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2022年中国外延芯片行业市场现状及竞争格局分析 外延芯片市场规模持续上升【组图】

杜金牛

行业主要上市公司:兆驰股份(002429);三安光电(600703);华灿光电(300323);佛山照明(000541);乾照光电(300102)等

本文核心数据:外延芯片市场规模;外延芯片产能分布;外延芯片竞争格局

——外延芯片分为LPE、VPE、MOCVD

外延是半导体工艺当中的一种。在bipolar工艺中,硅片最底层是P型衬底硅(有的加点埋层);然后在衬底上生长一层单晶硅,这层单晶硅称为外延层;再后来在外延层上注入基区、发射区等等。最后基本形成纵向NPN管结构:外延层在其中是集电区,外延上面有基区和发射区。外延片就是在衬底上做好外延层的硅片。

按照衬底与外延层材料,可分为同质外延与异质外延。当外延膜在同一种材料上生长时,称为同质外延,如硅基外延硅;在不同材料上生长外延则称为异质外延,如硅基氮化镓(GaN on Si)。

按原子输入方式,LED外延片主要分为LPE(液相外延)、VPE(气相外延)和MOCVD(有机金属气相外延)技术,前两者主要用来生产传统LED,后者用于生产高亮度LED。随着高亮度LED越来越成为LED的主流,目前新购置的外延片生产设备均是MOCVD。

图表1:外延芯片分类

——中国MOCVD保有量持续上升

半导体照明的产值在中国已超过7000亿,2019年中国大陆MOCVD保有量超过2000台,约占全球总量的75%,在中微等公司的努力下,国产MOCVD装备的比例也在逐步上升。我国GaN基LED及半导体照明研发和产业化水平整体上与国际并跑,局部领跑。其中蓝光和白光LED光效与国际基本持平,长波长黄光LED光效领先国外约4~5年。南方科技大学、南京大学、厦门大学、清华大学在这些方面也都取得了不错的进展,TCL、康佳、阿尔泰等企业在其中投入了大量的资金,也是今年国家立项支持的重点研发计划。经初步统计,2021年中国大陆MOCVD保有量约为2541台。

图表2:2019-2021年中国大陆MOCVD保有量(单位:台)

——中国外延芯片市场规模不断扩大

产成品外延片的生长为LED的关键技术,但其专属的生长设备和大部分专利目前被国外公司垄断,国内生产商的外延片生长设备全部依赖进口。目前我国有十几家专业从事外延片生长的厂商,如三安光电、士兰明芯、乾照光电等。

2019-2021年,中国LED外延芯片市场规模整体呈现增长的趋势,2019年因疫情影响市场规模较低,但之后呈现上升趋势,2021年中国LED外延芯片市场规模为305亿元,同比增长38%。

图表3:2019-2021年中国LED外延芯片市场规模(单位:亿元)

——三安光电产能占比较大

在芯片企业持续扩产的背景下,2021年芯片环节TOP6营收将占上游整体规模的85%以上,且面向Mini-LED等利基市场,龙头企业本年度持续布局扩产,集中度将再获提升。2021年,外延芯片产能排名第一的是三安光电,排名第二的是华灿光电。

图表4:2021年中国外延芯片环节产能占比(单位:%)

——国外企业掌握外延芯片高端技术

外延芯片作为LED核心器件中的前端高技术产品,日本、德国、美国等地的企业掌握高端技术。国内市场企业竞争格局是外资企业产品技术占据主导,国内多家公司同时崛起。

由于LED外延生产环节属于资金技术密集型产业,一条外延片生产线通常需要亿元的投资,而MOCVD等外延片的核心生产设备业主要依赖进口,则进一步提高了中国LED外延行业的进入门槛。同时,生产外延片对于人才的要求比较严格,需要具有丰富经验的技术人员。这些因素导致目前国内外延片生产企业都分布在经济实力强、技术人才集中的中国东部和南部沿海地区。

图表5:中国LED外延芯片市场竞争格局

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