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LED行业分析报告
2018年LED行业分析报告
2017年12月
LED产品优点众多,产业迅速发展。
LED是第二代半导体材料(砷化镓GaAs)和第三代半导体材料(氮化镓GaN)产品中市场规模最大的一类,在最近20年获得了快速发展,2016年全球应用产值超过7000亿元。
目前中国大陆是LED行业最大的制造基地,上中下游产值占比均过半,且关键设备与材料已经逐渐国产化,是半导体各细分行业中为数不多的实现国产化的行业。
当前行业整体产值年均增速在20%左右,处于快速发展期。
LED行业持续向中国大陆转移,市场份额向龙头集中。
2016年第三季度以来LED行业持续高景气,产品供不应求,行业内主要企业业绩大幅增长。
LED行业向中国大陆转移的趋势将持续,市场份额向一线大厂集中的趋势也将持续。
2017年有能力扩产的企业都是一线大厂,17年四季度芯片价格策略性下调有利于淘汰落后产能和巩固大厂市场地位,龙头企业议价能力进一步增强。
一、LED产业发展迅速
1、LED概念及产业链
发光二极管LED(lightemittingdiode)是第二代半导体材料(砷化镓GaAs)和第三代半导体材料(氮化镓GaN)当前最重要的产品之一。
随着技术演进,基于砷化镓GaAs和氮化镓GaN材料生产的产品越来越丰富,除了发可见光的LED,还有紫外和红外LED,激光二极管LD,功率放大器PA,VCSEL芯片等等,制造工艺均有相通之处。
以目前应用最普遍的产品蓝光LED为例来说一下LED产业链。
(1)LED制作流程简述
①蓝宝石衬底制作
高纯度氧化铝粉制成蓝宝石晶棒,蓝宝石晶棒经过切割、抛光、打磨等一系列制程生产出衬底平片(直径为2寸或4寸的薄薄的圆片),图形化衬底(PSS)则需要将平片衬底经过湿法或干法工艺加工处理,以提升LED发光亮度。
②外延生长
蓝宝石衬底,放入MOCVD设备的石墨盘托盘中,通入MO源与特气,经过化学气相反应沉积在蓝宝石衬底表面上生长外延层,半导体外延层厚度仅几微米(包括过渡层、电子/空穴注入层和传输层、发光层等),长有外延层的衬底一般称为外延片(或磊晶)。
③芯片制作
外延片再通过研磨抛光、蒸镀、光刻、蚀刻等工艺制作电极并按一定的规定尺寸(比如10*10mil、45*45mil,1mil=0.0254mm)切割成大量的LED芯片(或称为晶粒)。
④封装环节
封装厂采购LED芯片、支架、荧光粉、封装胶等材料,利用封装设备将LED芯片封装成各种形状的用于背光、照明、显示等用途的灯珠。
小间距显示屏要求封装厂有技术实力封装尺寸更小的芯片(比如7mil*7mil或者更小)。
⑤下游应用
封装好的灯珠最终被应用厂商拿来和电源、散热器、连接控制器、光学元件、外壳等组件组装成LED器件,用于LCD屏幕的背光源、LED显示屏、通用照明(室内室外)、车灯、景观工程照明、信号指示灯等。
(2)核心设备与材料逐渐国产化
①MOCVD处于实现国产化关键期
国际重要供应商有美国Veeco、德国Aixtron;日本厂商研发生产的MOCVD设备不出口;国内新崛起的厂商有中微半导体、中晟光电,产出的MOCVD已经在国内各家LED芯片厂商规模应用,尤其是中微半导体2017年在国内市场份额占到一半以上。
2009-2012年是全球LED厂商的扩产高峰,当时供应厂商Veeco和Aixtron产能有限,中国大陆政府对LED芯片厂商采购MOCVD进行高额补贴(一台设备价值约1500万元,政府补贴就有1000万元),致使众多厂商进入LED生产领域大规模采购设备,当时市场关注LED企业是否能够抢到MOCVD设备厂商的供货。
2017-2019年是全球主要LED大厂的扩产周期,一方面是因为2010年前后投产的MOCVD设备将因老化而退出生产,需要新增产能补充,另一方面是全球LED芯片需求每年快速增长,需要全球LED芯片产能保持每年10%以上的增长。
