2026年图形化衬底行业产品应用、发展情况与未来发展趋势
思瀚产业研究院 中图科技    2026-01-21

1、图形化衬底行业介绍

20 世纪 90 年代，蓝宝石衬底上异质外延氮化镓技术取得关键突破，奠定了以蓝宝石为基础的氮化镓 LED 产业技术路线；此后，通过光刻、刻蚀在蓝宝石表面形成周期性微结构被证明有助于降低外延位错密度、提升光提取效率，图形化蓝宝石衬底逐步在 LED芯片制造中得到应用并实现产业化。

随着 LED 产业规模化发展，以中图科技为代表的国内企业突破了二次掩膜刻蚀技术等关键工艺，实现了低缺陷、高均匀性图形化衬底产品的产业化，随着图形一致性、良率与成本控制的提升，国内图形化衬底企业在部分技术方向上已具备较强的产业化竞争能力，在全球市场中呈现出优势地位。

在高光效照明、背光等应用场景，以中图科技为代表的企业开始引入二氧化硅等介质材料形成图形化复合材料衬底，用于进一步优化光场分布及应力调控。与此同时，Micro LED 推动芯片尺寸持续微缩，对衬底图形尺度、均匀性及界面质量提出更高要求，图形化衬底正向更精细化、定制化方向演进。

图形化衬底本质上是一种用于半导体材料生长的衬底材料，尤其是针对氮化镓异质外延，随着衬底技术与异质外延技术的不断发展和氮化镓材料应用场景的不断扩展，图形化衬底技术将助力氮化镓材料在 LED、功率器件、射频器件等领域取得更广泛的应用。未来，随着市场的不断扩大和技术的不断提升，图形化衬底技术的应用前景将会更加广阔。

（1）图形化衬底的应用介绍

1）主流衬底材料对比介绍

目前主流的衬底材料分为硅片、砷化镓衬底、磷化铟衬底、碳化硅衬底和蓝宝石基图形化衬底，不同衬底材料的应用领域不同，主要是因为其材料特性、制造工艺、成本以及应用需求等方面的差异，不同衬底材料之间并无优劣之分，不存在替代关系。

2）图形化衬底系配套氮化镓材料应用最广泛的衬底

此外，氮化镓材料因其自身特点，氮化镓衬底制备成本高以及加工配套工艺的成熟度较低，故难以其本身作为衬底材料进行通用器件的大规模商业化开发。

目前氮化镓器件制造主要通过异质外延实现，外延衬底材料主要包括蓝宝石基图形化衬底、碳化硅衬底及硅片。

3）图形化衬底助力解决 Micro LED外延难题

在 Micro LED 外延制造中，目前行业内主要关注技术难点包括波长均匀集中度、外延低缺陷和量子效率匹配问题，而图形化技术和复合材料衬底技术正是解决前述外延材料问题的重要技术之一。图形化衬底相当于 Micro LED 芯片的“地基”，图形化技术与复合材料衬底技术正持续向高一致性、低缺陷、小周期等方向提升，为 Micro LED 外延片实现高波长均匀性、低缺陷密度和稳定量子效率提供了材料基础，从而支撑 Micro LED 芯片在可靠性和良率方面的提升。

图形化衬底助力解决 Micro LED外延技术难题如下：

①提高 Micro LED外延波长集中度、芯片量子效率

提升图形一致性对 Micro LED 实现更优的外延片波长集中度有关键作用，常规 LED 芯片制造中，整片外延片的波长变化在 4nm 以上，而 Micro LED 的波长均匀性须做到 2nm 以内。随着 Micro LED 芯片尺寸的缩小，小电流下的电流密度变化对量子效率的影响更显著，芯片发光亮度变化也会更明显。为得到能适应各种应用环境下的 Micro LED 显示产品，Micro LED 芯片量子效率控制成为必须解决的问题。

Micro LED 芯片尺寸小、工艺难度大、良率要求高，通过衬底及外延的配套提升，适配的高均匀性、高一致性的大尺寸图形化衬底能大幅提升氮化镓外延材料的晶体质量，有效提升整片 Micro LED 的波长集中度以及光电性能。

