发光二极管行业研究深度报告:微镍发光二极管行业应用机会展望 成发科技股票

股票资讯  2021-03-09 22:48:39

(报告制作人/作者:方正证券、陶殷志、陈航)

报告摘要

一,发光二极管产业的发展逻辑,成长与周期性共振

在长期维度上,成长属性来自“海子定律”

“海子定律”是指发光效率的提高和成本的降低带动了LED产业的应用渗透,促进了技术的发展。是LED行业类似半导体摩尔定律的一个规律:每十年LED流明输出增加20倍,LED成本价下降到原来的1/10。从过去30年LED产业的发展来看,大功率、小型化、全彩已经成为推动LED在显示、背光、照明等领域应用全面开花的关键词。LED出货量也呈现每10年1-2个数量级的爆炸式增长。仅在过去10年,LED发货量就从不到1000亿台扩大到1000多亿台。我们预计,未来10年,随着LED芯片/珠的进一步减少和成本的进一步降低,Mini/MicroLED将带来背光和显示技术的革命,将LED发货量推高至10万亿以上。

以LED芯片技术的发展为例,在海子定律的带动下,技术升级趋势明显。相同亮度所需的LED芯片尺寸不断缩小,发光效率不断提高,量产所需的最小尺寸基本呈指数下降趋势。可以认为,2010年后,LED芯片尺寸的小型化正在迎来一个新的临界点,这将推动LED应用的新飞跃,并带来未来10年芯片尺寸的持续下降。趋势大致如下图所示。从成本方面来看,LED芯片、灯珠甚至应用基本上都呈现出指数下降的趋势。即使初始成本很高,成本劣势也可以在短短几年内迅速消除。随着LED光效的提高和芯片面积的减少,单个晶圆可以切出的芯片数量大大增加,1010灯珠的成本也降低了。比如1010灯珠的价格从2010年的0.9元下降到2020年的0.03元左右,下降了96%,预计2021年会进一步下降到0.015元。

在短期维度上,行业供求博弈导致周期性属性

以3-5年为时间节点,LED表现出明显的周期性,行业景气度由供需博弈决定。从2009年到现在,LED芯片行业有一个4年左右的周期。行业每个周期的盈利水平与库存和LED指数的走势密切相关。如下图,处于2017-2020年的第三个周期。从需求方面来说,LED的下游需求主要包括照明和显示。如下图所示,一般照明是LED的主要下游应用,占46%的波动。由于成本驱动,照明需求增长相对稳定;显示屏和景观应用约占15%。近年来,中小间距发光二极管发展迅速,特别是在特殊显示市场。下图显示,小间距LED的市场规模持续扩大,中小间距LED显示器成为近年来显示器增量需求的主要驱动源。

从LED芯片的供应方来看,周期上升时,厂商扩大生产,周期下降时,厂商减产,行业份额不断洗牌后集中到领先厂商。从行业趋势来看,产能转移集中在供应端的情况有所增加,LED芯片的领先厂商越来越强,占据行业优势地位。原因是在生产过程中,为了在效率和成本上保持领先,需要不断投资新的金属有机化学气相沉积设备。所以LED芯片厂商可以在周期的上行和下行阶段保持先进设备的投入,始终保持成本和效率上的领先优势,导致行业头集中度不断提高。如下图所示,根据2015-2019年芯片厂商三安光电和华灿光电的净资产收益率和存货周转率,即使在周期下行阶段,三安光电的净资产收益率仍保持在10%左右。库存周转率相对稳定;华灿光电虽然净资产收益率波动,但整体业绩不错,存货周转率稳定。

发光二极管行业目前处于周期的底部

LED行业目前处于第三个周期,具体来说,处于2017年第四季度以来的周期下跌底部。从供给方面看,在政府补贴和行业盈利能力良好的推动下,LED芯片产能迅速扩大,存在阶段性供过于求的压力。据LEDinside统计,截至2018年底,中国大陆LED芯片制造商的总产能达到1120万片/月(相当于2英寸),同比增长31%。同时,中国芯片市场171亿人民币,同比仅增长4%。如下图所示,供大于求的局面使得厂商库存普遍呈现上升趋势,保持高位。从需求方面来看,20H2的照明需求较20H1有所回升。智言咨询信息显示,2015年以来,LED照明行业市场规模逐年扩大,但增速放缓;由于疫情的影响,2020年市场需求会受到一定程度的影响,但20H2的照明需求会从20H1开始适度恢复。预计到2021年全球LED照明行业产值有望超过7980亿元。但显示2020年需求同比下降较多,主要受海外市场需求下降影响。预计2021年下半年将逐渐恢复到疫情前的正常水平。

ii。出口复苏推动下游市场在20H2复苏

对发光二极管芯片的需求正在上升

受价格波动影响,2019年中国LED芯片市场增速有所下降。受2020年疫情影响,预计市场规模将继续下降1%左右,但2020年下半年需求将明显回升。预计2021年需求将继续回升,市场规模同比增长8%。从中国大陆市场的芯片供应比例来看,本地制造商仍然占主导地位。2020年,大陆厂商的份额将略有增加,预计将升至83%,而台湾厂商的份额将降至16%。