在这个扩产周期中,将有两个特点:
一是本轮扩产将以大陆LED企业为主,国外传统LED大厂和台湾LED厂商优势渐失,盈利能力显著下降,扩产动力不足,扩产规模不及大陆。
中国大陆LED企业(从上游到下游)出口增长迅速,在全球市场份额逐年增加,成为全球LED制造基地,借助本轮LED行业的景气周期,中国大陆厂商市场份额将进一步提升。
二是本轮扩产周期中,国产MOCVD将扮演重要角色,三安、华灿等厂商都采购了相当比例(超过70%)的国产MOCVD设备,国产MOCVD价格比进口的低20%-40%,这也会在一定程度上压低进口设备的价格。
Veeco在蓝绿光MOCVD设备技术上具有明显优势,Aixtron则在红黄光MOCVD设备上具有优势。
未来一旦MiniLED和MicroLED得到大规模应用,消化掉的产能相当于当前全球LED芯片总产能的数倍。
②MO源已经全部国产化
MO是金属有机化合物,包括三甲基镓、三乙基镓、三甲基铟等。
重要供应商有Dow(美)、SAFCHitech(美)、AkzoNobel(荷)和国内的南大光电、亚格盛、江西镓铟光电等众多供应商。
国内以南大光电为首的MO源供应商掌握了核心生产技术,产能增加迅速,部分产品价格下降较快,当前处于底部附近,一定程度上供给过剩。
③衬底国产化率达到80%
半导体芯片的生产都是在衬底上面做外延工艺,LED生产所需要的衬底材料包括蓝宝石、硅、砷化镓、碳化硅、氮化镓等。
蓝绿光芯片占到整个LED市场的90%,使用的主流衬底是蓝宝石衬底(材料为三氧化二铝),外延生长就是在三氧化二铝衬底上长氮化镓,晶格匹配较差,需要生长过渡层缓冲;红黄光芯片占到市场份额的10%,发光材料主体是砷化镓(做一定掺杂),衬底材料是砷化镓,外延生长就是在砷化镓上面生长砷化镓,晶格完美匹配,无可替代。
中国大陆LED厂商使用的衬底主要是国内厂商供应,衬底行业是一个竞争较为充分而且已经国产化的行业。
④各类高纯气体国产化率不高
各类高纯气体是半导体生产工艺中重要的原材料,LED生产中重要的气体有砷烷,磷烷,硅烷、氨气、氢气以及氮气等。
电子级高纯气体市场呈现垄断竞争的格局,行业集中度高。
LED芯片制造所需的各类高纯气体主要被德国林德、美国空气化工、日本大阳日酸、昭和电工、普莱克斯、法国液化空气等厂商垄断。
这些化工巨头均在中国大陆投资设厂,方便供货。
国内厂商中,南大光电经过自主研发已经能够量产高纯砷烷和磷烷,并已经向大陆客户供货。
2017年5月22日三安光电公告,公司决定在厦门设立全资子公司厦门三安气体有限公司,主要从事特种气体的研发、生产和销售。
综上,MO源和衬底已经实现国产化;国内MOCVD设备厂商的技术水平已经达到国际先进水平,开始向客户供应MOCVD设备,国产化率将逐将提升;高纯特气种类较多,国内厂商逐渐有能力量产部分气体并出货,但是大部分气体还需要国内企业继续攻克难关,总体国产化率依然较低,在15%-20%之间。
2、应用领域不断拓展,技术进步快
和白炽灯、气体放电光源相比,LED照明的光效更高、寿命更长,抗震性能好,不含汞等重金属,体积更小,光谱中没有热量和辐射,可实现丰富多彩的动态变化色彩,容易实现数字化智能控制,是迄今为止真正能实现绿色照明的新型电光源技术,可以称为人类“第三次电光源技术革命”。
在应用领域方面,LED已经从最早的仪器仪表指示光源、交通信号等单色光应用,发展到目前的全彩显示屏、3C产品的背光源、各种景观装饰灯、汽车灯以及室内外照明等。
在光效方面,从最初的每瓦不到1lm发展到目前的高于每瓦200lm的白光LED,技术进步快速。
产值方面,中国大陆LED行业起步虽然晚于欧、美、日、韩和台湾地区,但是我国LED产业在政府的扶持下产值快速增长,2010年产值仅1260亿元人民币,2016年产值已经达到4576亿元人民币,CAGR达24%。
二、LED行业景气度有望持续,龙头最受益
1、LED产业继续向中国大陆转移
