從藍寶石襯底供給看LED行業的過剩情況
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:
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:
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):
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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
|
表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):
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2009
|
2010E
|
2011E
|
2012E
|
藍寶石襯底(基板)總計需求量(萬片)
|
513
|
1192
|
1934
|
3068
|
表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:
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)
|
表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):
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2009
|
2010E
|
2011E
|
2012E
|
藍寶石晶棒總計需求量(萬毫米)
|
315
|
732
|
1188
|
1884
|
表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:
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
|
表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
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航空航太大尺寸平板藍寶石光電視窗
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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
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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
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表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
|
??
|
表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):
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2009
|
2010E
|
2011E
|
2012E
|
MOCVD累計存量(台)
|
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(台)
|
178
|
413
|
671
|
1064
|
設備利用率
|
35.56%
|
48.07%
|
38.55%
|
42.73%
|
表8 2009-2012全球GaN型MOCVD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:
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2010Q1
|
2010Q2
|
2010Q3
|
2010Q4
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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%
|
表9 2010年Q1-2010 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)