在中北高新区战略性基础材料产业园所在地，太原源瀚科技有限公司的一排排白色的厂房整齐划一，在阳光的照射下显得尤为明亮。厂房内，伴随着机器隆隆作响，身着工作服的工作人员有的在操控设备，有的在填装蓝宝石单晶炉……工业蓝宝石晶体制造流程有序进行着，处处显现着一派繁忙景象。

这里的蓝宝石晶体材料生长及加工项目致力于在太原建设成为全球最大的蓝宝石材料生产基地，是我区战略性新兴产业代表和建设战略性新兴产业集群化规模化的核心动力，是我区进一步打造多元支撑的现代产业高地，全面助推太忻一体化经济区建设的核心组成。

截至目前，蓝宝石产业基地一期项目已经稳定投产、二期项目将在今年投产。届时，项目整体预期可实现年产值10亿元、利润1.5亿元，解决就业1000人。下一步，基地还将进一步扩大产能和规模，将太原打造成为全球最大的蓝宝石材料生产基地，并扩展延伸全产业链持续落地，实现集群规模发展。

那么，蓝宝石材料有什么用呢？它的制造工艺是怎么样的嗯？

蓝宝石是个啥？

蓝宝石晶体的主要化学成分是三氧化二铝，虽然叫蓝宝石但它并非是蓝色，实则是纯净、透明的晶体，硬度仅次于金刚石。凭借高硬度、耐磨性、高温稳定性等特点，蓝宝石已成为新材料领域的又一片 “新蓝海”，是支撑节能环保、新一代信息技术、新能源汽车等产业发展的重要材料。

蓝宝石以及单晶硅、砷化镓、氮化镓、碳化硅等三代半导体材料虽不同质但属同类（晶体），众晶体互相支撑、互相竞争、互相纠缠。

5G时代新材料

在消费电子市场，蓝宝石凭借其在透红外光和抗划伤等方面的突出优势，早已应用在手机摄像头、HOME键、智能手表屏幕等终端并不断扩大。

随着5G高频通讯时代来临，消费电子产业链进入一个全新的赛道。首先，屏幕由小变大，规格类型呈现多元化，手机盖板、智能穿戴市场作为5G时代的一个关键布局，将为未来蓝宝石行业蓝海带来最大的成长动能与空间；其次，消费电子产品外观防护件的材料革命已悄然开始，5G和无线充电的发展对信号传输提出了更高的要求，“去金属化”已是大势所趋，蓝宝石拥有高电磁波透过率+高绝缘性+高热导率+奢侈品等属性，相较于玻璃、陶瓷，更加契合万物互联时代的高端需求。

作为新材料的蓝宝石，并非从自然界开采出来的矿物宝石，而是将氧化铝粉放在专用设备内，在高温真空的环境下，人工合成出来的透明晶体，这一过程被称之为“长晶”。目前主流的长晶方法有泡生法和热交换法两种，泡生法长出的蓝宝石晶锭形状相对不规则，产品多用于LED衬底，热交换法长出的晶体形状规则体积大，工艺自动化程度高，产能良率稳定，可以制作5英寸以上的手机面板，是最适合手机等消费类电子产业需求的一种可规模化量产的长晶方法。

蓝宝石的制造工艺

蓝宝石晶体生长及切片项目是LED产业链的核心环节，其产品是LED产业最重要的上游原材料之一，LED是发光二极管的简称，具有发光效率高、环保、寿命长、体积小等特点，是目前世界上最先进的照明技术。蓝宝石晶片成为制作白／蓝／绿光LED的关键材料，在LED应用领域一直处于供不应求的状况。

在LED的生产制造领域，目前能用于商品化的衬底只有两种，即蓝宝石和碳化硅衬底，但碳化硅衬底价格昂贵。所以全球80%LED企业采用蓝宝石作为制造LED产品的主要原料。由于蓝宝石的硬度相当高所以加工困难；尤其切片工序更为困难。普通蓝宝石切片机在工作过程中会产生很多问题，引起产品质量下降甚至报废。

蓝宝石晶体的生长及切片在工艺上非常类似于单晶硅的生产和切片，且蓝宝石晶体项目的建设符合国家产业政策，是国家鼓励发展的产品，有良好的市场前景，可推动我国节能产品的发展，为建设我国节约型社会起到积极大推动作用。亿博数控线切割机采用金刚石砂线切割，可以用于蓝宝石切片，手柄操作上手简单，线切平稳，提高了切片机的加工效率，导轮外侧面设置有自动检测金刚线断线保护装置，保证了整个切片过程的顺畅度，成品质量高，从而实现了降低生产成本，增加经济效益。

