【正文】 和下游封裝的國(guó)星光電，應(yīng)用的證通電子等 。 ● 上游外延材料和襯底生產(chǎn)供不應(yīng)求的狀況一時(shí)難以得到緩解，且技術(shù)壁壘較高，擁有上述設(shè)備和產(chǎn)品的公司同樣值得關(guān)注 。本報(bào)告的版權(quán)僅為我公司所有 。 近年來(lái) LED行業(yè)蓬勃發(fā)展，盡管 LED照明市場(chǎng)并未啟動(dòng)，但是市場(chǎng)上進(jìn)入該行業(yè)的企業(yè)數(shù)卻呈現(xiàn)直線增長(zhǎng) 。據(jù)公開(kāi)資料顯示， 2021年底，我國(guó)共有 LED企業(yè) 3,000余家，其中上游的外延及芯片生產(chǎn)商超過(guò) 40家，中游封裝企業(yè)約有 1,000家，下游應(yīng)用產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè) 2,000家。 LED產(chǎn)業(yè)的火爆緣于 2021年 9月國(guó)家發(fā)改委發(fā)布的《半導(dǎo)體節(jié)能照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展意見(jiàn)》，該意見(jiàn)對(duì)我國(guó)半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)的發(fā)展目標(biāo)進(jìn)行了規(guī)劃：到 2021年，半導(dǎo)體照明節(jié)能產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值年均增長(zhǎng)率在 30%左右；產(chǎn)品市場(chǎng)占有率逐年提高，功能性照明達(dá)到 20%左右，液晶背光源達(dá)到 50%以上，景觀裝飾等產(chǎn)品市場(chǎng)占有率達(dá)到 70%以上；企業(yè)自主創(chuàng)新能力明顯增強(qiáng)，大型 MOCVD裝備、關(guān)鍵原材料以及 70%以上的芯片實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，上游芯片規(guī)?；a(chǎn)企業(yè) 35家；產(chǎn)業(yè)集中度顯著提高，擁有自主品牌、較大市場(chǎng)影響力的骨干龍頭企業(yè) 10家左右；初步建立半導(dǎo)體照明標(biāo)準(zhǔn)體系；實(shí)現(xiàn)年節(jié)電 400億千瓦時(shí)，相當(dāng)于年減排二氧化碳 4000萬(wàn)噸。 本文將對(duì)涉足 LED領(lǐng)域的上市公司做一個(gè)梳理 。 從上游到下游行業(yè)，進(jìn)入門(mén)檻逐步降低，其中 LED產(chǎn)業(yè)鏈上游外延生長(zhǎng)技術(shù)含量最高，資本投入密度最大，是國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)最激烈、 3 電氣機(jī)械行業(yè) 經(jīng)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)最大的領(lǐng)域。 下圖為 LED產(chǎn)業(yè)鏈和制造流程情況。 LED外延片襯底材料是半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展的基石。 紅光 LED以 GaP(二元系 )、 AlGaAs(三元系 )和AlGaInP(四元系 )為主，主要采用 GaP和 GaAs作為襯底，未產(chǎn)業(yè)化的還有藍(lán)寶石Al2O3和硅襯底。 圖表 32： 外延材料的制作流程 晶棒的 制 程： 長(zhǎng)晶 → 定向 → 掏棒 → 滾磨 → 品檢。 ：在單晶襯底上生長(zhǎng)一薄層單晶工藝稱為外延，而長(zhǎng)有外延層的單晶片就是外延片。 