三安光电：股票投资分析报告

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报告完整目录：

①业务概述

三安光电成立于2000年，是目前国内化合物半导体布局最全面的龙头公司，在业务范围方面以LED 业务为基础，2014年成立三安集成将化合物半导体业务拓宽至射频通信、 电力电子和光通讯等微电子器件领域（提供集成电路晶圆代工服务），以三安集成为核心，构建三大化合物半导体技术平台。2017 年，三安光电开始布局泉州、鄂州、长沙等化合物半导体基地，在LED和化合物半导体集成领域成为国内最大的化合物半导体龙头公司。此外，在产业链布局上，三安光电从外延片到化合物半导体器件有完整的纵向产业链布局。

业绩构成：

三安光电自2018年起，将LED芯片与集成电路晶圆业务合并归为“化合物半导体业务”，通过查询子公司信息，可分拆出晶圆的收入占比，但毛利无法查询。2019年以来，由于LED行业供给过剩，导致价格大幅下降，甚至20年毛利率都是负数，这也导致了废料销售毛利占比极高。材料、废料收入，主要来自贵金属废料回收并对外销售产生的收入。该业务曾受到交易所问询，三安光电反馈，贵金属因其良好的稳定性、导电性等物理特性，被广泛应用于半导体芯片制造的电极制作环节中。而其LED芯片业务和集成电路芯片业务生产工艺中，均需要用到贵金属。高纯度的贵金属材料经过高温熔合蒸镀之后，残留在产线、设备等多处地方，需作为贵金属废料回收，由此产生了较高的收入。从业绩构成来看，三安光电当前处于转型阶段，正从传统LED业务向化合物半导体转型。

②主营业务分析

传统业务——LED业务：

三安光电为我国LED领域龙头企业，围绕LED芯片做产业链垂直一体化，通过兼并收购、合资合作等方式向上下游延伸，已经形成了蓝宝石衬底—外延片—芯片—封装—应用的完整产业链（升级），其中核心产品芯片覆盖高中低端，LED芯片及产品（芯片和路灯等）目前收入占比高达90%以上（其中芯片贡献50%以上），芯片在国内市占率达到38%，国际市占率近20%。

LED产业链上游为衬底材料——外延片——芯片（衬底和外延片分别属于芯片的基材和中间产品），中游封装，下游应用。整个产业链从上游至下游呈现资本和技术要求逐渐降低，劳动力需求逐渐上升的特性，该特性也决定了整个产业链的价值量主要集中于上游。 由于技术壁垒的存在，从上游往下游拓展较为容易，从下游往上游拓展不易，而三安光电则是典型的从上游向下游拓展的路径。

三安光电起家于外延片，外延片由衬底+外延层构成，是芯片的核心，衬底又称基板，是外延层半导体材料生长的基底，在LED芯片中起到了承载和固定的作用，衬底材料的选择主要要考虑与外延层的匹配程度和材料本身的特性。而外延层是指在一块加热到适当温度的衬底基片上导入气态物质所生长出的特定半导体薄膜，该薄膜主要有氮化镓GaN和砷化镓GaAs两种，决定LED发出不同颜色的光，其中GaN可用于制造白光LED，因此各厂家多集中于生产GaN外延层，目前用于生产GaN基材的衬底主要有蓝宝石（AL2O3）、硅（Si）、碳化硅（SiC）、GaN单晶材料、氧化锌（ZnO）等，材料技术也是三安光电能从LED延伸到半导体领域的根本。

目前LED业务仍然是三安光电的绝对主营，但LED 供需结构阶段性失衡，产品价格下降。经过一段时间调整，2020年下半年开始行业逐渐触底，三安光电从去年下半年开始业绩呈现明显回暖。三安光电在现有产线基础上，积极布局 Mini/Micro LED、高光效 LED、车用 LED、紫外/红外LED 等新兴应用领域，谋取差异化竞争。

Mini LED 又名“次毫米发光二极管”，灯珠间距和芯片尺寸介于小间距 LED 与 Micro LED 之间，是对传统LED的改良产品。目前Micro LED技术尚存在突破难点，Mini LED技术则属于小间距LED到Micro LED的过渡技术，与 Micro LED 相比，Mini LED 无需克服巨量转移的技术门槛，技术难度较低而生产良率更高，更容易实现量产，目前部分厂商已进入规模量产阶段。生产设备方面，Mini LED 可使用大部分传统 LED 生产设备进行生产，因此具有更高的经济性。

