LED芯片 头豹词条报告系列

LED芯片行业分类 LED芯片根据制造工艺的不同可分为MB、GB、TS、AS四大类。四类制造工艺主要区别在于衬底材料的使 用。衬底是外延层生长的基板，起到支撑和固定作用。衬底材料的选择决定芯片制造所需的工艺，例如，外延膜 [4] 的晶格、化学稳定性需要与所选衬底匹配。 LED芯片分类 LED芯片分类 AS指吸收衬底工艺（Absorbable structure），由吸收衬底工艺制成的LED芯片亮度低于TS芯片但高于常规芯片（传统非LED芯片）。AS芯片属于四元芯片（由磷、铝、镓、铟四种元素组成），并且制作工艺发展成熟，信赖度良好。 AS芯片 GB指粘着结合工艺（Glue Bonding），由粘着结合工艺制成的LED芯片具有出光功率高，芯片四面发光的特点。GB芯片采用透明蓝宝石衬底，出光功率是传统吸收衬底芯片的2倍以上。在亮度方面，GB芯片整体亮度超过千分之8.6英寸级TS芯片的水平。在电极结构方面，GB芯片是双电极结构，耐高电流能力弱于TS单电极芯片。 GB芯片 LED芯片制造行业技术和资本密集 LED芯片制造工艺复杂，技术要求高且生产设备采购成本高。 在技术方面，LED芯片制造流程复杂精细，对企业工序流程管理及制造工艺水平要求较高。LED芯片制造首先需要根据下游产品性能需求进行结构和工艺设计，然后通过退火、光刻、蚀刻等工序制成发光二极管结 构，最后进行测试、磨片、切割、分选和包装。在资本方面，LED芯片制造固定资产投入大，MOCVD设备、光刻机、刻蚀机及其他配套设备采购成本高昂。2022年三安光电报告期末机器设备余额241.7亿元， 超过房屋及建筑物（91.1亿元），占总固定资产比例达71.0%。2022年华灿光电报告期末机器设备余额64.4亿元，超过房屋及建筑物（16.9亿元），占总固定资产比例达76.5%。可见生产设备对LED芯片制造企 业资本投入要求较高。 LED芯片制造企业实力两极分化 以三安光电为首的上市企业依托规模效应、技术优势和客户资源优势保持营业收入、毛利率等方面的优势。其余未上市参赛者因其产能规模小、技术落后，面临经营成本、融资等方面的困难。 在传统LED芯片市场，芯片制造技术基本成熟，赛道中小企业难以通过技术突破增加产品附加值。根据 《2022年半导体照明产业发展蓝皮书》，应用环节主营LED产品的上市公司前三季度营收513.1亿元，同比下降4.2%。下游应用领域企业受挫导致传统LED芯片需求下降，中小企业难以在营业收入和毛利率等方面 改变困难的局面。在新兴LED芯片市场（如Mini\Micro LED芯片、植物照明、车用照明等领域），上市企业依托较强的盈利能力实现更大规模的研发支出，逐步抢占高端新兴市场。以三安光电子为例，公司的高 端产品业务营业收入同比增长47.2%，子公司安瑞光电的智能车灯业务实现销售收入20亿元，同比增长34.2%，研发支出合计16.0亿元。抢先布局高端新兴市场的头部企业已通过相关业务实现盈利从而支撑企 业发展，中小企业失去抢占高端市场的先机。 LED芯片制造具有周期性波动的特点 LED芯片制造行业经历下游应用拉动需求增长、芯片出现供给缺口、供给厂商产能扩张且新厂商入局、供给过剩、厂商利润下滑且竞争加剧、低效产能厂商出局的周期循环。 2009年至今，LED芯片制造已经历三个周期。第一轮周期从2009年至2012年，中大型LED面板如电视促进 LED芯片需求增长，图形化蓝宝石衬底技术将亮度提升30%以上。第二轮周期从2013年至2016年，《半导体照明节能产业规划》开启家居照明市场对LED芯片的需求，LED芯片国产化提升中小功率灯珠性价比。第 三轮周期从2016下半年至今，小间距显示市场成为拉动LED芯片需求的新动力，LED芯片光刻机、薄膜沉积机器等设备的国产化降低芯片制造成本。