LED行业下行助大浪淘沙,领军者将进一步提高市占率
LED芯片行业经过近两年的价格下降,国内厂商纷纷通过降低开工率或关闭工厂自发去产能。现行业库存水平增量趋缓,LED价格已下降至部分厂商成本之下,除三安光电之外的多数LED企业在三季度均出现或延续亏损。公司凭借规模优势与先进的技术优势,具有行业领先的毛利率,对价格下降有更高的承受力。在节能减排政策的大背景、植物照明等新兴行业的驱动下,LED的渗透率仍将进一步提高。公司作为全球领先的LED芯片供应商,行业产能出清后将进一步提高市占率、继续享受市场增长带来的红利。
Mini/MicroLED蓝海悄然启动,行业龙头有望率先受益
MiniLED作为新兴的显示技术,可解决OLED“烧屏”和LCD“光晕效应”的问题,同时又兼顾响应速度快、色彩范围广、对比度高等特点,可用于直接显示亦可用于LCD屏幕背光,正处于快速发展的阶段,预计2019到2023年复合增速将达90%;MicroLED则在各项指标上全面超过现有的显示技术,一旦技术成熟则有广阔的应用前景。公司计划投资120亿元于Mini/MicroLED等项目,且已与三星电子等厂商签订合同确保其MicroLED量产后的优先供应的问题。公司作为LED行业领先的企业,必将受益于Mini/MicroLED这片蓝海的启动。
中美博弈激战正酣,化合物半导体自主可控时不我待
以砷化镓、氮化镓、碳化硅等代表的化合物半导体在射频前端、电力电子、光通讯、3D传感等领域有着广泛的应用,而此类先进技术均被国外企业垄断。在中美博弈的背景下,以华为为代表的下游国内厂商有强烈的意愿培养本土供应商;同时,受5G及新能源驱动,砷化镓/氮化镓PA、碳化硅功率器件亦将迎来发展机遇。受益于市场规模和国产份额的同步提升,公司化合物半导体有望获得较大弹性。
自2000年成立以来,三安光电深度聚焦于LED芯片及其上下游,积极开展多维布局并在自身优势领域精耕细作;历经近20年的匠心经营,公司已实现围绕LED、化合物半导体的产业纵深布局。经过多年匠心耕耘,公司既为中国及全球绿色照明、节能减排的快速发展贡献了自己的力量,又奠定了在LED行业的龙头地位。近年来,随着LED照明增速趋缓,公司积极拓展miniLED、microLED、化合物半导体等高增长领域。未来,随着新型显示、5G射频、新能源需求蓬勃发展,Mini/MicoLED及化合物半导体前景可期,公司占尽天时地利,有望复制在LED照明市场的成功,点燃新的业绩引擎。
公司刚上市时还处于行业追赶者的位置,2009年营业收入4.7亿元人民币,不足台湾企业晶元光电营收五分之一。但凭借良好的政策环境及管理层锐意进取的经营理念,公司发展迅速,2018年营业收入为83.64亿,增长近20倍,远远领先于行业内其他竞争对手。
积极扩产提升市场占有率:在政策支持与资金帮助下,公司开始大力扩产:于2010年成立安徽三安光电,投入103台MOCVD;于2014年成立厦门三安光电,累计投入200台MOCVD生产线。现安徽三安光电和厦门三安光电的产能分别为1800亿片和5000亿片,而2010年之前成立的厦门三安光电科技和天津三安光电的产能仅为150片和180亿片,足见其产能扩张力道之大。三安光电LED芯片、外延片已达到年7000多亿片的产能,根据公司官网,三安光电目前产能占全球芯片产能的19.72%。
全产业链战略提高市场话语权:公司2008年上市时的主营业务为LED外延片及芯片,为提高利润率与市场话语权,三安光电业务逐渐向上游及下游扩展。分别于2010年和2013年成立芜湖安瑞光电和收购美国luminus Devices,目标布局下游车用照明、通用照明和专用照明产品市场;于2011年成立福建晶安光电,目标布局上游蓝宝石基板;
