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報告完整目錄：

①業(yè)務概述

三安光電成立于2000年，是目前國內化合物半導體布局最全面的龍頭公司，在業(yè)務范圍方面以LED 業(yè)務為基礎，2014年成立三安集成將化合物半導體業(yè)務拓寬至射頻通信、 電力電子和光通訊等微電子器件領域（提供集成電路晶圓代工服務），以三安集成為核心，構建三大化合物半導體技術平臺。2017 年，三安光電開始布局泉州、鄂州、長沙等化合物半導體基地，在LED和化合物半導體集成領域成為國內最大的化合物半導體龍頭公司。此外，在產業(yè)鏈布局上，三安光電從外延片到化合物半導體器件有完整的縱向產業(yè)鏈布局。

業(yè)績構成：

三安光電自2018年起，將LED芯片與集成電路晶圓業(yè)務合并歸為“化合物半導體業(yè)務”，通過查詢子公司信息，可分拆出晶圓的收入占比，但毛利無法查詢。2019年以來，由于LED行業(yè)供給過剩，導致價格大幅下降，甚至20年毛利率都是負數，這也導致了廢料銷售毛利占比極高。材料、廢料收入，主要來自貴金屬廢料回收并對外銷售產生的收入。該業(yè)務曾受到交易所問詢，三安光電反饋，貴金屬因其良好的穩(wěn)定性、導電性等物理特性，被廣泛應用于半導體芯片制造的電極制作環(huán)節(jié)中。而其LED芯片業(yè)務和集成電路芯片業(yè)務生產工藝中，均需要用到貴金屬。高純度的貴金屬材料經過高溫熔合蒸鍍之后，殘留在產線、設備等多處地方，需作為貴金屬廢料回收，由此產生了較高的收入。從業(yè)績構成來看，三安光電當前處于轉型階段，正從傳統(tǒng)LED業(yè)務向化合物半導體轉型。

②主營業(yè)務分析

傳統(tǒng)業(yè)務——LED業(yè)務：

三安光電為我國LED領域龍頭企業(yè)，圍繞LED芯片做產業(yè)鏈垂直一體化，通過兼并收購、合資合作等方式向上下游延伸，已經形成了藍寶石襯底—外延片—芯片—封裝—應用的完整產業(yè)鏈（升級），其中核心產品芯片覆蓋高中低端，LED芯片及產品（芯片和路燈等）目前收入占比高達90%以上（其中芯片貢獻50%以上），芯片在國內市占率達到38%，國際市占率近20%。

LED產業(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品），中游封裝，下游應用。整個產業(yè)鏈從上游至下游呈現資本和技術要求逐漸降低，勞動力需求逐漸上升的特性，該特性也決定了整個產業(yè)鏈的價值量主要集中于上游。 由于技術壁壘的存在，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+外延層構成，是芯片的核心，襯底又稱基板，是外延層半導體材料生長的基底，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溫度的襯底基片上導入氣態(tài)物質所生長出的特定半導體薄膜，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GaN外延層，目前用于生產GaN基材的襯底主要有藍寶石（AL2O3）、硅（Si）、碳化硅（SiC）、GaN單晶材料、氧化鋅（ZnO）等，材料技術也是三安光電能從LED延伸到半導體領域的根本。

目前LED業(yè)務仍然是三安光電的絕對主營，但LED 供需結構階段性失衡，產品價格下降。經過一段時間調整，2020年下半年開始行業(yè)逐漸觸底，三安光電從去年下半年開始業(yè)績呈現明顯回暖。三安光電在現有產線基礎上，積極布局 Mini/Micro LED、高光效 LED、車用 LED、紫外/紅外LED 等新興應用領域，謀取差異化競爭。

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，是對傳統(tǒng)LED的改良產品。目前Micro LED技術尚存在突破難點，Mini LED技術則屬于小間距LED到Micro LED的過渡技術，與 Micro LED 相比，Mini LED 無需克服巨量轉移的技術門檻，技術難度較低而生產良率更高，更容易實現量產，目前部分廠商已進入規(guī)模量產階段。生產設備方面，Mini LED 可使用大部分傳統(tǒng) LED 生產設備進行生產，因此具有更高的經濟性。