②改善 Micro LED外延微观缺陷

外延微观缺陷是由衬底缺陷以及芯片外延、制造的环境或设备引入的外部原因等因素产生。由于 Micro LED 芯片尺寸小，外延微观缺陷会使芯片性能劣化，导致缺陷密度显著升高，从而影响芯片良率。目前合格的 6 英寸图形化衬底每片缺陷颗粒数小于 200 颗，对于 Micro LED而言，其缺陷数量须小于 20 颗，因此需要通过图形化衬底及外延材料的优化达到 Micro LED 低缺陷密度的要求。

当 Micro LED 芯片尺寸进一步缩小至 30μm 乃至 5μm 以下时，由于发光材料面积大幅减少，外量子效率（EQE）急剧下降，微缩后的芯片光学模式发生变化，全内反射和波导效应增强，光子更难逃逸，电极间距缩小导致电流分布不均，局部过热进一步降低效率，如何改善光取出路径、提升外量子效率面临挑战。通过图形化衬底表面小周期及纳米级图形等微结构，能有效改变光取出路径，促进光子逃逸，从而提高芯片的外量子效率。

（2）图形化衬底行业市场需求情况

1）LED市场总需求及对应图形化衬底的市场需求

目前图形化衬底主要应用于生产 LED 用氮化镓外延片，由于外延片和衬底数量基本一一对应，可认为氮化镓 LED 外延片产量约等于图形化衬底的需求量。

根据 LEDinside 对全球氮化镓 LED 外延片产量的统计预测，2025 年度全球氮化镓 LED 外延片产量达 5,139 万片，预期 2028 年增长至 5,995 万片，增幅较为明显，2022-2028年图形化衬底需求情况预测如下：

如上图所示，在经历了 2023 年的显著回升后，2024 年 LED 市场预计将进入短暂的调整与巩固期，这一阶段主要是由于终端市场在快速复苏后进行的库存消化与需求结构优化。未来行业增长的核心驱动力已明确转向高附加值应用领域。一方面，传统 LED 照明领域的需求趋于稳定；另一方面，以 Mini/MicroLED 为代表的新型显示技术正处于蓬勃发展阶段，同时，车用 LED 市场也随着新能源汽车的普及而持续扩大。

根据 LEDinside 统计，2025 年起 LED 市场需求将恢复并加速增长，全球外延片产量预计将提升至 5,139 万片。长期来看，未来车用 LED、Mini/Micro LED 以及其他新兴领域如光通信等将成为支撑产业成长的主要引擎。根据 LEDinside 的预测，全球图形化衬底的需求量（折合 4 英寸）预计将在 2028 年达到 5,995 万片，相较于 2024 年增长约 22.15%，显示出稳健的中长期增长态势。

2）未来增量市场

①功率器件

氮化镓是功率半导体行业传统硅材料的替代和升级材料，其解决了硅材料在频率、功率、功耗、热管理和器件尺寸方面的限制，具备效率、功率密度和可靠性方面的优越属性，是各类电源应用的核心器件。氮化镓功率器件在消费电子、电动汽车、可再生能源和工业、数据中心等方面均有广泛应用前景，根据弗若斯特沙利文报告数据显示，全球氮化镓功率半导体市场规模预计从 2024年的 32 亿元增长至 2028 年的 501亿元，复合增长率达到 98.5%。

目前产业界应用蓝宝石衬底制备的氮化镓 HEMT 器件已经开始应用在笔记本电脑适配器、手机快充等产品市场，未来有望形成稳定性的逐步产出。蓝宝石衬底氮化镓技术正推动功率半导体向高频、高压、高集成方向演进，未来预估在智能设备快充、车规级充电应用和数据中心等多种应用场景具备更广阔的市场空间。

②光通信器件

在光通信领域，受益于云计算、人工智能及数据中心规模持续扩张，光模块传输速率不断提升，相关光电器件对材料性能和制造工艺提出了更高要求。基于蓝宝石的图形化衬底氮化镓材料体系已在部分光通信器件中开始应用，未来随着高速光通信需求持续增长，其在数据中心短距互联等领域的应用场景有望进一步拓展间。

