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2013年11月，蘋果公司宣布向GTAT公司投資5.78億美元，用於GTAT公司大量開發藍寶石長晶爐。同時，這些藍寶石可能將被用於下一代蘋果系列產品中，包括iPhone 6手機蓋板、Home鍵和攝影鏡頭蓋、iWatch表面玻璃以及iPad、iPod等。這種長遠的布局，打開了藍寶石在消費電子領域應用的大門，這將對藍寶石在LED領域的應用市場，以至整個藍寶石產業產生巨大影響。 但是，2014年以來隨著大環境的穩定，美國、中國、韓國和澳洲等國將全面禁用白熾燈，LED燈具逐步進入家居照明市場。從今年起，美國將禁止60瓦和40瓦白熾燈的生產和銷售；馬來西亞1月起全面禁止白熾燈的生產、進口與銷售；中國則將於10月1日起禁止銷售60瓦及以上普通照明白熾燈，將使LED照明進入爆發期。一段時間以內，LED應用依然是藍寶石市場的主要驅動力。
因此，伴隨著這一輪景氣恢復，LED照明也必然帶動藍寶石襯底的需求回升。同時，藍寶石價格也發生反彈。2010年年底2吋的價格曾經達到30美元，隨著行業供需的失衡，最低跌到7美元。晶棒方面更是一度從25美元／mm跌至2.1美元／mm，目前已經回到4美元以上。
面對LED照明領域的強勢需求，全球藍寶石產業將會呈現出以下四大發展趨勢：
趨勢一：LED藍寶石襯底將逐步向大尺寸演進
在LED產業，也存在著和積體電路領域類似的「摩爾定律」，主要是指LED的價格每十年將降低為原來的十分之一，性能則提高20倍。大尺寸的技術可以降低生產成本，使得其應用尺寸逐漸由2吋向更高尺寸過渡。大尺寸的晶棒可以降低原材料的損耗，6吋的圓晶生產的晶片是2吋圓晶的10到12倍，然而幾何面積增加只有2吋圓晶的9倍，圓晶曲率的下降帶來「邊緣效應」可以在外周形成更多的晶片。
國際大廠也紛紛開始在大尺寸製造上布局。在歐美、日本和台灣，典型生產商已經在從4吋向6吋過渡。而俄羅斯的Monocrystal公司已經發布了C-Plane的10吋LED藍寶石襯底材料，這意味著未來隨著半導體照明市場的高速成長，技術較為成熟的藍寶石襯底將邁向更大尺寸。然而，國內的大部分小企業由於不具備向大尺寸轉換的技術、資金和人才，依然以製造2吋晶圓為主。目前，6吋圓晶的占比還比較低，預計2016年前後占比會大幅提升至30％至40％。LG、Lumileds、歐司朗（OSRAM ）和科銳（Cree）將會是6吋圓晶的主要供應商。
由於藍寶石襯底尺寸的增大，上游的生產工藝和設備水準也要有相應的提高。因此克服工藝和技術困難會在一定程度上造成成本增加，但是大尺寸的晶體可以產生規模效應，同時與現有的半導體製造工藝接軌，最終帶來整體成本的下降。整個產業向大尺寸演進的趨勢，將會降低生產成本，最終擴大藍寶石的應用範圍。對企業來說，LED應用的爆發將會拉動藍寶石晶棒的需求，大尺寸晶圓厚度增加也會拉動對材料的需求。因此，在這種行業趨勢下，擁有大尺寸藍寶石生成能力的公司或者提前布局大尺寸領域的公司將會受益。
趨勢二：多種長晶方法並存 技術品質優劣成行業分水嶺
在藍寶石製造的整個產業鏈過程中，加工工序和難度都比較大，其中長晶環節最為重要，因為它決定了最終藍寶石基板的品質。總體說來，藍寶石晶體生長方式可劃分為溶液生長、熔體生長、氣相生長三種。其中熔體生長方式，因具有生長速率快、純度高和晶體完整性好等特點，而成為是製備大尺寸和特定形狀晶體的最常用的晶體生長方式。目前可用來以熔體生長方式，人工生長藍寶石晶體的方法主要有焰熔法、提拉法、區熔法、導模法、坩堝移動法、熱交換法、溫度梯度法、泡生法等。
