2011LED制造用藍(lán)寶石基板供應(yīng)缺口繼續(xù)擴(kuò)大

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摘要：隨著LEDTV及照明市場需求起飛，藍(lán)寶石基板的需求也水漲船高。藍(lán)寶石基板占LED成本高達(dá)兩成，可說是LED供應(yīng)鏈中成本最高的材料。自2009年開始，LED背光電視滲透率竄升三成，藍(lán)寶石基板需求激增，但 　　隨著LEDTV及照明市場需求起飛，藍(lán)寶石基板的需求也水漲船高。藍(lán)寶石基板占LED成本高達(dá)兩成，可說是LED供應(yīng)鏈中成本最高的材料。自2009年開始，LED背光電視滲透率竄升三成，藍(lán)寶石基板需求激增，但上游未及時擴(kuò)廠，導(dǎo)致供不應(yīng)求，因此促使價格上升。
　　
　　藍(lán)寶石(Al2O3，英文名為Sapphire)為制成氮化鎵(GaN)磊晶發(fā)光層的主要基板材質(zhì)，GaN可用來制作超高亮度藍(lán)光、綠光、藍(lán)綠光、白光LED。1993年日亞化學(xué)(Nichia)開發(fā)出以氮化鎵(GaN)為材質(zhì)的藍(lán)光LED，配合MOVPE(有機(jī)金屬氣相磊晶法)的磊晶技術(shù)，可制造出高亮度的藍(lán)光LED。
　　
　　藍(lán)寶石基板過去大宗應(yīng)用是導(dǎo)彈彈頭及手表等，后來應(yīng)用到LED的基板。藍(lán)光LED晶粒的長晶材料的藍(lán)寶石基板是由藍(lán)寶石晶棒切割而成，藍(lán)寶石晶棒是將氧化鋁(Al2O3)的單晶作為長晶的基礎(chǔ)，采拉晶法培育生長，培育方法因各家廠商參數(shù)不同而有不同純度。
　　
　　就上下游關(guān)系來看，藍(lán)寶石基板的上游為藍(lán)寶石長晶，此階段難度頗高，因此過去多由美商Rubicontechnology和俄商Monocrystal把持，且由于2009年前的市場需求不大且價格低落，因此其他地區(qū)業(yè)者并無投入的意愿。但自2009年開始，LED背光電視滲透率竄升三成，藍(lán)寶石基板需求激增，但上游未及時擴(kuò)廠，導(dǎo)致供不應(yīng)求，因此促使價格上升。
　　
　　價格上升帶動毛利率持續(xù)增長，以上述Rubicontechnology為例，該公司去年的藍(lán)寶石晶棒毛利率站上63%，今年則預(yù)期仍可保有五成空間，該公司財務(wù)長Williamweissman日前在法人說明會上便表示：“客戶一直追著我們要貨。”且Rubicon的營收與獲利也已呈現(xiàn)連續(xù)兩年、六個季度不斷創(chuàng)新高的情況。鑒于前景看好，因此許多業(yè)者，包括韓國及臺灣業(yè)者皆紛紛投入此一領(lǐng)域。
　　
　　韓國方面，STC頗為積極擴(kuò)產(chǎn)，另外，韓國三星電子旗下三星LED日前更與日本住友化學(xué)(SumitomoChemical)合資設(shè)立LED藍(lán)寶石硅晶圓(SapphireWafer)公司，雙方各持50％股權(quán)，共同生產(chǎn)藍(lán)寶石硅晶錠(SapphireIngot)及藍(lán)寶石硅晶圓。三星LED發(fā)言人表示，合資企業(yè)生產(chǎn)的藍(lán)寶石晶圓將完全用來供應(yīng)三星LED生產(chǎn)LED芯片，以協(xié)助公司進(jìn)一步搶攻廣泛應(yīng)用LED技術(shù)的平面電視及消費性電子市場。除韓國外，臺廠亦相當(dāng)積極于布局藍(lán)寶石領(lǐng)域。目前臺灣約有中美晶、兆晶、兆遠(yuǎn)、晶美、越峰，投入基板制造業(yè)務(wù)；鑫晶鉆、尚志切入晶棒的生產(chǎn)；合晶光則同時兼具晶棒及基板業(yè)務(wù)。
