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報(bào)告完整目錄：
①業(yè)務(wù)概述
三安光電成立于2000年，是目前國(guó)內(nèi)化合物半導(dǎo)體布局最全面的龍頭公司，在業(yè)務(wù)范圍方面以LED 業(yè)務(wù)為基礎(chǔ)，2014年成立三安集成將化合物半導(dǎo)體業(yè)務(wù)拓寬至射頻通信、 電力電子和光通訊等微電子器件領(lǐng)域（提供集成電路晶圓代工服務(wù)），以三安集成為核心，構(gòu)建三大化合物半導(dǎo)體技術(shù)平臺(tái)。2017 年，三安光電開(kāi)始布局泉州、鄂州、長(zhǎng)沙等化合物半導(dǎo)體基地，在LED和化合物半導(dǎo)體集成領(lǐng)域成為國(guó)內(nèi)最大的化合物半導(dǎo)體龍頭公司。此外，在產(chǎn)業(yè)鏈布局上，三安光電從外延片到化合物半導(dǎo)體器件有完整的縱向產(chǎn)業(yè)鏈布局。
業(yè)績(jī)構(gòu)成：
三安光電自2018年起，將LED芯片與集成電路晶圓業(yè)務(wù)合并歸為“化合物半導(dǎo)體業(yè)務(wù)”，通過(guò)查詢子公司信息，可分拆出晶圓的收入占比，但毛利無(wú)法查詢。2019年以來(lái)，由于LED行業(yè)供給過(guò)剩，導(dǎo)致價(jià)格大幅下降，甚至20年毛利率都是負(fù)數(shù)，這也導(dǎo)致了廢料銷(xiāo)售毛利占比極高。材料、廢料收入，主要來(lái)自貴金屬?gòu)U料回收并對(duì)外銷(xiāo)售產(chǎn)生的收入。該業(yè)務(wù)曾受到交易所問(wèn)詢，三安光電反饋，貴金屬因其良好的穩(wěn)定性、導(dǎo)電性等物理特性，被廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體芯片制造的電極制作環(huán)節(jié)中。而其LED芯片業(yè)務(wù)和集成電路芯片業(yè)務(wù)生產(chǎn)工藝中，均需要用到貴金屬。高純度的貴金屬材料經(jīng)過(guò)高溫熔合蒸鍍之后，殘留在產(chǎn)線、設(shè)備等多處地方，需作為貴金屬?gòu)U料回收，由此產(chǎn)生了較高的收入。從業(yè)績(jī)構(gòu)成來(lái)看，三安光電當(dāng)前處于轉(zhuǎn)型階段，正從傳統(tǒng)LED業(yè)務(wù)向化合物半導(dǎo)體轉(zhuǎn)型。
②主營(yíng)業(yè)務(wù)分析
傳統(tǒng)業(yè)務(wù)——LED業(yè)務(wù)：
三安光電為我國(guó)LED領(lǐng)域龍頭企業(yè)，圍繞LED芯片做產(chǎn)業(yè)鏈垂直一體化，通過(guò)兼并收購(gòu)、合資合作等方式向上下游延伸，已經(jīng)形成了藍(lán)寶石襯底—外延片—芯片—封裝—應(yīng)用的完整產(chǎn)業(yè)鏈（升級(jí)），其中核心產(chǎn)品芯片覆蓋高中低端，LED芯片及產(chǎn)品（芯片和路燈等）目前收入占比高達(dá)90%以上（其中芯片貢獻(xiàn)50%以上），芯片在國(guó)內(nèi)市占率達(dá)到38%，國(guó)際市占率近20%。
LED產(chǎn)業(yè)鏈上游為襯底材料——外延片——芯片（襯底和外延片分別屬于芯片的基材和中間產(chǎn)品），中游封裝，下游應(yīng)用。整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈從上游至下游呈現(xiàn)資本和技術(shù)要求逐漸降低，勞動(dòng)力需求逐漸上升的特性，該特性也決定了整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的價(jià)值量主要集中于上游。 由于技術(shù)壁壘的存在，從上游往下游拓展較為容易，從下游往上游拓展不易，而三安光電則是典型的從上游向下游拓展的路徑。
