【正文】 但是金屬透明電極一般要吸收約 30%~40%的光，同時 GaN 基材料的化學(xué)性能穩(wěn)定、機械強度較高，不容易對其進行刻蝕，因此在刻蝕過程中需要較好的設(shè)備，這將會增加生產(chǎn)成本。在上表面制作兩個電極，造成了有效發(fā)光面積減少，同時增加了器件制造中的光刻和刻蝕工藝過程，結(jié)果使材料利用 率降低、成本增加。藍寶石是一種絕緣體，常溫下的電阻率大于 1011Ω178。圖 表 21 示例 了使用藍寶石襯底做成的 LED 芯片。藍寶石 基片有許多的優(yōu)點：首先， 藍寶石基片的生產(chǎn)技術(shù)成熟、器件質(zhì)量較好；其次，藍寶石的穩(wěn)定性很好，能夠運用在高溫生長過程中；最后，藍寶石的機械強度高，易于處理和清洗。 1993 年日 亞 化 (Nic hia)開發(fā)出以氮化鎵 （ GaN） 為材質(zhì)的藍光 L ED，配合 MOCVD(有機金屬氣相 沉積 )的 磊晶 技術(shù)，可制造出高亮度的藍光 LED。 由于藍寶石的光學(xué)穿透帶很寬 ， 從近紫外光 (190nm)到中紅外線都具有很好的透光性 ， 因此被大量用在光學(xué)元件、 26 紅外裝置、高強度鐳射鏡片材料及光罩材料上，它具有高聲速、耐高溫、抗腐蝕、高硬度、高透光性、 高 熔點（ 2045℃ ）等特點，它是一種相當難加工的材料，因此常被用來作為光電元件的材料。 (1）藍寶石襯底 藍寶石 （ 英文名為 Sapp hire） 的組成為氧化鋁 (Al2O3)， 是由三個氧原子和兩個鋁原子以共價鍵 形 式結(jié)合而成 ， 其晶體結(jié)構(gòu)為六方晶格結(jié)構(gòu) 。目前市面上 GaN基系列一般有三種材料可作為襯底：藍寶石（ Al2O3） 、 硅 (Si)、 碳化硅（ SiC）。 對于制作 LED芯片來說， 基片 材料的選用是首要考慮的問題。襯底主 要是外延層生長的基板，在生產(chǎn)和制作過程中，起到支撐和固定的作用。 臺灣 LED 業(yè)者指出，藍寶石 晶片 占 芯片 成本比重約 20%至 30%， 且多以外購為主，供應(yīng) 廠商主要為美國的 Rubicon 及俄國 Monocrystal 等 ，目前 臺灣 藍寶石 晶片 自制率約 26%， 生 產(chǎn)廠商包括鑫晶鉆和越峰，中美晶及 合晶也積極介入。 圖表 18 藍寶石襯底制造成本構(gòu)成 晶體生長 , 52%切片 , 17%研磨 , 6%鉆孔 , 5%拋光 , 15% 資源來源： Yole Development. LED 用藍寶石晶錠 (Sapphire Ingot)自 2020 年出現(xiàn)缺貨潮后，藍寶石 晶 片(SapphireWafer)價格應(yīng)聲而漲，目前藍寶石晶 片 價格較 2020 年同期增加 3 倍，較 2020 年 第 1 季增加約 50%，也助長 LED 封裝等成品價格上升。 藍寶石 晶片（襯底） 的供應(yīng)方面目前 主要 有美國的 Rubicon、 Crystal Systems、法國 SaintGobain、俄羅斯 Monocrystal、日本的京都陶瓷（ Kyocera）、 Namiki、晶 棒 晶片 切 片 2020 年初，臺灣晶棒報價 /毫米（ 2 英寸）； 2020年末，臺灣 晶棒報價 17 美元 /毫米；目前，臺灣晶棒報價 2427 美元 /毫米； 晶棒成本與工藝密切相關(guān) 晶棒切割后（ 2 英寸切片）增值 34 美元，切割廠家可得凈利潤1 美元；切片成本（除原料晶棒外）無變化； 切片價格隨晶棒而動 切片經(jīng)研磨和拋光之后（ 2 英寸晶片）增值 4 美元，磨拋廠家約得凈利潤 1 美元； 晶片成本（除原料切片外）無變化；晶片價格隨切片而動 23 Mahk，及臺灣的兆遠、兆晶 (奇美、鴻海投資 )、晶美、合晶及中美晶等公司。 