　　
　　藍(lán)寶石基板業(yè)者紛紛擴(kuò)產(chǎn)
　　
　　根據(jù)市場估計，2010年底全球藍(lán)寶石基板供應(yīng)量為3,785萬片，需求為4,240萬片，2011年藍(lán)寶石基板供應(yīng)量將提升至5,900萬片，不過由于大陸LED業(yè)者預(yù)計加入MOCVD機(jī)臺投產(chǎn)，估計全球需求量約7,210萬片，整體供需仍處于吃緊，盡管近期LED市場需求轉(zhuǎn)淡，大陸業(yè)者產(chǎn)能開出進(jìn)度也不如預(yù)期，不過整體市場應(yīng)用規(guī)模仍持續(xù)成長，也因此各大藍(lán)寶石基板廠2011年仍將持續(xù)擴(kuò)張產(chǎn)能，滿足市場需求。
　　
　　例如目前以2英寸基板為主力的兆遠(yuǎn)科技，單月產(chǎn)能已從15萬片擴(kuò)充至30萬片，且預(yù)計在第三季將進(jìn)一步擴(kuò)充至50萬片；兆晶目前月產(chǎn)能約為45萬片，預(yù)計2011年底的月產(chǎn)能也將拉高至60萬片；晶美則已于2010年底達(dá)到月產(chǎn)能60萬片，其廠房最大并可擴(kuò)充至單月100萬片，值得注意的是，晶美在大陸的藍(lán)寶石基板市場市占率超過八成，隨著中國加速落實LED晶粒國產(chǎn)化目標(biāo)，晶美有領(lǐng)先搶進(jìn)中國市場的優(yōu)勢。
　　
　　另外，成立屆滿30周年的中美晶于日前宣布“史上最大的組織調(diào)整”，將把半導(dǎo)體和藍(lán)寶石部門分別切割獨立為“環(huán)球晶圓”和“藍(lán)寶科技”兩家公司。中美晶總經(jīng)理徐秀蘭表示，由于藍(lán)寶石基板需求強(qiáng)勁，因此中美晶已決定提高藍(lán)寶石基板擴(kuò)充規(guī)模，今年底月產(chǎn)能將從18萬片提高到24萬片，擴(kuò)產(chǎn)3成，其中自行長晶產(chǎn)能目標(biāo)為5成。中美晶已于第二季興建新藍(lán)寶石基板廠，欲計年底將完工，明年初量產(chǎn)。中美晶是在今年初正式發(fā)表臺灣第1支90公斤重的藍(lán)寶石晶體，在預(yù)期今年LED市場將大幅成長下，中美晶決定提高藍(lán)寶石基板產(chǎn)能擴(kuò)充的幅度。
　　
　　上游晶棒產(chǎn)能亦加速擴(kuò)充
　　
　　再者，由于上游藍(lán)寶石晶棒技術(shù)含量較高，不僅具有高毛利率的優(yōu)勢，且占基板成本比重達(dá)6成左右，因此目前藍(lán)寶石基板廠也紛紛強(qiáng)化晶棒自制率。例如兆遠(yuǎn)于2010年1月于大陸山東成立子公司元鴻，主要業(yè)務(wù)便是研發(fā)藍(lán)寶石長晶，預(yù)計2011年上半的晶棒月產(chǎn)能約為1-2萬片，未來將逐步擴(kuò)充產(chǎn)能。越峰的藍(lán)寶石晶棒月產(chǎn)能，則預(yù)計可從去年初的十萬毫米，擴(kuò)充至年底的40-45萬毫米。
　　
　　越峰為全球第四大藍(lán)寶石晶棒廠，今年首季已漲價15%至20%。越峰規(guī)劃今年上半年LED藍(lán)寶石晶棒產(chǎn)能目標(biāo)由去年底的9萬毫米擴(kuò)大為11萬至12萬毫米，產(chǎn)能增幅逾三成，下半年再擴(kuò)大至18萬毫米，較去年底倍增，可望順勢帶動營收規(guī)模同步倍增。
