蓝宝石晶体材料应用及市场需求分析

蓝宝石晶体材料应用及市场需求分析

蓝宝石晶体材料是蓝宝石单晶体的原材料，是生产LED衬底、蓝宝石视窗等产业的上游产业，因此可分析其下游产业趋势来确定其市场需求。

据预计，未来LED蓝宝石衬底市场需求量年增速超过30%，蓝宝石视窗则受益于新机型屏幕升级和智能穿戴设备的潜在高速增长，全球性的蓝宝石经济即将到来。

LED市场对蓝宝石晶体材料的需求分析

图1 蓝宝石材料的应用及趋势

1）LED衬底

LED是一种节能环保、寿命长和多用途的光源，其能量转换效率大大高于白炽灯和节能灯。衬底材料是半导体照明产业技术发展的基石，不同的衬底材料，需要不同的外延生长技术、芯片加工技术和器件封装技术，衬底材料决定了半导体照明技术的发展路线。

衬底材料的选择取决于很多条件，目前只能通过外延生长技术的变更和器件加工工艺的调整来适应不同衬底上的半导体发光器件的

研发和生产。目前能用于生产的衬底只有三种，即蓝宝石Al2O3衬底和碳化硅SiC衬底以及Si衬底等。蓝宝石的性价比不断提升将成为LED上游衬底材料的最优选择。

由图1所示，LED衬底可应用于照明、信息、笔记本电脑等诸多领域，市场整体保持快速增长，尤其是LED照明市场应用扩张明显，而蓝宝石晶体材料是LED上游衬底材料的最优选择，受其影响，也将迎来高速增长。

蓝宝石由于性能优良是最为理想的衬底材料，并且被广泛应用于光电元件中。蓝宝石的应用领域主要涉及衬底材料，军事、武器方面的应用及消费性电子智能终端等。衬底依旧是蓝宝石的重要应用领域，以LED衬底材料为主。目前来看，蓝宝石衬底材料应用为蓝宝石的最主要应用，按照法国Yole统计，蓝宝石衬底材料应用占比约75%，非衬底材料应用占比约25%。其中衬底材料中主要是半导体照明（LED）衬底材料及SOS相关产品使用，其中LED衬底材料占比约95%以上，可见LED衬底目前是蓝宝石市场的主要驱动力，现在主要应用在LED照明市场。

2、LED照明市场分析

LED应用于照明，是继日光灯、节能灯后的第三次革命。LED 的发光效率，是白炽灯的8倍，是荧光灯的2倍多。LED的光谱中没有紫外线和红外线成分，所以不会发热，不产生有害辐射。而且LED的光通量半衰期大于5万小时，可以正常使用20年，器件寿命一般都在10万小时以上，是荧光灯寿命的10倍，是白炽灯的100倍，LED这种节能、长寿的特性，使其取代其他灯具成为主流照明产品是必然趋势。另一方面，LED在大尺寸光源、景观照明、汽车车灯、低温照明等应用市场将得到进一步发展，逐步成为推动LED市场发

展的又一助推器。

2014年LED照明市场将进入爆发期。LED照明企业随着大环境的稳定增长，各国白炽灯禁售等LED利好政策的陆续出台，2013年企业利润率回升，LED照明市场迅猛发展，LED照明行业也带动了对上游蓝宝石衬底的需求回升。蓝宝石晶棒由2.1美元/mm已经涨到4美元，预计今年可望达到4.5-5美元的水平，已有较为不错的利润空间。

图2 LED照明市场的发展趋势

由图2可以看出，LED照明市场受普通照明市场和智能照明市场的带动，正在飞速增长。智能照明正逐步受到市场的认可，在不考虑高附加值产品的基础上，仅2014-2015两年智能照明行业将额外提供至少超过600亿元人民币的市场空间。如果按照30%的年复合增长计算，五年内累计数额超过2000亿元。

另据麦肯锡报告称2012年，中国占亚洲照明市场的45%，而中国照明市场的12%则来自LED照明。据麦肯锡公司预测，从现在起到2016年，中国LED通用照明市场的复合年均增长率将达43%。2014年之后将是LED照明的爆发期，到2016年，中国照明市场容量将达

