卓韬研究 | 蓝宝石衬底行业的投资趋势以及机会
引言
半导体行业是国民经济支柱性产业之一，其发展程度是衡量一个国家科技发展水平的核心指标。近年来为了进一步鼓励国内半导体的整体发展，打破国外垄断，增强科技竞争力，国家相关部委出台了一系列支持和引导半导体行业发展的政策法规。“十四五”是中国半导体行业夯实基础、谋求更大进步的关键五年，中央以及各地政府“十四五”规划均将发展半导体列入重点发展项目。
在国家相关部委支持下，通过上下游合作，目前我国半导体照明产业已经形成了完整的产业链，功率白光LED、硅基LED和全光谱LED等核心技术同步国际；UVLED、可见光通讯、农业光照和光医疗等创新应用走在世界前列。全球的半导体显示产业向中国大陆进行转移。我国的半导体显示行业具有成本、产业链和市场优势，未来的成长潜力仍然巨大。
蓝宝石材料具有机械强度高、化学性质稳定的特点，可用于LED衬底材料和光学产品。随着半导体相关鼓励政策的制定落实以及下游应用的拓展，蓝宝石衬底作为LED照明和半导体显示的上游，其市场需求也在迅速增长。本文将分享行业发展的见解与观点，并选取部分实际尽调项目作为案例分析，共同探讨蓝宝石衬底行业的投资趋势以及机会。欢迎与业内人士共同探讨。
核心内容
- 宏观环境：蓝宝石衬底可作为半导体照明和半导体显示屏幕的上游，该行业发展得益于半导体政策以及衬底发展政策鼓励和下游应用场景(如照明和显示)不断拓展、技术升级的推动
- 市场规模：在2021年中国LED下游应用达到市场规模~5300亿元，过去三年年复合增长率达~13%，未来预计以5%年复合增长，至2025年市场规模~6442亿元，其中应用在照明场景可占70-75%，应用在显示屏幕及背光源可达25-30%；LED下游总体对应蓝宝石衬底规模在2021年达~35亿元，2025年可达~80亿元
- 行业竞争：蓝宝石衬底行业集中度高，CR3~50%，市场头部玩家通常具备价值链向下延伸的能力
- 标的公司评估框架：项目组结合行业特点设计用于评估标的公司的多维度框架，包含技术能力、供应链能力、下游市场维系以及开拓能力
行业概览
蓝宝石俗称刚玉，主要成分是Al2O3（氧化铝），其上游行业是氧化铝、钨钼等基础材料产业和设备，通过长晶工艺成为晶棒，加工成为图形化蓝宝石衬底或光学镜片，提供给下游行业如LED衬底材料、消费电子产品和视窗等。其中LED为蓝宝石应用最广泛的领域，蓝宝石~80%产量出货至LED衬底领域。LED衬底可用于半导体照明以及半导体显示，隶属于泛半导体领域。
目前在半导体照明领域主要有三条技术路线，分别是以日本日亚化学为代表的蓝宝石衬底LED技术路线，以美国Cree为代表的碳化硅衬底LED技术路线，以中国晶能光电为代表的硅衬底LED技术路线。LED通用照明产品已经被消费者广泛接受，未来市场稳步增长。
在半导体显示领域，LED显示产品可以分为三大类，分别是单色LED显示、双色LED显示以及全彩LED显示。单色以及双色LED显示由单一或两种像素点组成，多用于银行显示屏、的士车广告牌、医院门诊排版等，该类应用颜色较为单一，主要用作单一信息提醒，市场趋于饱和，增长较为平缓。而全彩显示屏由红、蓝、绿像素点组成，可实现1600万种颜色，可用于复杂的场景，展示多重信息，如行政指挥中心、民用显示屏幕以及商业演播厅。并随着显示技术的升级，小间距LED显示和Mini LED(Mini LED主要应用于LCD背光源)显示市场需求快速增加，在显示屏幕中的渗透逐年提升。
因为衬底尺寸越大，面积利用率逐渐提高，可生产的有效芯片数量增多。过往国内生产2寸蓝宝石衬底为主，目前国内厂家多出货4寸产品蓝宝石，该尺寸产品占据蓝宝石市场~90%的出货量，但未来随着技术的进一步提升以及制造设备的升级，6寸蓝宝石衬底成本或逐渐降低，其市场份额逐渐增加。
市场规模以及前景
基于政策支持和LED芯片应用场景增长，蓝宝石衬底需求量以及市场规模将面临双位数的增长。预计在2025年，蓝宝石衬底的出货量可达~1.03亿片（以4英寸衬底作为折算），相较于2021年增长63%，2021-2025年复合增长率预计达13%；在2025年，蓝宝石衬底市场规模可达80亿，相较于2021年增长108%，2021-2025年市场规模复合增长率预计达20%。