蓝宝石材料产业链

蓝宝石产业链主要包括三个环节：上游行业的高纯氧化铝等原材料制备产业和晶体生长、加工等核心生产加工设备的制造，中游是蓝宝石材料的长晶、切割、加工环节，下游行业主要包括蓝宝石作为LED衬底材料和用于消费电子的应用。

氧化铝是蓝宝石关键生产材料，从产量上来看，近年全球及中国氧化铝行业基本保持稳定。据统计，2021年全球氧化铝产量达13812.2万吨，同比增长3.8%，2015至2021年期间复合增速为2.6%。目前，中国是全球最大的氧化铝生产国和消费国。2012年以来，我国氧化铝产量在持续增长，2021年国内氧化铝产量达到7748万吨，同比增长5.95%。

蓝宝石材料行业现状分析

1、需求结构

从需求结构来看，蓝宝石的应用领域主要涉及LED衬底材料、消费电子和军事等应用。其中，衬底为蓝宝石最主要的应用，占据了约80%的份额，消费电子行业占据约20%。

2、LED衬底领域需求量及设备市场空间

PSS平片为经过涂胶、曝光、显影、蚀刻后的蓝宝石平片，主要用于LED照明、手机显示器背光、LED闪光灯等。蓝宝石平片与PSS平片为一一对应的关系，且PSS平片需求在蓝宝石衬底需求中占80%。根据GGII数据，2021年PSS平片市场需求量约为1.6亿片，对应蓝宝石衬底需求为2亿片。

从蓝宝石衬底材料长晶设备市场来看，根据天通股份年报公布的设备数量与蓝宝石产量，可推断单台设备可年产9.4万片蓝宝石平片，到2025年设备需求将达到3105台，市场空间为26.67亿元。（数据均折算为2英寸晶片）

蓝宝石材料行业竞争格局

从行业竞争格局来看，2015年以来全球蓝宝石行业经多轮产能扩张和产能过剩周期后，市场参与者逐渐减少，马太效应明显，行业规模较大的参与者从20多家减少到4-5家头部厂商。目前全球蓝宝石衬底厂商前二企业占比超过70%，分别为中图科技和晶安光电。其次为博蓝特和水晶光电，占比分别为13%、5%。

蓝宝石材料行业未来发展趋势

1、蓝宝石行业回暖，价格开始回升。蓝宝石行业从2015年至今通过行业间的竞争已经完成了多轮洗盘，2018年蓝宝石材料价格曾达到一个高峰，但2019年开始受中美贸易摩擦、下游LED市场库存高企、价格恶性竞争等多种因素的影响，两年来蓝宝石价格一路下探。随着下游LED行业两年多的去库存周期告终，叠加Mini LED的需求成长，蓝宝石材料的需求量和单价都在2020年迎来了快速反弹，目前蓝宝石价格较2019年的低谷已经有较大幅度的提升，截止2021年12月，蓝宝石出口单价为762.12美元每千克。

2、2021年蓝宝石下游LED全产业链景气度回温。从成本和技术层面来说，Mini LED技术趋于成熟，背光应用已于2019年量产，在电视、笔电、车载显示、会议显示等应用的成本竞争优势逐渐走高，有望逐渐成为中大型显示市场的主流技术。

根据CINNO Research的预测，预计2021年Mini LED背光芯片出货量约折合89万片4英寸晶圆，预计2025年增长至626万片。根据万象智库预测，电视将成为Mini LED背光的最大单一市场，预计2025年Mini LED电视渗透率达到8.2%；车载Mini LED量产机型将在2023年开始形成规模出货，成为Mini LED背光产品后期重要市场；2025年Mini LED笔记本、平板电脑、VR的渗透率将分别达到5.8%

尾声

蓝宝石是现代工业重要的一种基础材料，主要成分为氧化铝，具有强度高、硬度大、透光性好、介电性能佳等特点，是一种集优良光学性能、物理性能和化学性能于一身的独特晶体材料，广泛应用于LED、消费电子、仪器仪表、军工、光学窗口等领域。

文章来源： 尖草坪发布，科学黑洞，华经情报网，亿博智能线切