藍寶石項目有關情況

1、LED藍寶石襯底項目有關情況隨著2009年背光源市場的爆發(fā)，LED行業(yè)迎來新的發(fā)展。市場預計未來4年LED行業(yè)仍將主要由背光源市場帶動發(fā)展，而從遠景照明市場來看，LED行業(yè)的前景不可估量。下游應用市場的放量使得上游產品供不應求，藍寶石襯底一路上漲。因此，選擇以藍寶石襯底為切入口介入LED行業(yè)，無論從盈利來看還是LED行業(yè)發(fā)展周期來看，時機都是恰當的。LED是由超導發(fā)光晶體產生的超高強度的燈光。發(fā)出的熱量很少，不象白熾光那樣浪費太多熱量，不像熒光燈那樣因消耗高能量而產生有毒氣體，也不像霓虹燈那樣要求高電壓而容易損壞，已被全球公認為一代環(huán)保高科技產品。將LED與普通白熾燈、螺旋節(jié)能燈及T5三基色熒

2、光燈進行對比，結果顯示：普通白熾燈的光效為12lm/W，壽命小于2000小時，螺旋節(jié)能燈的光效為60lm/W，壽命小于8000小時，T5熒光燈則為96lm/W，壽命大約為10000小時，而直徑為5毫米的白光LED光效理論上可以超過150lm/W，壽命可大于100000小時。有人還預測，未來的LED壽命上限將無窮大。2010年前后，美國將有55%的白熾燈和熒光燈被半導體替代，每年可節(jié)電350億美元。日本2006年就要用半導體燈大規(guī)模替代傳統(tǒng)白熾燈。LED是繼煤油燈、電燈之后人類的第三次革命。面對這樣巨大的商機，全球照明巨頭均把目光瞄準LED市場。一、LED 的優(yōu)勢1、節(jié)能：半導體照明采用直流驅動

3、，超低功耗（單管0.03-0.06 瓦），電光功率轉換接近100%，相同照明效果比傳統(tǒng)光源節(jié)能80%以上。LED 固態(tài)照明被認為是21 世紀的照明新節(jié)能光源，因為在同樣亮度下，半導體燈耗電僅為普通白熾燈的1/10，而壽命卻可以延長100 倍。2、環(huán)保：相對于白熾燈照明，LED 光譜中沒有紫外線和紅外線，既沒有熱量，也沒有輻射，是冷光源，可以安全觸摸。相對于節(jié)能燈，LED 不含汞元素，是典型的綠色照明光源。3、壽命長：LED 是固體冷光源，環(huán)氧樹脂封裝，燈體內也沒有松動的部分，不存在燈絲發(fā)光易燒、熱沉積、光衰等缺點，使用壽命可達6 萬到10 萬小時，相當于白熾燈的100 倍。4、多變換：LED

4、光源可利用紅、綠、籃三基色原理，在計算機技術控制下使三種顏色具有256 級灰度并任意混合，即可產生256×256×25616777216 種顏色，形成不同光色的組合變化多端，實現豐富多彩的動態(tài)變化效果及各種圖像。5、信息化：與傳統(tǒng)光源單調的發(fā)光效果相比，LED 光源是低壓微電子產品，成功融合了計算機技術、網絡通信技術、圖像處理技術、嵌級，靈活多變的特點。由于半導體照明具有上述特點，所以半導體照明被譽為人類照明歷史上的第三次革命。目前全世界都在尋求解決經濟發(fā)展和能源短缺的矛盾，都在尋找人類社會與環(huán)境和諧發(fā)展的途徑，半導體照明產業(yè)必將帶來巨大的投資機會。中國照明用電占總用電量的

5、12，到2010 年中國的發(fā)電量將達到3 萬億度，照明用電約為3600 億度，假設采用LED 照明能夠節(jié)約50的用電量，就相當于節(jié)約了兩個三峽發(fā)電站的年發(fā)電量。二、藍寶石晶體與LED的關系LED產業(yè)鏈的制造環(huán)節(jié)細分為：上游藍寶石單晶片襯底制作，中游外延晶片生長、芯片、電極制作、切割和測試分選；下游的產品分裝。其應用領域分為三大部分：照明應用、顯示屏、背光源應用。LED的應用范圍主要由LED芯片發(fā)光強度（mcd，毫坎德拉）和發(fā)光效率（lm/w，流明/瓦）決定。發(fā)光強度越大、發(fā)光效率越高，應用越廣。藍寶石的主要成分是氧化鋁（Al2O3），藍色是由于其中混有少量鈦（Ti）和鐵（Fe）雜質所致。藍寶石

