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從藍寶石襯底(基板)供給看LED行業的過剩情況

02 八月

從藍寶石襯底供給看LED行業的過剩情況

clip_image001 clip_image002發佈日期:2011-02-17 流覽次數:107

進入2010年,業界關於藍寶石襯底緊缺、價格上漲限制LED產業快速發展的論調一直存在,藍寶石襯底是否真的緊缺?是否會持續影響到未來幾

[LED商貿網 編輯部] 進入2010年,業界關於藍寶石襯底緊缺、價格上漲限制LED產業快速發展的論調一直存在,藍寶石襯底是否真的緊缺?是否會持續影響到未來幾年LED產業的發展?本文通過倒推法,由LED產品的終端需求依次推導晶片、外延片、藍寶石基板、藍寶石晶棒、藍寶石坯料的需求量。得出藍寶石晶棒、基板等的供給完全可以支援今明兩年的LED終端產品需求的結論,而目前藍寶石相關產品價格的飆升是源於MOCVD的過剩。

藍寶石生產LED晶片的產品鏈如下:

clip_image004

資料來源:實地資本

本文採取倒推法來推測藍寶石基板、晶棒的需求量,在此基礎上分析藍寶石產品是否不足以供應LED終端產品的需求,進而分析MOCVD的利用率。分析思路如下:

clip_image006

資料來源:實地資本

由於藍寶石基板、晶棒的供給方主要為美、俄、日,占全球供應量的70%以上;藍寶石基板、藍寶石晶棒的需求方主要在亞洲,僅臺灣企業和日本企業就分別占其銷售總量的60%和20%左右。因此,分析中國LED產業藍寶石相關產品的供需矛盾必須站在全球的角度進行分析。

一、由全球LED終端產品倒推LED晶片需求量

LED終端產品主要為LED TV、LED Monitor、LED NB、LED PHONE、LED照明

LED藍綠晶片的需求量=需使用藍綠晶片的對應產品出貨量×滲透率×平均使用晶粒數

通過對各產品的出貨量、滲透率、平均使用晶粒數的推測,得出(表1):

2009

2010E

2011E

2012E

LED TV 晶片需求量(億顆)

12.6

105

210

376

lED Monitor 晶片需求量(億顆)

0.84

20.4

41

66

lED NB晶片需求量(億顆)

39.7

77.8

104

140

lED PHONE晶片需求量(億顆)

54.5

47

50.8

55.2

LED 照明晶片需求量(億顆)

0

0.054

0.32

7

合計

107.64

250.254

406.12

644.2

1 2009-2012全球LED晶片需求量(資料來源:申銀萬國研究所)

二、由LED晶片需求量倒推2英寸LED藍寶石基板(襯底)需求

目前,GaN基襯底包括藍寶石、SiC、GaN、Zno等,商業化的只有藍寶石、SiC襯底,除CREE外,基本都使用藍寶石襯底。

假設:

1、藍綠晶片100%使用藍寶石襯底

2、LED襯底生產LED外延片的良品率為100%

3、LED外延片生產LED晶片的良品率為70%

4、每片2英寸外延片可以生產3000顆40mil*20mil的晶片

可以得出(表2):

2009

2010E

2011E

2012E

藍寶石襯底(基板)總計需求量(萬片)

513

1192

1934

3068

2 2009-2012全球LED藍寶石基板需求量(資料來源:實地資本)

三、由2英寸藍寶石基板需求倒推2英寸藍寶石晶棒需求

藍寶石基板生產晶棒的流程如下:

clip_image008

圖片來源:實地資本

生產工藝主要有C-PLANE、R-PLANE、M-PLANE、PSS(圖案化基板)、SSE(側邊蝕刻)/ SBR(基板背面粗糙化)等,其中C-PLANE工藝較為成熟。表3是4個主要廠家2英寸C-PLANE藍寶石基板的厚度。

廠家名稱

2英寸基板厚度

美國crystal systems

(330-430μm-25μm,330-430μm+25μm)

俄羅斯cradley crystals

(330-430μm-25μm,330-430μm+25μm)

臺灣兆晶科技股份有限公司

(330-430μm-25μm,330-430μm+25μm)

臺灣中美矽晶製品股份有限公司

(430μm-25μm,430μm+25μm)

3 2010年全球主要LED藍寶石基板生產廠商2英寸基板的厚度(資料來源:實地資本)

基於上面的資料,假設:

1、所有藍寶石基板厚度為0.43毫米

2、LED藍寶石晶棒生產LED藍寶石基板的良品率為70%,得出(表4):

2009

2010E

2011E

2012E

藍寶石晶棒總計需求量(萬毫米)

315

732

1188

1884

4 2009-2012全球LED藍寶石晶棒需求量(資料來源:實地資本)

四、由2英寸藍寶石晶棒需求倒推藍寶石坯料需求

藍寶石坯料生產藍寶石晶棒流程如下:

clip_image010

圖片來源:實地資本

生產藍寶石晶棒的工藝主要有泡生法(KY法、凱氏長晶法)、提拉法(CZ法、柴氏拉晶法)、溫度梯度法(TGT法)等,其中泡生法為主流工藝,生產的藍寶石晶體約占70%,鑽取率約30%。

藍寶石晶體原材料為氧化鋁碎晶,生產利用率大於97%,已經完全國產化。藍寶石單晶產品即為藍寶石坯料,可直接出售,不合格品可直接作為原材料再次加工。其他消耗材料如鎢鉬材料、金剛石刀具、感測器、儀錶等均國產化。預計由藍寶石生產藍寶石晶棒的原材料、耗材均可由國內充分供應,此環節的短板主要在於長晶爐依賴進口。

