MicroLED行业研究报告文档格式.docx

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LED芯片业龙头，加码Micro-LED与化合物半导体25

2、乾照光电：

RGB中红光领导者，显示方案的必经之路27

自发光显示时代的新选择，Micro-LED必将成为主流显示技术之一。

Micro-LED显示技术是将传统的无机LED阵列微小化，每个尺寸在10微米尺寸的LED像素点均可以被独立的定址、点亮。

简单的讲，可以看作是小间距LED的尺寸进一步缩小至10微米量级。

Micro-LED的显示方式十分直接，将10微米尺度的LED芯片连接到TFT驱动基板上，从而实现对每个芯片放光亮度的精确控制，进而实现图像显示。

相较于LCD与OLED，Micro-LED功耗优势明显。

与LCD和AMOLED相比，Micro-LED的功耗将更低。

LCD被动发光的特点带来大量的能量损耗，由于OLED材料自身的特点，决定了其发光效率要远小于传统的III-V族半导体材料，约为传统LED的一半。

在相同的使用情况下，由于发光效率的提高，Micro-LED的耗电量将为AMOLED的一半，也就是LCD的20-40%。

各大厂商也在积极布局Micro-LED市场的空间。

三星、苹果、台湾产业链均在积极布局。

Micro-LED生产过程中需要技术突破，整体与OLED相似。

巨量转移是产业化进程最关键一步。

Micro-LED芯片制作则是在LED外延片的基础上，刻蚀成小于10微米尺度的单元，采用的技术与目前常规技术一致。

Micro-LED使用与OLED、LCD类似的TFT驱动背板。

因而，Micro-LED生产过程中的上述三步，均需要对现有技术进行升级，达到生产Micro-LED的需求。

芯片厂商最具潜力、最先获益——与OLED产业链对比。

我们可以看出，Micro-LED与目前OLED的产业链具有很多相同、重叠的领域。

对于这些相同的设备、材料、零件、制程，Micro-LED仅是对原有OLED的替代，并未产生新的需求点。

唯一例外的是，对于LED外延片，Micro-LED是新的需求点，新的增量来自于芯片厂的扩产以及对巨量转移技术的进步，那么至少LED外延片厂商将从Micro-LED的投产中显著受益。

市场空间广阔，LED外延片市场需求量多达千台。

以智能手表为代表的可穿戴设备将成为Micro-LED的首个需求引爆点，VR/AR设备、室内大屏显示、以及长期的智能手机、平板、电视等也是目前最具可行性和开发潜力的市场。