6、晶體具有高聲速、耐高溫、抗腐蝕、高硬度、高透光性、熔點高（2045）等特點，它是一種相當難加工的材料，因此常被用來作為光電元件的材料。目前超高亮度白/藍光LED的品質取決于氮化鎵磊晶(GaN)的材料品質，而氮化鎵磊晶品質則與所使用的藍寶石基板表面加工品質息息相關，藍寶石(單晶Al2O3 )C面與-和-族沉積薄膜之間的晶格常數失配率小，同時符合GaN磊晶制程中耐高溫的要求，使得藍寶石晶片成為制作白/藍/綠光LED的關鍵襯底材料。通常GaN基材料和器件的外延層主要生長在藍寶石襯底上。藍寶石襯底有很多的優(yōu)點：首先，藍寶石襯底的生產技術成熟、器件質量較好；其次，藍寶石的穩(wěn)定性很好，能夠運用在高溫生長過

7、程中；最后，藍寶石的機械強度高，易于處理和清洗。因此，大多數工藝一般都以藍寶石作為襯底。三、市場目前全球最大的藍寶石供應商是日本的Kyocera京瓷，2007年與Namiki（納米奇，日本）、Rubicon（盧比肯，美國）一起排名前三，國內最大的生產廠商是哈爾濱工大奧瑞德光電有限公司，主要生產工藝采用提拉法。市場4英寸晶片的需求迅速增長歐司朗、昭和電工等一些大公司開始將部分生產轉向更大尺寸的襯底，2英寸藍寶石晶片在LED制造業(yè)中任然保持主導地位。據權威市場調研機構高工LED產業(yè)研究所(GLII)統(tǒng)計數據顯示，2010年全球藍寶石基板供應量為3785萬片，而需求量則為4240萬片。先前市場數據顯

8、示2011年藍寶石基板供應量將提升至5900萬片，不過照目前形勢觀察，市場真正需求量不足4000萬片。市場上2寸單片藍寶石襯底的價格由高峰期35-40/美元左右的水平下降至約為30-36/美元，到2季度2寸基板平均價格將可能進一步下探至28-33/美元左右。到下半年藍寶石價格大幅度下降，價格跌幅達60%，到九月份為止價格跌至10/美元左右。專家認為目前市場主流的2英寸藍寶石襯底價格到年底前會在10-12/美金左右徘徊。對于未來價格的走勢，專家認為2012年下半年市場價格才會慢慢回升，15美元應該是一個比較合理的價位。四、投資目前國內已有多家企業(yè)涉足LED藍寶石襯底項目，投資大約都在幾十億人民幣

9、。參照國內最大藍寶石生產廠商協(xié)鑫光電科技有限公司LED用藍寶石單晶襯底片生產線項目。協(xié)鑫集團2011年大力布局LED節(jié)能產業(yè)，首先選擇了產業(yè)鏈上游的藍寶石襯底材料，分別在江蘇阜寧和徐州設立生產基地。到今年底將擁有多種生長方式的長晶爐300余臺以及從瑞士、美國、日本等引進的尖端切片、研磨、拋光等加工及檢測設備數百臺，月產藍寶石晶片可達120萬片，形成中國產量最大、加工能力最強、設施最為完整的藍寶石襯底材料產業(yè)鏈。協(xié)鑫LED阜寧藍寶石項目于2010年11月開工建設，計劃總投資40億元。項目共分3個模塊推進，每個模塊新上160臺套國際、國內技術先進的長晶爐及配套的切、磨、拋等設備300臺套。項目全部