三安光電起家于外延片，外延片由襯底+外延層構(gòu)成，是芯片的核心，襯底又稱基板，是外延層半導(dǎo)體材料生長(zhǎng)的基底，在LED芯片中起到了承載和固定的作用，襯底材料的選擇主要要考慮與外延層的匹配程度和材料本身的特性。而外延層是指在一塊加熱到適當(dāng)溫度的襯底基片上導(dǎo)入氣態(tài)物質(zhì)所生長(zhǎng)出的特定半導(dǎo)體薄膜，該薄膜主要有氮化鎵GaN和砷化鎵GaAs兩種，決定LED發(fā)出不同顏色的光，其中GaN可用于制造白光LED，因此各廠家多集中于生產(chǎn)GaN外延層，目前用于生產(chǎn)GaN基材的襯底主要有藍(lán)寶石（AL2O3）、硅（Si）、碳化硅（SiC）、GaN單晶材料、氧化鋅（ZnO）等，材料技術(shù)也是三安光電能從LED延伸到半導(dǎo)體領(lǐng)域的根本。
目前LED業(yè)務(wù)仍然是三安光電的絕對(duì)主營(yíng)，但LED 供需結(jié)構(gòu)階段性失衡，產(chǎn)品價(jià)格下降。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間調(diào)整，2020年下半年開(kāi)始行業(yè)逐漸觸底，三安光電從去年下半年開(kāi)始業(yè)績(jī)呈現(xiàn)明顯回暖。三安光電在現(xiàn)有產(chǎn)線基礎(chǔ)上，積極布局 Mini/Micro LED、高光效 LED、車(chē)用 LED、紫外/紅外LED 等新興應(yīng)用領(lǐng)域，謀取差異化競(jìng)爭(zhēng)。
Mini LED 又名“次毫米發(fā)光二極管”，燈珠間距和芯片尺寸介于小間距 LED 與 Micro LED 之間，是對(duì)傳統(tǒng)LED的改良產(chǎn)品。目前Micro LED技術(shù)尚存在突破難點(diǎn)，Mini LED技術(shù)則屬于小間距LED到Micro LED的過(guò)渡技術(shù)，與 Micro LED 相比，Mini LED 無(wú)需克服巨量轉(zhuǎn)移的技術(shù)門(mén)檻，技術(shù)難度較低而生產(chǎn)良率更高，更容易實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，目前部分廠商已進(jìn)入規(guī)模量產(chǎn)階段。生產(chǎn)設(shè)備方面，Mini LED 可使用大部分傳統(tǒng) LED 生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)，因此具有更高的經(jīng)濟(jì)性。
從應(yīng)用角度看，Mini LED 目前擁有兩種應(yīng)用路徑，一是取代傳統(tǒng) LED 作為液晶顯示背光源，采用更加密集的燈珠間距改善背光效果；二是以自發(fā)光的形式實(shí)現(xiàn) Mini RGB 顯示， 在小間距 LED 的基礎(chǔ)上采用更加密集的芯片分布，實(shí)現(xiàn)更細(xì)膩的顯示效果。由于 Mini LED 背光技術(shù)相對(duì)成熟，目前 Mini LED 的應(yīng)用以 LCD 背光源為主，行業(yè)內(nèi)廠商紛紛推進(jìn)； 而 Mini RGB 現(xiàn)階段仍面臨技術(shù)困難和成本問(wèn)題，顯示產(chǎn)品相對(duì)較少，主要為展示用品。
采用 Mini LED 背光技術(shù)的 LCD 顯示屏，在顯示亮度、對(duì)比度、色彩還原能力和 HDR 性能等方面優(yōu)于傳統(tǒng) LED 背光方案，相比 OLED 顯示則在成本和壽命方面具有優(yōu)勢(shì)，因此在大尺寸電視、筆記本電腦、車(chē)用面板和戶外顯示屏等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用空間。
