摘要：  作为典型高技术、高成本、高利润、高风险的“四高”环节，外延和芯片一直是全球LED产业的关注热点。从目前整体产业技术水平及趋势来看，外延及芯片技术 尚处于发展的初级阶段，材料改良、出光效率提升、成本控制以及颠覆性的改变仍然是下 一阶段产业面临的机遇和挑战。

关键字：  外延，  芯片，  LED

上游产业作为整个产业链的开始端，提供原材料和外延芯片的设计和生产。根据微笑曲线理论，上游往往是利润相对丰厚、竞争缓和的链条，掌握着核心技术，因此也具有 相对较高的进入壁垒，这也是历来投资者偏爱的原因。然而上游也会出现供给过多、竞争加剧的情况，甚至受制于下游需求的变化，无法主动去开拓新的需求或市场。

作为典型高技术、高成本、高利润、高风险的“四高”环节，外延和芯片一直是全球LED产业的关注热点。从目前整体产业技术水平及趋势来看，外延及芯片技术 尚处于发展的初级阶段，材料改良、出光效率提升、成本控制以及颠覆性的改变仍然是下 一阶段产业面临的机遇和挑战。

进入到产业的最上游，不仅是少数资本丰厚的内资企业的选择，而且已经成为外资 企业在国内扩张的最佳选择。上游圈地，从2010年开始已经成为必然的趋势，至少1-3年内 这种趋势还会进一步加剧，一场看不见硝烟的上游争夺战正在上演。当然在这个过程中， 也不排除有些企业趁机“圈地”套现，骗取政府项目资金。据GLII不完全统计 ，2010年前9个月国内LED上游企业累计完成设备投资额超过20亿元，占总投资的23%。

目前LED上游产业经历了欧、美、日初期技术积累和台湾代工大规模量产两个阶段 ，从去年开始台资企业陆续把上游产业转移到大陆，不管圈地运动最终结果如何，其为中 国LED产业带来的改变都需要被认真思考。随着资本密集度的明显增加，产业竞争层次必然 会随之上升，国内原有的产业格局必将迎来一次真正的变革。

衬底：受益蓝光需求，蓝宝 石领涨衬底材料

总体来说国内外延芯片技术已经有了很大的进步。由于上市公司三安光电、德豪润 达、士兰明芯、乾照光电的优异表现，带动了投资界对上游的巨大投入。2010年初至今， 对MOCVD的投入超过了历史总和，即订购机台数超过了现存的MOCVD的机台数。由此带动了 对蓝宝石衬底、MO源及气体等外延原材料的需求，国内也兴起了对原材料的投资热潮。

尽管MOCVD设备台数与LED产量息息相关，但从2010年年初开始则是以蓝宝石及砷化 镓等衬底的数量来决定外延片出货量，通过扩大MOCVD投资来增加产能已经变得没有意义。

2008年全球蓝宝石衬底年用量仅200万片，至2009年下半年月用量就达150万片，成 长速度惊人。2009年底时全球每月需求量(2英寸)已达 250万片，这已接近当时全球蓝宝石 晶体生长总产能，供需基本平衡。以目前蓝宝石在LED外延衬底应用率达80~85%、2010全球 实际新增MOCVD机台数750台计算(平均42片机)，蓝宝石衬底需求量将新增2800万片，而实 际产能只新增约1000万片，GLII预估2010全年将维持蓝宝石衬底供不应求的局面，到2011 年3季度，这种局面有可能出现缓和。

目前全球蓝宝石衬底需求仍以2英寸最大，台湾厂商也都以2英寸为主，而日本企业 大多是3英寸，韩厂则有相当比例为4英寸。GLII预计到今年底2英寸蓝宝石月需求量约在 500万片左右，2011年开始受4英寸MOCVD的影响，出货量开始显著增长，未来4英寸蓝宝石 的需求量将加大，同时2英寸的需求量将有可能出现快速下降(4英寸外延片的芯片产出量约 为2英寸的4倍)。符合成本效益的4英寸蓝宝石衬底将是未来3年LED芯片及终端照明应用产 品价格下降的主要推动力，同时芯片的产量也将成倍增长。而更大尺寸的衬底将受制于外 延及芯片加工设备，短期内不会有快速增长的状况。