LED行业2016年全球应用市场规模7000亿元,并且仍以每年10%以上的速度增长。
中国大陆已经是全球LED最大的生产基地,芯片、封装和应用三个环节的产值继续增长并且占全球比重也持续上升。
虽然芯片是LED行业三个环节中壁垒最高的,但是以三安光电为首的中国大陆LED芯片企业持续研发新技术开发新产品,提升光效和产品性能,已经可以生产全球85%的LED芯片,剩余15%的高端芯片也将最终实现突破。
而且中国大陆芯片企业具有规模与成本优势,吸引的海外订单持续增加。
我们看到一个现象就是中国大陆芯片企业持续高速扩产以应对不断增长的需求,而海外芯片企业由于生产成本高,失去竞争优势,产能规模和收入没有增长甚至逐年萎缩。
特别是国产设备逐渐替代进口设备,国内芯片企业生产成本更具优势,预计17-19年中国大陆芯片产值占比将迅速攀升,有望在2020年占到全球芯片总产值的三分之二以上。
在封装和应用环节,门槛相对不高,中国大陆企业更是率先实现占比过半。
在产值持续增长的同时,我们也注意到行业集中度相对不高,竞争激烈,尤其是封装企业数量庞大,预计中国大陆当前仍有封装企业超过800家,企业盈利水平一般,毛利率普遍在20%以下,净利润率在10%以下。
这也侧面放映出中国大陆中下游环节市场集中度有待提高,盈利不佳甚至亏损的企业将面临淘汰,行业龙头企业未来成长性看好。
海外企业在中国企业的竞争包围下,也不得不收缩产能甚至退出LED行业。
2、扩产主要来自行业龙头,行业集中度提升
虽然国内芯片企业整体竞争力和盈利能力较强,但是由于盈利能力受到规模、技术、成本和管理水平的影响,各家企业盈利能力相差也非常大。
长期以来一直保持较强盈利能力的芯片企业只有三安光电一家,无论从技术和规模角度,还是从成本和管理水平角度衡量,三安光电都具有显著优势。
近两年来,华灿光电技术水平大幅进步,通过2017年的大幅扩产,规模优势逐渐明显,18年武汉老厂整改以后将摆脱旧产能成本高的困扰,短板逐渐减少,竞争力得到提升。
澳洋顺昌虽然入行较晚,但是赶上行业低谷时期低价购入生产设备,产线相对较新且成本具有一定优势,17年通过大规模扩产弥补了规模较小的短板,后期如果技术水平能够大幅提升,在中高端产品市场打开销路,则竞争能力会具有显著优势。
乾照光电红黄光产品水平国内一流,在MiniLED和MicroLED得到商业化应用之前,仅靠LED显示屏(包括小间距)市场难以支撑其大规模扩产,而且其竞争对手三安光电在红黄光领域深耕细作,具有技术和规模优势。
随着MiniLED和MicroLED得到商业化应用,渗透率逐渐提升,对红黄光芯片需求将爆发。
乾照光电当前正在扩产红黄光芯片产能,扩产幅度接近一倍。
18-19年江西产线将投产,总体扩厂规模较大。
除了以上4家行业龙头大规模扩产,行业内其余企业扩产规模相对较小,主要是持续亏损没有资金实力进行扩产或在扩产后较难实现盈利,部分盈利能力不错的企业扩产规模较小。
通过17-19年3年左右的扩产和淘汰,芯片行业格局将进一步稳定,市场份额向龙头集中的程度加强。
在LED封装环节,情形与芯片环节大致相同,有实力扩产的企业都是排名靠前大企业。
国外封装企业基本没有扩产,从年度营收变化上看,产能还有萎缩。
只是中国大陆当前仍有大约1000家的封装企业,市场集中度相对较低,盈利能力偏弱。
从中国大陆封装龙头扩产与营收40%左右的增幅来看,要高于行业平均15%的增速,反应了行业集中度在持续提升。
中国大陆封装代表企业木林森、国星光电、鸿利智汇2016年的营收规模都在全球前十位,另外中国大陆的瑞丰光电、聚飞光电等近十几家公司规模较大,全球排名前30位。
由于中国封装企业代工业务发展较快,所以持续高速扩产,有望3-5年内全球前十大封装企业中有中国企业超过5家。
3、设备国产化加速老旧产能淘汰
2010年起中国
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