因此，在我们给予市场空间、渗透率的假设条件前提下，我们预计市场所需的MOCVD数量将会达到1000台以上，而对应的市场空间多达500亿美元以上。

从产业链的对比角度来看，芯片厂商将会是新增的、最受益的投资标的。

一、Micro-LED将会成为主流显示技术之一

Micro-LED

彩色显示技术一直向着更高画质、更低能耗的方向发展。

更高画质，意味着色域更广、对比度更高，更为真实的色彩显示；

而更低能耗对于移动设备意义非凡，意味着更持久的续航以及更为可以添加更多的功能。

彩色显示，经过了CRT显像管、等离子等显示技术，目前液晶显示（LCD）已成为显示技术的主流，OLED则是正在快速成长的下一代显示方式。

区别于LCD必须使用背光模组，OLED利用有机发光二极管作为自发光光源，多项指标优于LCD。

这也意味着自发光显示技术将成为未来的显示技术主流。

Micro-LED即微型发光二极管，是指高密度集成的LED阵列，阵列中的LED像素点距离在10微米量级，每一个LED像素都能自发光。

相比于使用LED背光背板的LCD显示技术以及LED显示技术，Micro-LED具有发光效率高、功耗低、响应快、寿命长的特点。

目前，包括索尼、苹果、三星等厂商都将Micro-LED视为次世代显示技术，不断加强研发投入。

Micro-LED实现彩色显示，主要有两种解决方案，RGB三色LED法、紫外（UV）LED/蓝光LED+发光介质法。

RGB三色方案即每个像素中包含三个RGB三色LED，一般采用倒装或检核的方式，将每个LED的正负极（P、N电极）与电路基连接。

使用LED全彩驱动芯片对每个LED芯片进行定址、独立的电流驱动，从而实现成像。

紫外（UV）LED或蓝光LED叠加发光介质的方法同样可以用来实现全彩色化显示。

已使用蓝光LED为例，需要搭配红、绿色发光介质即可实现彩色显示，这与前文所述的面板内（Inpanel）的QDLCD显示方案十分类似。

发光介质一般可分为荧光粉和量子点材料。

量子点具有发光效率高、単色性好的特点，因而量子点显示效果具有高色彩纯度的特点。

此外，目前常采用的涂覆技术有旋转涂布、雾状喷涂技术等，将雾状的量子点材料均匀的喷涂到紫外Micro-LED、蓝光Micro-LED上实现色彩转换。

目前该方案需要解决的主要问题主要是量子点技术不够成熟，难以承受高温，因而必须与Micro-LED芯片做好隔热处理；

保证喷涂过程中个颜色的均匀性、避免不同颜色的量子点之间的相互干扰等问题也需要进一步解决。

综上，无机LED材料天然的性能优势使得Micro-LED显示技术成为一项极具潜力的新技术。

首先，与OLED、量子点材料相比，无机LED材料不仅具有发光效率高的特点，更为重要的是不会受水汽、氧气或高温的影响，因而在稳定性、使用寿命、工作温度等方面具有明显的优势。

其次，作为显示屏应用于手机、穿戴式设备、VR/AR设备，Micro-LED显示屏具有低功耗、高解析度的特点，对于提升使用体验有着同样明显的优势。

目前，LED显示屏的像素尺寸都很大，在厘米、毫米量级，这就导致图像显示的细腻程度并不理想。

随着技术的发展进步，具有更小像素尺寸的Micro-LED技术体现出了巨大的潜力。

2、低功耗引来高关注，Micro-LED优势明显

（1）LCD显示技术，即液晶显示是目前主流的显示技术

其基本原理是，与两片偏光片相结合，通过调控液晶分子两侧的电压改变其分子取向，实现对光的偏振的操控，从而实现对通光量的改变。

液晶显示中必不可少的需要背光模组，液晶材料在显示中起到改变灰阶的作用。

使用彩色滤光片，将白光变成红绿蓝三色的光，从而实现彩色显示。

由于背光模组的使用，使得即便在显示全黑色的图样时，背光模组依然保持点亮状态。

而使用液晶调节通光量，无法将背光模组发出的白光完全阻挡，因而LCD并不能实现彻底的全黑显示，因此LCD显示的对比度有限，一般在1000:

1级别。

此外，由于液晶排列变化需要时间，一般在毫秒量级，因而LCD在显示动态场景时往往不够流畅。

OLED，即有机发光二极管，是利用有机发光材料作为自发光光源的显示屏。

近年来随着OLED成本下降和良率提高，OLED显示技术将得到广泛的应用。

特别是柔性OLED面板出现，对于穿戴式设备以及手机等消费电子，都有着重要的意义，而LCD受限于液晶层，很难实现柔性面板的制造，因此OLED也被认为是最佳的柔性屏方案。