3Q20的市场需求开始回升,背光、显示器和照明的订单都大幅增加。根据中国照明协会的数据,从9月到12月,LED照明的出口总量平均增长了40%左右。今年1-9月LED照明产品累计出口额234.6亿美元,同比增长5.45%。2020年9月,中国照明行业出口总值为51.13亿美元,同比增长44.18%,创下单月最大同比增幅。自6月份以来,它已连续四个月实现两位数增长。其中,LED照明产品出口额34亿美元,同比增长40.5%,5月以来连续5个月增长,6月以来连续4个月实现两位数增长。1-9月LED照明产品累计出口234.6亿美元,同比增长5.45%。

国产发光二极管芯片的供应模式

从近两年国内LED厂商的芯片供应来看,产业集中度在慢慢提高。尽管许多小工厂已经退出芯片市场,但大制造商之间的游戏仍在继续。赵迟、招远光电等新项目的投产,仍将加剧芯片行业的竞争态势。

2020年,虽然部分厂商已经退出市场,但新项目产能仍将继续释放,包括赵迟南昌基地、招远福建基地、三南泉州基地。总的来说,生产能力增加了20%。容量利用率方面,据LED内部统计,国内3Q20 LED芯片的容量利用率在80%左右。20Q3年,约70%的产能主要用于照明领域,竞争最为激烈。越来越多的厂商打算进入显示领域,包括RGB和背光。

国产发光二极管封装供应模式

照明一直是竞争最激烈的市场,门槛低;近年来,显示屏产能大幅增加,海外订单需求下降,加剧了国内市场的竞争。照明和显示屏的包装价格大幅下降;背光被OLED侵蚀,国际企业在中国市场的营收下降。整体来看,虽然下半年市场有所回升,但市场规模同比略有下降。资金和技术门槛低导致国内LED封装行业集中度增长缓慢,市场竞争激烈,价格持续下跌。汽车、Flash等高端领域在国际市场仍占主导地位,国内厂商很难切入。

照明,进入成熟阶段,普及率处于较高水平,未来成长空间有限;传统背光被OLED侵蚀,手机背光行业严重下滑,大尺寸背光的价值越来越低;传统的显示屏,间距小,发展到P1.2时代。传统应用行业已经进入成熟期或衰退期,新显示器将是未来LED的主要方向。

第三,高密度发光二极管为行业的可持续发展提供了机遇

微型/微型发光二极管行业继续走向成熟

微/迷你发光二极管有望带来应用场景的扩展和市场潜力的飞跃。微/Mini LED是人为定义的结果,分类标准不一致。我们主要采用芯片尺寸划分的方式,其中芯片尺寸的缩小也带来了封装等方式的改变。

从芯片端、封装端到应用端的企业都在布局迷你发光二极管,以实现大规模生产。如下图,以部分芯片厂商、封装厂商、显示器厂商为例。苹果、华为、三星等领先品牌厂商继续在高密度LED产业领域布局。

迷你发光二极管有望推动小间距显示应用的持续渗透

用于小间距产品的直显市场,是Mini LED的核心增量市场之一。小间距LED显示器是指LED点间距在P2.5以下的室内LED显示器,目前主流规格在P1.2左右,Mini LED规格一般在P0.7以下,是小间距显示器产品最前沿的技术规格。LED直显一般位于110寸以上的超大尺寸显示器。随着点间距规格的减少,显示性能不断提高,目前其应用正逐渐渗透到中尺寸规格。

Mini LED直显的产业链主要包括LED芯片、封装及零部件、系统及品牌等。在系统和品牌厂商中,除了传统的LED品牌应用厂商外,安防、液晶面板等领先厂商也逐渐进入领域,做出差异化的技术布局。此外,Mini LED技术规格的升级也逐渐模糊了厂商在包装和应用上的技术分工,这主要是因为应用厂商逐渐渗透到包装上。

小间距LED应用场景广泛。其应用领域主要是在特种显示器市场,同时迅速渗透到商业和民用市场。

从市场规模来看,小间距显示器在未来的特种显示器和商用显示器市场将有很大的潜在空间。比如目前国内各大城市公安指挥中心的小间距led普及率不到10%,未来在公安领域的普及率有望提高到50%。如下图所示,根据《周明科技2018年年报》,未来三年小间距LED的商业市场规模将达到442亿元,普及率将逐步提高。同时,我们相信未来小间距LED显示器的市场规模将会扩大。中国商业研究院预测,2020年中国小间距LED市场将达到98亿元,将迅速取代LCD和DLP拼接屏。