③射频器件

在射频器件领域，随着 5G 通信技术的快速发展，对高频率射频器件的需求也越来越大。图形化衬底技术的应用可以提高下游射频器件的性能，并且可以满足高频率射频器件的制造要求，图形化衬底技术结合其他衬底材料在射频器件领域的应用前景也十分广阔。

2、行业技术水平及特点

图形化蓝宝石衬底是在蓝宝石平片上通过光刻、刻蚀等半导体工艺进行图形化，在衬底表面刻蚀出具有十亿至上百亿个类圆锥体的周期性排列的微米或纳米图形的微结构，产品对图形的精度控制、均匀性、一致性具有极高的要求。因此，在图形化衬底生产中，工艺控制能力、制程设计优化能力和材料复合技术是关键因素。为了提高这些能力，需要进行技术综合研发、设备优化、工艺设计和量产积累等方面的技术积累。经过多年发展，国内行业技术逐步形成了几项主要特征：

1、图形结构从单一周期、规格的图形，逐步发展为多周期、多种类图形结构。随着 Micro LED、UV LED、车用 LED 等下游应用场景的差异化需求不断提升，图形化衬底从传统标准结构加速向小周期、纳米级、高深宽比及特定功能型图形等方向发展，形成大底径图形、小周期图形、纳米级图形、凹坑型图形等多种结构类型，产品图形类型呈现多样化趋势，差异化程度持续增强；

2、图形控制精度要求日益提升，随着 Mini/Micro LED 等新型显示技术进入快速发展阶段，LED 芯片尺寸大幅缩小，对上游衬底提出更高的图形精度控制要求；

3、图形化衬底尺寸持续向大尺寸方向演进，图形化衬底目前主流尺寸为 4英寸，正逐步往 6 英寸发展，下游外延与封装对产能利用率、均匀性与成本提出更高要求，大尺寸成为行业主流演进方向；

4、图形化衬底的应用领域还在持续拓展，功率器件、射频器件等新兴应用对外延层晶体质量、位错密度、散热性能和成本控制提出更高要求。图形化衬底通过提升外延材料质量、改善漏电与可靠性指标，在保持成本优势的同时兼顾性能提升，有望在车载功率电子、高频射频前端、消费级高压器件等领域获得更广泛应用。

3、行业在新技术方面近年来的发展情况与未来发展趋势

（1）下游 LED 领域新技术方面近年来的发展情况与未来发展趋势

目前 LED 行业在芯片生产技术方面保持着持续进步，近年来新技术应用主要包括新型显示技术，即 Mini LED显示技术和 Micro LED显示技术。

在 Mini LED显示技术方面，对芯片的一致性与可靠性要求较高。一致性重点关注的指标包括小电流一致性、颜色均匀一致性等，而由于 Mini LED 显示屏复杂使用环境，维修难度较高，因此对 Mini LED芯片的可靠性要求较高。高一致性的图形化衬底能够有效的降低外延材料的位错密度，提高芯片的可靠性，助力 Mini LED显示持续发展。

在 Micro LED 显示技术方面，目前行业内就 Micro LED 外延制造主要关注技术难点包括波长均匀集中度、外延低缺陷和量子效率匹配问题，而图形化技术和复合材料衬底技术正是解决前述外延材料问题的重要技术之一。图形化衬底相当于 Micro LED 芯片的“地基”，图形化技术与复合材料衬底技术正持续向高一致性、低缺陷、小周期等方向提升，为 Micro LED 外延片实现高波长均匀性、低缺陷密度和稳定量子效率提供了材料基础，从而支撑 Micro LED 芯片在可靠性和良率方面的提升。

LED 新技术和新的下游应用将为图形化衬底行业带来新的增量市场，而不同的新应用对 LED 器件性能要求有所不同，对图形化衬底的需求必然有所差异。因此，结合不同外延技术开发不同的适配衬底将成为图形化衬底行业的主要发展趋势，图形化的设计与开发能力将成为图形化衬底企业的核心竞争力之一。