截至2010年8月，位居全球前十的蓝宝石供应商亚洲占据七席，拥有57%的市场份额 。同时亚洲也是蓝宝石最大的消费地，仅台湾和日韩企业就分别用去了销量的58%和19%。

进入2010年，蓝宝石衬底价格已经连续3个季度上涨，中、韩、台厂商大举增装 MOCVD，造成今年第4季度全球蓝宝石仍面临不小的供需缺口。根据GLII估计，供需缺口达 30%，以2寸的晶棒计算，价格从第2季的7美元上涨至第三季度的14美元，增长超过50%，而 第4季价格可能上涨到20-25美元之间。2010年造成蓝宝石缺货涨价的原因在于背光源的渗 透率迅速提升，而背光源几乎都以蓝光LED(蓝宝石衬底)加荧光粉作为白光背光源，因而造 成蓝光LED需求上升。

相比蓝宝石衬底的供应紧张，砷化镓衬底因红黄光芯片需求稳定，过去一年并没有 出现太大的价格波动。而SiC衬底因目前全球只有CREE在大批量使用，也不存在供求失衡及 价格大幅波动的情况。

目前以上三种衬底材料在国内均有一些研究院所在进行技术开发，但只有少量企业 在生产，而且量产规模普遍偏小，产品在品质上与进口产品仍有一些差距。其中砷化镓目 前国内大规模量产只有7家左右，其中中科晶电供应量较大(国内红黄光外延及芯片老大乾 照光电的唯一供应商)，SiC具备量产能力的只有天富热电，中科院物理所、山东大学则在 这个方面具备一定的科研实力。

蓝宝石晶体方面，国内主要有哈尔滨奥瑞德、云南蓝晶、成都东峻、天津赛法、深 圳奥普、苏州天力、浙江巨化、扬州华夏、重庆川仪、北京国晶辉、天通股份等，工艺多 为泡生法和火焰法，多数产品以窗口材料为主，基本不具备基板的大批量供货能力。2008 年重庆四联集团收购了霍尼韦尔蓝宝石加拿大的工厂，成为国内首个拥有大尺寸规格蓝宝 石衬底的供应商，但其工厂的年产能只有50万片，供应能力非常有限。四联的此次收购尽 管弥补了国内蓝宝石加工的切、磨、抛等环节缺失的问题，但其在国内能否成功复制仍尚 需时日。

MO源、氨气：3年内仍大部分 依赖进口

目前LED外延生产用MO源主要靠进口，国内虽然也有MO源，但是目前国内企业外延 工程师大多数来自台湾，一般不会轻易换掉过去习惯使用的原材料，同时国产气源在纯度 及产能上仍和外资企业存在差距。

国内唯一能提供高纯度MO源的江苏南大光电材料的年产能达到4吨，尽管产能远落 后于国外大厂，但价格及运输成本是国产气源的最大优势。截至2010年9月，全球前4大MO 源提供商中陶氏化学(2009年收购美国罗门哈斯公司RohmHuss)、SAFC Hitech在内地均建有 工厂，阿克苏诺贝尔及日本住友暂时无建厂计划。

陶氏化学今年已在其美国工厂显著增加TMG的产量，此外还在韩国建立了一座新工 厂以应付长远的产能需求，新工厂将于2011年运营。根据陶氏化学拟定的长期生产计划， TMG的产能每年可增加60吨。