- 在政策鼓励上：中国鼓励衬底和外延技术的突破；在半导体显示、半导体照明、蓝宝石等半导体衬底领域，国家皆有设立相关政策以鼓励蓝宝石衬底、LED等高效光源设备等的发展，并且进一步完善半导体显示技术标准体系；
- 在下游应用上：LED照明市场稳定发展，并且随着后疫情消杀时代的需求，带动UVLED市场增长；在应用场景上，政务需求以及后疫情远程办公场景带动LED显示屏幕市场发展，从而带动蓝宝石衬底市场的发展；在技术上，Mini LED作为背光源改善LCD面板清晰度和对比度，助力LCD显示升级；目前各大品牌厂商积极布局Mini LED产品，目前主要应用于单价较高产品上；未来Mini LED芯片将进一步降低成本以扩大终端应用范围
Mini LED作为LCD背光源可大幅改善LCD对比度和清晰度，作为自发光源在产品诸多性能指标可优于OLED，未来是LED显示屏幕及背光应用市场发展的主要推动因素
- 通过直式下背光，LED芯片显现更加密集的分布，同样面积使用的LED芯片数量增加，改善了LCD对比度和清晰度，帮助LCD显示升级
- 自发光方向应用升级，应用于RGB LED芯片，作为显示屏和像素点，具有高速响应、低功耗、更薄、角度更广和可靠性更高等优点。不过目前在成本端受到制约
未来蓝宝石衬底面向大尺寸发展，LED或研发出减少功率衰减的倒装结构，但整体而言未来蓝宝石衬底需求仍呈现积极影响：
- 尺寸越大的蓝宝石衬底在经历过芯片制造后，其面积有效利用率越高
- − 6英寸衬底面积为2英寸9倍，其制作的芯片数量可为2英寸衬底11倍，单片产出芯片更高
- 目前技术难度在于大尺寸衬底产品的良率较常规4英寸良品率低，造成生产过程中成本过高
- 正装芯片中由于蓝宝石衬底严重阻碍了热量散失，造成较大的光输出功率衰减，芯片研发人员因此发展倒装结构，倒装技术分两类
- − 在蓝宝石芯片基础上倒装，蓝宝石衬底保留，利于散热，但是电流密度提升并不明显
- − 倒装结构并剥离了衬底材料，可以大幅度提升电流密度
“…目前蓝宝石衬底尺寸的发展速度落后于硅衬底和碳化硅衬底，像硅衬底8英寸、碳化硅衬底6英寸已经可以大批量生产，蓝宝石还是在4英寸衬底…台湾厂商已经在4英寸转6英寸衬底，但是批量生产还没有，不过趋势是会转的，可能需要的时间比较久。当年2英寸转4英寸花了3年多的时间，4英寸转6英寸估计要花5年时间… ”
——恒嘉晶体销售总监 李先生
产业链结构
蓝宝石衬底价值链环节可以分成四个部分。其上游行业是氧化铝、钨钼等基础材料产业和设备，将原料进行催化处理，得到高纯氧化铝。高纯氧化铝通过长晶工艺成为晶棒，将晶棒进行切磨抛工艺的加工，成为图形化蓝宝石衬底。PSS进一步提供下游行业，成为LED衬底材料，应用在照明器件或消费电子产品等。在原料处理、长晶工艺以及图形化蓝宝石衬底工艺环节，毛利润率通常可达10%及以上，而在切磨抛工艺环节，毛利润率通常为10%以下，且该环节国产化率较高。
竞争格局
目前蓝宝石衬底竞争格局较为集中，CR3~50%，头部玩家有福建晶安(~19%)、云南蓝晶（~17%）、兆驰股份（~12%）、天通股份（~11%）和青岛华芯（~10%），其余玩家市场份额占有率为10%以下；目前市场上竞争者可以大致分为两类：
- 一类是价值链向下延伸厂商：通常蓝宝石衬底厂商为子公司，母公司主要业务为生产PSS或LED芯片；下游PSS衬底厂商在蓝宝石衬底产业链中议价能力较强，蓝宝石衬底产品或优先供给于母公司的PSS需求，如福建晶安、云南蓝晶、兆驰股份
- 一类是价值链向上延伸厂商：通常蓝宝石衬底厂商为子公司，向上游延伸生产晶棒；上游晶棒厂商在蓝宝石衬底产业链中议价能力较强，蓝宝石衬底产品或优先服务于母公司的蓝宝石衬底需求，如天通股份、晶瑞科技、奥瑞德秋冠等
并且主流玩家或进一步打通蓝宝石衬底行业上下游，或进入其他半导体领域如第三代半导体等。