（2）下游其他领域新技术方面近年来的发展情况与未来发展趋势

图形化技术、复合材料衬底技术与氮化镓材料适配技术在 LED 领域已经较为成熟，而图形化技术在大功率器件及射频器件领域的应用处于起步阶段。因为蓝宝石材料热阻高、散热性逊于碳化硅材料，难以集成化，因此虽然使用蓝宝石衬底制备氮化镓功率及射频器件成本较低，但是制备的器件性能与现有硅基器件匹配程度偏低，导致相关工艺多年来发展缓慢。

通过三维刻蚀，图形化技术能够增强衬底表面的粗糙度和表面积，控制衬底的缺陷密度和晶格取向，有效提高氮化镓异质外延的晶体质量，从而提高器件性能。目前美国 Power Integrations 已在部分氮化镓功率器件中采用蓝宝石衬底工艺，验证了蓝宝石衬底在电源管理等功率器件应用中的可行性。学术界同时在持续探索基于蓝宝石上氮化镓外延的功率器件结构设计及性能验证，为未来图形化蓝宝石衬底在功率器件领域的重要布局提供技术支撑。随着衬底图形化技术的发展与进步，以及氮化镓器件的工艺以及应用不断优化成熟，图形化衬底未来有望商业化应用于生产氮化镓功率器件及射频器件领域。

4、行业在新产业方面近年来的发展情况与未来发展趋势

（1）车用 LED

车用 LED 市场已成为拉动行业增长的关键引擎之一，其发展主要受益于汽车产业的智能化浪潮。根据中国汽车工业协会统计，2024 年我国新能源汽车销量达到 1,286.6万辆，同比增长 35.5%，市场渗透率提升至 40.9%。先进 LED技术的大规模应用是新能源汽车的重要特征，其市场需求的持续增长为车用 LED产业链带来了广阔空间。

在汽车照明领域：随着国产新能源车企的崛起及供应链的成熟，LED 车灯的国产化替代进程正在加速。除了传统的 LED 车头大灯，自适应远光灯（ADB）、多色智能氛围灯及贯穿式尾灯等创新应用，正不断催生新的市场增量。

在车载显示领域：汽车智能化推动了“智能座舱及智能化驾驶”的发展，导致车载显示屏呈现出多屏化、大尺寸化的趋势。从仪表盘、中控屏到抬头显示（HUD）和副驾娱乐屏，对显示材料的稳定性、亮度、对比度等指标提出了更高要求，为 Mini LED背光等新型显示技术提供了重要的应用场景。

在智能车大灯领域：随着 Micro LED 像素数组导入自适应性头灯，能精准进行独立数字控制的像素将大幅提升，当 LED 像素点越多，愈能弹性调整照射区域，提升行车安全。还具备智能循迹光毯、路口盲区提示和夜间车道线高亮功能，能够与驾驶辅助系统协同工作，在车辆前方及驾驶员视野范围内，显示辅助系统的重要信息。Micro LED 车灯显示技术正以“光”为语言，逐步构建起新一代车外交互体系，推动行车安全与交互效率实现双向提升。目前保时捷、蔚来、大众等高端车型已搭载智能高清投影 Micro LED大灯。

由于车用级产品对可靠性和性能要求极高，其单价和毛利率普遍优于其他应用领域。因此，汽车行业的持续发展将有力推动上游高性能图形化衬底的市场需求与技术升级。

（2）智能手表/手环产品应用

随着人机信息交换更广泛应用，智能手表等穿戴设备被赋予了更多监测人体健康情况的期待，显示与感测的结合将有广阔的发挥空间，而 Micro LED 更适合将显示跟感测元件相结合。屏幕升级为 Micro LED 后，屏幕显示亮度更高、对比度更强、色彩更饱满，且能耗低于 OLED 方案。

全球腕戴设备市场上，IDC 数据显示，2025 年一季度全球腕戴设备（包括智能手表、智能手环）市场出货 4557 万台，同比增长 10.5%。中国腕戴设备市场出货量为 1762 万台，同比增长 37.6%。全球前五大腕戴设备厂商分别为华为、小米、苹果、三星、佳明，而目前三星、佳明均已发布 Micro LED 智能手表产品，进入量产前夕，国内厂家康佳、TCL华星亦发布 Micro LED智能手表。