從應(yīng)用領(lǐng)域看，Mini LED 的應(yīng)用仍以作為背光顯示為主，目前全球主流廠商基本完成了 Mini LED 背光研發(fā)進(jìn)程，進(jìn)入小批量試樣或大批量供貨階段。
目前三安光電產(chǎn)品類型已涵蓋汽車(chē)照明、Mini LED、Micro LED、高光效、紫外、紅外、植物照明等應(yīng)用，截至 2020 年 9 月，三安光電就 Mini LED、Micro LED 芯片已實(shí)現(xiàn)批量供貨三星，已成為其首要供應(yīng)商并簽署供貨協(xié)議，有望于今年實(shí)現(xiàn)大規(guī)模出貨。同時(shí)，與科銳、格力電器、美的集團(tuán)等國(guó)內(nèi)外下游大廠建立合作伙伴關(guān)系。
轉(zhuǎn)型業(yè)務(wù)——化合物半導(dǎo)體制造：
半導(dǎo)體材料在過(guò)去主要經(jīng)歷了三代變化。硅（Si）為第一代，砷化鎵（GaAs）第二代、氮化鎵（GaN）和碳化硅（SiC）為第三代，相比第一代半導(dǎo)體，后者是由兩種或兩種以上元素以確定的原子配比形成的化合物，因此也被稱為化合物半導(dǎo)體材料。
憑借制程成熟及成本較低的優(yōu)勢(shì)，以第一代硅質(zhì)半導(dǎo)體材料制作的元器件已成為了電子電力設(shè)備中不可或缺的組成部分。但硅質(zhì)半導(dǎo)體材料受自身性能限制，無(wú)法在高溫、高頻、高壓等環(huán)境中使用，因此化合物半導(dǎo)體由于其高電子遷移率等特點(diǎn)開(kāi)始嶄露頭角。但需要注意，這三代半導(dǎo)體材料并非完全的替代關(guān)系，而是基于各自的特性有各自的應(yīng)用領(lǐng)域，只是在局部領(lǐng)域上，后者對(duì)硅材料形成了替代。
化合物半導(dǎo)體主要應(yīng)用于射頻通信、電力電子和光電子領(lǐng)域，如下圖：
GaAs/GaN 等化合物半導(dǎo)體的芯片制造工藝與LED芯片類似，但由于功能復(fù)雜，用于集成電路的化合物半導(dǎo)體在材料特性、外延方式和制造環(huán)境等方面的要求與LED不同，因此需要采用專門(mén)的生產(chǎn)工藝流程與產(chǎn)線設(shè)備，從而產(chǎn)生了化合物半導(dǎo)體 IC 制造工廠。與硅基集成電路產(chǎn)業(yè)類似的，也產(chǎn)生了 IDM（整合元件制造商，三安集成屬于該模式）和 Fabless（無(wú)晶圓設(shè)計(jì)公司+晶圓代工廠）兩種商業(yè)模式。作為半導(dǎo)體新材料，目前GaAs/GaN、Sic等新型半導(dǎo)體化合物行業(yè)均保持高速增長(zhǎng)，市場(chǎng)空間十分廣闊，且存在很強(qiáng)的進(jìn)口替代空間。
砷化鎵相關(guān)業(yè)務(wù)進(jìn)展：目前三安光電砷化鎵射頻產(chǎn)品以 2G-5G手機(jī)、WIFI 為主，客戶累計(jì)近100家，客戶地區(qū)涵蓋國(guó)內(nèi)外。砷化鎵射頻 2021年上半年擴(kuò)產(chǎn)設(shè)備已逐步到位，產(chǎn)能達(dá)到 8000 片/月，未來(lái)目標(biāo)擴(kuò)產(chǎn)到 3 萬(wàn)片/月，對(duì)標(biāo)穩(wěn)懋 4-5 萬(wàn)片/月產(chǎn)能規(guī)模，三安光電未來(lái)有機(jī)會(huì)成為全球領(lǐng)先的砷化鎵制造企業(yè)。此外，在砷化鎵 VCSEL 方面，三安光電 10G/25G VCSEL 產(chǎn)品已通過(guò)行業(yè)內(nèi)重要客戶驗(yàn)證，進(jìn)入實(shí)質(zhì)性批量生產(chǎn)階段，出貨量快速增長(zhǎng)，量產(chǎn)客戶達(dá)到55 家。
