藍寶石市場前景廣闊,但目前生產(chan) 大尺寸藍寶石晶體(ti) 技術主要被俄羅斯和歐美企業(ye) 壟斷。據統計,目前全球70%的藍寶石襯底由俄羅斯企業(ye) 提供,另外30%由美國和歐洲掌控。國內(nei) 尚未形成產(chan) 業(ye) 化生產(chan) 的藍寶石襯底片生產(chan) 廠家。   
      藍寶石是製作芯片的重要原料,占LED芯片原料費的10%。2010年第三季度後,全球藍寶石產(chan) 量居前兩(liang) 名的公司紛紛漲價(jia) ,直接影響了LED芯片及封裝價(jia) 格上漲。

    藍寶石是指非紅色的氧化鋁（Al2O3）。含有雜質的藍寶石很早以前就被作為(wei) 寶石，由於(yu) 其具有多種光學、機械、電氣、熱以及化學特性，因此還被廣泛應用於(yu) 工業(ye) 等多種領域，而且應用範圍仍在不斷擴大之中。其中，能夠合成製造出藍寶石更是意義(yi) 重大。藍寶石的主要用途包括LED和LED底板。

　　LED市場在2010年經曆了史無前例的發展。隨著市場的發展，製造藍色和白色GaN類LED時使用的藍寶石底板的需求也大幅增長。對底板成品的需求由每月按2英寸換算（TIE)為(wei) 100萬(wan) （2009年12月）增加到了200萬(wan) （2010年第四季度）。

　　2009年第四季度，藍寶石的加工能力滿足需求還有餘(yu) 力。也就是說，加工藍寶石的企業(ye) 還能應對當時的需求。但是，材料的供應能力在2009年年底就逐步達到了極限。生產(chan) 藍寶石材料的企業(ye) 大部分都因為(wei) 2009年的金融危機和一直持續到09年的巨大物價(jia) 壓力而陷入苦於(yu) 資金周轉的困境。另外，由於(yu) 新設備的導入和運轉通常需要半到一年的時間，2010年產(chan) 能緩慢上升，因而無法適應需求的急劇增加。由此產(chan) 生了嚴(yan) 重的材料短缺，導致價(jia) 格暴漲。

　　藍寶石芯材（Core）和坯料（Blank）由商品變身為(wei) “戰略性材料”，大量的藍寶石生產(chan) 商時隔數年又重新掌握了定價(jia) 的主導權。而且，他們(men) 可以將價(jia) 格設定為(wei) 能夠最大限度獲取利潤的水平。其結果是，藍寶石晶圓的美國國內(nei) 售價(jia) 超出我們(men) 的預想，上漲到了30美元，現金交易市場上的價(jia) 格更是超過了30美元。很多加工藍寶石的企業(ye) 和LED廠商為(wei) 確保產(chan) 能已經預付了貨款，目的是防止生產(chan) 線停工。

    生產(chan) 藍寶石晶棒的工藝主要有泡生法(KY法、凱氏長晶法)、提拉法(CZ法、柴氏拉晶法)、溫度梯度法(TGT法)等，其中泡生法為(wei) 主流工藝，生產(chan) 的藍寶石晶體(ti) 約占70%，鑽取率約30%。

藍寶石晶體(ti) 原材料為(wei) 氧化鋁碎晶，生產(chan) 利用率大於(yu) 97%，已經完全國產(chan) 化。藍寶石單晶產(chan) 品即為(wei) 藍寶石坯料，可直接出售，不合格品可直接作為(wei) 原材料再次加工。其他消耗材料如鎢鉬材料、金剛石刀具、傳(chuan) 感器、儀(yi) 表等均國產(chan) 化。預計由藍寶石生產(chan) 藍寶石晶棒的原材料、耗材均可由國內(nei) 充分供應，此環節的短板主要在於(yu) 長晶爐依賴進口。