随着 Micro LED 技术的商业化进程加速、单芯片成本进一步降低，下游可穿戴设备市场对高性能、微型化 LED 芯片的需求将迎来爆发式增长，这将直接推动上游高精度图形化衬底的市场规模扩张和技术持续迭代。

（3）近眼显示应用

Micro LED 因其在亮度、尺寸、寿命等方面的独特优势，成为以 AR 眼镜为代表的近眼显示应用的理想选择方案。目前 AR 眼镜市场快速发展，其显示方案有 LCOS（硅基液晶）、DLP（数字光处理）、LBS（激光束扫描）、MicroOLED 和 Micro LED 方案，由于未来主流光学方案的光波导技术光效极低，Micro OLED 难以实现正常的入眼亮度，而 Micro LED 在亮度、对比度、刷新率、功耗、体积等多方面具备优势，且可以进一步提升响应时间、功耗和色域等性能，并有效改善 Micro OLED 亮度低和寿命短的问题。Micro LED 与光波导技术适配，有望应用于 AR 眼镜。

从目前行业发展情况看，应用于 AR 眼镜的 Micro LED 微型显示屏制备的主要难点在于衬底制备、芯片结构、键合工艺及全彩显示等环节，在外延衬底方面，目前主要存在波长均匀性、缺陷控制和侧壁损伤的问题，解决衬底问题成为 Micro LED微型显示屏实现量产的迫切需求。

据 TrendForce预测，随着 Micro LED的技术突破和量产落地，预计到 2030年，搭载 Micro LED 的 AR 眼镜占比有望提升至 44%。根据业内科技公司陀螺科技预测，2030 年搭载 Micro LED 的 AR 眼镜出货量有望达到 1,122 万台，按照 1 台眼镜配置 2 个 Micro LED 微型显示屏计算，则 Micro LED 微型显示屏出货量有望超过 2,200 万台。

（4）Micro LED透明显示及柔性显示

在数字化时代，显示技术的创新不断推动着各行业的发展与变革。其中，Micro LED 透明显示以及柔性显示作为一种具备高潜力的显示解决方案，正逐渐在众多领域崭露头角。LED 器件的微型化，大幅提高了屏幕的透明度与可塑性。通过精确的设计和布局，Micro LED 屏幕的非发光区域，例如电路和驱动部分，能够做到极小化或者透明化，最大程度上减少对透明度和柔韧性的影响。

Micro LED 透明显示具有广泛的应用场景，目前各企业更多聚焦在展会上概念性展品的发布，包括三星、錼创、友达光电、天马等超过十家企业推出了透明 Micro LED 显示相关的产品，类别包含 Micro LED 透明显示器、全景车载天幕、交互智慧车窗、可视信息挡风玻璃、透明广告展示屏等。TrendForce 指出，预计 Micro LED透明显示屏将于 2027年导入车用市场，欧美日系车厂率先将其作为扩增实境抬头显示器（AR-HUD）或车窗显示所使用。随着技术的不断成熟和市场认知度的提升，Micro LED 透明屏有望成为未来智能化和高清化技术的重要组成部分。

Micro LED 柔性显示凭借其可拉伸性为显示屏开辟新的应用场景，通过自由改变形状并恢复至原来状态，突破了传统屏幕的形态限制，且在拉伸过程中不会损失分辨率或色彩保真度。LG展示的可拉伸 Micro LED显示屏可拉伸幅度从 2022 年的 20%已提升至 50%，三星展示的可拉伸显示器通过可伸缩的显示屏以 3D 形式展示地貌等，未来智能穿戴、仿生机器人、家具与建筑物等不规则表面均有可能成为 Micro LED柔性显示的应用场景。

5、行业在新业态、新模式方面近年来的发展情况与未来发展趋势

（1）在高端 LED 领域，图形化衬底将往更大尺寸方向发展

随着 Mini/Micro LED 等新型显示技术快速发展，图形化衬底正由 4 英寸向6 英寸及以上规格加速演进。尽管目前市场仍以 4 英寸为主，但境外企业（如欧司朗、錼创科技）已率先布局 6 英寸生产线，产业链大尺寸化趋势明确。相比 4 英寸，6 英寸衬底面积提升约 125%，在提升单位产能、降低成本方面具有显著优势。