10、投產達效后，年產藍寶石單晶襯底片1500萬片；年可實現銷售100億元，利稅40億元.今年10月28日，全國重點光伏企業(yè)協(xié)鑫光電科技（徐州）有限公司舉行藍寶石晶片產能逾越1000萬片藍寶石晶片慶典。該項目成為全國最大的化工新能源材料藍寶石晶片生產基地。五、評估與多晶硅產業(yè)相比較，LED藍寶石襯底項目具有如下優(yōu)勢：1、LED藍寶石襯底項目在國內外市場大以目前國內上游外延廠藍寶石采購鏈來看，臺灣晶美2010年在大陸的藍寶石基板市場占有率超過六成，其余份額主要有藍晶、焦作科瑞斯達、青島嘉興光電、武漢東駿等廠商瓜分。位居全球前十的藍寶石供應商亞洲占有五席，約67%的市場份額，同時亞洲也是藍寶石最大的消費

11、地，僅臺灣企業(yè)和日本企業(yè)就分別用去銷售總量的58%和19%。2、生產過程中污染低本項目大氣污染物主要有滾磨工序產生的粉塵、清洗工序產生的硫酸霧、堿性氣體、氮氧化物、氟化物等；廢水主要包括生活污水、初期雨水、地面沖洗水、生產廢水、兩級噴淋塔排水及酸堿廢水等；主要的噪聲設備有研磨機、拋光機、風機等；產生的主要固體廢物有生活垃圾、廢拋光液、絮凝沉淀物、粉塵、原料桶、污泥等。廢水：本項目產生的生活污水、生產廢水、噴淋廢水、初期雨水、地面沖洗水等經預處理后，近期排入自建的地埋式污水處理裝置處理；遠期排入污水處理廠處理，最終進入青山河。廢氣：本項目產生的廢氣主要為滾磨工序產生的粉塵及清洗工序產生的酸堿廢氣

12、、氮氧化物、氟化物等，其中粉塵經布袋除塵器處理后，通過15米高的排氣筒排放；清洗工序產生的廢氣經“水洗+堿洗”兩級吸收塔處理后，通過15m高的排氣筒排放，可以滿足大氣污染物綜合排放標準中相關排放標準限值要求。噪聲：本項目設備產生的噪聲經對設備進行合理布局、隔聲、減震、消音處理后，可確保廠界噪聲達標排放；項目主要對高噪聲源進行控制，如風機進行安裝消音器等。固廢：本項目產生的生活垃圾由環(huán)衛(wèi)部門統(tǒng)一清理；廢拋光液及廢研磨液由供貨廠家回收處理；絮凝沉淀物外售作水泥添加劑使用；污泥及原料桶委托有資質單位處置。因此，LED藍寶石襯底項目與多晶硅項目比較，幾乎不產能廢氣、廢固；產生少量廢水，可用中和或稀釋方

13、法處理后排放。污染少；占地面積相對小，對環(huán)境影響?。划a品重量小、體積小，便于運輸。3、投資小2011年國內藍寶石襯底企業(yè)十五強顯示：協(xié)鑫光電投資40億、重慶四聯(lián)30億、青島嘉星1.2億、哈工大奧瑞德光電投資20億等等。投資額度都在40億以下，大多數企業(yè)在一個億左右，投資額度較小。而多晶硅項目則需要上百億的投資，使入藍寶石項目的企業(yè)可以更有余力進行項目的投資。4、產業(yè)鏈增值高LED藍寶石項目擁有從藍寶石晶棒、切片、圓片、基板（襯底）完整的產業(yè)鏈。高純氧化鋁（三氧化二鋁），純度是5N(99.999%)一般市場價格是350-550人民幣/公斤。1公斤5N三氧化二鋁粉體長出的1公斤晶棒晶體可以賣1.5

14、萬-4萬。由原料價格55.56-87.3美元增值到2380.95-6349.21美元。而多晶硅項目產業(yè)鏈的增值情況為：大約200元/公斤多晶硅料長出晶棒可以賣到857元，大約增值了4倍，相比較而言藍寶石襯底產業(yè)鏈的增值高，資本收益最大化。5、國家發(fā)改委控制門檻低LED藍寶石襯底項目符合集團發(fā)展節(jié)能產業(yè)的戰(zhàn)略，屬于國家鼓勵發(fā)展的項目，屬于LED行業(yè)的最上游，是解決LED行業(yè)發(fā)展的瓶頸。業(yè)內人士指出，LED市場準入門檻較低，初始投資1億元就可建廠，使得各地紛紛上馬LED項目，而不少以前從未涉足LED產業(yè)的上市公司也紛紛加入其中。大量LED項目建成后將會凸顯LED產業(yè)不集中、產能過剩、市場無序競爭、

