2021年藍寶石襯底行業全產業鏈發展趨勢研究及重點企業競爭格局分析預測
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（1）藍寶石襯底概述：藍寶石襯底屬于光電子材料。藍寶石平片襯底經過圖形化處理，一方面可以有效提升GaN外延層的晶體質量，從而改善LED的光電參數，提升了器件壽命；另一方面，圖形化襯底的表面優化設計，有效降低了LED非出光面的全反射現象，從而提高了LED器件的光提取效率。通常影響LED的發光效率一般分為兩塊：內量子效率和外量子效率。
（1）內量子效率通常是指電子躍遷產生光子的效率。由于LED芯片作為雜質半導體，存在著材料品質缺陷、位錯等因素，以及工藝上的種種缺陷，會產生雜質電離、本征激發散射和晶格散射的問題，使電子從激發態躍遷到基態時會與晶格原子或離子交換能量而發生無輻射躍遷，不產生光子，這部分能量不轉換成光能而是轉換成熱能損耗在PN結內，于是就產生了復合載流子轉換成光子的效率問題。
（2）外量子效率，是指PN結內的電子與空穴發生輻射復合，最終釋放光子到外界的效率，衡量的是器件的發光效率與光子提取到外部的能力，受到內量子效率和光提取率的綜合影響。由于GaN材料折射率高于藍寶石襯底以及外部介質層，即封裝材料或空氣，基于平面藍寶石襯底的LED在有源區產生的光子在GaN層上下兩個界面處發生多次全反射，降低了器件的光提取效率，同時光多次反射被表面電極和有源區材料吸收產生熱量，也會影響器件工作的穩定性。
在藍寶石襯底表面制作具有細微結構的圖形，一方面改變了GaN的生長過程，能有效地抑制材料中位錯的向上延伸，能夠降低外延層應力、改善晶體生長質量，從而降低非輻射躍遷，提高LED內量子效率。另一方面粗糙化了的GaN/藍寶石界面能散射從有源區發射的光子，使得原本全反射的光子有機會出射到器件外部，能有效提高光提取率，從而增加外量子效率。
目前LED芯片的襯底材料主要有藍寶石、砷化鎵、硅、碳化硅等。圖形化藍寶石襯底主要用于生產藍綠光LED芯片，砷化鎵襯底主要用于生產紅黃光LED芯片，硅、碳化硅襯底主要用于超高亮度等特殊LED芯片生產。統計數據顯示，全球LED藍寶石襯底需求約占LED襯底總需求的比重達83%，PSS在GaN-LED外延片襯底的比重達99%以上。
（2）藍寶石襯底產業鏈情況：圖形化藍寶石襯底位于整個LED產業的上游以及上游材料環節的末端，是承接材料端與器件端的重要連接點。PSS的上游為藍寶石晶體行業，下游主要為LED芯片行業。PSS的產業鏈包括上游的氧化鋁粉原料—長晶爐長晶制造晶棒—切割打磨拋光制造藍寶石平片—PSS襯底。
PSS襯底和LED產業鏈分析
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從供給端而言，藍寶石襯底上游行業為藍寶石晶體材料行業，通過人工生長藍寶石晶體為藍寶石平片企業提供晶棒作為生產原材料，晶棒通過切割、研磨、拋光形成藍寶石平片。
目前具有較高水平并可進行工業化生產的藍寶石晶棒生長方法主要有：焰熔法、提拉法、泡生法、導模法、坩堝下降法等，其中，泡生法工藝生產的藍寶石晶棒占主流地位。泡生法較容易控制制作過程，因而更容易得到高品質、低缺陷密度的藍寶石晶棒，主要缺點是操作較為復雜，成品率較低，成本較高等。
藍寶石晶棒生長的技術工藝與生產流程已經成為公開技術，但各個廠商具體的生產技術路線有所不同。不同技術路線之間在晶體尺寸、長晶效率、能耗、自動化程度及晶向選擇等諸多方面有著較大差距。基于保密性等原因，多數藍寶石晶棒生長設備系根據藍寶石生產廠商按照自身工藝特點定做，主流廠商往往有自身獨特的設備設計。
藍寶石平片制造涉及到切片、研磨、拋光等多道生產工序，生產廠商通常采用第三方提供的專用設備，相關技術較為成熟。而將普通藍寶石LED襯底加工成圖形化藍寶石襯底則需對在藍寶石平片表面用相應的蝕刻技術進行圖形化加工，對加工工藝的要求較高。
中金企信國際咨詢公布《2021-2027年中國藍寶石襯底行業市場調查分析及投資策略專項研究預測報告》
藍寶石晶體材料行業集材料學、物理學、力學及光學多學科為一體，且能耗較高。以目前全球產能來看，晶棒生長環節和晶片切割環節均具有較高的市場集中度，同時經歷了行業競爭和整合時期，中小廠商逐步被淘汰，大型廠商則憑借規模優勢進一步提升了市場占有率。藍寶石晶棒、平片行業的主要供應商基本情況如下：
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（3）藍寶石襯底行業市場情況：
2016-2020年全球和中國大陸藍寶石襯底需求現狀分析
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數據統計：中金企信國際咨詢
2020年全球和中國大陸藍寶石襯底需求分別為4,038萬片/年和3,097萬片/年，在過去四年分別實現了復合增長率16.41%和30.34%，其中2017年增速最高，2018年開始增速有所放緩。中國大陸藍寶石襯底需求量高速增長，主要受益于國內下游LED芯片廠借助產業支持政策，或依靠資金、市場、規模等方面的優勢積極投入研發和擴大生產，強勢參與全球競爭，LED產業優勢逐步向中國大陸轉移。
2019年全球和中國大陸藍寶石襯底需求量降低，主要由于LED終端需求于2018年下半年開始進入低迷期，且新產能的釋放導致芯片市場供給出現過剩，行業供需結構階段性失衡疊加中美貿易摩擦影響，LED行業于2018年第四季度開始進入調整期。
LED行業自2019年第四季度逐步回暖，外延片需求量逐步提升帶動藍寶石襯底需求量回暖，但是受新冠疫情的影響，2020年上半年大陸LED回暖情況不如預期，進入2020年第三季度以來，多家芯片廠產能開滿，藍寶石襯底需求量出現明顯回升。