到1274亿元，平均增速为13%左右，而LED通用市场将达到568亿元，平均增速将达到50%以上，LED衬底市场将大幅增加。

从长期来看，LED照明已经进入黄金时代，需求进入快速增长阶段，需求将继续驱动行业高速成长。根据HISResearch测算，预计全球LED照明市场规模将持续高速成长。而且同行业知名咨询公司麦肯锡咨询公司调查分析将普通照明市场划分为三大类：家用照明、商办照明和户外照明。麦肯锡预测2010年至2016年LED在各市场的渗透率都将有较大幅度的提升，其中家用市场从6%上升至49%，户外照明从5%上升至40%，而商用照明将呈现最大的发展，从2%上升至51%。这一渗透的过程即是LED与各细分市场主导地位产品相互较量的过程。随着商办市场和家用市场大规模使用LED灯源，真正LED照明时代即将开启，LED衬底市场潜力巨大，对蓝宝石晶体材料的需求增加，促使蓝宝石产品市场需求旺盛。

根据我们对LED行业的预测，预计未来5年内LED照明市场将保持50%左右的复合增长速度，整体LED市场保持30%左右的复合增长速度，也即驱动应用于LED的蓝宝石晶体材料市场需求30%的增长速度。

电子及可穿戴市场对蓝宝石晶体材料的分析

美国著名科技杂志《Popular Science》公布了一年一度的100项最佳科技成果，涉及航空航天、工程建筑、医疗健康、软件、硬件、娱乐、家居、消费电子、运动休闲、绿色、汽车、安全等12大类别。这一评选已坚持了27年，百佳科技成果评选已经转向那些会引领未来，改变未来的技术创新。其中京瓷Sapphire Shield坚不可摧的手机蓝宝石屏幕被评十大最新技术之一，也揭示了蓝宝石材料改变引领未来的无穷潜力，随之而来的是全世界的对蓝宝石材料的关注。

1、蓝宝石在苹果产品中广泛应用

备受关注的苹果手表Apple Watch 采用蓝宝石屏幕，点燃蓝宝石行业的投资热情。坚硬这个特质下，蓝宝石屏幕的抗划伤性能带给大家的不仅只是耐磨不易刮花，不需要贴屏保，而是因为一旦采用玻璃将无法实现一些特殊的功能。比如3D 触控技术，被划伤后无法指纹识别和虹膜识别等。能成为更尖端科技的应用平台是苹果使用蓝宝石的真正意义。而除了坚硬外，使用蓝宝石屏幕的手机通话30分钟以上，听筒处不会发热，蓝宝石材料的介电常数是玻璃的2.5倍，触摸会更流畅更省电，这也是苹果绿色材料要用蓝宝石取代玻璃的另一大原因。

苹果从2012年iphone5时开始和蓝宝石结缘，先是摄像头，然后是主页键，再是苹果手表等等。如表3-1所示，蓝宝石在苹果产品上已经普遍应用，未来对蓝宝石产品的需求量将成倍递增，受苹果公司的带动效应，蓝宝石市场将供不应求。

表3-1 蓝宝石在苹果的应用

苹果iPhone5S 的三大硬件在指纹识别、处理器和摄像头方面引入了蓝宝石元素。作为智能手机行业潮流引领者的苹果公司，其发展方向常常成为整个行业转变型的风向标。这一创新同样也引起了手机其他厂商的效仿。 蓝宝石需求

(百万mm

TIE)

苹果镜头和home 键 苹果手表 其他手机厂商 苹果手机面板 合计 氧化铝（吨） 市场规模 （百万元） 2013年

12 0 0 0 52 1560 155 保守增长（3

年内）

30 72 10 0 112 3360 336 常规增长（3

年内）

44 119 22 79 264 7920 792 快速增长（3

年内） 48 173 120 173 514 15371 1541

图3 部分上市的蓝宝石手机

目前，除苹果外，韩系品牌LG和三星在高阶机种中也先行导入，中国品牌如中兴、华为等也处于积极的研发中。如上图所示，市场上已经推出了vivo X5L蓝宝石版、华为Ascend P7蓝宝石版、德赛魔镜X5、大可乐3、金立天鉴W808、manta7X、詹姆士手机等蓝宝石手机。预计到2014年6月，我国手机网民规模达5.3亿，占总网民数83.4%。手机需求越来越大，对蓝宝石晶体材料的需求越来越大。

