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一文读懂LED芯片行业,背后都有啥隐秘江湖?

来源:www.xhktech.cn发表时间:2017-04-22

随着各国将白炽灯淘汰推上日程,经历了一轮起落的LED似乎又焕发了生机。纵观整个LED产业链,我们可以看到,LED芯片领域是LED产业链的高毛利环节,行业平均毛利率较高,未来高盈利能力大概率将持续: 
 
1)行业历经洗牌后,低端产能被淘汰,国内大厂大规模扩产高端产能,抢占市场份额,行业走向寡头垄断的局面,17年末三安和华灿在国内的市占率有望提升至40%和30%,大厂具备的资金、技术和规模优势将加宽护城河。
 
2)上游MOCVD设备环节,国内厂商如中微半导体和中晟光电已逐渐打破国外垄断格局,2016年两家在国内的市占率已超过10%,国产化有望推动设备成本降低。 
 
3)芯片大厂向上游整合,三安和华灿的衬底蓝宝石材料都具备自产能力,原材料自产进一步提高盈利能力。
 
基于此,我们来看一下你不知道的LED芯片江湖
 
LED芯片渐热,产能向国内转移
经过多年的发展,LED芯片的价格已通过光效的提升得以降低。芯片生产的成本主要有可变成本和固定成本两部分,可变成本包括衬底、金属有机反应源和气体等约占65%,固定成本包括折旧及其它约占35%。
 
LED芯片的制造成本
 
厂商技术的提升带来LED光效的提高,单位面积外延片上可切割的芯片数量增加,芯片成本下降,芯片价格亦逐年下降。
 
芯片作为LED产品的重要组成部分,占产品成本的比例高。以通用照明为例,芯片占通用照明产品成本的18%。
 
以照明产品为例,LED芯片占成本18%
 
芯片价格的下降直接促使LED灯泡产品价格的下降(价格约是节能灯的1.3倍),较低价格推动LED照明渗透率的快速提升。从2011年开始LED照明渗透率迅速提升,到2016年,全球LED照明渗透率接近30%,预计到2020年将超过60%。
 
供给端收缩引发并驱动LED芯片行业景气转好。2014年以来LED芯片的产能明显过剩,LED芯片的价格被不断压低、利润空间被挤压等导致企业亏损,LED芯片龙头晶元光电以冻产和涨价的方式扭转亏损的局面。2016年年初,LED芯片龙头晶元光电率先关闭蓝光LED芯片产能的20%?25%。作为龙头企业,晶元光电占据市场份额大,其供给端收缩促使LED芯片供需结构得以改善。2016年5月晶元光电又将部分蓝光芯片价格调涨,幅度最高达15%,随后三安、华灿等LED主流厂商提价,行业供给过剩的格局被打破。
 
LED芯片公司自2016年以来陆续提价
 
LED芯片高端产能紧缺,国内三安光电、华灿光电等龙头厂商受益。2017年国内主流芯片厂转向高端产能并进行扩产,三安光电预计2017年扩产30%-40%,华灿光电将扩产翻倍以上,由于多年持续布局高端产品并进行大额的研发投入,华灿光电和三安光电在高端芯片的性能已达国际领先水平。
 
下游需求增长是新增产能消化的途径之一。LED照明行业是LED应用比重最大的部分,占整体应用市场的比重达48%,其需求也将带动LED市场发展。2016年全球LED照明行业的市场规模约为350亿美元,到2020年有望提高至650亿美元,将拉动新增产能的消化。受到需求增长的影响,2017-2020年LED芯片产值年复合增长率将达到8%,到2020年全球LED芯片产值将超过80亿美元。
 
LED芯片行业市场规模(亿美元)及未来增长预测
 
中国LED芯片在全球的市占率持续提升,海外订单转移将是消化新增产能的另一重要途径。经过LED行业洗牌,海外LED芯片企业减产,三星、LG关停部分产能,Cree在高功率芯片上减产25%,国外芯片企业将部分产品移交至国内企业进行代加工,2016年国内芯片出口占国内芯片总产值的9.6%,同比提高1.6个百分点,同时国内产能增速为24%,超过全球增速13个百分点,2017年国外外延芯片减产、订单转向国内的局面仍将延续。
 
海外企业不断减产外延芯片[左轴:地区产能(万片/月,以2寸片计算),右轴:增速(%)]
 