　　國內(nei) 主要的藍寶石晶體(ti) 爐廠家都是高校研究機構，包括西安理工大學、哈爾濱工業(ye) 大學以及重慶第二十六研究所等。但國內(nei) 目前的生產(chan) 技術隻能生產(chan) 2英寸以下的藍寶石晶棒，長成的晶體(ti) 與(yu) 氮化镓(GaN)的晶格錯位較大，無法用於(yu) LED的藍寶石襯底領域，大多用於(yu) 手表表麵外殼等。

　　藍寶石晶棒的供應商有美國的Rubicon、Honeywell，俄羅斯的 Monocrystal、ATLAS，韓國STC 及國內(nei) 合晶光電、越峰(台聚轉投資)、尚誌(大同轉投資)及鑫晶鑽(奇美、鴻海轉投資)。

　藍寶石基板的供應商有美國的Rubicon、Honeywell、Crystal Systems、Saint-Gobain，俄羅斯的Monocrystal、ATLAS Sapphire，日本的京都陶瓷(Kyocera)、Namiki、Mahk，及國內(nei) 兆遠、兆晶(奇美轉投資)、晶美、合晶及中美晶等公司。其產(chan) 能如下：

	2009	2010E	2011E
Rubicon(萬(wan) 毫米)	500	600	900
Monocrystsal(萬(wan) 毫米)	400	450	675
STC(萬(wan) 毫米)	300	500	750
越峰(萬(wan) 毫米)	108	160	300
其他(萬(wan) 毫米)	400	450	900
合計(萬(wan) 毫米)	1708	2160	3530

　目前，GaN基襯底包括藍寶石、SiC、GaN、Zno等，商業化的隻有藍寶石、SiC襯底，除CREE外，基本都使用藍寶石襯底。

2010年全球主要LED藍寶石基板生產(chan) 廠商2英寸基板的厚度

廠家名稱	2英寸基板厚度
美國crystal systems	(330-430μm-25μm，330-430μm+25μm)
俄羅斯cradley crystals	(330-430μm-25μm，330-430μm+25μm)
台灣兆晶科技股份有限公司	(330-430μm-25μm，330-430μm+25μm)
台灣中美矽晶製品股份有限公司	(430μm-25μm，430μm+25μm)

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　對於(yu) 新增設備，安裝需要3～6個(ge) 月的時間。從(cong) 工藝角度而言，大尺寸藍寶石晶體(ti) 生產(chan) 周期需10天左右，準備和後處理需要7天左右，試件加工需要7天左右，質量檢測、微觀結構及光電性能需要30天左右，工藝分析、模擬需要7天左右。前後就耗去6～8個(ge) 月的時間。

同時，藍寶石晶棒除了應用於(yu) LED產(chan) 業(ye) ，還應用於(yu) 以下幾個(ge) 方麵：

用途	備注
航空航天大尺寸平板藍寶石光電窗口	透波窗口、護板、陀螺、耐磨軸承等
大尺品質藍寶石軍(jun) 工窗口及器件	美國洛克希德-馬丁公司估計年增長率超過25%，預計超過3億(yi) 美元
其他民用窗口	手機窗口、光電遙控窗口、條碼機耐磨窗口、投影儀(yi) 保護棱鏡、光電管感光棱鏡，需求約2億(yi) 美元，耐磨類零部件占晶體(ti) 用量35%左右

       藍寶石晶棒供不應求的主要原因在於MOCVD的瘋狂擴張，而並不是LED終端產品需求的增加。由於藍寶石晶棒、基板的緊缺，MOCVD機器隻有不到50%的能夠開工，MOCVD的過剩中短期內將催高藍寶石晶棒、基板價格的價格，造成終端產品價格的上漲，降低磊晶廠的毛利率。從長期看，藍寶石晶棒、基板的緊缺必將起到大浪淘沙的作用，一部分芯片質量相對不高，成本相對較高的外延片、芯片企業將倒在普通照明市場打開之前。