多维布局夯实公司可持续发展动力:除LED产业外,三安光电还积极布局应用于射频收发和光通讯的化合物半导体,先后于2014年和2017年成立厦门三安集成电路有限公司和泉州三安半导体科技有限公司。三安集成主要负责化合物半导体晶圆代工服务;泉州三安半导体计划总投资金额为333亿,覆盖GaN、GaAs、射频滤波器等多个项目,计划2022年投产。
经过多年横向与纵向拓展,三安光电现已经成为全球最大的LED芯片生产商。根据拓璞产业研究院数据显示,公司2017年市占率为26%,2018年为28%,且根据公司官网,现三安中国LED的市场份额为29%,其市占率呈持续上升趋势。
三安光电主要从事全色系超高亮度LED外延片、芯片、III-V族化合物半导体材料、微波通讯集成电路与功率器件、光通讯元器件的研发、生产与销售,产品性能指标居国际先进水平。
在公司的各项主营业务中,LED相关业务目前占据较大比例。近年来,随着公司电力电子、微波集成电路、光通讯和滤波器等产品营收逐渐起量,LED相关产品营收占比略有下降。
从产业链垂直领域来看,LED产业可以划分为衬底、外延、芯片、封装和应用等环节。三安光电本业为LED外延与芯片的研发制造,后陆续通过设立子公司和海外并购的方式逐步向上下游拓展,现公司的LED业务已覆盖从衬底到下游产品的全产业链环节。
公司通过不同的子公司开展不同LED产业链上的环节,目前有1家蓝宝石衬底生产子公司、4家LED芯片生产子公司、2家集成电路子公司,以及若干家下游应用和市场销售子公司。
向上游衬底拓展可为公司发展带来以下优点:1)公司产能较高,庞大的产能需要稳定的材料供应,自供衬底可保持公司经营的稳定性;2)LED芯片的成本有较大部分在于外延片,而外延片的成本又有相当大部分在于衬底,降低外购衬底比例可有效提高利润率。
向下游拓展可为公司带发展来以下优点:1)扩展下游应用产品可有效带动自家芯片的销量,进一步提高市占率;2)部分下游产品如汽车照明毛利较高,一旦打入供应链则可以获得长期且稳定的订单;3)公司通过并购海外公司,进一步拓展海外市场,有效提高公司产品销量。
2018年前五名客户销售占比29.56%,前5名供应商采购占比35.2%,比例均低于国内同行。较为分散的采购与销售格局显示:公司在采购与销售的过程中拥有较高的话语权,某一特定上游供应商或下游客户对公司的影响较小,有利于公司长期保持良好的盈利水平。
重视研发是公司保持领先水平的核心动力。根据公司官网,公司可持续保持同样的芯片面积比竞争对手亮度高5%的领先地位。公司自成立以来,十分注重科技创新,每年均投入上亿元研发经费。无论是研发投入的绝对金额,还是研发投入占营收的比例,均处于行业领先地位。公司在全球多国相继成立研发中心,拥有化合物半导体技术顶尖人才组成的技术研发团队。此外,公司还聘任了日本名古屋大学教授天野浩与日本东京大学教授泉田智史作为公司的特聘专家,其中天野浩教授因发明“高亮度蓝色发光二极管”获得2014年诺贝尔物理学奖。
1LED行业下行助大浪淘沙,领军者将进一步提高市占率
LED产业从1990年起发展至今已接近三十年,产品由早期的LED照明、家电指示灯为主,逐渐扩大范围至通用照明、显示背光、景观照明、显示屏、信号及指示、汽车照明等领域。其中通用照明一直占据LED下游应用的最大份额,包括路灯、舞台灯、嵌入式筒灯、轨道灯与零售灯具等。除上述常用领域外,LED还可应用在专用照明领域,如投影灯、紫外灯、红外灯与医疗照明灯等。
从整体产能布局来看,国外企业放缓扩张并收缩业务,目前LED芯片产能中国大陆居全球第一位,随后依次是中国台湾、日本、韩国、美国,并且向中国大陆转移的趋势越来越明显。在产能转移的过程中,部分中小厂商在技术、配套、客户等环节没有合理完善布局的情况下大幅增加产能,从而引起在传统照明领域的LED芯片供给阶段性失衡,行业进入调整期。在此背景下,LED芯片销售价格出现下滑,公司2018年芯片销售数量为8385亿颗,销售量比去年增加50%,营收却基本和上年持平。