海外订单转移主要由于海外LED芯片企业竞争力已不如国内,国内LED芯片厂商的成长更为可期。国内LED芯片企业相对更强的盈利能力将有利于规模扩张。与晶元光电相比,华灿光电、三安光电的毛利率、净利率等盈利指标都更好。晶元光电虽然营业收入规模大,但由于生产成本高,其盈利能力不佳。海外LED芯片厂多与晶元光电有类似的盈利问题,竞争力大不如国内企业,而海外的芯片产能仍占比较高,因此海外产能转移带来的订单仍有持续增长空间。
 
在海外产能转移、下游需求增长和国内大厂大力扩产的市场情况下,我们大致测算了未来几年LED芯片行业的供需情况。LED芯片的测算在外延片的基础上进行调整,外延片产量根据MOCVD设备的数量进行测算,测算以全年为准,并假设2016年芯片的需求数为1。
 
供给端:1)海外产能关停,国内扩产情况。2)低端产能逐步淘汰,以Veeco为例,设备每4年面临一次重大升级,未来应逐步淘汰2012-2014年的机型,全球购置的折合K465i机型MOCVD约为800台,目前全球保有量为3100台,保守估计每年淘汰100台。
 
需求端:1)随着成本的演进,单片外延片可切割的芯片数量增加,根据每年平均光效提高约10%,则可切割的芯片数量增加1.1倍。2)下游应用市场规模增长,根据Trendforce的预测,全球应用市场规模年复合增长率为8%,考虑芯片成本每年下降10%,折算外延片出货量。
 
根据测算,伴随低端设备出清,我们预计本轮供给缺口从2017年到2019年将持续存在
 
全球LED芯片供给和需求预测
 

 

行业竞争格局改善,迈向寡头垄断
行业历经洗牌,呈现垄断竞争格局。在行业发展及政府补助的双重驱动下,大量厂商涌入,导致行业竞争力量较为分散。2015年晶电为扩大市场份额挑起价格战,LED芯片市场价格出现断崖式下跌,芯片厂商的毛利率下滑。
 
15Q4-16Q1芯片厂商毛利率低
 
在价格跳水的市场环境下,设备和技术落后的小厂生产效率低、成本无法支撑,挤出效应明显,2009年国内共60余家厂商,2016年仅存20家左右,且行业历经洗牌后集中度大幅上升,CR3从2009年的29%上升至2016年的44%。
 
2014年全球LED芯片竞争格局
 
2016年全球LED芯片洗牌后呈现寡头竞争格局
 
低端产能被淘汰后,行业产能过剩的情况得以扭转,全球LED外延片供需状况得到改善。
 
2016年全球LED外延片供给量已小于需求量(单位:万片)
 
供需结构的改善带来厂商利润空间的逐渐释放,16年芯片价格逐渐回升,芯片厂商的毛利率得以恢复。
 
随着海外产能向国内转移,国内大厂具备资金、技术和规模优势,积极扩产、抢占市场份额。同时,2011-2012年国内小厂商大幅扩产增加的MOCVD因生产效率不及新型设备,在2015-2016年作为低端产能出清淘汰,考虑到政府补助减少,而小厂不具备资金能力购买新型设备,小厂关停,洗牌效应明显,国内大厂的市占率进一步提高,竞争更为集中,行业走向寡头垄断格局。预计到2017年末,国内市场CR2将达到70%,国内巨头三安和华灿的市占率将分别达到40%和30%。
 
2011-2017年国内厂商MOCVD设备保有量
 
大厂优势凸显,增厚行业进入壁垒。LED芯片行业所需的资金和技术均具有较高的壁垒。资金方面,芯片厂家的固定资产规模普遍超过10亿元,以制备外延片必备的生产设备MOCVD为例,2016年124片机的价格超过200万美元。技术方面,光效的提升需要技术水平作支撑,光效越高,一定面积切割的芯片数量越多,成本越低,三安、华灿等国内大厂光效远超世界中位数,技术优势突出。
 
预计2017年底国内市场市占率情况
 

 

国产设备切入,加速LED芯片洗牌
MOCVD是LED芯片最重要的上游设备,主要用于LED外延片的生长,具备以技术为核心、更新换代快、价格下降明显的特点。此外,由于龙头厂商持续投资,设备厂提前把最新设备放在龙头企业里用,量产时调试时间更短。技术更迭致使效率提高、成本下降:以Veeco的三代MOCVD设备为例,EPIK系列折合2寸片单批次产能是K465i的4.4倍,而成本则下降40%。
 
