蓝宝石是氧化铝单晶形态的俗称,其强度高、硬度大、耐冲刷,集优良光学、物理、化学性能于一身,是现代工业重要的基础材料。蓝宝石的应用领域主要涉及LED衬底材料、消费电子和军事等应用,其中衬底为蓝宝石最主要的应用。
蓝宝石作为重要的窗口材料,其在智能手表表镜及后盖、智能手机和平板电脑摄像头保护镜片、保护盖板等零组件领域的渗透率正在持续提升。
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受益于LED行业和消费电子行业巨大需求,全球蓝宝石市场规模继续扩大。2015年全球蓝宝石行业市场规模仅为16亿美元,而2019年蓝宝石市场规模已达到54亿美元,预计2024年全球市场规模将达到107亿美元,增长十分迅猛。有机构表示,目前LED衬底是蓝宝石材料最重要的应用领域,随着手机盖板等新的增长点出现,蓝宝石市场需求有望实现快速增长。
2020年下半年以来,蓝宝石行业迎来拐点,下游LED行业两年多的去库存周期告终,叠加去年四季度逐渐兴起的Mini-led的需求成长,蓝宝石材料的需求量和单价都迎来了快速反弹。
MiniLED叠加消费电子领域快速崛起,给蓝宝石材料带来了更广阔的增量空间。2020年四季度起,MiniLED产业开始爆发,全球主要LED厂商都已相继进入MiniLED领域。根据预计,2020年中国MiniLED行业的市场规模为37.8亿元,2026年有望达到431亿元,年均复合增速可达50%。蓝宝石作为MiniLED的重要原材料,将直接受益于行业发展带来的红利。
近些年蓝宝石衬底行业需求快速增长的吸引,蓝宝石衬底行业内现有企业纷纷迅速扩充产能,行业外或产业上下游的部分企业受到行业前景的吸引及产业政策的推动,通过引进技术、设备等方式加速进入蓝宝石衬底生产加工领域。尽管蓝宝石衬底生产具有一定的技术、资金、人才等壁垒,新进投资者在短期内掌握全套技术、实现规模化生产和批量产品销售具有一定的难度,但政策驱动的影响,依旧加剧了国内蓝宝石衬底行业的市场竞争激烈程度。
蓝宝石行业市场应用领域
蓝宝石是氧化铝单晶形态的俗称,其强度高、硬度大、耐冲刷,集优良光学、物理、化学性能于一身,是现代工业重要的基础材料。蓝宝石的应用领域主要涉及LED衬底材料、消费电子和军事等应用,其中衬底为蓝宝石最主要的应用。
工业蓝宝石凭借高硬度、耐磨性、高温稳定性等特点,成为新材料领域的一片“新蓝海”,是支撑节能环保、新一代信息技术、新能源汽车等产业发展的重要材料。
蓝宝石的上游行业是氧化铝、钨钼等基础材料产业和设备,上游行业的科技进步将直接影响到蓝宝石材料的性能,下游行业如LED衬底材料的技术进步。从行业的价值链分布来看,上游长晶占据行业价值的50%,其次为切片和抛光,分别占比18%和16%。
氧化铝是蓝宝石关键生产材料,从产量上来看,近年全球及中国氧化铝行业基本保持稳定。据统计,2021年全球氧化铝产量达13812.2万吨,同比增长3.8%,2015至2021年期间复合增速为2.6%。目前,中国是全球最大的氧化铝生产国和消费国。2012年以来,我国氧化铝产量在持续增长,2021年国内氧化铝产量达到7748万吨,同比增长5.95%。
蓝宝石晶体结构为六方晶格结构,常被应用的切面有A向、C向及R向。蓝宝石的长晶过程分为:籽晶—充料—熔化—生长—结成晶锭,5大步骤,在籽晶生长过程中,温度的把控对于晶体的质量有着重大影响。
蓝宝石行业前景分析
蓝宝石晶体生长及切片项目是LED产业链的核心环节,其产品是LED产业最重要的上游原材料之一,LED是发光二极管的简称,具有发光效率高、环保、寿命长、体积小等特点,是目前世界上最先进的照明技术。蓝宝石晶片成为制作白/蓝/绿光LED的关键材料,在LED应用领域一直处于供不应求的状况。
在LED的生产制造领域,目前能用于商品化的衬底只有两种,即蓝宝石和碳化硅衬底,但碳化硅衬底价格昂贵。所以全球80%LED企业采用蓝宝石作为制造LED产品的主要原料。由于蓝宝石的硬度相当高所以加工困难;尤其切片工序更为困难。普通蓝宝石切片机在工作过程中会产生很多问题,引起产品质量下降甚至报废。
在消费电子市场,蓝宝石凭借其在透红外光和抗划伤等方面的突出优势,早已应用在手机摄像头、HOME键、智能手表屏幕等终端并不断扩大。
随着5G高频通讯时代来临,消费电子产业链进入一个全新的赛道。首先,屏幕由小变大,规格类型呈现多元化,手机盖板、智能穿戴市场作为5G时代的一个关键布局,将为未来蓝宝石行业蓝海带来最大的成长动能与空间;其次,消费电子产品外观防护件的材料革命已悄然开始,5G和无线充电的发展对信号传输提出了更高的要求,“去金属化”已是大势所趋,蓝宝石拥有高电磁波透过率+高绝缘性+高热导率+奢侈品等属性,相较于玻璃、陶瓷,更加契合万物互联时代的高端需求。
作为新材料的蓝宝石,并非从自然界开采出来的矿物宝石,而是将氧化铝粉放在专用设备内,在高温真空的环境下,人工合成出来的透明晶体,这一过程被称之为“长晶”。目前主流的长晶方法有泡生法和热交换法两种,泡生法长出的蓝宝石晶锭形状相对不规则,产品多用于LED衬底,热交换法长出的晶体形状规则体积大,工艺自动化程度高,产能良率稳定,可以制作5英寸以上的手机面板,是最适合手机等消费类电子产业需求的一种可规模化量产的长晶方法。
从行业竞争格局来看,2015年以来全球蓝宝石行业经多轮产能扩张和产能过剩周期后,市场参与者逐渐减少,马太效应明显,行业规模较大的参与者从20多家减少到4-5家头部厂商。目前全球蓝宝石衬底厂商前二企业占比超过70%,分别为中图科技和晶安光电。其次为博蓝特和水晶光电,占比分别为13%、5%。
近年来苹果在蓝宝石领域持续投入技术研发力度,以及下游高端消费电子公司巨大的出货量,将使得蓝宝石生产技术逐渐成熟,规模经济将进一步降低蓝宝石的生产成本,进而打开蓝宝石在多类消费电子产品屏幕上的成长空间。
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