目前除公司之外的多数LED企业已出现亏损现象:
由此可见,LED价格已经下降至多数厂商的成本价之下,公司凭借先进的技术与较大的产能优势,成本远低于同行竞争对手。在同行均出现亏损的情况下,公司在定价过程中具有更强的主动权。近年来在全球节能减排的大背景下,LED照明渗透率还将进一步提升。
新的驱动点在于:1)智慧照明、植物照明、医疗、渔业照明与港口照明等新兴领域;2)新兴国家的发展带动LED照明需求的快速增长。
LED芯片的市场空间仍在增长,市场景气度下滑的根本原因在于产能过剩。此轮供给侧产能出清后,部分中小企业将被淘汰,市场集中度将进一步提高。公司作为掌握核心技术、产业布局合理的龙头企业,毛利率显著优于竞争对手,在产品降价过程中具有更高的耐受力,将进一步巩固各项优势,提高市场占有率。
2 MiniLED、MicroLED新蓝海已悄然启动
LED芯片虽然竞争激烈,但新的“蓝海”已开始浮现。MiniLED和MicroLED作为新的显示技术,兼具成本和性能等诸多优点,随着其市场接受度逐渐提升,将为LED产业注入新的成长活力。
目前主流的显示技术及其优缺点目前主流的显示技术分为两种:即OLED和LCD。其最大的区别在于,OLED采用自发光技术,而LCD是采用LED背光作为光源。OLED和传统LCD都具有各自的限制,MiniLED和MicroLED则可有效克服。
OLED称为有机发光二极管,发光原理与LED发光类似,通过外加电压驱动电子传输层和空穴传输层的电子和空穴移动,在发光层结合并发出光。OLED显示屏为自发光,像素可独立发出光线和色彩,因此每个像素可以单独开启或关闭,从而实现绝对的黑色水平和几乎无限的对比度。此外,OLED还具有相应时间短、轻薄、柔性可折叠等优点。
OLED的缺点在于:由于采用有机材料,红绿蓝像素点存在寿命衰退的问题,屏幕上某些区域长时间显示相同的内容(比如桌面上的应用图标),会导致该区域红绿蓝像素点的寿命衰退程度不同,进而在屏幕上显示其他内容时依然有该图标的残影,即所谓的“烧屏”。
LCD发光原理是通过液晶层上下外加的电极改变液晶层的分子排列方式,从而使不同像素位置的背光通过液晶层后有不同的偏振方向,当不同偏振方向的光通过上层的偏光膜后就会产生不同亮度的光,最后通过滤色器达到显示不同颜色和亮度的目的。LCD的背光技术从CCFL技术发展到目前LED背光技术,具有寿命长和效率高的特点传统的LED背光的LCD的缺点在于:由于采用背光技术,像素的明暗是通过调节光线的偏振方向实现的,显示黑色时将光的偏振方向调整至与偏光膜垂直,而背光并没有真正的关闭,部分光会从像素之间的缝隙透出,从而使显示的黑色看起来像灰色,这种现象称为光晕效应(Haloeffect),所以传统的LED背光的LCD显示的明暗对比度、色彩饱和度都比OLED要差一些。
面对快速发展的Mini LED市场,国内外LED芯片大厂均积极布局,并且下游各大知名应用终端厂商也积极参与其中。公司Mini-LED产品已于2018年开始实现量产销售,出货量也随着关键设备到位逐步攀升。此外,公司于2019年4月25日在湖北省葛店经济技术开发区成立子公司投资Mini/Micro LED项目,投资总额120亿元。
MicroLED和MiniLED是两种类似的显示技术,只是LED芯片的尺寸不同,MicroLED的芯片尺寸大约在50 um以下。Micro-LED采用自发光技术,每个像素点包括红绿蓝三个自发光的MicroLED子像素,通过直接控制每个像素点进行显示。