LED 供應(yīng)鏈最上游之藍寶石晶棒長期掌握在 外商 手中 ，全球前 3 大產(chǎn) 商 俄羅斯 的 Mono Crystal、美國 Rubicon 和 日本京瓷占全球近 7 成的產(chǎn)量。此外，日亞公司和豐田合成的設(shè)備主要是自己研發(fā)，其 GaNMOCVD 設(shè)備不在市場上銷售，僅供自用。 AIXTRON 公司（含 THOMAS SWAN 公司）大約占 60%的國際市場份額，累計銷售超過 1200 臺，而 VEECO 公司占約 30%。著名廠商英國 THOMAS SWAN 公司已被 AIXTRON 收購。低檔產(chǎn)品供大于求，高檔產(chǎn)品則價高難求 屬于勞動密集行業(yè)，市場供給充分 目前 LED 行業(yè)議價能力最強的環(huán)節(jié)是 MOCVD 設(shè)備廠商， MOCVD 已成為行業(yè)發(fā)展瓶頸。 5） 全球 LED 龍頭企業(yè)為日本日亞公司，因為 其只出售芯片產(chǎn)品和沒有公開上市，所以無法獲得其資料； 6） 表中數(shù)據(jù)來源于各公司公開報表，計算匯率采用： 1 美元 = 人民幣， 1 歐元 =人民幣， 1 人民幣 = 日元， 1 人民幣 = 新臺幣。 3） Cree 公司為美國外延片和芯片的龍頭供應(yīng)商，其產(chǎn)品主要采用自產(chǎn)的 SiC 襯底；三安光電為大陸外延片和芯片的龍頭供應(yīng)商。 LED 產(chǎn)業(yè)鏈價值分配 圖表 12 LED 產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn) 值分布圖 圖表 13 國內(nèi) LED 產(chǎn)業(yè) 2020 年 各環(huán)節(jié)產(chǎn)值 （億元）及 占比 封裝 , %外延 , %芯片 , %襯底 , % 資料來源：中國光電子協(xié)會 ， XXX 部資料整理 圖表 14 全球產(chǎn)業(yè)鏈各鏈點代表公司的營收狀況（萬元 RMB） 產(chǎn)業(yè)鏈 代表公司 市場占有率 財務(wù)指標 2020 2020 2020 2020 上半年 上游（襯底制作+MOCVD設(shè)備） 美國Rubicon 30% 營收 22983 25477 13345 18400 毛利率 % % % % 凈利率 % % % % 德國Aixtron 60% 營收 187735 239825 264822 302666 毛利率 40% 41% 44% 53% 上游（ 襯底） 下游（封裝 應(yīng)用） 中游（ 外延片 +芯片 ） ? 產(chǎn)值占比： 1% ? 現(xiàn)有企業(yè) 投資規(guī)模： 3000 萬元以上 ? 產(chǎn)值占比： 9% ? 現(xiàn)有企業(yè) 投資規(guī)模： 1億 元以上、 6000 萬元以上 ； 5000萬元以上、3000 萬元以上 ? 產(chǎn)值： 90% ? 現(xiàn)有企業(yè) 投資規(guī)模：2020萬元以上 20 凈利率 % % % % 中游（外延片 +芯片） 美國Cree 營收 265637 332484 382333 584553 毛利率 % % % % 凈利率 % % % % 中國三安光電 營收 21316 47029 36452 毛利率 % % % 凈利率 % % % 下游（封裝） 臺灣億光電子 營收 21803 24354 24333 17767 毛利率 36% 30% 35% 35% 凈利率 22% 12% 16% 17% 中國國星光電 營收 44387 56672 62791 40682 毛利率 % % % % 凈利率 % % % % 注： 1） Rubicon 公司為全球藍寶石襯底龍頭供應(yīng)商，晶棒銷售占比 66%，主要銷往亞洲（ 82%）；其和 Monocrystal、京瓷占有全球 70%的市場份額。 