根据驱动方式，OLED可分为无缘驱动（PMOLED）和有源驱动（AMOLED）。

PMOLED结构简单、成本较低，通过扫描方式点亮阵列中的像素，但在实现高分辨显示、大尺寸显示方面由于需要的驱动电压较高处于劣势；

而AMOLED为每个像素拥有独立的TFT，因而易于实现高亮度、高分辨率，同时功耗更低，但存在成本较高、工艺较复杂的问题。

三星是AMOLED的代表公司，三星Galaxy系列手机等产品已普遍使用AMOLED技术的显示屏。

（2）OLED材料发光效率仍有进一步提升空间

目前量产的OLED材料中，红色、绿色以磷光材料为主，而蓝色磷光材料由于寿命较短的问题仍未得到解决，目前以荧光材料为主。

继续开发磷光材料和TADF材料，是目前提升蓝色发光效率的主要途径。

2017年8月最新公布的苹果公司专利显示，苹果尝试使用红、绿色OLED搭配蓝色量子点的方式，解决上述蓝色OLED材料的诸多问题。

（3）Micro-LED技术最大的优势便是低功耗

目前显示屏幕所消耗的电量，约占到手机日常使用消耗总电量的30%。

由于无需背光模组、且LED发光效率优于OLED，Micro-LED具有发光效率高、功耗低的优势。

注：

1、以上对比基于2.4寸，200尼特的AMOLED屏幕作为测量基准；

2、OLED在使用全白过程中的电量消耗相较于全彩的屏幕消耗翻几倍多

目前主流的TFT-LCD显示技术，由于其实现彩色显示不可避免的依赖背光源的使用，导致了其能耗较高的缺点。

AMOLED的出现，由于从显示原理上避免了使用背光源，因而显示能耗得到了显著的提高。

当然，AMOLED的功耗与显示的画面有很大的关系。

画面以黑色为主时，AMOLED的耗电量仅为LCD的40%左右；

大部分图像显示情况下，AMOLED的耗电量占LCD的60-80%；

而在全白的显示情况下，AMOLED的耗电量甚至要超过LCD。

概括来讲，以手机为例，在游戏、影音使用过程中，AMOLED的低功耗优势明显；

而在短信等使用情境下，由于显示白色的区域较多，因而AMOLED的耗电量也相对偏高。

因此，降低AMOLED的功耗不仅需要从关键材料、硬件设计等方面优化，也需要从软件层面优化改进用户界面。

以上基于LCD与LED发展趋势给予的预测数据

（4）与AMOLED相比，Micro-LED的功耗将更低

由于OLED材料自身的特点，决定了其发光效率要远小于传统的III-V族半导体材料，约为传统LED的一半。

由此可以推测，在相同的使用情况下，由于发光效率的提高，Micro-LED的耗电量将为AMOLED的一半，也就是LCD的20-40%。

3、各大厂商争先布局，未来显示主流技术之一

苹果和Sony是Micro-LED领域最有力的推动者，两家选择了截然不同的商业化路径。

Sony选择将Micro-LED首先应用在室内大屏显示领域，并已推出多款产品。

苹果则是将以AppleWatch为代表的智能手表，作为Micro-LED最先落地的领域。

自2009年起，各大厂商已在Micro-LED领域早有布局。

该领域最主要的推动者是苹果。

为了制衡三星在OLED领域的优势，苹果积极推动下一代显示技术的研发。

2014年，苹果收购LuxVue，这家公司是Micro-LED领域的先驱，掌握众多技术专利。

据报道，苹果今年将在台湾进行Micro-LED的试产，台湾初创公司錼创（PlayNitride）负责试产。

台湾厂商在Micro-LED积极推进产业链整合。

台工研院不仅是牵头联络台湾厂商实现共同研发和产业链整合，同时也可以称得上是全球范围内Micro-LED最积极的倡导者。

目前已开展相关研发布局的公司有LED外延片及芯片生产商晶电，驱动IC设计与生产商聚积，面板制造商友达，鸿海（包括旗下夏普、荣创、群创）、半导体初创公司錼创（PlayNitride）。

涉及领域涵盖Micro-LED各个环节。

以智能手表为代表的可穿戴设备将成为Micro-LED的首个需求引爆点，VR/AR设备、室内大屏显示、以及长期的智能手机、平板、电视等也是目前最具可行性和开发潜力的市场。

二、技术突破，市场空间巨大，芯片厂最受益

1、巨量转移是产业化进程最关键一步

以目前Micro-LED主流技术路径来看，Micro-LED制造过程主要包括LED外延片生长、TFT驱动背板制作、Micro-LED芯片制作、芯片巨量转移四部分组成。