以Veeco为例MOCVD设备更新周期短
 
不同机型成本比较
 
国内MOCVD厂商凭借价格优势已切入三安、华灿供应链,国外厂商的垄断格局逐渐被打破。2016年,本土企业中微半导体和中晟光电的MOCVD在国内的市占率分别达到3%和8%,国产MOCVD市占率超过10%。
 
国产MOCVD设备市占率已超过10%
 
LED芯片所需的衬底是蓝宝石的主要应用,2016年占应用结构比重达到80%。
 
2016年LED衬底占蓝宝石应用比例80%
 
近年来,LED芯片厂商向上游衬底材料整合,如龙头厂商三安通过子公司晶安光电布局蓝宝石衬底业务,华灿光电通过收购蓝晶科技100%的股份整合上游,两家巨头均已具备自产能力。通过向前整合,进一步奠定高盈利能力的基础。
 
LED芯片厂商向上游衬底材料整合,已具备自产能力
 

 

技术推动行业成长,MicroLED引领趋势
技术发展将主导行业的未来走向,具备技术实力的厂商将从竞争中脱颖而出。一方面,技术的进步可以降低成本,提高LED在现有应用领域如照明领域的渗透率,另一方面,技术的进步可以开拓新应用,如MicroLED可应用于显示领域,有望促进LED芯片需求量的提升。
 
技术是LED芯片行业发展的核心因素
 
超小间距LED(Micro-LED)指代LED微缩化和矩阵化技术。在一个芯片上集成高密度微小尺寸的LED阵列,使其体积约为目前主流LED大小的1%。每一个像素均能够定址、单独驱动发光,将画素点矩阵由毫米级降低至微米级。
 
Micro-LED承接LED的高效率、高亮度、高可靠性及反应时间快等特点,而耗电量仅为LCD的10%,色饱和度接近OLED,被视为新一代显示技术的完美应用。与同样是自发光显示的OLED相比,Micro-LED亮度比其高30倍,解析度可达1500PPI,相当于AppleWatch采用OLED面板达到300PPI的5倍之多,色彩也比OLED更容易调试,使用寿命更长。由于系统的体积和重量可再缩小,兼具低功耗、反应快等特质,穿戴设备是其最有机会导入的领域。
 
Micro-LED凭借相对LCD、OLED不可替代的优势,具备广阔的应用商机。对于分辨率在600PPI以上的显示领域,Micro-LED未来有望取代LCD、OLED成为面板显示器的主流技术,而省电特质使其可适用于AR/VR头盔及智能手表等穿戴式装置荧幕,并适合作为户外显示面板、头戴式显示器(HMD)、汽车抬头显示器(HUD)所用。此外,未来Micro-LED有望应用于汽车仪表盘以及消费电子方面的笔记本电脑、智能手机等设备。
 
从短期来看,大小尺寸两头发力,有望最先实现量产。从产业化进度来看,目前Micro-LED技术产业化有较大不确定性,而屏幕越小,产业化难度越低,如OLED最先在小屏幕领域的手表和手机获得大规模应用。随着苹果有可能在未来AppleWatch产品中使用Micro-LED显示技术,Micro-LED的产业化进程也有望从智能手表、虚拟现实和可穿戴设备等小屏幕显示领域开始。
 
Micro-LED应用商业化量产速度预测
 
Micro-LED技术提高有望带来芯片用量的大幅增长。根据测算,每1亿台Micro-LED智能手表、电脑和电视将分别消耗超过70万片、3000万片和15亿片2寸外延片产能。当Micro-LED在消费电子终端年出货渗透率达到50%时,即手机9亿部、智能手表0.2亿只、电脑2.2亿台、电视1.1亿台,按照折合每片2寸片200元的价格计算,Micro-LED芯片市场规模将达到3800亿元,远超过现有的450亿元,市场发展空间巨大。
 
随着技术和成本瓶颈的逐渐突破,Micro-LED显示器市场有望从2018年开始快速成长,在2025年达到3.3亿台的出货量。根据Yole的预测数据,一旦Micro-LED能够克服既有挑战并建立其供应链,则有望最早从智能手表切入进入商业化量产阶段,并加速其技术与供应链的成熟,从而在电视、平板电脑、笔记本电脑等领域逐渐展开应用。而智能手机的应用导入可能要到3-5年以后,但未来有希望快速渗透到超过50%的显示器市场占有率。
 
Micro-LED显示器市场出货量预测
 

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