到2010年2季度阿克苏诺贝尔美国工厂的TMG产量已经较去年同期增长一倍。

SAFC Hitech将投资200万美元，扩大其在英国工厂的TMG产量。

江苏南大光电2010年将有一条新的TMG生产线投入建设，预计产能为10吨，10月开 始试产，并于年底投入运营，届时南大光电的高纯TMG年产量将达到15吨。公司计划在2011 年将适时再建1-2条TMG生产线以进一步扩充产能，届时产能预期是40吨左右。

目前我国大部分LED外延厂所用的进口氨，基本上来自普莱克斯、APCI和日本昭合 电工这三家厂商。其中日本昭和电工全球市场份额为30%，到2010年年底氨气将从3400吨约 增至2倍，达到7200吨。昭和电工透露，其已在日本和美国取得了使用含水率低的氨气制造 GaN类化合物半导体的技术专利，并正在韩国和台湾进行专利申请。此举可能加速昭和市场 份额的扩张。

国内目前只有北京氧气厂等少数企业是唯一真正用于LED大规模实用化生产流水线 的氨生产厂，预计在今年年底，随着国内外延厂大量MOCVD设备的陆续安装到位，国产氨用 量也将大规模攀升。

MOCVD：疯狂的订单和按部就 班的供货

从2009年下半年开始，全球LED背光源需求暴涨，尤其是日韩厂商。三星及LG积极 抢占市场占有率，带动国内电视厂商纷纷转战LED背光电视，使得LED TV渗透率大幅超出预 期，导致台湾外延芯片厂订单爆满，进而将多余订单转移到内地厂。

台湾企业今年70%的上游企业或参股或独资或合资转移到大陆。台湾今年投资大陆 的94%多为外延芯片，其次是封装。台湾企业投资的地域主要在福建、浙江、江苏，尤其是 江苏，占了很大的比例。台湾外延芯片企业除了泰谷和广稼以外，其它外延芯片企业全都 进入大陆设厂。与去年只转移后端中低档芯片加工相比，今年台厂普遍将外延环节也转移 到大陆厂。截至2010年9月，公开数据显示大陆台资厂累计MOCVD订单数量超过300台，目前 实际到位机台数为40台，投资总额超过12亿美元，这个金额是2010年台湾地区LED建厂和设 备投资金额6亿美元的2倍。仅从投资金额上看台资厂的产业转移规模可见一斑。

目前台厂在大陆的布局以长三角和珠三角地区为首要选择，主要看重产业集聚及供 应链等因素。另外，由于地方政府投资奖励因素，也有部分厂商开始在许多内陆省市做新 的布局。

台厂在LED产业的布局主要分为三种整合模式：其一为晶电模式，通过互相参股或 并购组成泛晶电联盟;其二为垂直整合形态，此种模式以友达、奇美为代表，由于液晶面 板对于LED芯片的需求，跨足到LED领域，进而延伸至LED产业的布局;其三为跨产业结盟， 其中以璨圆、东贝、瑞轩、LGDisplay合资的扬州璨扬光电为代表。

与台厂外延芯片厂商扩张模式不同，国内厂商偏爱自身垂直纵向整合，一切自己做 ，摈弃了兼并收购的快速整合模式。但是大部分国内企业目前仅靠自身积累和力量难以短 时间内实现，仍然需要借助资本市场的力量。三安光电就是一个例子。

截止今年9月份，国内企业(不包括大陆台资企业)已经安装到位的MOCVD机台数量为 192台左右(2010年前9个月新增65台)，到年底将达到230台左右。GLII预计2010年MOCVD全 球出货量在746台左右，其中VEECO将生产346台MOCVD，AIXTRON为400台左右，国内安装到 位订单量约占全球MOCVD实际出货量的14%。今年国内企业购买AIXTRON、VEECO二种机型各 占50%，其中31片机仍是国内厂商订单的主力，这和台资及日韩欧美企业以45片机以上为主 形成明显的对比。