氮化鎵相關(guān)業(yè)務(wù)進(jìn)展：氮化鎵產(chǎn)業(yè)鏈包括襯底、外延、設(shè)計(jì)及制造環(huán)節(jié)，其中三安光電在外延、制造等環(huán)節(jié)皆有布局。三安光電在硅基氮化鎵功率器件方面客戶認(rèn)證進(jìn)展順利，2020 年完成約 40 家客戶工程送樣及系統(tǒng)驗(yàn)證，已拿到 12 家客戶設(shè)計(jì)方案，4家進(jìn)入量產(chǎn)階段。
碳化硅相關(guān)業(yè)務(wù)進(jìn)展：三安光電SiC 產(chǎn)品主要為高功率密度 SiC 功率二極管、MOSFET，被用于電力電子領(lǐng)域。其中，SiC 二極管開(kāi)拓客戶182 家，送樣客戶 92 家，轉(zhuǎn)量產(chǎn)客戶 35家，超過(guò) 30種產(chǎn)品已進(jìn)入批量量產(chǎn)階段，二極管產(chǎn)品已有 2款產(chǎn)品通過(guò)車(chē)載認(rèn)證，送樣客戶4家。除了三安集成已經(jīng)具備的4寸片SiC 產(chǎn)線外，公司湖南三安項(xiàng)目已于6月23日正式點(diǎn)火，該項(xiàng)目總投資 160億元，分兩期建設(shè)，主要建設(shè)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的以碳化硅、氮化鎵等寬禁帶材料為主的第三代半導(dǎo)體全產(chǎn)業(yè)鏈生產(chǎn)與研發(fā)基地。湖南三安 SiC 產(chǎn)線采用 6 寸片，遠(yuǎn)期規(guī)劃產(chǎn)能 3 萬(wàn)片/月。
小結(jié)：三安光電以LED業(yè)務(wù)起家，后續(xù)隨著LED行業(yè)供給過(guò)剩，而電力電子、光通訊等應(yīng)用領(lǐng)域興起，因此三安光電開(kāi)拓了砷化鎵（GaAs）、氮化鎵（GaN）等化合物半導(dǎo)體芯片制造業(yè)務(wù)相關(guān)市場(chǎng)。雖然后者的工藝更復(fù)雜、技術(shù)難度更高，但無(wú)論是LED芯片，還是光通訊芯片，本質(zhì)均屬于化合物半導(dǎo)體芯片制造，商業(yè)模式是一致的，故本報(bào)告兩項(xiàng)業(yè)務(wù)結(jié)合分析。同時(shí)由于三安光電目前業(yè)績(jī)貢獻(xiàn)仍然以LED為主，行業(yè)部分仍然以LED行業(yè)分析為主。
③產(chǎn)品描述
采購(gòu)：
兩種業(yè)務(wù)在采購(gòu)上具備協(xié)同性，上游均為襯底材料。三安光電傳統(tǒng)核心業(yè)務(wù)LED外延片是采購(gòu)襯底，利用MOCVD設(shè)備在襯底的基礎(chǔ)上生長(zhǎng)外延層，進(jìn)一步制作成芯片，芯片封裝后再制作成相關(guān)光源器件；這種基底就包括傳統(tǒng)的藍(lán)寶石、碳化硅、硅、GaN單晶、氧化鋅ZnO、GaAs單晶，基于這些襯底的外延層包括GaN和GaAs兩種氣體。LED以藍(lán)寶石作為襯底的居多，多用于中低端市場(chǎng)，藍(lán)寶石襯底的主要技術(shù)是晶棒生產(chǎn)，技術(shù)難度大，目前主要掌握在歐美日巨頭手中。這里可以看出，LED的制造材料中也有砷化鎵（GaAs）、氮化鎵（GaN），而這些材料也正是第二代、第三代半導(dǎo)體材料，這種材料上的協(xié)同為三安光電后續(xù)拓展集成電路業(yè)務(wù)奠定了基礎(chǔ)。
而傳統(tǒng)的集成電路芯片為硅基半導(dǎo)體，化合物半導(dǎo)體比硅基半導(dǎo)體多了一層外延片生長(zhǎng)壘晶階段，以砷化鎵（GaAs）為例，基板是GaAs襯底，其生產(chǎn)廠商主要有日本住友電工、德國(guó)佛萊貝格、美國(guó)AXT等。
