从蓝宝石衬底供给看LED行业的过剩情况

1、从蓝宝石衬底供给看LED行业的过剩情况进入2010年，业界关于蓝宝石衬底紧缺、价格上涨限制LED产业快速发展的论调一直存在，蓝宝石衬底是否真的紧缺?是否会持续影响到未来几年LED产业的发展?本文通过倒推法，由LED产品的终端需求依次推导芯片、外延片、蓝宝石基板、蓝宝石晶棒、蓝宝石坯料的需求量。得出蓝宝石晶棒、基板等的供给完全可以支持今明两年的LED终端产品需求的结论，而目前蓝宝石相关产品价格的飙升是源于MOCVD的过剩。蓝宝石生产LED芯片的产品链如下：数据来源：实地资本本文采取倒推法来推测蓝宝石基板、晶棒的需求量，在此基础上分析蓝宝石产品是否不足以供应LED终端产品的需求，进而分析MOCVD

2、的利用率。分析思路如下:数据来源：实地资本由于蓝宝石基板、晶棒的供给方主要为美、俄、日，占全球供应量的70%以上;蓝宝石基板、蓝宝石晶棒的需求方主要在亚洲，仅台湾企业和日本企业就分别占其销售总量的60%和20%左右。因此，分析中国LED产业蓝宝石相关产品的供需矛盾必须站在全球的角度进行分析。一、由全球LED终端产品倒推LED芯片需求量LED终端产品主要为LED TV、LED Monitor、LED NB、LED PHONE、LED照明。LED蓝绿芯片的需求量=需使用蓝绿芯片的对应产品出货量×渗透率×平均使用晶粒数通过对各产品的出货量、渗透率、平均使用晶粒数的推测，得出(表1

3、)： 20092010E2011E2012ELED TV 芯片需求量(亿颗)12.6105210376lED Monitor 芯片需求量(亿颗)0.8420.44166lED NB芯片需求量(亿颗)39.777.8104140lED PHONE芯片需求量(亿颗)54.54750.855.2LED 照明芯片需求量(亿颗)00.0540.327合计107.64250.254406.12644.2表1 2009-2012全球LED芯片需求量(数据来源：申银万国研究所)二、由LED芯片需求量倒推2英寸LED蓝宝石基板(衬底)需求目前，GaN基衬底包括蓝宝石、SiC、GaN、Zno等，商业化的

4、只有蓝宝石、SiC衬底，除CREE外，基本都使用蓝宝石衬底。假设：1、蓝绿芯片100%使用蓝宝石衬底2、LED衬底生产LED外延片的良品率为100%3、LED外延片生产LED芯片的良品率为70%4、每片2英寸外延片可以生产3000颗40mil*20mil的芯片可以得出(表2)： 20092010E2011E2012E蓝宝石衬底(基板)总计需求量(万片)513119219343068表2 2009-2012全球LED蓝宝石基板需求量(数据来源：实地资本)三、由2英寸蓝宝石基板需求倒推2英寸蓝宝石晶棒需求蓝宝石基板生产晶棒的流程如下：图片来源：实地资本生产工艺主要有C-PLANE、R-P

5、LANE、M-PLANE、PSS(图案化基板)、SSE(侧边蚀刻)/ SBR(基板背面粗糙化)等，其中C-PLANE工艺较为成熟。表3是4个主要厂家2英寸C-PLANE蓝宝石基板的厚度。厂家名称2英寸基板厚度美国crystal systems(330-430m-25m，330-430m+25m)俄罗斯cradley crystals(330-430m-25m，330-430m+25m)台湾兆晶科技股份有限公司(330-430m-25m，330-430m+25m)台湾中美矽晶制品股份有限公司(430m-25m，430m+25m)表3 2010年全球主要LED蓝宝石基板生产厂商2英寸基板的厚度(数

6、据来源：实地资本)基于上面的数据，假设：1、所有蓝宝石基板厚度为0.43毫米2、LED蓝宝石晶棒生产LED蓝宝石基板的良品率为70%，得出(表4)： 20092010E2011E2012E蓝宝石晶棒总计需求量(万毫米)31573211881884表4 2009-2012全球LED蓝宝石晶棒需求量(数据来源：实地资本)四、由2英寸蓝宝石晶棒需求倒推蓝宝石坯料需求蓝宝石坯料生产蓝宝石晶棒流程如下：图片来源：实地资本生产蓝宝石晶棒的工艺主要有泡生法(KY法、凯氏长晶法)、提拉法(CZ法、柴氏拉晶法)、温度梯度法(TGT法)等，其中泡生法为主流工艺，生产的蓝宝石晶体约占70%，钻取率约30%

