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              藍寶石行業未來幾年在這些領域潛力巨大
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              藍寶石行業未來幾年在這些領域潛力巨大

              藍寶石行業未來幾年在這些領域潛力巨大

              藍寶石除了可作為裝飾藍寶石Sapphire(藍寶石單晶體)是現代工業重要的基礎材料,材料的基因決定材料的應用屬性方向,優良的光學性能、物理性能和化學性能基因讓藍寶石在科學技術、國防與民用工業、電子技術等眾多領域得以廣泛應用。

                                   藍寶石本可以靠顏值吃飯

                                        它卻靠實力打天下

                                       牛掰特性,應用廣泛

              例如防化學腐蝕,耐高溫、導熱好、硬度高(莫氏硬度高達9,人稱最硬的金剛石莫氏硬度為10)、透紅外、化學穩定性好等特性,使其被廣泛應用于紅外軍事裝置、衛星空間技術、高強度激光窗口材料;獨特的晶格結構、優異的力學性能、良好的熱學等屬性使藍寶石晶體成為實際應用的半導體GaN/Al2O3發光二極管(LED),大規模集成電路SOISOS及超導納米結構薄膜等最為理想的襯底材料;光學穿透帶很寬,從近紫外光到中紅外線都具有很好的透光性的特性,使其被大量用在光電元件中。

                  

                                        藍寶石玻璃光學窗口片

                                        來源:深圳賡旭光電

                                 氧化鋁原料管夠,生產工藝是核心競爭力所在

              天然藍寶石數量極其罕有,因此工業上使用的藍寶石大多為人工合成(長出來的樣子如下),生產藍寶石晶體的原料為高純氧化鋁粉體。相信粉體圈圈內人都知道,中國氧化鋁粉體廠家產業規?;牟簧?,因此從原料供應的角度來說,藍寶石這個材料是原料管夠。業界通識,出于降成本考慮,生產高質量、大尺寸的藍寶石晶體是藍寶石應用成本的關鍵,盡管生產大尺寸晶體的工藝困難會在一定程度上在增加成本,但規?;洕谝欢ǔ潭壬峡梢詭碚w成本的下降。

                                    個頭一個比一個大的藍寶石晶體

                                        來源:晶盛機電
              一個極為經典的“大尺寸藍寶石更好應用”案例就是:更大尺寸晶棒可以降低原材料的損耗,6英寸的圓晶生產的芯片是2英寸圓晶的10~12倍,然而幾何面積增加只有2英寸圓晶的9倍,圓晶曲率的下降帶來的"邊緣效應"可以在外周形成更多的芯片。

              哪些領域被看好?

              藍寶石的應用領域涉及襯底材料,軍事、武器方面的應用及消費性電子智能終端等,目前襯底依舊是藍寶石的重要應用領域,主要以LED襯底材料為主,襯底材料應用占比約75%,非襯底材料應用占比約25%。

              1992年日本工程師中村修二劃時代地利用藍寶石基板制備了GaN外延層并順利實現藍光LED制作之后(就是時下最潮流的:GaNonAl2O3LED芯片),藍綠光LED實現了井噴式的大爆發,藍寶石晶體化學成分為氧化鋁,晶體結構為六方晶格,其具有超高的硬度,在高溫下物理、化學性質穩定,光學性能優秀,逐漸成為藍綠光LED的主流選擇。

              藍寶石目前主要應用在LED襯底,LED的襯底也主要它是它是它。而傳統的LED行業(可見光波段,常規Size的)市場容量雖然巨大,但競爭白熱化,似乎已經難有增長空間,因此發掘新的應用領域成了實現藍寶石行業增長的動力來源。據藍寶石業內專家預測,在未來3-5年藍寶石行業主要增加機會在UVLED、mini/microLED及消費電子及這3大領域。

              潛力股1:UV-C-LED(深紫外LED

              LED的日子不好過,主要原因還是生產過剩,自從氮化鎵LED藍光與綠光芯片技術國產化之后,除了紅光之外,可見光波段的芯片價格就呈現指數下降,盡管市場容量極大,但中國制造能量更大,大到足以讓藍光綠光LED從鉆石價到黃金價......最后到白菜價。

              雖然可見波段LED不給力,但是有一個波段的UV-C-LED波段的LED,價格依然堅挺。根據UV能量的大小不同,即波長的不同,我們又把UV分成三種,它們分別是:UVA320~410nm)、UVB280nm~320nm)、UVC200nm~280nm)。

              UV-LED市場應用中,UV-A占有大市場份額高達90%,其主要的應用市場為固化,涉及到美甲、牙齒、油墨印刷等領域。除此之外,UV-A也導入商業照明,可以使白色衣物看起來更潔白;UV-B以醫療為主,據報導293nmUV-B可以產生維生素D3,抑制骨骼疏松癥等代謝性骨病,尤其是缺乏日照的地區(應用小眾);UV-C則主要應用于殺菌消毒,自新型冠狀病毒肺炎疫情在全球傳播以來,消費者殺菌消毒意識迅速提高,防疫商機也帶動了UV-C-LED系列產品的需求。