從應用角度看，Mini LED 目前擁有兩種應用路徑，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)光的形式實現 Mini RGB 顯示， 在小間距 LED 的基礎上采用更加密集的芯片分布，實現更細膩的顯示效果。由于 Mini LED 背光技術相對成熟，目前 Mini LED 的應用以 LCD 背光源為主，行業(yè)內廠商紛紛推進； 而 Mini RGB 現階段仍面臨技術困難和成本問題，顯示產品相對較少，主要為展示用品。

采用 Mini LED 背光技術的 LCD 顯示屏，在顯示亮度、對比度、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，因此在大尺寸電視、筆記本電腦、車用面板和戶外顯示屏等領域具有廣闊的應用空間。

從應用領域看，Mini LED 的應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)進程，進入小批量試樣或大批量供貨階段。

目前三安光電產品類型已涵蓋汽車照明、Mini LED、Micro LED、高光效、紫外、紅外、植物照明等應用，截至 2020 年 9 月，三安光電就 Mini LED、Micro LED 芯片已實現批量供貨三星，已成為其首要供應商并簽署供貨協(xié)議，有望于今年實現大規(guī)模出貨。同時，與科銳、格力電器、美的集團等國內外下游大廠建立合作伙伴關系。

轉型業(yè)務——化合物半導體制造：

半導體材料在過去主要經歷了三代變化。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體材料。

憑借制程成熟及成本較低的優(yōu)勢，以第一代硅質半導體材料制作的元器件已成為了電子電力設備中不可或缺的組成部分。但硅質半導體材料受自身性能限制，無法在高溫、高頻、高壓等環(huán)境中使用，因此化合物半導體由于其高電子遷移率等特點開始嶄露頭角。但需要注意，這三代半導體材料并非完全的替代關系，而是基于各自的特性有各自的應用領域，只是在局部領域上，后者對硅材料形成了替代。

化合物半導體主要應用于射頻通信、電力電子和光電子領域，如下圖：

GaAs/GaN 等化合物半導體的芯片制造工藝與LED芯片類似，但由于功能復雜，用于集成電路的化合物半導體在材料特性、外延方式和制造環(huán)境等方面的要求與LED不同，因此需要采用專門的生產工藝流程與產線設備，從而產生了化合物半導體 IC 制造工廠。與硅基集成電路產業(yè)類似的，也產生了 IDM（整合元件制造商，三安集成屬于該模式）和 Fabless（無晶圓設計公司+晶圓代工廠）兩種商業(yè)模式。作為半導體新材料，目前GaAs/GaN、Sic等新型半導體化合物行業(yè)均保持高速增長，市場空間十分廣闊，且存在很強的進口替代空間。

砷化鎵相關業(yè)務進展：目前三安光電砷化鎵射頻產品以 2G-5G手機、WIFI 為主，客戶累計近100家，客戶地區(qū)涵蓋國內外。砷化鎵射頻 2021年上半年擴產設備已逐步到位，產能達到 8000 片/月，未來目標擴產到 3 萬片/月，對標穩(wěn)懋 4-5 萬片/月產能規(guī)模，三安光電未來有機會成為全球領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 產品已通過行業(yè)內重要客戶驗證，進入實質性批量生產階段，出貨量快速增長，量產客戶達到55 家。

氮化鎵相關業(yè)務進展：氮化鎵產業(yè)鏈包括襯底、外延、設計及制造環(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證進展順利，2020 年完成約 40 家客戶工程送樣及系統(tǒng)驗證，已拿到 12 家客戶設計方案，4家進入量產階段。

碳化硅相關業(yè)務進展：三安光電SiC 產品主要為高功率密度 SiC 功率二極管、MOSFET，被用于電力電子領域。其中，SiC 二極管開拓客戶182 家，送樣客戶 92 家，轉量產客戶 35家，超過 30種產品已進入批量量產階段，二極管產品已有 2款產品通過車載認證，送樣客戶4家。除了三安集成已經具備的4寸片SiC 產線外，公司湖南三安項目已于6月23日正式點火，該項目總投資 160億元，分兩期建設，主要建設具有自主知識產權的以碳化硅、氮化鎵等寬禁帶材料為主的第三代半導體全產業(yè)鏈生產與研發(fā)基地。湖南三安 SiC 產線采用 6 寸片，遠期規(guī)劃產能 3 萬片/月。

