半導(dǎo)體材料行業(yè)發(fā)展基本情況

半導(dǎo)體材料行業(yè)發(fā)展基本情況

外延片行業(yè)空間廣闊目前，我國外延片自主化程度水平仍然較低。根據(jù)數(shù)據(jù)，2021年我國8英寸外延片的需求量約71萬片/月，供給量約49萬片/月，12英寸外延片的需求量約35萬片/月，供給量約3萬片/月；預(yù)計(jì)到2025年，上述8英寸及12英寸外延片供給缺口將分別達(dá)到30萬片/月和34萬片/月。外延片行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀全球外延片市場規(guī)模受下游半導(dǎo)體行業(yè)影響較大。數(shù)據(jù)顯示，2016至2021年，全球半導(dǎo)體市場規(guī)模呈波動變化趨勢，2021年全球外延片市場規(guī)模約為86億美元，較2020年增加14億美元。近年來國內(nèi)外延片市場規(guī)模穩(wěn)定增長，從2016年的64億元增長至2021年的92億元，期間年均復(fù)合增速為7．53%。中國作為全球重要的半導(dǎo)體產(chǎn)品終端市場，預(yù)計(jì)未來中國外延片市場的規(guī)模總體保持增長態(tài)勢，至2025年將達(dá)到110億元。半導(dǎo)體材料行業(yè)概況（一）半導(dǎo)體材料簡介半導(dǎo)體材料處于整個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的上游環(huán)節(jié)，對半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展起著重要支撐作用，具有產(chǎn)業(yè)規(guī)模大、細(xì)分行業(yè)多、技術(shù)門檻高等特點(diǎn)。半導(dǎo)體材料行業(yè)是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中細(xì)分領(lǐng)域最多的產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)，其中晶圓制造材料包括硅片、光掩模、光刻膠、光刻膠輔助材料、工藝化學(xué)品、電子特氣、靶材、CMP拋光材料（拋光液和拋光墊）及其他材料，封裝材料包括引線框架、封裝基板、陶瓷基板、鍵合絲、包封材料、芯片粘結(jié)材料及其他封裝材料，每一種大類材料又包括幾十種甚至上百種具體產(chǎn)品，細(xì)分子行業(yè)眾多。（二）半導(dǎo)體材料行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀全球半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)規(guī)模與全球半導(dǎo)體市場規(guī)模同步增長。2021年全球半導(dǎo)體材料的產(chǎn)業(yè)規(guī)模為628億美元，同比增長13．6%。2022年后，預(yù)計(jì)全球半導(dǎo)體材料的產(chǎn)業(yè)規(guī)模將持續(xù)保持增長趨勢，2025年產(chǎn)業(yè)規(guī)模預(yù)計(jì)將達(dá)到747億美元。硅片是半導(dǎo)體材料的重要組成部分。半導(dǎo)體材料主要包括晶圓制造材料和封裝材料，其中晶圓制造材料占比63%，硅片是晶圓制造材料中重要的基底材料。根據(jù)SEMI數(shù)據(jù)，2021年硅片占全球晶圓制造材料市場份額的比例高達(dá)35%。外延片行業(yè)概況（一）外延片簡介半導(dǎo)體硅片可以按照產(chǎn)品種類、尺寸等進(jìn)行劃分。按照產(chǎn)品種類劃分，一般可分為拋光片、外延片、SOI片等，外延片是以拋光片作為襯底材料進(jìn)行外延生長形成的半導(dǎo)體硅片；按照尺寸劃分，一般可分為4英寸（100mm）、5英寸（125mm）、6英寸（150mm）、8英寸（200mm）與12英寸（300mm）等。（二）外延片行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀外延片企業(yè)的下游客戶是芯片制造企業(yè)，包括大型綜合晶圓代工企業(yè)及專注于功率器件制造、模擬芯片制造與傳感器制造等領(lǐng)域的IDM廠商。外延片的終端應(yīng)用領(lǐng)域涵蓋智能手機(jī)、平板電腦、便攜式設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)、汽車電子、人工智能、工業(yè)電子、航空航天等眾多行業(yè)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，新興終端市場還將不斷涌現(xiàn)。