國內主要的藍寶石晶體爐廠家都是高校研究機構,包括西安理工大學、哈爾濱工業大學以及重慶第二十六研究所等。但國內目前的生產技術只能生產2英寸以下的藍寶石晶棒,長成的晶體與氮化鎵(GaN)的晶格錯位較大,無法用於LED的藍寶石襯底領域,大多用於手錶表面外殼等。

藍寶石晶棒的供應商有美國的Rubicon、Honeywell,俄羅斯的 Monocrystal、ATLAS,韓國STC 及國內合晶光電、越峰(台聚轉投資)、尚志(大同轉投資)及鑫晶鑽(奇美、鴻海轉投資)。

藍寶石基板的供應商有美國的Rubicon、Honeywell、Crystal Systems、Saint-Gobain,俄羅斯的Monocrystal、ATLAS Sapphire,日本的京都陶瓷(Kyocera)、Namiki、Mahk,及國內兆遠、兆晶(奇美轉投資)、晶美、合晶及中美晶等公司。其產能如下(表5):

2009

2010E

2011E

Rubicon(萬毫米)

500

600

900

Monocrystsal(萬毫米)

400

450

675

STC(萬毫米)

300

500

750

越峰(萬毫米)

108

160

300

其他(萬毫米)

400

450

900

合計(萬毫米)

1708

2160

3530

5 2009-2012年藍寶石晶棒產能(資料來源:申銀萬國研究所)

對於新增設備,安裝需要3~6個月的時間。從工藝角度而言,大尺寸藍寶石晶體生產週期需10天左右,準備和後處理需要7天左右,試件加工需要7天左右,品質檢測、微觀結構及光電性能需要30天左右,工藝分析、類比需要7天左右。前後就耗去6~8個月的時間。

同時,藍寶石晶棒除了應用於LED產業,還應用於以下幾個方面(表6):

用途

備註

航空航太大尺寸平板藍寶石光電視窗

透波窗口、護板、陀螺、耐磨軸承等

大尺品質藍寶石軍工窗口及器件

美國洛克希德-馬丁公司估計年增長率超過25%,預計超過3億美元

其他民用視窗

手機視窗、光電遙控視窗、條碼機耐磨視窗、投影儀保護棱鏡、光電管感光棱鏡,需求約2億美元,耐磨類零部件占晶體用量35%左右

6 藍寶石晶棒其他行業應用(資料來源:中信證券研究所)

基於上述分析,假設:

1、由於建設時間及產能逐漸釋放,2010、2011年新增產能僅有40%能夠轉化為實際產能

2、藍寶石晶棒60%用於LED行業

3、藍寶石坯料生產藍寶石晶棒的良品率為70%。經調整,得出(表7):

2009

2010E

2011E

2012E

藍寶石晶棒總需求量(萬毫米)

315

732

1188

1884

藍寶石晶棒總供給量(萬毫米)

1708

2160

3530

??

新增藍寶石晶棒總供給量(萬毫米)

??

452

1370

??

調整藍寶石晶棒總供給量(萬毫米)

717

793

1137

??

調整藍寶石晶棒總供給量藍寶石晶

棒總需求量(萬毫米)

402

61

-51

??

7 2009-2012年藍寶石晶棒的供給、需求(資料來源:實地資本/申銀萬國研究所)

在上述偏謹慎的假設之下,2010 年藍寶石晶棒供應量超出需求量,2011年也能保證96%的需求。綜合上述分析,筆者認為藍寶石基板、晶棒並沒有緊缺到影響LED終端產品需求的程度。但是,2010年藍寶石晶棒供不應求,連連漲價原因何在?筆者認為是MOCVD的大肆擴張。

從藍寶石基板和MOCVD的關係來看,假設:

1、所有MOCVD均為42片、2英寸型

2、去除節假日,MOCVD每年生產264天

3、MOCVD每天生產2.6圈。得出(表8):

2009

2010E

2011E

2012E

MOCVD累計存量()

500

860

1740

2490

藍寶石襯底(基板)總計需求量(萬片)

513

1192

1934

3068

LED終端能夠支援的MOCVD()

178

413

671

1064

設備利用率

35.56%

48.07%

38.55%

42.73%

8 2009-2012全球GaNMOCVD供給、需求情況(資料來源:實地資本)

可見,藍寶石晶棒供不應求的主要原因在於MOCVD的瘋狂擴張,而並不是LED終端產品需求的增加。由於藍寶石晶棒、基板的緊缺,MOCVD機器只有不到50%的能夠開工,MOCVD的過剩中短期內將催高藍寶石晶棒、基板價格的價格,造成終端產品價格的上漲,降低磊晶廠的毛利率。從長期看,藍寶石晶棒、基板的緊缺必將起到大浪淘沙的作用,一部分晶片品質相對不高,成本相對較高的外延片、晶片企業將倒在普通照明市場打開之前。如表9:

2010Q1

2010Q2

2010Q3

2010Q4

2英寸藍寶石襯底報價

$8-11

$14-16

$21-23

$23-25

占磊晶廠成本比重

10%

14%

20%

22%

磊晶廠毛利率

40%

36%

34.5%

9 2010Q1-2010 Q4藍寶石襯底報價及其占磊晶廠成本的比重(資料來源:申銀萬國研究所)

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Posted by 於 2011/08/02 in 未分類

 

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