微型/迷你发光二极管开辟了更多的商业应用空间。由于传统LED和小间隔显示的分辨率距离在2-5米以上,所以主要用于室外大屏幕和室内大屏幕,如监控指挥,以及酒店等大型会议室场景。随着显示器间距进入Micro/Mini时代,合适的观看距离达到1-2米左右,我们相信这将满足更多的中小型会议室、教育等商业需求,市场潜力也将从小LED间距时代的100亿达到1000亿,随着成本的下降而逐渐实现。

在未来的民用市场,迷你发光二极管将推动小间距显示应用的不断渗透。三星于2018年推出“The Wall”微型LED电视,以其出色的显示效果吸引了市场的广泛关注。根据“海子定律”,P0.6-0.7和P0.3-0.4级别的微/迷你LED显示器有望在三年内逐渐成熟,FHD和4K的显示效果可分别实现50英寸以上,从而进入数十亿美元的民用显示器市场。初期成本会比较高,但是Micro/Mini LED随机拼接的优势可以让它先满足室内超大显示屏的需求,再逐步探索其他尺寸。

微型发光二极管背光具有广阔的应用前景

用于LCD面板背光,也是Mini LED的核心增量市场之一。迷你LED背光技术主要是传统侧入射背光LED和OLED直显电视的差异化技术。基于传统液晶电视的设计结构,显示性能堪比OLED技术,但成本方面有持续下降的潜力。

微型发光二极管是显示器的最佳和终极解决方案

与其他显示技术相比,微型发光二极管具有更大的优势,包括高亮度、低功耗、长寿命、超高分辨率和色彩饱和度。如下图所示,Micro LED最大的优势来自于它的微米级间距,每个像素都可以通过单点驱动寻址控制发光。微型发光二极管的发光效率和光能密度高于其他发光二极管产品。

第四,迷你发光二极管推动产业链技术和格局的变化

微型发光二极管产业链分析

在背光应用方向,Mini LED产业链分为上游芯片、中游封装、下游应用。在芯片制造过程中,通过一系列半导体工艺将外延片制备成发光颗粒,通过关键指标测试,然后进行研磨、切割、分选和封装。中游封装是指将外部引线连接到芯片电极以形成微型发光二极管器件的环节。封装的主要作用是保护芯片,提高出光效率。下游主要用于手机、电视、平板、车载显示器等。

发光二极管设备变化

MOCVD是LED芯片产业链中的核心设备(用于LED外延片的制备)。迷你LED应用推动MOCVD设备研发,带动国内替代,刺激市场增量需求。MOCVD是LED芯片生产过程中最关键的设备,其工艺技术复杂,几乎占LED外延芯片成本的一半。

发光二极管芯片链接的变化

迷你发光二极管芯片生产包括外延片制造、电极制造、芯片制造、测试等工艺。核心技术瓶颈集中在迷你LED芯片小型化、红色倒装以及一致性和可靠性上。LED芯片厂商积极部署Mini产品。

发光二极管芯片封装的变化

技术上,已经从传统LED的贴片/贴片安装方案转变为Mini LED的COB方案。工艺流程如下。与SMD封装相比。这种COB封装的全色LED模块具有制造工艺少、封装成本低、封装集成度高、显示屏可靠性和显示效果好的特点。迷你LED封装技术还包括IMD技术,将两组、四组或六组RGB灯珠集成为一个小单元。它融合了SMD和COB的优点,是COB包装的前奏。

发光二极管显示和背光应用的变化

迷你LED背光带来了技术创新,与传统的侧入式背光LED相比,具有许多优势。具体来说,它的精细局部调光可以实现超高对比度(1000000:1);RGB三色背光方案可以实现宽色域,颜色的亮度堪比OLED;减小光学混合距离(OD),减小屏幕厚度,实现超薄;4)均匀散热,这是传统分立LED器件方案无法实现的,可以实现高亮度(> 1000nit),HDR成为可能。

微型发光二极管应用带来的行业竞争格局变化

传统面板厂更多参与Mini LED背光行业应用,下游终端与品牌市场竞争加剧。更多的面板厂商和品牌应用厂商开始布局Mini LED背光行业的业务,具体进展如下。由于Mini LED的普及,传统包装工厂正在布局Mini LED背光,与传统背光模组工厂的竞争也将加剧。比如锐锋光电在2018年底完成了MiniLED封装生产线,成为国内首批实现MiniLED产品量产的企业之一。得益于2020年客户订单的预期,生产线将继续增加;赵迟有限公司一直专注于照明包装业务,已经完成了迷你LED显示领域的布局,包括迷你RGB和迷你背光,其中迷你RGB已经批量生产和发货,迷你背光也在积极与客户合作。

五、主要公司分析(详见原报告)

报告摘录

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报告来源精选:[未来智库官网]。


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