小結：三安光電以LED業(yè)務起家，后續(xù)隨著LED行業(yè)供給過剩，而電力電子、光通訊等應用領域興起，因此三安光電開拓了砷化鎵（GaAs）、氮化鎵（GaN）等化合物半導體芯片制造業(yè)務相關市場。雖然后者的工藝更復雜、技術難度更高，但無論是LED芯片，還是光通訊芯片，本質均屬于化合物半導體芯片制造，商業(yè)模式是一致的，故本報告兩項業(yè)務結合分析。同時由于三安光電目前業(yè)績貢獻仍然以LED為主，行業(yè)部分仍然以LED行業(yè)分析為主。

③產品描述

采購：

兩種業(yè)務在采購上具備協(xié)同性，上游均為襯底材料。三安光電傳統(tǒng)核心業(yè)務LED外延片是采購襯底，利用MOCVD設備在襯底的基礎上生長外延層，進一步制作成芯片，芯片封裝后再制作成相關光源器件；這種基底就包括傳統(tǒng)的藍寶石、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以藍寶石作為襯底的居多，多用于中低端市場，藍寶石襯底的主要技術是晶棒生產，技術難度大，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)務奠定了基礎。

而傳統(tǒng)的集成電路芯片為硅基半導體，化合物半導體比硅基半導體多了一層外延片生長壘晶階段，以砷化鎵（GaAs）為例，基板是GaAs襯底，其生產廠商主要有日本住友電工、德國佛萊貝格、美國AXT等。

而用來生長兩種外延的MOCVD設備則被美國科維、德國愛思強所壟斷。

由此來看，其上游對行業(yè)有一定的限制。三安光電曾向上游藍寶石領域延伸，實現部分自制，包括目前仍有一些向襯底領域延伸的舉動，但整體業(yè)務仍然受上游制約。

生產過程：

晶圓制備包括襯底制備和外延工藝兩大環(huán)節(jié)。襯底是由半導體單晶材料制造而成的晶圓片，襯底可以直接進入晶圓制造環(huán)節(jié)生產半導體器件，也可以進行外延工藝加工生產外延片。外延是指在單晶襯底上生長一層新單晶的過程，新單晶可以與襯底為同一材料，也可以是不同材料。外延可以生產種類更多的材料，使得器件設計有了更多選擇。目前襯底材料市場基本是寡頭壟斷，因此三安光電也主要是基于襯底做晶圓制備。

再結合上文所述，無論是LED業(yè)務還是晶圓制備業(yè)務，二者都是利用MOVCD設備生產，在金屬有機化學氣相沉積（MOCVD）技術中，反應氣體在升高的溫度下在反應器中結合以引起化學相互作用，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，我們以更為復雜的化合物半導體生成過程為例：化合物半導體的制備與硅半導體的制備工藝類似，其主要不同體現在晶圓制造上。硅半導體采用直拉法生長單晶硅棒，對單晶硅棒進行切割制成晶圓；而化合物半導體則是在GaAs、Ipn、Gap、藍寶石、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），對其繼續(xù)加工，便可實現特定的器件功能。對于外延工藝，目前最常見的仍然是金屬有機化學氣相沉淀（MOCVD），MOCVD是以熱分解反應方式在襯底上進行氣相外延，生長出副族化合物半導體以及他們的多元固溶體的薄膜單晶材料。

化合物半導體不同于傳統(tǒng)的硅基半導體工藝，外延工藝比傳統(tǒng)硅工藝更為重要，是影響化合物半導體質量的關鍵，對器件的可靠性影響很大。三安光電本身在LED領域積累了生產外延片的工藝，其進一步與GCS合作，在GaAs與GaN射頻器件領域取得了一定的行業(yè)地位。

無論是LED外延片及芯片還是半導體晶圓加工，均屬于產業(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、光刻機、蝕刻機、研磨機、拋光機、劃片機和各類檢測等價格昂貴的設備；而且技術高，在制造過程中需要集成物理、化學、光電、機電等多領域的知識。因此，三安光電是典型的技術、資本密集型（目前MOCVD設備的數量國內最多）。

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