15、人才缺乏等棘手問題。從上面來看進行LED項目有許多劣勢，這如有人說過“沒有倒閉的行業(yè)，只有倒閉的企業(yè)”，這些都是現在入市的最佳優(yōu)勢，藍寶石襯底價格的下降，必然會使一些低產能、低投資、低科技含量且盲目入市的中小企業(yè)遭到淘汰，從而使這一產業(yè)進行新一輪的洗牌。這些都促使一些有經濟能力且對技術進行改革的大型企業(yè)脫穎而出，大型國企的優(yōu)勢在于國家的大力扶持和他們本身有其他企業(yè)作為這一項目的堅實后盾。今年1月24日,工業(yè)和信息化部、國家發(fā)展和改革委員會、環(huán)保部等三部委共同發(fā)布了多晶硅行業(yè)準入條件,對于多晶硅項目建設條件和生產布局、生產規(guī)模和技術裝備、資源回收利用及能耗、環(huán)境保護、監(jiān)督與管理等方面做出詳細規(guī)定

16、之后，多晶硅項目的審批工作就變的異常困難，而現在國家并沒有對藍寶石項目給予限制，這就使藍寶石項目的申報工作可以順利成章的進行。當前受國際、國內市場的影響，尤其是各國制定的專項推進計劃，LED產業(yè)發(fā)展形勢趨好。2003年7月，我國正式啟動了“國家半導體照明工程”； 國家發(fā)改委2008年與聯(lián)合國開發(fā)計劃署（UNDP）、全球環(huán)境基金（GEF）合作共同開展“中國逐步淘汰白熾燈、加快推廣節(jié)能燈”項目，開始研究編制中國逐步淘汰白熾燈、加快推廣節(jié)能燈。符合國家或行業(yè)發(fā)展規(guī)劃。2009年10月12日，由國家發(fā)改委、科技部等6部門聯(lián)合制定的半導體照明節(jié)能產業(yè)發(fā)展意見正式發(fā)布，組織實施“十城萬盞”工程，將有力的帶

17、動國內LED照明市場的發(fā)展。預計到2015年，LED產業(yè)規(guī)模將突破5000億元。  六、技術1、藍寶石的生長技術（1）鋁礦石原料到5N高純氧化鋁的生產技術藍寶石晶體原材料為氧化鋁碎晶，生產利用率大于97%，已經完全國產化。氧化鋁主要是從鋁礦石中提取出來的，鋁礦石主要有一水硬鋁石一水軟鋁石和三水鋁石。這些都是煉鋁的礦石。從礦石提取氧化鋁有多種方法，例如：拜耳法、堿石灰燒結法、拜耳-燒結聯(lián)合法、醇鋁法等。拜耳法一直是生產氧化鋁的主要方法，其產量約占全世界氧化鋁總產量的95左右。拜耳法拜耳法是奧地利拜耳（）于 1888年發(fā)明。其原理是用苛性鈉（NaOH）溶液加溫溶出鋁土礦中的氧化

18、鋁，得到鋁酸鈉溶液。溶液與殘渣（赤泥）分離后，降低溫度，加入氫氧化鋁作晶種,經長時間攪拌,鋁酸鈉分解析出氫氧化鋁，洗凈,并在9501200溫度下煅燒，便得氧化鋁成品。析出氫氧化鋁后的溶液稱為母液，蒸發(fā)濃縮后循環(huán)使用。堿石灰燒結法 適用于處理高硅的鋁土礦，將鋁土礦、碳酸鈉和石灰按一定比例混合配料，在回轉窯內燒結成由鋁酸鈉(Na2OAl2O3)、鐵酸鈉(Na2OFe2O3、原硅酸鈣（2CaOSiO2）和鈦酸鈉（CaOTiO2）組成的熟料。然后用稀堿溶液溶出熟料中的鋁酸鈉。此時鐵酸鈉水解得到的NaOH也進入溶液。如果溶出條件控制適當，原硅酸鈣就不會大量地與鋁酸鈉溶液發(fā)生反應，而與鈦酸鈣、F