　　
　　此外，合晶光電亦頗為積極，該公司預(yù)計在年底達(dá)到晶棒自制率由1成提升到5成的水平，合晶光總經(jīng)理方金龍表示，因應(yīng)LED市場快速成長，合晶光今年產(chǎn)能將會倍增，為穩(wěn)定藍(lán)寶石晶棒供貨及降低成本，將同步擴(kuò)充晶棒產(chǎn)能，晶棒自制比率將由目前的10%，到年底時提高到50%。合晶光今年資本支出預(yù)計在5億至7億臺幣。合晶光是臺灣少數(shù)藍(lán)寶石基板廠商擁有長晶、切片、研磨、拋光、PSS一貫化制程的廠商，尤其是PSS(圖案化藍(lán)寶石基板)為主力產(chǎn)品，PSS在下游制造晶粒的發(fā)光效率上，比傳統(tǒng)使用的拋光片高出20%至25%。目前LED產(chǎn)品對亮度要求愈來愈高，PSS占藍(lán)寶石基板的使用率將逐漸提高，合晶光有其競爭優(yōu)勢。
　　
　　除晶棒外，合晶光電目前擁有2英寸、4英寸LED藍(lán)寶石基板的生產(chǎn)線，月產(chǎn)能為10萬片，現(xiàn)正投入6英寸基板領(lǐng)域。預(yù)計月產(chǎn)能將從目前的10萬片，提升到明年的20萬片水平。此外，合晶也將投資60萬美元于江蘇燦揚(yáng)光電，跨足LED磊晶領(lǐng)域，強(qiáng)化LED的垂直整合布局。
　　
　　鑫晶鉆則于去年產(chǎn)出80公斤藍(lán)寶石晶體，鑫晶鉆為LED最上游的藍(lán)寶石長晶廠，技術(shù)來源為蘇聯(lián)的Monocrystal，該公司成立于96年3月，當(dāng)年10月成功產(chǎn)出第一顆25公斤的藍(lán)寶石晶體，來年10月產(chǎn)出52公斤，去年11月達(dá)80公斤的藍(lán)寶石晶體。
　　
　　鑫晶鉆擁有技術(shù)門坎高于藍(lán)寶石切割研磨的藍(lán)寶石長晶技術(shù)。
　　
　　尚志半導(dǎo)體目前晶棒月產(chǎn)能約1.5萬毫米，今年內(nèi)則將擴(kuò)產(chǎn)為10-15萬毫米的水平，該公司表示，尚志是以c軸鉆取方式鉆取晶棒，c軸鉆取方向與藍(lán)寶石晶堆相同，但良率則遠(yuǎn)高于側(cè)面鉆取的KY法。藍(lán)寶石長晶技術(shù)尚未統(tǒng)一，關(guān)鍵技術(shù)多由美國、日本、俄羅斯廠商所掌握，其中美國、日本對長晶技術(shù)有所保留，以至于其他國家難取得關(guān)鍵技術(shù)，因此臺灣廠商技術(shù)主要來自于俄羅斯。目前以柴氏拉晶法(CZ)和凱氏長晶法(KY)為主流技術(shù)，其中最成熟也最主流KY法，其鉆取率可達(dá)40-42%，就28公斤晶柱而言，長晶所需花費時間約10天，而65公斤的則需要12-14天，大公斤的晶柱所需花的時間不會高出太多，但有良率難控制。
　　
　　至于全球第一大的藍(lán)寶石晶棒廠Rubicon，今年底預(yù)估產(chǎn)能將增加至100萬毫米，俄羅斯的MOnocrystal預(yù)估將增加至80萬毫米左右，韓國的STC產(chǎn)能預(yù)估將倍增至90萬毫米，將威脅Rubicon龍頭寶座，這三家藍(lán)寶石晶棒產(chǎn)能全球市占高達(dá)6-7成左右，若加計日本的Namiki、Kyocera及臺灣的產(chǎn)能，預(yù)估今年底全球的藍(lán)寶石晶棒產(chǎn)能將達(dá)到400萬毫米上下，然而仍將呈現(xiàn)略微短缺的狀況。
