蓝宝石衬底(Al₂O₃ 单晶)是个挺有意思的材料 —— 硬度仅次于金刚石、透光范围宽(紫外到红外)、耐高温、化学稳定性极好。它的应用领域可以分成几块:
1. LED(这是绝对的大头)
- 氮化镓(GaN)外延生长的主流衬底,蓝光 / 白光 LED 基本都长在这上面。
- 全球蓝宝石产量 70% 以上被 LED 行业吃掉。所以 LED 行业的景气度直接决定蓝宝石衬底的价格和产能。
2. 消费电子
- 智能手表表镜— Apple Watch、各种高端表款,抗刮擦比玻璃强太多。
- 摄像头保护盖— 手机后置摄像头的蓝宝石保护镜片。
- 指纹识别盖板— 早期 iPhone 用过,后来成本原因不少机型切回了玻璃,但高端机型和超声波指纹方案仍有需求。
3. 功率与射频器件(GaN-on-Sapphire)
- 氮化镓功率器件、5G 基站射频前端(RF PA)。
- 相比 SiC 衬底,蓝宝石成本低、绝缘性好,但散热差一些,适合中低功率场景。GaN-on-SiC 在基站大功率领域占主导,但蓝宝石在成本敏感的消费射频里有一席之地。
4. 光学与窗口器件
- 红外光学窗口、激光器窗口、高压传感器窗口。
- 因为蓝宝石在紫外到 5μm 红外都有良好透过率,且能承受极端温度和腐蚀环境,所以军工、航天、科研仪器里常见。
- 导弹整流罩、高速飞行器光学窗口也是经典应用。
5. 特种结构与耐磨件
- 医疗器械(手术刀片、内窥镜窗口)、精密轴承、耐磨衬垫。
- 甚至还有一些高端手表机芯里的轴承用的是蓝宝石。