有数据显示随着苹果对蓝宝石的消耗量越来越大，蓝宝石在LED 衬底的应用占比呈现下滑的态势，将由主角演变为配角，其他领域的蓝宝石市场逐年攀升。其中，IHS在2013年10月发布报告预测，蓝宝石应用于消费电子产品将成为趋势，当年用于制造2英寸基板的蓝宝石晶体消费量将增长70%，到2016年的年消费量将进一步较2012年增长166%。IHS报告还称，2012年用于生产智能手机和其它消费电子产品的蓝宝石晶棒需求仅占总需求的不到5%，不过预计到2014

年，此领域的需求量将大幅升至总需求量的20%。也有更为乐观的分析指出，到2015年时，智能移动终端上的蓝宝石消耗量将是LED用衬底需求的2倍，2015年蓝宝石需求将是2013年的5倍。

2、指纹识别应用为蓝宝石市场提供广阔想象空间

指纹识别给蓝宝石行业带来了新的需求，即将上市的指纹支付更是打开了指纹识别市场的空间。“安全+便捷”的指纹识别与支付将迅速发展扩张，指纹识别将在智能手机上普及推广。

根据IDC预测的智能手机出货量，2015至2018年全球智能手机销量分别为14亿只、16亿只、17亿只、19亿只，而苹果仍从iphone5s 开始就使用指纹识别，目前苹果手机的全球市场占有率达到20%以上，我们保守预计2015年指纹识别的渗透率为25%，2016年随着小米等更多厂商的加入预计渗透率提高到40%，2017至2018年指纹识别的渗透率分别为50%、60%。一个指纹识别封装模组的价格大概在10至13美元，我们保守估计每只10美元，则计算出2015至2018年指纹识别在手机市场应用的规模分别为225.63亿元、394.60亿元、546.05亿元、719.48亿元，年复合增长率至少为47%，将带动蓝宝石面板的应用，扩大蓝宝石材料的需求。

图4 智能手机及指纹识别规模预测

3、可穿戴设备的兴起为蓝宝石应用带来新空间

在智能手机竞争格局初定的形势下，智能可穿戴设备浪潮迅速席卷整个互联网市场。自去年Google Glass发布以来，移动可穿戴设备成为市场焦点。在最近美国的CES 2014电子消费展中可穿戴设备大放异彩，不少便使用了蓝宝石来制造，如Wellograph公司推出的Sapphire健康手表、苹果手表Apple Watch的屏幕采用了蓝宝石。

可穿戴设备成为未来移动设备主流只是时间问题，部分智能可穿戴设备需要与手机相连，但综合性智能终端具备更强大的功能和更强的独立性，将成为可穿戴设备的主导产品。这类终端为方便人机交互，都需配备显示设备和各类窗口，将成为蓝宝石又一大新兴应用领域。

自去年Google Glass发布以来，移动可穿戴设备成为市场焦点可穿戴设备成为未来移动设备主流只是时间问题。我们预计，未来几年年将成为穿戴式设备爆发之年，预期各类穿戴式设备出货量将超过1亿支，同比增速超过100%。预计到2018年全球穿戴式设备出货量将

超过3亿只。

从市场空间来看，直观上可能被穿戴式产品替代的产品包括手表、墨镜等市场，2012年全球手表、墨镜市场规模已经达到810亿美元。未来一代穿戴式电子产品成为主流趋势，传统手表、墨镜市场可能面临极大的替代风险，也成为穿戴式设备中智能手表、智能眼镜市场空间可期待的数字。