蓝宝石衬底行业标的公司评估框架
基于前期大量的市场研究工作，与标的企业管理层、销售、研发、采购等核心部门及行业专家进行访谈，项目组总结并设计了用于评估蓝宝石衬底行业标的公司的框架（如下图），主要包括技术能力、供应链能力和下游市场维系以及开拓能力三个核心部分考察企业核心竞争力，评估其未来的增长潜力。三个核心维度的选取主要基于以下考量：
- 技术能力：蓝宝石平片衬底厂家关注蓝宝石切磨抛工艺的专利著作积累以及实际应用，像江苏吉星、云南蓝晶、奥瑞德秋冠等在垂直领域深耕的玩家，明确创新的材料/辅材改进、设备改良以及工艺改进可以为切磨抛工艺节省更多的成本，提升毛利润水平，以此提升厂家本身竞争力；此外厂家还可以通过加大研发能力的投入以及采购智能化生产设备以提高效率
- 供应链能力：蓝宝石衬底的生产加工能力以及产品质量将直接影响到下游PSS厂家的良品率以及成本控制；确保用作衬底的晶棒稳定供应有利于平片生产计划和下游厂家产能合理利用的有序进行：2021年消费电子市场需求旺盛，蓝宝石晶棒供不应求，光学和衬底在抢占蓝宝石平片市场，部分晶棒供应商优先选择将晶棒提供给出价更高的光学市场，如Monocrystal；有稳定的晶棒供应有利于蓝宝石衬底控制成本，避免原材料供给不足，以此提升竞争力
- 下游市场维系以及开拓能力：蓝宝石衬底市场下游客户市场较为集中，且下游厂家拓产速度较快。蓝宝石衬底厂商对已有下游大客户的维系能力决定其是否能快速发展。大客户对于供应商考核维度不仅局限于产品价格、质量（良品率）、财务情况等硬性指标，同时关注供应商对于蓝宝石市场的态度，比如说是否能够向其下游客户（如LED厂商）传递对蓝宝石衬底市场的积极信号；此外仍需考察标的对于新客户的开拓能力，比如是否可借助集团/项目现有能力以及项目未来销售规划，在未来获取更多市场份额及大客户的能力
应用框架评估标的公司
鉴于技术研发及供应链能力等涉及标的及项目敏感信息，本文仅以评估框架中的“下游市场维系以及开拓能力”维度为例提供一些视角。项目组在该评判维度上通过深入分析标的过往客户结构，主要下游主要客户供应商组成，明确客户对标的的评价，并结合业内专家意见、案头研究和市场调研等，多角度交叉论证标的在该维度的核心竞争力。
经过分析，项目组发现标的公司在2021年相较于过往两年大客户流失较为严重，流失客户之一为某头部企业。目前标的主要大客户在产能上与头部企业有较大的差距。鉴于此情况，项目组通过案头研究以及与该头部企业过往管理层访谈，了解到部分供应商与主要客户之间存在关联关系，导致其他供应商受到影响。
通过与行业的专家沟通得知，标的在产品质量为市场领先水平，供货价格为市场正常水平，且可以供应部分6寸蓝宝石衬底产品给到下游客户。目前市场上其他竞争者对于6寸蓝宝石衬底供应暂未在技术关卡上有较好的突破。此评估旨在剔除标的因产品质量、价格波动等因素而丢失大客户的可能。
因为尽调标的禀赋以及能力建立在目前已有的成熟运作项目上，在供应量稳定性、价格、售前售后服务、衬底产品与外延的匹配性、以及产品自身指标都可以参考以原有项目指标，而涉及人事的安排如管理团队以及技术/生产团队的稳定性仍存在潜在运营风险。
最终，项目组对投资客户的初步建议如下：蓝宝石衬底行业未来增长潜力较大，且标的公司在技术层面具备一定投入及积累，积极搭建原料供应链以摆脱上游材料价格波动和供应不稳定的制约，其产品良品率高于市场平均水平。虽目前上游供应链稳定性有待项目进一步落地并量产后验证，以及未来市场拓展能力上有存在不确定因素，但总体而言在专利水平、研发投入、加工能力和现有市场维系能力上具有较为竞争者优异的表现，项目整体优势点大于风险点。故在商业尽调环节，项目具有较好的投资潜力 。
注：本文数据主要来源于案头研究、专家访谈及市场调研等
免责声明：本公众号文章提供信息仅供一般参考之用，不应视为详尽说明，亦不构成本公司专业建议或服务。本机构不对任何主体因使用本文内容而导致的任何损失承担责任。
欢迎全文转载，但不得修改，且须附注以上全部声明及出处。如转载本文，您须在发布前取得卓韬咨询的书面同意。