MicroLED目前还存在着芯片制备、良品分选、巨量转移、封装散热、集成驱动等较多的技术挑战。例如巨量转移问题,即必须把微米级的LED芯片转到玻璃或者透明基板上,转移之后的良率、像素排列、红绿蓝像素的亮度均匀度都有可能受到影响。尽管上述技术难题的解决非朝夕之功,但随着全产业链从业者的共同努力,MicroLED的研发和产业化节奏正加速推进,规模化应用待时而飞。根据LED inside预计,2023年MicroLED市场产值将达42亿美元。面对广泛的应用场景与广阔的市场空间,全球各类企业纷纷加速战略布局:
三安光电作为LED芯片的龙头企业,自然在MicroLED领域也处于领先地位:
区别于第一代半导体(硅Si、锗Ge等)等单质半导体,化合物半导体是由两种或两种以上III-V族元素构成的半导体材料。属于第二代半导体(砷化镓GaAs、磷化铟InP等)或第三代半导体(氮化镓GaN、碳化硅SiC等)。
化合物半导体的性能优势:普遍具有直接禁带结构,且禁带宽度更大、电子饱和漂移速度更高等特点。制作出的半导体器件具有光电性能优异、高速、高频、大功率、耐高温和耐高辐射等特征,具有应用于光电器件、射频器件和电力电子器件的先天优势。
公司作为LED芯片的制造厂商,早已具有照明用化合物半导体的制造基础,切入射频等其他化合物半导体元件的学习曲线较短。以GaAs器件为例,化合物半导体器件生产工艺如下图所示。化合物半导体生产工艺类似于集成电路,分为设计、制造、封测等环节,不同之处在于化合物半导体器件为分立器件,制造工艺相对简单,其难点在于外延片的制造技术。外延片的制造是在晶圆上通过MOCVD在衬底上进行气象外延,生长出所需要的外延层。
LED制造的关键设备即为MOCVD,公司的成长史就是依靠大批量购买MOCVD迅速在市场上站稳脚跟。虽生产射频器件、电力电子器件等产品的外延工艺对平整度、杂质率有更高的要求,但公司作为LED的龙头企业,积攒了MOCVD气象外延工艺的大量技术与经验,比其他企业有更深厚的技术积累与优势。
目前泉州三安半导体仍在建设之中,公司的化合物半导体的生产仍以三安集成为主。三安集成2018年营收1.7亿,营收规模虽然不高,但客户范围正在逐步扩大。
射频前端——GaAs&GaN
射频前端是移动通信系统的核心组件,主要起到收发射频信号的作用,包括功率放大器(PA)、双工器(Duplexer和Diplexer)、射频开关(Switch)、滤波器(Filter)和低噪放大器(LNA)五个部分。随着5G到来,高频频段的增加不仅增加了对射频器件数量的要求,同时还增加了对射频器件性能的要求。根据Skyworks估计,每部4G手机所需要的射频器件价值总量约为18美元,而一部5G手机则为25美元。
三安光电的射频业务代工工艺线已批量供货。截止至2018年底,公司的GaAs射频器件已累计出货73家,客户范围已扩展至包括日本、韩国、台湾在内的泛亚太国家和地区;产品种类达270种,涵盖2G-5G手机射频功放、Wi-Fi、物联网、路由器、通信基站射频信号功放、卫星通讯等市场应用。当前PA市场,尤其是高端PA市场,无论是设计还是代工方面,中国大陆企业都尚未在国际舞台上站稳脚跟。在5G时代到来对PA需求量增加、中美贸易摩擦不断的背景下,高端PA国产化替代势在必行。三安光电作为中国大陆先进的GaAs代工企业,将在此次国产化替代的过程中享受市场规模和市占份额的双重成长。
SAW滤波器,公司布局手机滤波器的第一步
公司的SAW滤波器频率范围涵盖600MHz到2690MHz,通带带宽范围可达15到194MHz。生产线设备已到位并进入全面安装调试阶段,预计今年生产线组建完成并投产,且客户反馈送样产品的初步测试性能已优于业界同类产品。在广阔的市场空间与国产替代需求下,公司的滤波器投产后前景可期。