　　
　　價格下調(diào)不易
　　
　　在晶棒的價格方面，由于需求旺盛，因此去年藍(lán)寶石晶棒價格飆漲150%，至于今年，雖然有上述各家廠商提供的擴(kuò)產(chǎn)數(shù)字，然而最后實際能開出多少產(chǎn)能仍是未定之?dāng)?shù)，因為此領(lǐng)域的技術(shù)門坎頗高，規(guī)模較小的業(yè)者可能會有驗證方面的問題，因此預(yù)估整體仍是供不應(yīng)求，所以仍不易跌價。以銷售藍(lán)寶石晶棒為主的尚志半導(dǎo)體表示，晶棒的價格第2季與第1季約略持平，藍(lán)寶石晶棒的價格為24-25美元/毫米，晶棒價格的優(yōu)勢甚至超越基板。
　　
　　藍(lán)寶石基板的價格方面，根據(jù)拓?產(chǎn)業(yè)指出，雖然LED磊晶廠強(qiáng)力要求降價1成，例如璨圓董事長簡奉任公開喊出，藍(lán)寶石合理價格在20到25美元，晶元光電副總經(jīng)理張世賢則指出去年第四季2英寸基板價格平均在30至35美元，今年第一季已降到25到30美元，第二季還會再降，但幅度目前還不知。然而供應(yīng)廠都反應(yīng)需求仍相當(dāng)強(qiáng)勁，Rubincon執(zhí)行長RajaParvez表示，日本LED芯片制造客戶的需求有增加跡象，主因當(dāng)?shù)匕l(fā)生強(qiáng)震，導(dǎo)致供應(yīng)鏈?zhǔn)艿礁蓴_。合晶光電總經(jīng)理方金龍也表示，就上半年來看，藍(lán)寶石基板仍是相當(dāng)供不應(yīng)求，上半年看不到價格向下的趨勢。越峰則表示，今年LED照明市場的表現(xiàn)優(yōu)于預(yù)期，過去LED的應(yīng)用僅在背光源，如今增加照明市場，將使公司產(chǎn)品的需求更增加。
　　
　　整體而言，LED照明啟動，加上LED背光液晶電視的滲透率大幅提高，讓藍(lán)寶石基板的身價水漲船高，去年供不應(yīng)求，價格一路飆高。不過，去年第三季LED進(jìn)行庫存調(diào)整，藍(lán)寶石基板的價格仍居高不下，今年第一季價格下滑10%至15%，LED業(yè)者預(yù)估第二季仍會再跌，不過，基板廠卻認(rèn)為不會跌價。主要是因為在日本強(qiáng)震影響下，日商出貨減少，加上今年LED市場需求持續(xù)熱絡(luò)，藍(lán)寶石基板的供給將持續(xù)緊張，缺口將提升至19％，因此最后協(xié)調(diào)出價格下跌5%以內(nèi)，2英寸平均價格落在28.5美元左右，同時藍(lán)寶石基板廠為求高毛利，將逐漸提高4英寸出貨比重。
　　
　　基本上，藍(lán)寶石基板4英寸價格優(yōu)于2英寸，第2季的價格大約在120美元至130美元之間。
　　
　　對下游LED晶粒、封裝廠不斷高喊藍(lán)寶石基板降價，中美晶總經(jīng)理徐秀蘭則認(rèn)為市場需求還是相當(dāng)旺盛，而上游長晶產(chǎn)能短時間還不會有供給過?，F(xiàn)象，預(yù)期上半年基板降價的機(jī)會并不高，僅會應(yīng)客戶要求微幅調(diào)整，至下半年新產(chǎn)能大量開出后，則看市場供需決定是否降價。合晶總經(jīng)理方金龍則指出，材料端大缺，主要是LED磊晶廠擴(kuò)產(chǎn)幅度甚大，但上游材料廠產(chǎn)能卻一時無法銜接，自然推升價格向上。合晶認(rèn)為，LED藍(lán)寶石材料的爆發(fā)力才剛開始，以目前情勢來看，缺貨恐延到明年。
　　
　　LED需求持續(xù)暢旺