从应用角度看，Mini LED 目前拥有两种应用路径，一是取代传统 LED 作为液晶显示背光源，采用更加密集的灯珠间距改善背光效果；二是以自发光的形式实现 Mini RGB 显示， 在小间距 LED 的基础上采用更加密集的芯片分布，实现更细腻的显示效果。由于 Mini LED 背光技术相对成熟，目前 Mini LED 的应用以 LCD 背光源为主，行业内厂商纷纷推进； 而 Mini RGB 现阶段仍面临技术困难和成本问题，显示产品相对较少，主要为展示用品。

采用 Mini LED 背光技术的 LCD 显示屏，在显示亮度、对比度、色彩还原能力和 HDR 性能等方面优于传统 LED 背光方案，相比 OLED 显示则在成本和寿命方面具有优势，因此在大尺寸电视、笔记本电脑、车用面板和户外显示屏等领域具有广阔的应用空间。

从应用领域看，Mini LED 的应用仍以作为背光显示为主，目前全球主流厂商基本完成了 Mini LED 背光研发进程，进入小批量试样或大批量供货阶段。

目前三安光电产品类型已涵盖汽车照明、Mini LED、Micro LED、高光效、紫外、红外、植物照明等应用，截至 2020 年 9 月，三安光电就 Mini LED、Micro LED 芯片已实现批量供货三星，已成为其首要供应商并签署供货协议，有望于今年实现大规模出货。同时，与科锐、格力电器、美的集团等国内外下游大厂建立合作伙伴关系。

转型业务——化合物半导体制造：

半导体材料在过去主要经历了三代变化。硅（Si）为第一代，砷化镓（GaAs）第二代、氮化镓（GaN）和碳化硅（SiC）为第三代，相比第一代半导体，后者是由两种或两种以上元素以确定的原子配比形成的化合物，因此也被称为化合物半导体材料。

凭借制程成熟及成本较低的优势，以第一代硅质半导体材料制作的元器件已成为了电子电力设备中不可或缺的组成部分。但硅质半导体材料受自身性能限制，无法在高温、高频、高压等环境中使用，因此化合物半导体由于其高电子迁移率等特点开始崭露头角。但需要注意，这三代半导体材料并非完全的替代关系，而是基于各自的特性有各自的应用领域，只是在局部领域上，后者对硅材料形成了替代。

化合物半导体主要应用于射频通信、电力电子和光电子领域，如下图：

GaAs/GaN 等化合物半导体的芯片制造工艺与LED芯片类似，但由于功能复杂，用于集成电路的化合物半导体在材料特性、外延方式和制造环境等方面的要求与LED不同，因此需要采用专门的生产工艺流程与产线设备，从而产生了化合物半导体 IC 制造工厂。与硅基集成电路产业类似的，也产生了 IDM（整合元件制造商，三安集成属于该模式）和 Fabless（无晶圆设计公司+晶圆代工厂）两种商业模式。作为半导体新材料，目前GaAs/GaN、Sic等新型半导体化合物行业均保持高速增长，市场空间十分广阔，且存在很强的进口替代空间。

砷化镓相关业务进展：目前三安光电砷化镓射频产品以 2G-5G手机、WIFI 为主，客户累计近100家，客户地区涵盖国内外。砷化镓射频 2021年上半年扩产设备已逐步到位，产能达到 8000 片/月，未来目标扩产到 3 万片/月，对标稳懋 4-5 万片/月产能规模，三安光电未来有机会成为全球领先的砷化镓制造企业。此外，在砷化镓 VCSEL 方面，三安光电 10G/25G VCSEL 产品已通过行业内重要客户验证，进入实质性批量生产阶段，出货量快速增长，量产客户达到55 家。

氮化镓相关业务进展：氮化镓产业链包括衬底、外延、设计及制造环节，其中三安光电在外延、制造等环节皆有布局。三安光电在硅基氮化镓功率器件方面客户认证进展顺利，2020 年完成约 40 家客户工程送样及系统验证，已拿到 12 家客户设计方案，4家进入量产阶段。

碳化硅相关业务进展：三安光电SiC 产品主要为高功率密度 SiC 功率二极管、MOSFET，被用于电力电子领域。其中，SiC 二极管开拓客户182 家，送样客户 92 家，转量产客户 35家，超过 30种产品已进入批量量产阶段，二极管产品已有 2款产品通过车载认证，送样客户4家。除了三安集成已经具备的4寸片SiC 产线外，公司湖南三安项目已于6月23日正式点火，该项目总投资 160亿元，分两期建设，主要建设具有自主知识产权的以碳化硅、氮化镓等宽禁带材料为主的第三代半导体全产业链生产与研发基地。湖南三安 SiC 产线采用 6 寸片，远期规划产能 3 万片/月。