LED外延片生长采用目前常规的LED外延片生产方式，一般采用MOCVD方法，在蓝宝石或四元基片上外延生长蓝绿或红黄色LED外延片。

但是，作为Micro-LED显示所需的LED外延片，对LED外延片的均匀性、一致性要求很高，需要保证每个发光单元具有一致的发光特性。

目前，芯片巨量转移技术是主要技术难点，也是各家厂商研发的重点。

巨量转移是指将切割完成的百万量级的Micro-LED芯片，由LED外延片衬底，转移至驱动背板的基底。

再经过一系列的封装处理，实现彩色显示。

在RGB彩色显示方案中，要实现三种Micro-LED芯片的巨量转移，且需要保证三种颜色Micro-LED的准确排列，技术难度更高。

目前，LuxVue（苹果）、X-celeprint、eLux、台湾工研院等团队，均提出了各自的巨量转移方案。

与OLED产业链对比

OLED同样作为一种自发光显示技术，目前已得到广泛的应用。

特别是最新发布的iPhoneX采用了OLED屏幕，将极大的推动更多的消费电子产品采用OLED显示屏幕。

目前，OLED显示屏幕主要由韩国的三星、LGD两家公司生产，其中三星主要从事中小尺寸的OLED屏幕生产，LGD主要从事大尺寸OLED屏幕的生产。

过去一年，大陆厂商积极投资LTPS与OLED制造，主要目标集中在中小尺寸OLED屏幕。

OLED产业链较长，上游主要分为三部分：

设备、原材料、组装零件。

设备方面，国内企业实力明显较弱，特别是刻蚀、镀膜两部分为外商垄断。

国内企业依托在LCD显示生产中积累的经验，在后端检测设备方面较有竞争力。

原料方面，国内仅能提供低端的玻璃基板；

其他关键原料，如有机材料、偏光板、光刻胶、封装材料等完全依赖进口。

零件方面，也基本被外商垄断。

由此可以看出，国内厂商在OLED产业链中实力较弱，主要设备、原材料依赖进口。

目前，随着相关技术的不断发展，OLED材料、封装材料的成本已经不断下降，但仍是显示屏成本的主要组成部分。

因此，在OLED产业链中，OLED材料作为必不可少的发光材料，其价格走势必将对中下游的OLED面板生产和应用产生重要影响。

通过对比Micro-LED与OLED的产业链，我们可以看出，Micro-LED与目前OLED的产业链具有很多相同、重叠的领域。

唯一例外的是，对于LED外延片，Micro-LED是新的需求点，新的增量来自于芯片厂的扩产以及对巨量转移技术的进步，那么至少LED外延片厂商将从Micro-LED的投产中显著受益。

大陆LED外延片生产商，将是Micro-LED产业链中最优先获益的一环。

目前全球LED外延片市场中，大陆厂商量、质兼备。

有别于OLED材料依赖进口的现状，大陆厂商掌握Micro-LED发光材料，对于产业链中其他厂商来讲，推动Micro-LED相关产线改造升级的动力更强，更容易实现Micro-LED产业链整合，降低成本，扩大市场。

Micro-LED对使用的LED外延片其生长的均匀性、性能的一致性要求较高。

主要有两方面原因，一是Micro-LED芯片尺寸小，在LED外延片不均匀程度相同的情况下，芯片尺寸越小，不均匀性越容易体现出来；

二是Micro-LED的检测、电压标定、坏点维修较为困难，因此外延片性能的一致性，将直接影响检测等环节的成本。

提前布局巨量转移技术，LED芯片商已做好准备，期望向下游延伸。

由于目前Micro-LED尚处于实验室产品阶段，尚无批量生产，生产方案仍在探索中，尚未统一。

目前，众多LED外延片厂商已在Micro-LED巨量转移技术方面早有布局，期望能够实现产业链的向下延伸，实验从原料到成品的全产业链生产。

无论最终何种巨量转移方案脱颖而出，LED芯片商坐拥原材料、叠加相关技术储备，将是Micro-LED产业链中最具潜力、最先获益的一环。

3、市场空间广阔，LED外延片市场需求量多达千台

可穿戴设备中，智能手表占据半壁江山，且未来成长势头强劲。

根据IDC预测，到2021年，智能手表的出货量将从现在的7140万，增长至1.61亿，复合年增长率22.5%。

智能手表占全部可穿戴市场的份额也将由现在的56.9%上升至67.0%。

目前，智能手表用户的主要痛点之一便是电池容量有限、续航时间较短。

iWatch手表上添加LTE芯片，可以摆脱手机连接到移动网络独立工作。

独立的移动网络模块必将带来耗电量的增加，将进一步使有限的电池容量变得捉襟见肘。

而Micro-LED发光效率高、功耗低的特点极大的满足了这一需求。

Micro-LED具有的视角大、响应快、发光效率高、功耗低、易实现高PPI（像素密度）等优异特性，特别适合应用于头盔显示器、立体显示镜以及眼镜式显示器等AR/VR显示设备。

目前主流的VR设备采用OLED显示屏幕，存在像素密度较低的问题。

智能手机产业链无疑是市场现有体量最大的空间。

同时屏幕依旧是整个手机成本中最高的一环。

参照现阶段iPhoneX成本构成比，OLED屏幕占据成本端的约80美元，占比约19.38%。

倘若Micro-LED实现手机端屏幕的商业化运作，对于整个LED芯片市场将会是一场显著的带动。

我们参照OLED对于市场屏幕的渗透率作为对比，可以看到OLED在经历了两到三年的时间就已经拓展到市场上龙头地位。

这其中不仅仅是由于三星等核心厂商的推动，也是由于技术进步、下游需求拉动等多方面因素。

可以假设的是随着Micro-LED的技术不断兑现，优良的显示效果，成熟的产业链配套将会迎来新的一波机会。

根据智能手表、VR/AR设备、以及长期的智能手机、平板、电视等也是目前最具可行性和开发潜力的市场，我们估算Micro-LED整体的市场空间以及对应的芯片厂商MOCVD的需求量。