近年來(lái)，隨著半導(dǎo)體工業(yè)的發(fā)展以及高速光電信息時(shí)代的來(lái)臨， LPE、 VPE等技術(shù)在半導(dǎo)體業(yè)生產(chǎn)中的作用越來(lái)越??； MBE與 MOCVD技術(shù)相比，由于其設(shè)備復(fù)雜、價(jià)格更昂貴，生長(zhǎng)速度慢，且不適 PC長(zhǎng)含有高蒸汽壓元素 (如 P)的晶體 晶棒 襯底基片 在襯底上外延生長(zhǎng) 外延片 1 2 3 4 長(zhǎng)晶：利用長(zhǎng)晶爐生長(zhǎng)尺寸大且高品質(zhì)的單晶藍(lán)寶石晶體 定向：確保藍(lán)寶石晶體在掏棒機(jī)臺(tái)上的正確位置，便于掏棒加工 掏棒：以特定方式從藍(lán)寶石晶體中掏取出藍(lán)寶石晶棒 滾磨：用外圓磨 床進(jìn)行晶棒的外圓磨削，得到精確的外圓尺寸精度 品檢：確保晶棒品質(zhì) 及掏取后的晶棒尺寸與方位是否符合客 戶規(guī)格 5 電氣機(jī)械行業(yè) 化合物單晶，不宜于工業(yè)生產(chǎn) 。經(jīng)過(guò)近 20年的飛速發(fā)展，成為目前半導(dǎo)體化臺(tái)物材料制備的關(guān)鍵技術(shù)之一。 MOCVD技術(shù)在薄膜晶體生長(zhǎng)中具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)： 能在較低的溫度下制備高純度的薄膜材料，減少了材料的熱缺陷和本征雜質(zhì)含量； 能達(dá)到原子級(jí)精度控制薄膜的厚度； 采用質(zhì)量流量計(jì)易 于控制化合物的組分和摻雜量； 通過(guò)氣源的快速無(wú)死區(qū)切換，可靈活改變反應(yīng)物的種類或比例，達(dá)到薄膜生長(zhǎng)界面成份突變。 目前 MOCVD法成為 LED外延生產(chǎn)最主要的方法。目前涉及到的上市公司包括天龍光電（ 300029）、天通股份（ 600330）、水晶光 電（ 002273）和天富熱電（ 600509）。 藍(lán)寶石爐上市公司唯一標(biāo)的，兼具拉晶法和泡生法兩種藍(lán)寶石晶體生長(zhǎng)技術(shù)。 公司于 2021 年 5 月宣布與日本第一機(jī)電 (KDN)、株式會(huì)社 MAT，上海日進(jìn)機(jī)床合作，進(jìn)軍 LED 照明用藍(lán)寶石基板制造業(yè)務(wù)，目前處于中試階段。 旗下天科合達(dá)技術(shù)國(guó)內(nèi)唯一、并打破了國(guó)際上 Cree 公司的技術(shù)壟斷，價(jià)格比 Cree 低 20%30%，但是碳化硅 襯底制造成本相比藍(lán)寶石襯底仍高出很多。 目前由于原材料價(jià)格比較高，此業(yè)務(wù)將占用比較大的流動(dòng)資金同時(shí)此業(yè)務(wù)的毛利潤(rùn)也將會(huì)顯著低于公司目前其他業(yè)務(wù)的毛利。 天龍光電（ 300029）：藍(lán)寶石長(zhǎng)晶爐 國(guó)際上生長(zhǎng)藍(lán) 寶石晶體的技術(shù)主要有兩種：俄羅斯（包括烏克蘭）的泡生法（ Kyropoulos）與日本的直拉法（ CZ）。而直拉法得到的藍(lán)寶石晶棒類似于單晶硅棒，直接拉出 24 英寸直徑的晶棒，并以切片方式取得藍(lán)寶石基板。直拉法產(chǎn)出量較低（每月大約 30 公斤），但成品率較高。 目前，國(guó)內(nèi)主要的藍(lán)寶石晶體爐廠家主要都是高校研究機(jī)構(gòu)，包括西安理工大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)以及重慶第二十六研究所等。目前天龍光電在國(guó)內(nèi)藍(lán)寶石襯底的技術(shù)仍居于領(lǐng)先。國(guó)內(nèi)做藍(lán)寶石的不多，主要競(jìng)爭(zhēng) 對(duì)手京運(yùn)通沒(méi)有做，但是藍(lán)寶石晶體生長(zhǎng)爐的下游需求非常旺盛。 