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多重利好涌现 LED衬底蓝宝石将迎四大发展趋势

2014-08-26 作者: 来源:中国电子报 浏览量: 网友评论: 0

摘要: 2014年以来随着大环境的稳定,美国、中国、韩国和澳大利亚等国将全面禁用白炽灯,LED灯具逐步进入家居照明市场。中国将于10月1日起禁止和销售60瓦及以上普通照明白炽灯,这将使得LED照明进入爆发期。伴随着这一轮景气恢复,LED照明也必然带动蓝宝石衬底的需求回升。同时,蓝宝石价格也发生反弹。

  2013年11月,苹果公司宣布向GTAT公司投资5.78亿美元,用于GTAT公司大量开发蓝宝石长晶炉。同时,这些蓝宝石可能将被用于下一代苹果系列产品中,包括iPhone 6手机盖板、Home键和摄像头盖板、iWatch表面玻璃以及iPad、iPod等。这种长远的布局,打开了蓝宝石在消费电子领域应用的大门,这将对蓝宝石在LED领域的应用市场以至整个蓝宝石行业产生巨大影响。但是,2014年以来随着大环境的稳定,美国、中国、韩国和澳大利亚等国将全面禁用白炽灯,LED灯具逐步进入家居照明市场。从今年起,美国将禁止60瓦和40瓦白炽灯的生产和销售;马来西亚1月起全面禁止白炽灯的生产、进口与销售;中国则将于10月1日起禁止和销售60瓦及以上普通照明白炽灯,这将使得LED照明进入爆发期。一段时间以内,LED应用依然是蓝宝石市场的主要驱动力。

  因此,伴随着这一轮景气恢复,LED照明也必然带动蓝宝石衬底的需求回升。同时,蓝宝石价格也发生反弹。2010年年底一片2英寸片的价格曾经达到30美元,随着行业供需的失衡,最低跌到7美元。晶棒方面更是一度从25美元/mm跌至2.1美元/mm,目前已经回到4美元以上。

  面对LED照明领域的强势需求,全球蓝宝石产业将会呈现出以下四大发展趋势:

  趋势一:LED蓝宝石衬底将逐步向大尺寸演进

  在LED产业,也存在着和集成电路领域类似的“摩尔定律”——Haitz定律,主要是指LED的价格每10年将降低为原来的1/10,性能则提高20倍。大尺寸的技术可以降低生产成本,使得其应用尺寸逐渐由2英寸向更高尺寸过渡。大尺寸的晶棒可以降低原材料的损耗,6英寸的圆晶生产的芯片是2英寸圆晶的10~12倍,然而几何面积增加只有2英寸圆晶的9倍,圆晶曲率的下降带来的“边缘效应”可以在外周形成更多的芯片。

  国际大厂也纷纷开始在大尺寸制造上布局。在欧美、日本和中国台湾,典型生产商已经在从4英寸向6英寸过渡。而俄罗斯的Monocrystal公司已经发布了C-Plane的10英寸LED蓝宝石衬底材料,这意味着未来随着半导体照明市场的高速成长,技术较为成熟的蓝宝石衬底将迈向更大尺寸。然而,国内的大部分小企业由于不具备向大尺寸转换的技术、资金和人才,依然以制造2英寸晶圆为主。目前,6英寸圆晶的占比还比较低,预计2016年前后占比会大幅提升至30%~40%,LG、Lumileds、OSRAM Opto和Gree将会是6英寸圆晶的主要供应商。

  由于蓝宝石衬底尺寸的增大,上游的生产工艺和设备水平也要有相应的提高。因此克服工艺和技术困难会在一定程度上造成成本增加,但是大尺寸的晶体可以产生规模效应,同时与现有的半导体制造工艺接轨,最终带来整体成本的下降。整个产业向大尺寸演进的趋势,将会降低生产成本,最终扩大蓝宝石的应用范围。对企业来说,LED应用的爆发将会拉动蓝宝石晶棒的需求,大尺寸晶圆厚度增加也会拉动对材料的需求。因此,在这种行业趋势下,拥有大尺寸蓝宝石生成能力的公司或者提前布局大尺寸领域的公司将会受益。

  趋势二:多种长晶方法并存 技术质量优劣成行业分水岭

  在蓝宝石制造的整个产业链过程中,加工工序和难度都比较大,其中长晶环节最为重要,因为它决定了最终蓝宝石基板的质量。总体说来,蓝宝石晶体生长方式可划分为溶液生长、熔体生长、气相生长三种,其中熔体生长方式因具有生长速率快、纯度高和晶体完整性好等特点,而成为是制备大尺寸和特定形状晶体的最常用的晶体生长方式。目前可用来以熔体生长方式人工生长蓝宝石晶体的方法主要有焰熔法、提拉法、区熔法、导模法、坩埚移动法、热交换法、温度梯度法、泡生法等。

  目前国际主流使用的长晶方法有泡生法和热交换法,它们分别有各自的优缺点和应用领域。泡生法因其技术成熟、良率高成为目前主流长晶技术,代表厂商为俄罗斯的Monocrystal、美国的Rubicon以及中国的大部分长晶企业。热交换法长晶个体大、形状规则、可掏率高,但良率还有待提高。热交换法长出的晶体虽然光学性能不如泡生法,不能在LED衬底上大规模使用,但适合应用在手机面板中,发挥蓝宝石的优良物理特性。全球泡生法或改良型泡生法工艺生长的蓝宝石晶体约为目前市场份额的80%,而每种生长技术都分别有不同的企业使用。长期来看,每种方法将会在各自擅长的领域内占有绝对地位和份额。

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