19、e2O3H2O 等組成赤泥排出。溶出熟料得到的鋁酸鈉溶液經過專門的脫硅過程，SiO2形成水合鋁硅酸鈉(稱為鈉硅渣)或水化石榴石3CaOAl2O3xSiO2(62x)H2O沉淀(其中x0.1),而使溶液提純。把CO2氣體通入精制鋁酸鈉溶液，和加入晶種攪拌，得到氫氧化鋁沉淀物和主要成分是碳酸鈉的母液。氫氧化鋁經煅燒成為氧化鋁成品。水化石榴石中的Al2O3可以再用含Na2CO3母液提取回收。拜耳燒結聯(lián)合法該方法可充分發(fā)揮兩法優(yōu)點，取長補短,利用鋁硅比較低的鋁土礦,求得更好的經濟效果。聯(lián)合法有多種形式,均以拜耳法為主,而輔以燒結法。按聯(lián)合法的目的和流程連接方式不同，又可分為串聯(lián)法、并聯(lián)法和混聯(lián)法三種工

20、藝流程。醇鋁法國外用醇鋁法了，醇鋁法工藝得到高純的氧化鋁是有多種方法決定 。醇鋁法純度比金屬鋁直接水解法、硫酸鋁氨法、拜耳法高1-2個數量級。具體工藝過程如下：第一醇鋁法用5個9金屬鋁塊反應，因為金屬鋁和異丙醇丁醇、乙醇反應快，不需要用刀具加工成鋁粉末，這個就避免了用刀具加工帶入鐵的污染。第二得到了金屬乙醇鋁異丙醇鋁后他是金屬有機化合物，可以在230-250度精餾，可以去掉前餾分和底餾分雜質，收集主流段得到高純的醇鋁液體，精餾醇鋁氣化經過冷凝得到液體。被蒸餾的物料其中即使有鐵、鎳、硅銅等雜質也不會氣化，留在了釜底，這樣就提純了產品，這個是其他工藝沒法做到的。第三乙醇鋁精餾后在230度進行陶瓷膜

21、（5個9氧化鋁陶瓷膜提純）分離提純，除去鉀鈉鋅等雜質，進一步提純。經過了兩道提純。最后醇鋁再和高純水水解，這個和其他一樣。然后采用陶瓷膜在150-160度繼續(xù)分離，除去雜質再進行水洗凈化。這個工藝要用到醇，高溫，高壓，成本高。 國外企業(yè)由于這個工藝出來的產品純度高，能確保達到長出優(yōu)質LED襯底用藍寶石的要求。眾所周知，長LED藍寶石的5N 氧化鋁 ，鐵必須小于6pp， 硅小于5pp，鋯小于1pp，銅小于1ppm，鉀、鈉小于1ppm 否則不能用。此外，長LED藍寶石的高純氧化鋁要純度高、長晶體過程中不能有氣泡、要白。長出的晶體位錯、晶格要匹配，否則沒用，只能做工業(yè)寶石，不發(fā)光，賣不出價格。長藍寶

22、石襯底要用5個9氧化鋁原料。 不能用4個9氧化鋁塊。用4個9燒的晶體長不出優(yōu)質的藍寶石。（2）藍寶石晶棒生長技術目前，世界上藍寶石生長技術主要有兩種，分別是泡生法和單晶提拉法。先介紹這兩種方法如下：晶體提拉法簡稱CZ 提拉法,先將原料加熱至熔點后熔化形成溶燙，再利用一單晶晶種接觸到熔湯表面，在鏡中與熔湯的固液界面上因溫度差而形成過冷。于是熔湯開始在晶種表面凝固并生長和晶種相同晶體結構的單晶。晶種同時以極緩慢的速度網上拉升，并伴隨以一定的轉速旋轉，隨著晶種的向上拉升，熔湯逐漸凝固于晶種的液固界面上，進而形成一軸對稱的單晶晶棒。這是從熔體中生長晶體最常用的方法之一。泡生法的原理是先將原料加熱至熔點后熔化形成熔湯，再以單晶之晶種(