2010-2011年国内企业的MOCVD订单呈现两极分化的特点，其中以上市公司三安光电 和德豪润达的超过100台订单为第一军团，真明丽、乾照光电以20-30台为第二军团，其余 16家企业订单平均数量在5-15台左右。

2010年7月德豪润达正式发布公告，拟向Veeco、AIXTRON分别签署70套、30套MOCVD 及配件设备的《采购合同》;子公司扬州德豪润达也拟与Veeco签署30套MOCVD及配件设备 ，上述合同将在2011年底之前全部交货。

另据目前国内LED外延芯片领头羊三安光电的内部资料显示，计划于2011年底前完 成107台MOCVD的扩产任务，设备从今年10月开始安装，到明年年中全部安装完毕，最终公 司MOCVD拥有台数累计达150台，实现行业全球排名前五名的目标。

注释：以上部分数据来自VEECO和Axitron官方网站， 部分来自GLII市场调研

由于企业里的外延人才背景不一样，也考虑到订购的周期不一样，很多国内企业已 经到了“饥不择食”的状态。实际上，这种情况是不正常的，对人员的要求也 不一样。现实情况是国内外延企业处于两难境地。如果不扩大规模，则很可能边际利润减 少。而如果扩大规模，又担心每家都在扩大规模，最终造成产能过剩，导致这些高成本设 备投入的回收难以保证，丰厚的利润更是无从谈起。

目前国内存在部分企业以“霸占”MOCVD的数量作为市场竞争的手段之 一，而忘了一旦需求趋于饱和，损失最大的往往是自己。另一方面，外延人才的缺乏，也 影响着外延炉子效能的发挥和良率的保证。

因为没有组织强有力的“国家队”进行专项研发，国内在MOCVD的研发 进展缓慢。有些厂家一直在尝试，但各厂家势单力薄，不可能研发出合格的MOCVD，更谈不 上实现量产。按目前的研发状况和国内高端装备制造水平，MOCVD的国产化道路还很长，需 要八到十年左右才能达到目前两家的水平。

外延片：国产出货量增长2倍 ，价格3季度有望回调

目前LED TV背光主导市场，未来照明会带来另一波热潮。LED芯片价格的降低首先 要降低LED外延片的成本，而降低外延成本需要从MOCVD良率及产能同时着手。MOCVD机台稳 定性及重复性决定外延片良率，而MOCVD机台产能增加及成本的降低得从设备设计出发。

从MOCVD厂商Veeco的公开数据显示未来将通过MOCVD良率、工艺和架构改善，使2014年 高亮度LED外延的成本同2009年相比至少有四倍的下降空间。2009年2英寸高亮度LED外延片 的成本127元，2014年将下降至25元。

注释：以上价格为2寸外延片，数据来自GLII市场调研

目前无论是国内还是台湾外延片厂的产能都已满载，其中国内外延厂基本上不对外 销售外延片，基本上都用来自己生产芯片外销，部分企业也只是少量供货，GLII数据显示 国内芯片加工厂主要是从台湾的新世纪光电、广稼光电、奇美拿货。考虑到MOCVD机台安装 调试期、已签订单的消化时间，国内外延片短缺的情况仍将持续，GLII预估2011年3季度这 种情况可能出现好转。

截至2010年9月，国内厂商以三安光电月产能10万外延片稳居第一，山东华光、士 兰微、华磊、华灿紧随其后(详细排名见本期杂志排行榜)。GLII统计国内厂商外延片总体 月产能为28万片，到今年底这个数字将增长到40万片左右。

2010年上半年，受全球LED芯片供应紧张影响，部分台湾外延厂商将外延片的价格 提升了20%-35%左右，行业平均毛利率超过50%，纯利率超过40%。GLII预测，随着LED背光 需求开始趋于平稳以及相当数量MOCVD机台的到位量产，从第三季度开始外延片价格将出现 回调，但受制于蓝宝石衬底产能限制，回调幅度不会超过之前价格上涨幅度。全球外延片 供应紧张的局面将在2011年2季度后趋于缓和。