福建 8個 LED芯片企業(yè)主要分布在廈門、泉州、福州三個城市，分別是廈門三安、廈門安美、廈門明達、廈門干照、廈門晶宇、泉州晶藍、泉州和諧、福建福日科。 7個國個半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)化基地所在的省 /直轄市廣東、福建、上海、河北、江蘇、江西、遼寧 LED芯片企業(yè)合計 41個，約占 LED芯片企業(yè)總數(shù)的 2/3。 廣東、福建企業(yè)數(shù)量明顯領(lǐng)先于其他地區(qū)，廣東有10個占 %，福建有 8個占 %。 20202020年 芯片 產(chǎn)量 年 增長率 超 過 100%。特別是在 2020年 開始加大了對高亮度四元芯片和 GaN芯片的投資。 Philips Lumileds Lighting目前是飛利浦的全資子公司，總部設(shè)在加州圣何塞，是世界領(lǐng)先的高功率 LED的制造商，同時也是為日常用途，包括汽車照明、照相機閃光燈、 LCD顯示器和電視、便攜照明、投影和普通照明等領(lǐng)域，開發(fā)半導(dǎo)體照明解決方案的開創(chuàng)者。2020年 3月， Cree完成對元老級廠 LED Lighting Fixture Inc公司的收購，使其在產(chǎn)品豐富性及技術(shù)先進性上得到進一步加強。 歐美也是 LED 的傳統(tǒng)強勢區(qū)域，其主要廠商是 Cree和 Philips Lumileds。 其 LED技術(shù)含 18 量與日本、歐美的主要企業(yè)相比還存在一定距離。豐田合成從 1986年開始 LED 的研究和開發(fā)， 1991年成功開發(fā)出世界第一個氮化鎵的藍光 LED，掃除了實現(xiàn)白光 LED的最后障礙。 從收入看，目前日本是全球最大的 LED生產(chǎn)地， 2020年 約占一半的市場份額，2020年 其 市場份額 下滑至 37%， 主要廠商為日亞公司和豐田合成公司。 全球 LED 行業(yè)格局 圖表 10 全球 LED 產(chǎn)值 區(qū)域分布格局（ 2020 年） 17 全球LED區(qū)域分布格局（2020年）37%24%12%11%9%7%日本臺灣歐洲韓國大陸美國 資料來源： XXX 部資料整理 圖表 11 大陸 LED 產(chǎn)值 區(qū)域分布格局（ 2020 年） 中國大陸LED區(qū)域分布格局（2020年）40%35%8%5%12%長三角珠三角閩三角北方地區(qū)其他地區(qū) 資料來源： XXX 部資料整理 從全球看 ， LED 的主導(dǎo)廠商是日本的日亞化學(xué)（ Nichia）和豐田合成（ Toyoda Gosei）、美國的 Cree 以及歐洲的 Philips Lumileds 和歐司朗（ Osram）五大廠商。授權(quán)于日亞化學(xué) 、歐司朗、飛利浦、昭和電工 Bridgelux 有全球?qū)＠?，已授?quán)紅綠藍 sunlight 使用芯片 資料來源：根據(jù)互聯(lián)網(wǎng)資料整理 圖表 8 全球 LED 制造商之間的專利關(guān)系 資料來源：臺灣工研院 16 圖 表 9 我國與外國專利申請差距比較 分支領(lǐng)域名稱 襯底技術(shù) 外延技術(shù) 芯片結(jié)構(gòu) 封裝 /熒光材料 封裝技術(shù) 應(yīng)用技術(shù) 我國申請量比例 % % % 3%/16% 1% 7% 日本申請量比例 % % % 