而用來(lái)生長(zhǎng)兩種外延的MOCVD設(shè)備則被美國(guó)科維、德國(guó)愛(ài)思強(qiáng)所壟斷。
由此來(lái)看，其上游對(duì)行業(yè)有一定的限制。三安光電曾向上游藍(lán)寶石領(lǐng)域延伸，實(shí)現(xiàn)部分自制，包括目前仍有一些向襯底領(lǐng)域延伸的舉動(dòng)，但整體業(yè)務(wù)仍然受上游制約。
生產(chǎn)過(guò)程：
晶圓制備包括襯底制備和外延工藝兩大環(huán)節(jié)。襯底是由半導(dǎo)體單晶材料制造而成的晶圓片，襯底可以直接進(jìn)入晶圓制造環(huán)節(jié)生產(chǎn)半導(dǎo)體器件，也可以進(jìn)行外延工藝加工生產(chǎn)外延片。外延是指在單晶襯底上生長(zhǎng)一層新單晶的過(guò)程，新單晶可以與襯底為同一材料，也可以是不同材料。外延可以生產(chǎn)種類更多的材料，使得器件設(shè)計(jì)有了更多選擇。目前襯底材料市場(chǎng)基本是寡頭壟斷，因此三安光電也主要是基于襯底做晶圓制備。
再結(jié)合上文所述，無(wú)論是LED業(yè)務(wù)還是晶圓制備業(yè)務(wù)，二者都是利用MOVCD設(shè)備生產(chǎn)，在金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積（MOCVD）技術(shù)中，反應(yīng)氣體在升高的溫度下在反應(yīng)器中結(jié)合以引起化學(xué)相互作用，將材料沉積在基板上。
LED外延片和化合物芯片的外延層原理大致相同，我們以更為復(fù)雜的化合物半導(dǎo)體生成過(guò)程為例：化合物半導(dǎo)體的制備與硅半導(dǎo)體的制備工藝類似，其主要不同體現(xiàn)在晶圓制造上。硅半導(dǎo)體采用直拉法生長(zhǎng)單晶硅棒，對(duì)單晶硅棒進(jìn)行切割制成晶圓；而化合物半導(dǎo)體則是在GaAs、Ipn、Gap、藍(lán)寶石、Sic等化合物基板上形成厚度一般為0.05毫米至0.2毫米的薄膜（外延層），對(duì)其繼續(xù)加工，便可實(shí)現(xiàn)特定的器件功能。對(duì)于外延工藝，目前最常見(jiàn)的仍然是金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉淀（MOCVD），MOCVD是以熱分解反應(yīng)方式在襯底上進(jìn)行氣相外延，生長(zhǎng)出副族化合物半導(dǎo)體以及他們的多元固溶體的薄膜單晶材料。
化合物半導(dǎo)體不同于傳統(tǒng)的硅基半導(dǎo)體工藝，外延工藝比傳統(tǒng)硅工藝更為重要，是影響化合物半導(dǎo)體質(zhì)量的關(guān)鍵，對(duì)器件的可靠性影響很大。三安光電本身在LED領(lǐng)域積累了生產(chǎn)外延片的工藝，其進(jìn)一步與GCS合作，在GaAs與GaN射頻器件領(lǐng)域取得了一定的行業(yè)地位。
無(wú)論是LED外延片及芯片還是半導(dǎo)體晶圓加工，均屬于產(chǎn)業(yè)鏈的核心環(huán)節(jié)，也是附加值高的環(huán)節(jié)，不僅投資規(guī)模大，需要配置 MOCVD 外延爐、蒸鍍機(jī)、光刻機(jī)、蝕刻機(jī)、研磨機(jī)、拋光機(jī)、劃片機(jī)和各類檢測(cè)等價(jià)格昂貴的設(shè)備；而且技術(shù)高，在制造過(guò)程中需要集成物理、化學(xué)、光電、機(jī)電等多領(lǐng)域的知識(shí)。因此，三安光電是典型的技術(shù)、資本密集型（目前MOCVD設(shè)備的數(shù)量國(guó)內(nèi)最多）。
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