芯片制造：核心设备国产化 苗头初现，市场份额仍是少量

目前国内芯片后期加工设备基本上从美国、日本和台湾进口。很小一部分国内生产 的设备能提供较好的性能。芯片后期加工设备实际上投入总和不比MOCVD投入少(其中三类 主要设备蒸镀机、PEVCD、晶圆切割机价格总和约700万，成本约占单台MOCVD的50%)，加上 建站、厂房费用等，往往超过了前段外延设备的投入资金。

以晶圆切割机为例，2009年之前业界普遍采用的金刚石切割2英寸蓝宝石底板的方 法有赖于操作人员的技术水平，因此在质量稳定性及成品率方面存在问题。随着衬底尺寸 逐渐从2英寸扩大到4英寸，钻石设备已经不是最好的选择，而采用激光划片，可全自动高 速加工，改善成品率。LED蓝宝石衬底激光切割作为LED制造工艺中的关键环节，目前日本 、瑞士和美国设备几乎占领了80%市场份额。GLII预估激光划片未来无疑给国内的几家传统 激光设备生产大厂提供了新的业务增长点，其中苏州德龙、大族激光和华工激光均已经推 出针对LED的晶圆激光切割设备。GLII预测未来国内LED芯片制造厂商每年需求量在1000台 以上，市场规模超过20亿元。

晶圆切割机厂商在2009年开始这股LED热潮中也获利匪浅，全球领导厂商日本Disco 公开的2010年1季度收入较2009年同期暴增260%，较2009年4季度增长16%。另外一家成功进 入台湾和内地市场的波兰厂商ESI 2009年1季度亏损1500万美元，但全年仍然保持300万美 元的利润。

芯片：从缺货恐慌到产能逐 步释放，价格有望小幅下调

2010年LED市场受终端应用需求的超预期增长，大部分芯片厂始料不及。一方面LED 背光需求受电视厂商产品线转移刺激，致使台厂订单量超出现有产能，尤其是三星、LG、 友达、奇美几乎垄断了台厂的芯片供应。今年初三星电子更是几乎买断了LED大厂的货源， 签下了很大的订单，同时也造成全球LED芯片缺货的恐慌，并引起了LED芯片价格的上涨; 而国内康佳、创维、海信、长虹等电视厂商也纷纷在2010年的LED背光TV出货量上相互抬杠 ，结果造成国内外延芯片厂跟着进行疯狂的产能扩张。另一方面普通照明应用市场从2009 年年底开始出现快速增长势头，超出行业预期。

2010年全球高亮度白光LED市场出现较大调整，德国欧司朗、飞利浦Lumileds和美 国CREE出货量逐步逼近日亚和丰田合成，台厂在陆续接获日韩代工及专利相互授权后，有 望挤入全球LED芯片厂商第一阵营。

反观国内市场，目前仍以三安光电1700KK的全色系芯片月产能排在第一，但国内其 他厂商正在各自细分产品领域拼命追赶，其中乾照光电的小功率红黄光月产能达到750KK， 在国内细分市场已经无人能敌。杭州士兰微、山东华光、湖南华磊、华灿光电在小功率蓝 绿光产能上居于国内前列。而在大功率蓝光方面，武汉迪源、三安光电、广州晶科、亚威 朗、山东华光、湖南华磊将形成竞争格局。

LED芯片价格在2010年均出现不同程度的上涨，其中大功率上涨平均幅度为5%，小 功率上涨平均幅度接近15%。尽管媒体公开的信息显示LED芯片供不应求，但从各地大小代 理经销商处了解，货源能基本保持日常供应，并没有出现严重缺货的情况。但如果客户指 定台湾大厂的货源，则货源供应上稍有压力。

大功率以40mil为统计标准，小功率以9mil为统计标准，单位为元;以上数据 来自GLII市场调研.