1、智能手表的像素数。

以Applewatchseries242mm款为例，单位屏幕像素数为312x390=121,680像素，分辨率333ppi。

2、VR设备的像素数。

以HTCVive为例，单位设备的像素数为1200x2160=2598000像素，分辨率447ppi。

3、智能手机的像素数。

以iPhoneX为例，单位设备的像素数为2436x1125=2743875像素，分辨率463ppi。

4、MOCVD设备生产能力，以单台月产0.6万片估算。

5、2吋单位面积可生产大小为10微米的发光芯片数量：

（1*2.54*10^3）^2*π/10^2=20.25*10^6颗芯片；

其他因此类推。

在此基础可以看到智能手机市场将会重点决定了未来Micro-LED的市场需求量，智能手机市场的出货量以及渗透率较为关键，我们对其做敏感性分析。

全产业链技术难点

目前，Micro-LED制造的主要难点在于将十万、百万量级的Micro-LED批量转移到TFT背板上，即巨量微转移（巨量转移）。

目前，范德华力、静电吸附、相变化转移和雷射激光烧蚀四大技术是主要研发方向。

其中范德华力、静电吸附及激光烧蚀方式是目前较多厂商发展的方向。

Micro-LED与TFT驱动背板的连接方式，主要研究方向有芯片连接（chipbonding）、外延连接（waferbonding）和薄膜连接（thinfilmbonding）。

芯片连接（chipbonding）是指将LED切割成包括磊晶薄膜和基板的微米级单结构，随后使用SMD或COB方法与显示基板连接。

外延连接（waferbonding）是指在LED的磊晶薄膜上，直接刻蚀形成微米级结构，随后将LED晶圆连接于驱动电路板，通过玻璃基板的方式实现最终显示。

典型代表：

苹果收购的LuxVue公司技术独到。

2014年，苹果收购了Luxvue公司，成为引发对Micro-LED持续与研发的关键事件。

Luxvue公司成立于2009年专注于Micro-LED技术的研发，其所拥有的Micro-LED相关专利是各家厂商当中最多的。

在巨量转移技术方面，LuxVue公司主要采用静电吸附技术。

该公司开发出了具有双极结构的转移头。

转移头凸起的平台部分有两个硅电极。

当转移头抓取基板上的Micro-LED时，两个硅电极分别施加正负电压，便可实现对Micro-LED的抓取。

1、分析过程中引用了LuxVue核心技术的指引，LuxVue是目前相对比较成熟的技术路径；

2、薄膜转移方案并非唯一的方案，在市场化因素的指导下，预计未来还会出现更加低成本、效率更高的技术手段

通过以上介绍可以看出，巨量转移技术是决定目前Micro-LED显示技术是否可行关键难题。

在考虑的工艺难度时，需要综合考虑面板尺寸、分辨率、像素大小、总像素数量等问题。

综合来看，小尺寸的可穿戴设备以及低分辨率、大像素间距的室内显示领域，因相对难度较低，将成为Micro-LED最有可能首先落地的领域。

而决定Micro-LED能否真正产业化生产，仍有七大挑战需要面对。

Micro-LED的产业化过程中，LED外延片厂商值得重点关注。

一方面，要关注LED芯片厂商在巨量转移技术上的研发，关注LED芯片供应商向下游的延伸；

另一方面，要关注一旦苹果等Micro-LED产品落地，最先获益的LED芯片供应商。

三、重点企业简况

LED芯片业龙头，加码Micro-LED与化合物半导体

LED芯片巨擘，加码化合物半导体：

深耕LED行业20载，LED龙头渐成型。

三安光电公司主要从事Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料的研发与应用，着重于砷化镓、氮化镓、碳化硅、磷化铟、氮化铝、蓝宝石等半导体新材料所涉及到外延、芯片为核心主业，分为可见光、

不可见光、通讯以及功率转换等领域。

收入利润稳增长，盈利能力远超同行。

2014Q1-2017年Q1三安光电的季度营收基本稳定增长，增速稳定。

归母净利润波动趋势较大，整体来看呈现较快增速。

2016Q1由于2015年的大降价导致销量较低，这也成为了这两年LED行业的拐点。

2016年二季度以来，三安光电营收和归母净利润不断增长。

相比较同行的历年毛利率水平，公司基于其规模效应、研发投入、产品结构及客户资源等多方面，保持了对于同行业对手的显著毛利率优势。

LED芯片行业产能出清，龙头公司市场集中度提高。

LED芯片行业的重资产、重资金的运行模式会迫使众多中小企业处于是否开工的犹豫状态。

LED芯片行业经历了低谷期，龙头公司整合行业，形成寡头市场。

未来产能