              LEDUV印刷固化面光源

               

              來源:深圳市海特奈德光電科技有限公司

              不同波長的LED價格和市場份額主要是受技術門檻的影響,波長越短的技術要求越高,UV-C-LED價格約是UV-A波段LED價格的10倍。UV-C具有徹底的殺菌消毒功能,可以廣泛應用于白色家電、凈水、空氣凈化、醫療和軍事等領域(市場容量大大的),而且UV-C技術門檻最高,附加值最大,擁有極高的毛利率。因此UV-C-LED的應用是廣泛的,如果它能大量應用當然也是會帶旺藍寶石襯底的市場需求。

              盡管UV-C-LED相比于傳統的汞燈而言可圈可點之處很多,但目前UV-C-LED還存在外延層制備技術難度大、芯片結構設計困難、芯片封裝材料限制多、芯片散熱困難等問題,導致UV-C-LED價格實在太高了難以得到大范圍的推廣。但從材料基因上及市場需求來看,UV-C-LED應用潛力真的很大。

              圖片來源:湖北深紫科技有限公司

               

              潛力股2:mini/microLED

              前面提到,可見波段LED日子有點不好過,但其實并非所有的可見光波段的LED都沒有發展機會了。據調研機構TrendForce發表的2020年十大科技產業趨勢,其中MiniLED、MicroLED位居趨勢之一,并且將大量應用在高端產品上,MiniLED將與OLED直接競爭。消費電子龍頭、TV廠商、面板企業和LED顯示產業鏈上中下游都卯足了勁將更多的注意力、資金、技術投入到了火熱的Mini/MicroLED市場。電子信息時代,除了芯片不斷進步以外,屏幕顯示的材料也是不斷迭代中,真是生命不息,創新不止,驚喜不斷。

              你還記得這個大屁股顯示器么

              大屁股顯示器也叫CRT顯示器,學名為“陰極射線顯像管”

              實際上,從本質上來說,MicroLED、MiniLED一樣,都是基于微小的LED晶體顆粒作為像素發光點,區別在于,MicroLED是采用的1-10微米的LED晶體,實現0.05毫米或更小尺寸像素顆粒的顯示屏;MiniLED則是采用數十微米級的LED晶體,實現0.5-1.2毫米像素顆粒的顯示屏。而我們耳熟能詳的小間距LED,采用的是亞毫米級LED晶體,最終實現1.0-2.0毫米像素顆粒顯示屏。miniLED被視為過渡技術,是一種類似LED但規模較小的產品,MicroLED類似OLED,基于像素,其生產過程更為復雜。

              華碩32英寸MINI-LED背光4K顯示器,采用MINI-LED背光技術,其LED比傳統尺寸小一半,以更密集的方式提高亮度控制的粒度。它能夠實現1,152區動態背光控制,具備更高亮度和更深暗度,提供更佳對比并且準確重現HDR內容。

              據悉,MicroLED耗電量僅為LCD10%,0LED50%。另外,與同樣屬于自發光顯示器的OLED相較,在同樣的電力下,亮度比OLED熒幕高出三倍,并具有較佳的材料穩定性與無影像殘留。而且類比于平時我們見到的LED顯示屏(一塊塊拼接起來的那種呢),采用“模塊化”的方式用戶可以隨意添加屏幕,對于屏幕添加的數量目前沒有上限限制。

              更小的LED可以取得更好的顯示效果和分辨率,更小的LED需要芯片微縮化,而為了適應芯片微縮化,對于設備的要求自然也會提升。因此Mini/MicroLED最關鍵的技術和工藝問題都存在于芯片和設備部分,所以這也是投資以及技術研發力度最大的部分。這一領域主打高端市場,毛利潤高,但技術難度也同時存在。

              潛力股3:消費電子

              消費電子領域是一個體量極大的市場,自然是藍寶石材料不能停止探索其應用可能的市場熱點,在這一領域通常是用作視窗口材料使用。其一開始被點燃大概是是某果整的導火索,盡管某果最后還是放棄了藍寶石屏幕,似乎是給藍寶石在手機屏上的應用潑了一盤冷水,但這絕對不阻礙藍寶石在消費電子上的探索。

              或許藍寶石一時半會兒是不可能攻破其大尺寸薄片應用(很遺憾手機屏幕現在算是大尺寸)的致命弱點:啵啵脆,但稍微小塊一點的它還是能hold住的。例如是個機子就得有的鏡頭蓋,還有時下非常潮流的移動可穿戴設備某Wacth,某智能手環、某智能手表等的窗口材料都有藍寶石的身影。

                   

              科技進步讓藍寶石走進千家萬戶

              雖然現在藍寶石在消費電子的應用比例是比較小的,但以消費電子的市場容量來說,體量真是不少呢,如果藍寶石晶片廣泛被可穿戴設備上的應用,將會大大刺激藍寶石的需求空間,讓藍寶石行業充滿無限想象空間。而在消費電子類中最讓藍寶石業界期待的“在手機屏幕上的應用”受限于目前的加工制造水平還不能得到大量的推廣,自然還是有好長的路需要走。

              本文內容來自粉體圈。

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