从性能角度看，大尺寸衬底有利于降低外延片边缘效应，提高晶圆光电性能的一致性与均匀度，更好满足巨量转移、高端背光等场景对稳定性和高良率的要求。从成本角度看，大尺寸化可提升外延及芯片生产设备利用率，提高单位面积产出，显著摊薄折旧、人工及辅料成本，有利于实现规模化制造。

随着 Micro LED 进入产业化阶段，芯片尺寸缩小至 50μm 以下，产品对均匀性、良率和晶圆级一致性提出更高要求。未来 Micro LED 芯片制造需进一步采用半导体工艺体系，而主流半导体设备平台以 6-8 英寸为主，因此 LED 衬底向大尺寸演进是产业升级的趋势。大尺寸衬底更有利于制备高均匀性外延片，是支撑 Mini/Micro LED 大规模量产的关键基础。

目前，6 英寸图形化衬底的厚度约为 4 英寸衬底的两倍，较大的厚度与材料特性对制程良率和工艺适配性提出更高要求，从而在一定程度上影响了大尺寸图形化衬底的推广应用，使 6 英寸及以上规格衬底主要用于部分特定细分领域。结合硅、砷化镓等半导体材料的大尺寸化演进规律来看，图形化衬底的尺寸扩大仍是氮化镓半导体行业的长期发展方向，未来随着工艺提升和材料技术成熟，大尺寸图形化衬底有望逐步扩大应用范围。

（2）政策引导下的新型显示产业生态重塑

近年来，LED 产业在技术发展、政策引导层面正加速向以 Mini/Micro LED为代表的新型显示领域汇聚，通过将“新型显示”列为加快技术创新和应用、构建未来产业的关键领域，为新型显示技术的发展提供了清晰的战略指引和良好的政策环境，推动产业链向高附加值环节升级。

国家政策对人工智能、虚拟现实（AR/VR）、超高清视频、智能汽车等未来产业的大力扶持，为 Mini/Micro LED 技术创造了全新的应用场景和商业业态。这一转变直接对产业链上游提出了新的要求，促使图形化衬底等核心材料的开发，不仅要优化传统的光电性能，还必须兼顾低功耗、轻量化、微型化等关键指标，以满足下游特定场景的解决方案需求。由此，产业格局可能会重新围绕新产品、新应用进行洗牌。

（3）产业链合作深度和广度加大

Micro LED 显示技术量产包括外延、芯片、巨量转移、全彩化、检测、维修、背板、驱动八大挑战，上述挑战均需要上下游紧密配合方可推动和完成，因此，新型显示技术的发展推动了 LED 上下游企业合作的深度和广度的加深。Mini LED和 Micro LED 多条技术路线并行、应用场景不断丰富、终端产品导入周期长，对 LED 行业的上下游联合开发能力提出了更高的要求，上下游企业往往通过延伸和扩大产业链合作的方式扩大业务。

随着消费电子龙头企业加快布局新型显示技术，对终端性能、显示质量及材料体系的要求不断提高，上游关键材料的重要性进一步凸显，图形化衬底等上游材料环节在新型显示产业链中的参与度和合作机会同步增加。近年来，行业内陆续出现例如友达光电成为富采控股第一大股东、京东方控股华灿光电、海信视像增资乾照光电、康佳投资建设 Micro LED 芯片开发以及惠科投资Mini/Micro LED 显示芯片等一系列产业链协同与战略合作，进一步推动了Mini/Micro LED技术在产业链端的协同推进与资源整合。

更多行业研究分析请参考思瀚产业研究院官网，同时思瀚产业研究院亦提供行研报告、可研报告（立项审批备案、银行贷款、投资决策、集团上会）、产业规划、园区规划、商业计划书（股权融资、招商合资、内部决策）、专项调研、建筑设计、境外投资报告等相关咨询服务方案。