7、。蓝宝石晶体原材料为氧化铝碎晶，生产利用率大于97%，已经完全国产化。蓝宝石单晶产品即为蓝宝石坯料，可直接出售，不合格品可直接作为原材料再次加工。其他消耗材料如钨钼材料、金刚石刀具、传感器、仪表等均国产化。预计由蓝宝石生产蓝宝石晶棒的原材料、耗材均可由国内充分供应，此环节的短板主要在于长晶炉依赖进口。国内主要的蓝宝石晶体炉厂家都是高校研究机构，包括西安理工大学、哈尔滨工业大学以及重庆第二十六研究所等。但国内目前的生产技术只能生产2英寸以下的蓝宝石晶棒，长成的晶体与氮化镓(GaN)的晶格错位较大，无法用于LED的蓝宝石衬底领域，大多用于手表表面外壳等。蓝宝石晶棒的供应商有美国的Rubicon、H

8、oneywell，俄罗斯的 Monocrystal、ATLAS，韩国STC 及国内合晶光电、越峰(台聚转投资)、尚志(大同转投资)及鑫晶钻(奇美、鸿海转投资)。蓝宝石基板的供应商有美国的Rubicon、Honeywell、Crystal Systems、Saint-Gobain，俄罗斯的Monocrystal、ATLAS Sapphire，日本的京都陶瓷(Kyocera)、Namiki、Mahk，及国内兆远、兆晶(奇美转投资)、晶美、合晶及中美晶等公司。其产能如下(表5)： 20092010E2011ERubicon(万毫米)500600900Monocrystsal(万毫米)400

9、450675STC(万毫米)300500750越峰(万毫米)108160300其他(万毫米)400450900合计(万毫米)170821603530表5 2009-2012年蓝宝石晶棒产能(数据来源：申银万国研究所)对于新增设备，安装需要36个月的时间。从工艺角度而言，大尺寸蓝宝石晶体生产周期需10天左右，准备和后处理需要7天左右，试件加工需要7天左右，质量检测、微观结构及光电性能需要30天左右，工艺分析、模拟需要7天左右。前后就耗去68个月的时间。同时，蓝宝石晶棒除了应用于LED产业，还应用于以下几个方面(表6)：用途备注航空航天大尺寸平板蓝宝石光电窗口透波窗口、护板、陀螺、耐磨轴承等大尺品

10、质蓝宝石军工窗口及器件美国洛克希德-马丁公司估计年增长率超过25%，预计超过3亿美元其他民用窗口手机窗口、光电遥控窗口、条码机耐磨窗口、投影仪保护棱镜、光电管感光棱镜，需求约2亿美元，耐磨类零部件占晶体用量35%左右表6 蓝宝石晶棒其他行业应用(数据来源：中信证券研究所)基于上述分析，假设：1、由于建设时间及产能逐渐释放，2010、2011年新增产能仅有40%能够转化为实际产能2、蓝宝石晶棒60%用于LED行业3、蓝宝石坯料生产蓝宝石晶棒的良品率为70%。经调整，得出(表7)： 20092010E2011E2012E蓝宝石晶棒总需求量(万毫米)31573211881884蓝宝石晶棒总

11、供给量(万毫米)170821603530?新增蓝宝石晶棒总供给量(万毫米)?4521370?调整蓝宝石晶棒总供给量(万毫米)7177931137?调整蓝宝石晶棒总供给量-蓝宝石晶棒总需求量(万毫米)40261-51?表7 2009-2012年蓝宝石晶棒的供给、需求(数据来源：实地资本/申银万国研究所)在上述偏谨慎的假设之下，2010 年蓝宝石晶棒供应量超出需求量，2011年也能保证96%的需求。综合上述分析，笔者认为蓝宝石基板、晶棒并没有紧缺到影响LED终端产品需求的程度。但是，2010年蓝宝石晶棒供不应求，连连涨价原因何在?笔者认为是MOCVD的大肆扩张。从蓝宝石基板和MOCVD的关系来看，

12、假设：1、所有MOCVD均为42片、2英寸型2、去除节假日，MOCVD每年生产264天3、MOCVD每天生产2.6圈。得出(表8)： 20092010E2011E2012EMOCVD累计存量(台)50086017402490蓝宝石衬底(基板)总计需求量(万片)513119219343068LED终端能够支持的MOCVD(台)1784136711064设备利用率35.56%48.07%38.55%42.73%表8 2009-2012全球GaN型MOCVD供给、需求情况(数据来源：实地资本)可见，蓝宝石晶棒供不应求的主要原因在于MOCVD的疯狂扩张，而并不是LED终端产品需求的增加。由于蓝宝石晶棒、基板的紧缺，MOCVD机器只有不到50%的能够开工，MOCVD的过剩中短期内将催高蓝宝石晶棒、基板价格的价格，造成终端产品价格的上涨，降低磊晶厂的毛利率。从长期看，蓝宝石晶棒、基板的紧缺必将起到大浪淘沙的作用，一