如果蓝宝石晶片能在可穿戴设备上得到广泛应用，这将进一步刺激蓝宝石的需求空间，让蓝宝石行业充满无限想象。

军工、半导体应用存在发展潜力

蓝宝石单晶具有优良的机械性能、化学稳定性，耐高温性能好，强度高、硬度大，可以同时满足超高音速导弹对透波材料的苛刻要求。在材料的制备工艺方面蓝宝石可以生长单晶，然后加工成型，成品性能与单晶性能相同，而其它材料主要利用粉末热压铸烧结成型，其在性能上比原来的要稍低。因此，蓝宝石单晶已成为先进国家高速战斗机、导弹等中波透红外窗口材料的极佳选择。美国、英国、俄罗斯、以色列等军事强国都在极力开展大尺寸的蓝宝石红外窗口研究，而且已经实现￠300-500mm蓝宝石晶体或￠120mm以上半球状蓝宝石整流罩的制备能力，应用于美国响尾蛇系列Aim-9X空空导弹、南非A-Darter空空导弹、以色列Python-4空空导弹、英国Asraam先进近距离空空导弹等。

蓝宝石在其他领域的应用

1、仪器仪表行业

近年来，我国仪器仪表行业发展态势良好，增势明显。目前，我国中高档科学测试仪器国内市场满足率为30%，中低档科学仪器满足率为65%，生产过程测量控制仪表及系统产品在大型工程项目中的品种满足率达50%，中小型工程达70%。现代仪器仪表在当今社会的

重要作用可喻为，工业生产的“倍增器”，科学研究的“先行官”。

（1）半导体敏感元件制造

利用硅-蓝宝石制造的半导体敏感元件，对温度变化不敏感，即使在高温条件下，也有着很好的工作特性，蓝宝石的抗辐射特性极强，另外，硅-蓝宝石半导体敏感元件，无p-n漂移，因此，从根本上简化了制造工艺，提高了重复性，确保了高成品率。

（2）压力传感器和变送器

用硅-蓝宝石半导体敏感元件制造的压力传感器和变送器，可在最恶劣的工作条件下正常工作，并且可靠性高、精度好、温度误差极小、性价比高。

2、蓝宝石膜片与钛合金测量膜片和钛合金接收膜片

表压压力传感器和变送器由双膜片构成，钛合金测量膜片和钛合金接收膜片。印刷有异质外延性应变灵敏电桥电路的蓝宝石薄片，被焊接在钛合金测量膜片上。被测压力传送到接收膜片上接收膜片与测量膜片之间用拉杆坚固的连接在一起。在压力的作用下，钛合金接收膜片产生形变，该形变被硅-蓝宝石敏感元件感知后，其电桥输出会发生变化，变化的幅度与被测压力成正比。蓝宝石薄片，与陶瓷基极玻璃焊料连接在一起，起到了弹性元件的作用。

世界各国的蓝宝石发展

蓝宝石生产格局全球变化迅速，韩国产能快速提升。2008年之前美国（主要是Rubicon公司，曾为全球蓝宝石的最大供应商）、日本（主要有日厂京瓷、并木，主要生产3”晶片供本土使用）、俄罗斯为蓝宝石主要供应地区，占全球比率约为80%，2008年之后随着韩国政府主导的投资1.37兆韩元发展蓝宝石，韩国蓝宝石产能快速扩展，在2010年已经成为全球最大的蓝宝石产地，约占比25%。过

去的两年中全球有超过80家公司宣布进入蓝宝石领域，其中超过50家位于中国，蓝宝石晶体生长领域的参与者迅速增长到超过130家。

中国蓝宝石行业迅速发展，在世界地位提升。中国地区蓝宝石供应占比将快速提升，从2011年第四季度的16%迅速提升，2012年第四季度达39%。中国蓝宝石行业的迅速发展主要受益于自2008年国内LED产业的热络，导致LED用蓝宝石衬底供不应求，众厂商纷纷进入。2013年更多厂商产能陆续加入，预计随着市场将逐步腾飞，全球占比将得到进一步提升。

以上从LED衬底、电子及可穿戴等重点下游行业研究分析蓝宝石晶体材料的需求，通过分析可以看出无论LED衬底、电子及可穿戴都有很好的前景，对蓝宝石晶体材料的需求量越来越大。因此蓝宝石晶体材料具有良好的市场前景。