本轮产能调整开始于2019年，传统LED芯片价格下降，企业开 始布局Mini/Micro-LED等高端产品赛道从而实现产能结构调整。 LED芯片发展历程 LED产品自1988年开始进入中国，LED产业链开始逐步建成。自2003年开始，中国政府设立“国家半导体照明工程项目”国家级计划，将半导体照明作为重点领域进行推动。2011年，国家发改委发布的《中国淘汰白 炽灯政府公告及路线图》标志着中国LED芯片制造行业进入高速发展期。2016年，小间距LED市场的爆发助力中国LED芯片制造行业快速发展。2019年，LED芯片制造进入去产能阶段。经过数十年的高速发展，中国LED芯片 [10] 制造行业已进入成熟期。 [11 萌芽期 1988~2005 1988年，直插式LED灯进入中国。直插式LED灯采用单个不规则的圆形灯珠，将其引脚穿过电路板并 焊接在电路板背面。 1999年，贴片式LED灯进入中国。贴片式LED指在电路板单个节点内焊接3个极小的芯片。 2003年6月，中国政府正式设立“国家半导体照明工程项目”的国家级计划。 2004年10月，国家半导体照明工程研发及产业联盟成立。 2005年，大功率LED灯进入中国。 1988年至2005年，直插式、贴片式及高功率LED灯技术逐渐传入中国。2003年“国家半导体照明工程项目”成立，中国LED芯片制造自此开始被纳入国家层面的战略发展规划。 启动期 2006~2010 2006年2月，国务院发布《国家中长期科学和技术发展规划纲要》，将高效节能、长寿命的半导体照 明产品列入中长期规划第一重点领域。 2006年10月，重大项目《国家半导体照明工程》正式开始实施。 2010年，科技部召开《国家半导体照明工程》验收会，该项目的实施促进中国半导体照明产业的发展。截止项目验收，硅衬底LED芯片光效达到901流明每瓦，LED芯片国产化率达60%。 2006年的“十一五”规划开始，国家将半导体照明工程作为重大项目持续推动。在此期间政府结合制定国家中长期科技发展规划，研究提出中国半导体照明产业发展的总体战略和实施方案。《国家中 长期科学和技术发展规划纲要》的发布标志LED芯片制造正式进入启动期。 高速发展期 2011年10月1日，国家发改委发布《中国淘汰白炽灯政府公告及路线图》。根据《路线图》，中国将 禁止销售和进口15瓦及以上普通照明用白炽灯，LED灯开始成为中国家居照明市场的主要灯源。《路线图》的发布标志着中国LED芯片进入高速发展期。 2013年，国家发改委等六部门联合发布《半导体照明节能产业规划》，该规划要求到2015年，中国60瓦以上普通照明用白炽灯全部淘汰，市场占有率将降到10%以下；节能灯等高效照明产品市场占 有率稳定在70%左右；LED功能性照明产品市场占有率达20%以上。 2014年，中国MOCVD设备从2009年不足200台增加至1,100台，产能扩充超20倍。LED芯片企业总 数量达到51家。 2016-2017年，由于小间距LED市场爆发，LED显示屏产值增速开始上升，2017年中国LED显示屏产 值规模达491亿元，同比增长27.2%。 受国家强制性的政策推动，中国半导体照明应用需求快速上升，LED芯片行业开始进入高速发展阶段。LED灯具有寿命长，节能环保的特点，LED因此成为国家节能减排的重要产业。 成熟期 2019~2023 2019年，在经历数年增长后，LED芯片产值暴跌至201.0亿元，跌幅达16.3%。LED芯片制造厂商的无序扩张叠加中美贸易战的影响导致LED芯片行业进入去产能阶段。产值下跌标志着LED芯片制造业 进入成熟期。 2020年，中国LED芯片产能约1,060万片/月。产能恢复增长趋势。同年，三星、LG、TCL、小米等企业相继推出Mini-LED背光电视,苹果推出搭载Mini-LED背光屏iPadPro产品。因此，2020年成为 Mini-LED发展元年，LED终端应用市场的背光应用领域正快速扩张，市场空间不断扩大。 