全球外延片市場規(guī)模受下游半導(dǎo)體行業(yè)影響較大。根據(jù)賽迪顧問統(tǒng)計(jì)，2016年至2021年全球半導(dǎo)體市場規(guī)模呈波動變化趨勢，2017年至2018年連續(xù)兩年保持高速增長后，2019年至2020年受中美貿(mào)易關(guān)系、下游消費(fèi)電子市場疲軟等影響，外延片的市場規(guī)模有所下降。2020年下半年起，5G技術(shù)的應(yīng)用、人工智能的發(fā)展，云計(jì)算數(shù)據(jù)量和終端電子產(chǎn)品需求大幅增加，以及新冠肺炎疫情蔓延帶動居家辦公、居家娛樂等信息化生活方式，促進(jìn)了消費(fèi)電子需求回升，半導(dǎo)體需求有所反彈，使得2021年全球外延片市場規(guī)模明顯回升，達(dá)到86億美元。根據(jù)賽迪顧問統(tǒng)計(jì)，受益于5G技術(shù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域的不斷成熟，未來幾年全球外延片市場規(guī)?？傮w仍將保持增長，預(yù)計(jì)2025年將達(dá)到109億美元。自2016年以來，我國外延片市場規(guī)模呈穩(wěn)定上升趨勢。2018年至2021年，中國外延片市場規(guī)模從74億元上升至92億元，年均復(fù)合增長率為7．53%，高于同期全球外延片的年均復(fù)合增長率，預(yù)計(jì)2025年的市場規(guī)模將達(dá)到110億元。中國作為全球重要的半導(dǎo)體產(chǎn)品終端市場，預(yù)計(jì)未來中國外延片市場的規(guī)模將總體保持增長態(tài)勢。我國外延片自主化程度水平仍然較低。根據(jù)賽迪顧問統(tǒng)計(jì)，2021年我國8英寸外延片的需求量約71萬片/月，供給量約49萬片/月；2021年我國12英寸外延片的需求量約35萬片/月，供給量約3萬片/月。預(yù)計(jì)到2025年，以上8英寸及12英寸外延片供給缺口將分別達(dá)到30萬片/月和34萬片/月。以8英寸硅片為例，8英寸硅片較6英寸硅片在面積上提升約1．78倍，由于硅片面積擴(kuò)大，使得單硅片芯片產(chǎn)出數(shù)量也成倍增加；并且硅片實(shí)際利用的面積主要集中在中間部分，因?yàn)檫吘壊糠植粔蚱秸约按嬖谌毕荩蟪叽绻杵軌蛴糜谥圃煨酒膮^(qū)域會更大。終端市場需求催生了對不同尺寸硅片的需求。硅片作為基礎(chǔ)芯片材料，必須具備高純凈度、平整度、清潔度和低雜質(zhì)污染度等特征，才能更好保持芯片原本設(shè)計(jì)的功能，隨著尺寸增加，硅片質(zhì)量控制和制造難度大幅增加。超越摩爾定律領(lǐng)域的產(chǎn)品更多注重設(shè)計(jì)上的優(yōu)化，目前仍以8英寸產(chǎn)品為主。（三）外延片行業(yè)下游需求分析外延片下游應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，通過制成功率器件、模擬芯片，最終應(yīng)用于汽車電子、工業(yè)電子、消費(fèi)電子、航天、安防等領(lǐng)域，下游領(lǐng)域需求的持續(xù)增長推動外延片市場規(guī)模的不斷擴(kuò)大。1、外延片汽車電子市場需求分析外延片通過制作成IGBT、MOSFET等功率器件，可以應(yīng)用于汽車電子領(lǐng)域。電氣化+智能駕駛+新能源汽車已經(jīng)成為當(dāng)前汽車行業(yè)三大核心驅(qū)動力，汽車電子也因此成為半導(dǎo)體下游領(lǐng)域需求增長最快的市場。隨著汽車電子化、智能化提速，汽車半導(dǎo)體加速成長，2021年全球汽車半導(dǎo)體規(guī)模達(dá)到456億美元。未來幾年，隨著智能駕駛、新能源汽車的技術(shù)升級趨勢，全球的汽車電子規(guī)模將繼續(xù)保持高速增長。預(yù)計(jì)到2025年全球汽車電子市場規(guī)模將達(dá)到552億美元。2、外延片工業(yè)電子需求分析外延片通過制作成電源管理芯片（PMIC）等模擬芯片，可以應(yīng)用于工業(yè)電子領(lǐng)域。電源管理芯片（PMIC）在工業(yè)設(shè)備和直流電機(jī)上擔(dān)負(fù)電能轉(zhuǎn)換、分配、檢測及其他電能管理的職責(zé)，廣泛應(yīng)用于各類工業(yè)控制場景。隨著工業(yè)智造4．0時(shí)代的來臨，工業(yè)設(shè)備呈現(xiàn)智能互聯(lián)、無人化生產(chǎn)的發(fā)展趨勢。全球及中國在近幾年大力發(fā)展智能制造、智能裝備、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、無人機(jī)、智能生產(chǎn)機(jī)器人等新興領(lǐng)域，為工業(yè)電子的成長帶來了驅(qū)動力。