小结：三安光电以LED业务起家，后续随着LED行业供给过剩，而电力电子、光通讯等应用领域兴起，因此三安光电开拓了砷化镓（GaAs）、氮化镓（GaN）等化合物半导体芯片制造业务相关市场。虽然后者的工艺更复杂、技术难度更高，但无论是LED芯片，还是光通讯芯片，本质均属于化合物半导体芯片制造，商业模式是一致的，故本报告两项业务结合分析。同时由于三安光电目前业绩贡献仍然以LED为主，行业部分仍然以LED行业分析为主。

③产品描述

采购：

两种业务在采购上具备协同性，上游均为衬底材料。三安光电传统核心业务LED外延片是采购衬底，利用MOCVD设备在衬底的基础上生长外延层，进一步制作成芯片，芯片封装后再制作成相关光源器件；这种基底就包括传统的蓝宝石、碳化硅、硅、GaN单晶、氧化锌ZnO、GaAs单晶，基于这些衬底的外延层包括GaN和GaAs两种气体。LED以蓝宝石作为衬底的居多，多用于中低端市场，蓝宝石衬底的主要技术是晶棒生产，技术难度大，目前主要掌握在欧美日巨头手中。这里可以看出，LED的制造材料中也有砷化镓（GaAs）、氮化镓（GaN），而这些材料也正是第二代、第三代半导体材料，这种材料上的协同为三安光电后续拓展集成电路业务奠定了基础。

而传统的集成电路芯片为硅基半导体，化合物半导体比硅基半导体多了一层外延片生长垒晶阶段，以砷化镓（GaAs）为例，基板是GaAs衬底，其生产厂商主要有日本住友电工、德国佛莱贝格、美国AXT等。

而用来生长两种外延的MOCVD设备则被美国科维、德国爱思强所垄断。

由此来看，其上游对行业有一定的限制。三安光电曾向上游蓝宝石领域延伸，实现部分自制，包括目前仍有一些向衬底领域延伸的举动，但整体业务仍然受上游制约。

生产过程：

晶圆制备包括衬底制备和外延工艺两大环节。衬底是由半导体单晶材料制造而成的晶圆片，衬底可以直接进入晶圆制造环节生产半导体器件，也可以进行外延工艺加工生产外延片。外延是指在单晶衬底上生长一层新单晶的过程，新单晶可以与衬底为同一材料，也可以是不同材料。外延可以生产种类更多的材料，使得器件设计有了更多选择。目前衬底材料市场基本是寡头垄断，因此三安光电也主要是基于衬底做晶圆制备。

再结合上文所述，无论是LED业务还是晶圆制备业务，二者都是利用MOVCD设备生产，在金属有机化学气相沉积（MOCVD）技术中，反应气体在升高的温度下在反应器中结合以引起化学相互作用，将材料沉积在基板上。

LED外延片和化合物芯片的外延层原理大致相同，我们以更为复杂的化合物半导体生成过程为例：化合物半导体的制备与硅半导体的制备工艺类似，其主要不同体现在晶圆制造上。硅半导体采用直拉法生长单晶硅棒，对单晶硅棒进行切割制成晶圆；而化合物半导体则是在GaAs、Ipn、Gap、蓝宝石、Sic等化合物基板上形成厚度一般为0.05毫米至0.2毫米的薄膜（外延层），对其继续加工，便可实现特定的器件功能。对于外延工艺，目前最常见的仍然是金属有机化学气相沉淀（MOCVD），MOCVD是以热分解反应方式在衬底上进行气相外延，生长出副族化合物半导体以及他们的多元固溶体的薄膜单晶材料。

化合物半导体不同于传统的硅基半导体工艺，外延工艺比传统硅工艺更为重要，是影响化合物半导体质量的关键，对器件的可靠性影响很大。三安光电本身在LED领域积累了生产外延片的工艺，其进一步与GCS合作，在GaAs与GaN射频器件领域取得了一定的行业地位。

无论是LED外延片及芯片还是半导体晶圆加工，均属于产业链的核心环节，也是附加值高的环节，不仅投资规模大，需要配置 MOCVD 外延炉、蒸镀机、光刻机、蚀刻机、研磨机、抛光机、划片机和各类检测等价格昂贵的设备；而且技术高，在制造过程中需要集成物理、化学、光电、机电等多领域的知识。因此，三安光电是典型的技术、资本密集型（目前MOCVD设备的数量国内最多）。

感谢阅读。后续的公司竞争力分析，发布于公众号：估股。