　　
　　整體而言，LED需求旺，今年LED背光液晶電視滲透率將超過五成，以及LED照明組件的啟動等，都帶動藍(lán)寶石基板的需求。由于日本這次的天災(zāi)和核災(zāi)，影響全球約6%的藍(lán)寶石基板供應(yīng)量，各廠更積極展開擴(kuò)產(chǎn)，迎接LED產(chǎn)業(yè)的榮景。
　　
　　不過，由于藍(lán)寶石基板供需吃緊，因此其他選擇，例如硅基板也開始受到矚目，據(jù)了解，硅基板LED晶粒雖然產(chǎn)品質(zhì)量較穩(wěn)定，但成本較高，而且從材料掌握就具有高技術(shù)門坎，加上Cree握有許多硅基板型LED專利技術(shù)，許多廠商為了避免專利問題，都沒有采用硅基板。不過，就技術(shù)層面來看，以硅基板取代藍(lán)寶石基板，有助于強(qiáng)化LED散熱。因為藍(lán)寶石在高電流通過時，效能就會開始下滑，但硅基板無此問題，而散熱考慮在LED照明領(lǐng)域尤為重要。
　　
　　基本上，應(yīng)用在照明的LED不僅亮度要夠，散熱也是關(guān)鍵課題。隨著發(fā)光效率越來越高，散熱也日益重要。因此，在照明領(lǐng)域中，除了藍(lán)寶石基板外，硅基板的使用不失為另一可能性。
　　
　　延伸閱讀：今年LEDTV市場將對藍(lán)寶石襯底提出大規(guī)模需求
　　
　　去年，背光源市場是推動藍(lán)寶石襯底需求的絕對力量，其中手機(jī)、顯示器、液晶電視等行業(yè)的出貨量直接拉動了藍(lán)寶石襯底的需求，但隨著滲透率逐漸加大，手機(jī)市場對藍(lán)寶石襯底需求的增長趨勢逐漸放緩，未來藍(lán)寶石襯底的大量需求將主要來自LEDTV的大規(guī)模需求上。此外，隨著去年12月份《平板電視能效限定值及能效等級》的實施，LEDTV的需求開始打開新的突破口。
　　
　　根據(jù)中投顧問發(fā)布的《2010-2015年中國半導(dǎo)體照明(LED)產(chǎn)業(yè)投資分析及前景預(yù)測報告》顯示，2010年整體LED背光源的晶粒需求總量占比達(dá)到48%,這就意味著對藍(lán)寶石襯底的需求應(yīng)該高達(dá)350萬片。LED照明滲透率每提高1%，就將直接推動107萬片藍(lán)寶石襯底的增長需求，如果全球達(dá)到50%的滲透率，將會形成對藍(lán)寶石襯底5350萬片的增量需求。
　　
　　在目前的襯底技術(shù)中，藍(lán)寶石襯底以絕對的優(yōu)勢占據(jù)主流地位。日亞化學(xué)和豐田合成都采用藍(lán)寶石襯底技術(shù)，大型LED供應(yīng)商中，只有科銳(Cree)采用碳化硅襯底，因為其掌握成熟的碳化硅生成技術(shù)，因此形成了其在碳化硅領(lǐng)域一家獨大的局面。對于大部分商家而言，選擇具有成熟技術(shù)的藍(lán)寶石襯底明顯優(yōu)于性價比較差的碳化硅技術(shù)，其中，性價比既是藍(lán)寶石襯底得以搶占大部分市場的原因，也是碳化硅與GaN襯底沒能大規(guī)模發(fā)展的原因。
　　
　　中投顧問研究總監(jiān)張硯霖指出，下游電子市場的需求將愈見強(qiáng)烈，如此大規(guī)模的需求將促使生產(chǎn)廠商不斷增加產(chǎn)能以滿足市場需求，但是由于該行業(yè)的進(jìn)入壁壘較高，在短期供不應(yīng)求的狀況下，產(chǎn)品價格必然會明顯上漲，這已經(jīng)在2010年上半年內(nèi)有所體現(xiàn)，在價格與需求量上漲的雙重影響下，現(xiàn)有廠商將明顯獲利。