83%/5l% 81% 43% 美國申請量比例 % % % 5%/11% 8% 14% 德國申請量比例 % % % 3%/7% 4% 14% 中國臺灣地區(qū)申請量比例 % % % 3%/8% 2% % 專利申請差距年數(shù) 619 1117 515 20/10 724 1l17 我國申請中發(fā)明專利的比例 68% % 100% 100% ( 材料 無 實 用新型專利 ) % 10% 我國的申請人類型 (非職務(wù) /職務(wù) ) 36%/64% %/% 0/100% 9%/91% 19%/81% 49%/51% 65%/35% 數(shù)據(jù)來源：寧波市科技信息研究院、寧波市知識產(chǎn)權(quán)發(fā)展研究中心《半導(dǎo)體照明（ LED）封裝及照明應(yīng)用產(chǎn)業(yè)專利戰(zhàn)略分析報告》 申請數(shù)量能夠從一定程度上說明我國目前 LED 技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的知識產(chǎn)權(quán)保護狀況和技術(shù)發(fā)展情況。 授權(quán)臺灣鴻海集團、斯坦利電氣、西鐵城，與臺灣光磊合作，光磊代工日亞芯片 CREE（ 科銳 ） 有全球?qū)＠? 取代進口或出口國際市場 起先主要提供給國內(nèi)市場，待工藝完全穩(wěn)定成熟和擴產(chǎn)后將銷往國外市場 社會價值（納稅、就業(yè)、環(huán)保、科技進步等） 為社會提供節(jié)能產(chǎn)品的上游部件 ；壯大和提升國內(nèi) LED產(chǎn)業(yè)的力量和水平； 提供 XXX 個就業(yè)崗位； 每年 產(chǎn)生 XXX萬元 利稅 第三章 行業(yè)和市場分析與建設(shè)規(guī)模 行業(yè)分析 行業(yè)規(guī)模 LED 行業(yè) 2020 年產(chǎn)值約 625 億元；藍寶石襯底行業(yè)預(yù)計 2020 年產(chǎn)值達到 25 億 行業(yè)復(fù)合平均增長 LED 行業(yè) 20202020 年 約 17%；藍寶石襯底行業(yè) 13 率 20202020 年 約 60% 行業(yè)結(jié)構(gòu) LED 上游（襯底）市場集中度非常高，全球前三大公司市場份額為 70%； LED 中游（外延片和芯片）市場集中度也較高，全球前五大廠商市場份額為 56%； LED 下游（封裝）和應(yīng)用領(lǐng)域市場集中度非常分散 行業(yè)發(fā)展趨勢 隨著 LED 行業(yè)技術(shù)的成熟， LED 應(yīng)用產(chǎn)品會越來越 便宜，在照明上有全面取代白熾燈、日光燈和熒光燈的趨勢；在顯示器 背光源上 ，已開始大面積取代原有 傳統(tǒng)光源 行業(yè)機會 從 產(chǎn)品周期 來看 ， LED 產(chǎn)品和襯底產(chǎn)品都處于成長期中，該成長期有望持續(xù)幾十年，行業(yè)發(fā)展前景遠大 ，盡早進入可以享受到行業(yè)加速期的高額利潤，并為未來在行業(yè)中的地位奠定基礎(chǔ) LED 產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)特點與壁壘 概述 LED 產(chǎn)業(yè)鏈較長，從上游襯底材料、外延生長和芯片制備，到中游的芯片封裝，各個產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)都有比較成熟的技術(shù)路線 但就整個產(chǎn)業(yè)發(fā)展的技術(shù)點來說，從發(fā)光理論、材料體系、器件結(jié)構(gòu)到應(yīng)用范