目前國際主流使用的長晶方法有泡生法和熱交換法，它們分別有各自的優缺點和應用領域。泡生法因其技術成熟、良率高成為目前主流長晶技術，代表廠商為俄羅斯的Monocrystal、美國的盧比肯（Rubicon），以及中國大部分長晶企業。熱交換法長晶個體大、形狀規則、可掏率高，但良率還有待提高。熱交換法長出的晶體雖然光學性能不如泡生法，不能在LED襯底上大規模使用，但適合應用在手機面板中，發揮藍寶石的優良物理特性。 全球泡生法或改良型泡生法工藝生長的藍寶石晶體，約為目前市場份額的八成，而每種生長技術都分別有不同的企業使用。長期來看，每種方法將會在各自擅長的領域內，占有絕對地位和份額。
藍寶石行業在供給嚴重過剩後經歷過一波洗牌，不少技術不佳、成本較高的小廠商陸續退出。當藍寶石晶棒恢復、價格達到眾多廠商成本線之上時，便會重新產生一些新進入者，尤其是在關稅和消費稅保護下，一些具有供貨優勢的廠商會紛紛擴產。但是擁有較低成本、技術優勢和品質過關的企業將最有競爭實力，成為藍寶石產業的龍頭。
趨勢三：產業鏈布局趨於平衡 上下游融合加劇
藍寶石襯底產業鏈主要有兩個環節：晶棒生長和晶圓切割。晶棒生產是將高純度的氧化鋁粉末放入特定的藍寶石長晶爐中，經過二到四週加工，生產出晶錠，進而按照所需的尺寸掏出符合規格的晶棒。晶圓切割是將晶棒進行切片、研磨、拋光等步驟，進一步加工成襯底平片。根據光電元件的特質不同，還需對平片進行相應的處理，如LED襯底使用則在單面上進行圖案化加工。
因此藍寶石產業鏈涉及上下游的配合，材料部分包括高純度氧化鋁粉末、鎢鉬銥坩堝、金剛石切割線：設備部分包括長晶爐、切割設備等。藍寶石需求帶來了相關材料和設備市場的火爆，並且其布局打破了之前偏重長晶市場的局面，全產業鏈趨於平衡。藍寶石自身產業鏈上下游融合加速，同時藍寶石襯底和LED產業鏈中的磊晶圓環節垂直整合加劇。
做為藍寶石長晶設備生產的領先企業，GTAT分別收購了Twin Creeks Technologies和Thermal Technology LLC公司。前者研製的一項離子注入機技術可以用於生產低成本薄基板；後者則擁有一種低溫、短時、加熱均勻的燒結方法專利。通過收購資本資產和智慧財產權，GTAT公司將覆蓋整個藍寶石產業鏈。因此，在下一階段藍寶石襯底需求逐漸釋放之際，能夠在全產業鏈環節上布局的公司將搶占市場先機，擴大技術壁壘和成本優勢，擁有企業的核心競爭力。
趨勢四：重視布局智慧財產權 產業環境進一步完善
行業的發展和競爭逐步進入了軟、硬實力並重的時代，充分的智慧財產權創新能力、完善的智慧財產權服務體系、強有力的智慧財產權保護，是增強行業科技創新能力與產業競爭力的必然要求，也是提升企業軟實力的重要支撐。在藍寶石長晶環節，俄羅斯Monocrystal公司掌握了泡生法的核心技術：日本京瓷與並木公司擁有導模法的專利；美國GTAT公司主導熱交換法；韓國STC公司擁有垂直水準溫度梯度冷卻法專利保護。國際大公司也紛紛通過收購的方式，獲得其他核心環節的專利權，進行全產業鏈的智慧財產權布局，並促進智慧財產權的產業化、商業化和價值化。
隨著全球禁用白熾燈計畫的實施，相應的節能減排政策相繼推行，保證了LED照明產業健康有序發展，這將同時使得藍寶石產業環境進一步完善。良好政策的推出、市場秩序的規範及監督管理的強化，將充分發揮市場在資源配置中的決定性作用，提升資源配置效率。中國也通過重大專案和產業基金的方式，鼓勵企業進行科技研發和產業創新。同時，藍寶石相關的標準和檢測規範也相繼制定，引導產業的健康發展。
來源：中國電子報