5G基站带动,GaN将迎来风口
公司的GaN射频器件已给几家客户送样,反复进行了技术交流,产品已阶段性通过电应力可靠性测试,综合特性获得国内与国际领先客户认可,实现小批量供货。目前国内5G基站GaN射频原件主要依赖国外企业进口,一旦公司的产品达到性能指标的要求并量产出货,将给公司业绩增添新的助力。
公司电力电子业务的产品以SiC功率器件为主,包括高功率密度的SiC功率二极管、SiC-MOSFET及硅基GaN功率器件,产品主要应用于新能源汽车,充电桩,光伏逆变器等电源市场。SiC作为第三代半导体,以耐高压、高温、高频等特点为优势,成为受到太阳能、电动车、及充电基础建设、智能电网等领域关注的产品。相比于现在流行的Si-MOSFET,SiC的优点主要体现在两个方面:高击穿场强和低功耗。如下图所示,在栅极和衬底之间有一层电压隔离区。这个电压隔离区越宽,内阻就会越大,从而能量与功率的耗损也会越大。如果采用SiC衬底,可以把电压隔离区做的更薄,因而内阻更小,从而能耗会更小。此外,SiC的击穿场强可达到2.8MV/cm,是Si的十倍左右。
和GaN类似,SiC器件的技术难度主要在于外延片,高端SiC外延片的工艺要求在极高的温度下外延十个小时以上,要求极高的稳定性,否则杂质率等参数将无法达到要求。根据Yole,在SiC外延片市场,CREE旗下的Wolfspeed处于绝对领先地位,2018年市占率达到62%。此外还有ROHM、ST等公司处于先进水平。
公司4吋与6吋SiC材料性能良好,生产的电力电子芯片的良率、电特性、封装体各方面已达到国际一流水平。截止至2018年底,公司已与57家客户有业务接触,出货客户累计16家。作为国内领先的SiC半导体制造企业,公司将会在技术不断成熟与市场不断扩大的良性循环中快速成长。
光通讯及3D传感
公司的光通讯业务已具备生产DFB、VCSEL、PD、APD等数通产品的能力。其中DFB(分布反馈式激光器)、VCSEL(垂直空腔表面发射激光器)为光通讯中的发光芯片,PD(光电二极管)、APD(雪崩式光电二极管)为光接收元件。以上元件中,VCSEL除应用于光通讯领域之外,还可应用于消费和自动驾驶领域。
半导体行业中,部分国内芯片产品性能尚未达到高端规格,如5G高频段下需要的GaAs PA、基站需要的GaN,以及电力电子中的SiC等。这些材料被美国禁运后,现阶段国内企业尚可转向日本、韩国等国家或地区购买,但如果将来日韩也加入禁运队伍,国内企业势必要面临生死存亡的困境,故而,高端芯片的国产化替代势在必行。对国内半导体产业链的相关公司来讲,这是历史赋予的发展机遇。
由于这些产品多数存在着技术、产业生态等门槛,国内企业往往难以进入一流的供应链体系。在正常贸易格局下,下游企业通常会出于产品性能、成本等原因直接面向国外先进企业进行采购,国产企业难以破局。而在目前中美博弈大背景下,下游企业有更强烈的意愿付出人力、物力帮助国产企业改善技术,扩展市场。换言之,产业生态对国内企业变得更加友好。
在LED芯片行业放缓之际,三安光电的化合物半导体业务正重走十年前LED芯片国产化之路:虽然本土企业整体上较国外玩家暂时落后,但三安作为国内领头羊,必将优先享受此次产业转移所带来资金和资源的青睐。此外,与前序LED发展路径不同的是:中美博弈所带来的额外变量,会显著加快全球电子行业供应链的重构进程,进而促使核心大客户与三安的合作更加紧密高效。鉴于此,看好公司化合物半导体的成长逻辑。预计2019-2021营收71.47、87.72、108.99亿元,归母净利润14.44、23.96、31.62亿元,当前市值对应2019-2021年PE分别为54.72、32.98、24.99倍,按2020年40X PE,6个月目标价23.51元/股