藍寶石晶體(ti) 的生長方法常用的有兩(liang) 種:
 1:柴氏拉晶法(Czochralski method),簡稱CZ法.先將原料加熱至熔點後熔化形成熔湯，再利用一單晶晶種接觸到熔湯表麵，在晶種與(yu) 熔湯的固液界麵上因溫度差而形成過冷。於(yu) 是熔湯開始在晶種表麵凝固並生長和晶種相同晶體(ti) 結構的單晶。晶種同時以極緩慢的速度往上拉升，並伴隨以一定的轉速旋轉，隨著晶種的向上拉升，熔湯逐漸凝固於(yu) 晶種的液固界麵上，進而形成一軸對稱的單晶晶錠.
 2:凱氏長晶法(Kyropoulos method),簡稱KY法,大陸稱之為(wei) 泡生法.其原理與(yu) 柴氏拉晶法(Czochralskimethod)類似，先將原料加熱至熔點後熔化形成熔湯，再以單晶之晶種(SeedCrystal，又稱籽晶棒)接觸到熔湯表麵，在晶種與(yu) 熔湯的固液界麵上開始生長和晶種相同晶體(ti) 結構的單晶，晶種以極緩慢的速度往上拉升，但在晶種往上拉晶一段時間以形成晶頸，待熔湯與(yu) 晶種界麵的凝固速率穩定後，晶種便不再拉升，也沒有作旋轉，僅(jin) 以控製冷卻速率方式來使單晶從(cong) 上方逐漸往下凝固，最後凝固成一整個(ge) 單晶晶碇.

晶體(ti) 提拉法

晶體(ti) 提拉法(crystal pulling method) 由J .Czochral ski 於(yu) 1918 年發明,故又稱“丘克拉斯基法”,簡稱CZ 提拉法,是利用籽晶從(cong) 熔體(ti) 中提拉生長出晶體(ti) 的方法,能在短期內(nei) 生長出高質量的單晶。這是從(cong) 熔體(ti) 中生長晶體(ti) 最常用的方法之一。其優(you) 點是: (1) 在生長的過程中,可方便地觀察晶體(ti) 生長的狀況； (2) 晶體(ti) 在熔體(ti) 表麵處生長,不與(yu) 坩堝接觸,能顯著地減小晶體(ti) 的應力,防止坩堝壁的寄生成核； (3) 可以方便地運用定向籽晶和“縮頸”工藝,使“縮頸”後籽晶的位錯大大減少,降低擴肩後生長晶體(ti) 的位錯密度,從(cong) 而提高晶體(ti) 的完整性 。其主要缺點是晶體(ti) 較小,直徑最多達約51～76 mm。.

泡生法
泡生法( Kyropoulos method) 於(yu) 1926 年由Kyropoul s 發明,經過科研工作者幾十年的不斷改造和完善,目前是解決(jue) 晶體(ti) 提拉法不能生產(chan) 大晶體(ti) 的好方法之一。其晶體(ti) 生長的原理和技術特點是:將晶體(ti) 原料放入耐高溫的坩堝中加熱熔化,調整爐內(nei) 溫度場,使熔體(ti) 上部處於(yu) 稍高於(yu) 熔點的狀態;使籽晶杆上的籽晶接觸熔融液麵,待其表麵稍熔後,降低表麵溫度至熔點,提拉並轉動籽晶杆,使熔體(ti) 頂部處於(yu) 過冷狀態而結晶於(yu) 籽晶上,在不斷提拉的過程中,生長出圓柱狀晶體(ti) 。
泡生法與(yu) 提拉法生長晶體(ti) 在技術上的區別是: (1) 晶體(ti) 直徑　在擴肩時前者的晶體(ti) 直徑較大,可生長出100 mm 以上直徑的藍寶石晶體(ti) ,而後者則有些難度； (2) 晶體(ti) 方向　前者對生長大尺寸、有方向性的藍寶石晶體(ti) 擁有更大的優(you) 勢；(3) 晶體(ti) 質量　泡生法生長係統擁有適合藍寶石晶體(ti) 生長的最佳溫度梯度。在生長的過程中或結束時,晶體(ti) 不與(yu) 坩堝接觸,大大減少了其應力,可獲得高質量的大晶體(ti) ,其缺陷密度遠低於(yu) 提拉法生長的晶體(ti) ,且兩(liang) 者生長晶體(ti) 的形狀也不同。