用了蓝宝石来制造,如 Wellograph 公司推出的 Sapphire健康手表的屏幕便采用了蓝宝石。 蓝宝石行业的下游主要与 LED 行业相关的半导体照明、消费电子行业等相关。
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