2021年，中国LED芯片产能约1,598万片/月。中国LED芯片落后产能初步淘汰，高端LED芯片厂商的 规模优势显现。三安光电、华灿光电、兆驰股份三家头部企业分别占据中国LED芯片产能的31.7%、14.3%、12.4%，合计近60%。 LED芯片制造行业的高速发展期伴随着2019年产值下跌而结束，当下LED行业已进入成熟期。LED单芯片成本不断下降而亮度持续提升，技术演进驱动市场规模实现持续增长。新的技术应用不断拓展， 从目前的产业发展方向来看，Mini/Micro-LED将成为 LED 未来的发展方向。 LED芯片产业链分析 LED芯片制造产业链上游涉及外延片原材料供应商和芯片制造设备。LED外延片指在晶体结构匹配的单晶材 料上生长出来的半导体薄膜，是LED芯片半成品。制作LED外延片的主要方法为金属有机物化学气相沉积法 （MOCVD），利用该方法制备LED外延片所需原材料及设备包括衬底材料、特种气体、金属有机化合物和MOCVD设备。LED外延片制造和芯片制造业务通常在同一厂商进行，并非两个分离的业务。下游封装行业当前 竞争激烈，参与厂商众多且集中度较低。未来，未形成规模优势的中小封装企业难以在垂直封装市场抢占份额， 行业集中度将逐步提升。 目前，LED芯片上中下游竞争情况总体呈现金字塔结构，竞争程度依次递减。LED产业70%的利润集中于设备及外延片、芯片生产领域。LED芯片下游终端应用广泛，单一厂商无法利用有限的资金和技术研发能力实现 LED终端产品全覆盖。因此，短期内，LED芯片下游行业集中度不会大幅提升，竞争程度仍高于上游赛道，LED [13] 芯片将继续保持自上而下竞争程度递减的金字塔结构。 [14 上 产业链上游 生产制造端 衬底材料 上游厂商 广东中图半导体科技股份有限公司 浙江博蓝特半导体科技股份有限公司 东莞市中镓半导体科技有限公司 产业链上游说明 衬底是外延层生长的基板，起到支撑和固定作用。当前制作LED外延片采用的衬底材料包括蓝宝石、 硅、氮化铝、碳化硅、氮化镓等，蓝宝石（蓝宝石平片、图形化蓝宝石衬底PPS）是LED芯片制造采用的主流衬底。 中国LED衬底材料供应商包括中图科技、博蓝特、中镓半导体等。中国LED衬底材料行业具有头部效应明显，行业集中度高的特点。衬底材料价格的不断下调筛选出具备规模效应的LED衬底厂商。以蓝 宝石衬底为例，蓝宝石价格随着2010年以来的大规模扩产从34美元/片跌至不足7美元/片。行业整体呈现头部集中趋势，行业前五名企业的市场占有率达90%以上。 生产制造端 特种气体 上游厂商 金宏气体股份有限公司 福建久策气体股份有限公司 广东华特气体股份有限公司 产业链上游说明 在特种气体领域，用于MOCVD技术的电子特种气体主要是由非金属氢化物组成的烷类气体，如高纯 氨、硅烷、乙硅烷等。 2022年中国电子特种气体市场规模达220.8亿元，其中LED用特种气体占比约8.0%。LED用特种气体 供应商有金宏气体、华特气体、久策气体等。金宏气体是中国高纯氨气体供应商龙头，市场份额超50%，高纯氨是沉积氮化镓薄膜的原材料。 生产制造端 高纯金属有机化合物（MO源） 上游厂商 江苏南大光电材料股份有限公司 产业链上游说明 金属有机化合物（MO源）是一类具有金属-碳键的化合物，MOCVD方法利用H2气体将挥发性金属有机化合物携带到反应室参与薄膜形成（外延沉积）。 用于LED外延片生产的MO源消费市场在MO源整体消费市场占比达90%。南大光电是中国MO源制备 行业龙头企业，是全球四大MO源供应商之一，在全球市场占有率超30%。 生产制造端 MOCVD设备（LED外延片制备设备） 上游厂商 中微半导体设备（上海）股份有限公司 爱思强 产业链上游说明 生产制造端 LED芯片制造设备 上游厂商 上海微电子装备（集团）股份有限公司 大族激光科技产