水晶光電（ 002273）：藍(lán)寶石襯底 7 電氣機(jī)械行業(yè) 藍(lán)寶石襯底加工項(xiàng)目有望成為公司新的業(yè)績(jī)?cè)鲩L(zhǎng)點(diǎn) 。 項(xiàng)目投產(chǎn)后將新增年收入 億元，新增凈利潤(rùn) 9926 萬(wàn)元 目前公司藍(lán)寶石襯底仍處在小批量試生產(chǎn)狀況，預(yù)計(jì) 2021 年 2 季度開(kāi)始可以調(diào)試完第一批設(shè)備開(kāi)始出量，做到 10 萬(wàn)片 /月，年底 360 萬(wàn)配套的生產(chǎn)線可以完成安裝調(diào)試。整個(gè)碳化硅市場(chǎng)應(yīng)用前景主要集中在 5 大領(lǐng)域：航天軍工、新能源汽車(chē)、智能電網(wǎng)、 LED、節(jié)能電器等，近年復(fù)合增速有 3050%的增長(zhǎng)率 。天科合達(dá)技術(shù)國(guó)內(nèi)唯一、并打破了國(guó)際上 Cree 公司的技術(shù)壟斷，價(jià)格比 Cree 低 20%30%， 但是碳化硅襯底制造成本相比藍(lán)寶石襯底仍高出很 多。 LED 芯片 是 LED 燈的核心組件，也就是指的 PN 結(jié)。半導(dǎo)體晶片由兩部分組成，一部分是 P 型半導(dǎo)體，在它里面空穴占主導(dǎo)地位，另一端是 N 型半導(dǎo)體，在這邊主要是電子。當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)線作用于這個(gè)晶片的時(shí)候，電子就會(huì)被推向 P 區(qū)，在 P 區(qū)里電子跟空穴復(fù)合，然后就會(huì)以光子的形式發(fā)出能量，這就是 LED 發(fā)光的原理。 LED 芯片的制造過(guò)程可概分為晶圓處理工序（ Wafer Fabrication）、晶圓針測(cè)工序（ Wafer Probe）、構(gòu)裝工序（ Packaging）、測(cè)試工序（ Initial Test and Final Test）等幾個(gè)步驟。 從 制造工藝流程 來(lái)看，主要為 ：外延片 → 清洗 → 鍍透明電極層 → 透明電極圖形光刻 → 腐蝕 → 去膠 → 平臺(tái)圖形光刻 → 干法刻蝕 → 去膠 → 退火 → SiO2 沉積 →窗口圖形光刻 →SiO 2 腐蝕 → 去膠 →N 極圖形光刻 → 預(yù)清洗 → 鍍膜 → 剝離 → 退火→P 極圖形光刻 → 鍍膜 → 剝離 → 研磨 → 切割 → 芯片 → 成品測(cè)試。募投項(xiàng)目的 8 臺(tái)設(shè)備還有 4 臺(tái)沒(méi)有到位；超募資金投入 16 臺(tái)設(shè)備；現(xiàn)有設(shè)備以 49 片機(jī)為主，新訂購(gòu)的設(shè)備預(yù)計(jì)為 60 片機(jī)。公司紅黃光 芯片質(zhì)量好，且有從事藍(lán)綠 9 電氣機(jī)械行業(yè) 光的能力。公司生產(chǎn)的四元系 LED 外延片、芯片產(chǎn)品具有良好的均勻性、穩(wěn)定性和一致性，批量生產(chǎn)的超高亮度四元系紅、黃光 LED 芯片，標(biāo)準(zhǔn)芯片最高亮度達(dá)到 200mcd，平均亮度達(dá)到 180mcd，成功開(kāi)發(fā)的高功率四元系紅、黃光 LED芯片亮度達(dá)到 350mcd400mcd，均處于國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。關(guān)鍵工序有裝架、壓焊、封裝。 LED 按封裝形式分類有 LampLED、 TOPLED、 SideLED、SMDLED、 HighPowerLED 等。 其中， 壓焊 是 LED 封裝技術(shù)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其 目的將電極引到LED 芯片上，完成產(chǎn)品內(nèi)外引線的連接工作。 LED下游及應(yīng)用上市公司情況 下游做封裝的公司不多，基本集中在中小板和創(chuàng)業(yè)板上，國(guó)星光電（ 002499）