2021年，全球工業(yè)電子市場規(guī)模為770億美元。隨著5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的到來，全球工業(yè)電子市場規(guī)模將繼續(xù)保持高速增長。預(yù)計(jì)到2025年，全球工業(yè)電子市場規(guī)模將達(dá)到893億美元。3、外延片消費(fèi)電子需求分析外延片通過制作成MOSFET等功率器件、CIS和電源管理芯片（PMIC）等模擬芯片，可以應(yīng)用于消費(fèi)電子領(lǐng)域。目前全球智能手機(jī)的發(fā)展主要有三方面驅(qū)動因素：首先是新興市場功能機(jī)向智能機(jī)切換，其次是5G手機(jī)滲透率持續(xù)提升，最后是折疊屏等新興技術(shù)推動手機(jī)出貨量增加。得益于4G網(wǎng)絡(luò)的完善與移動互聯(lián)網(wǎng)的普及，全球智能手機(jī)產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了多年的快速發(fā)展。隨著5G應(yīng)用的普及和新興市場的需求增長，未來全球智能手機(jī)市場仍將具備一定的市場規(guī)模。受新冠疫情影響，在線課程、遠(yuǎn)程會議、短視頻和網(wǎng)絡(luò)游戲等使用場景提高了平板電腦的使用頻率；其次，國內(nèi)越來越多的工廠車間正在逐步向數(shù)字化、自動化和智能化方向轉(zhuǎn)型，平板電腦在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用窗口亦已打開；再次，5G時(shí)代的到來使遠(yuǎn)程問診成為現(xiàn)實(shí)，醫(yī)療信息化軟件的更新會引領(lǐng)終端平板電腦類硬件的更新?lián)Q代。外延片行業(yè)市場競爭格局半導(dǎo)體硅片行業(yè)具有技術(shù)難度高，研發(fā)周期長，資本投入大，客戶認(rèn)證周期長等特點(diǎn)，因此全球半導(dǎo)體硅片行業(yè)集中度較高。國際硅片廠商長期占據(jù)較大的市場份額，排名前五的廠商分別為日本信越化學(xué)（Shin-Etsu）、日本勝高（Sumco）、環(huán)球晶圓（GlobalWafers）、德國世創(chuàng)（Siltronic）、韓國SKSiltron。半導(dǎo)體行業(yè)概況（一）半導(dǎo)體行業(yè)簡介半導(dǎo)體是指常溫下導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體與絕緣體之間的材料，是諸多電子產(chǎn)品的核心部件，常見的半導(dǎo)體包括硅、鍺等元素半導(dǎo)體和碳化硅、砷化鎵、氮化鎵等化合物半導(dǎo)體。硅是各種半導(dǎo)體材料中，在商業(yè)應(yīng)用上最具有影響力的一種。半導(dǎo)體行業(yè)是支撐經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展、保障國家安全的戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性、先導(dǎo)性產(chǎn)業(yè)，其下游包括移動通信、計(jì)算機(jī)、汽車電子、醫(yī)療電子、工業(yè)電子、人工智能、航空航天等行業(yè)。（二）半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展方向根據(jù)IRDS發(fā)布的國際半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展路線圖，半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展主要分為兩大方向：一類是以制程線寬不斷縮小為特征的深度摩爾定律方向（MoreMoore），另一類是以應(yīng)用功能多樣化為特征的超越摩爾定律方向（MorethanMoore）。深度摩爾定律方向主要包括CPU、邏輯芯片、存儲芯片等細(xì)分市場，其核心是沿著摩爾定律的道路，通過特征尺寸不斷縮小，在一個(gè)芯片上擁有更多的電路，目前12英寸硅片在這個(gè)領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位。超越摩爾定律方向包括功器件、模擬芯片、傳感器等細(xì)分市場，側(cè)重于功能的多樣化，是由應(yīng)用需求驅(qū)動的，其核心是在一個(gè)芯片上擁有更多的功能，目前8英寸硅片在這個(gè)領(lǐng)域仍占據(jù)主要地位。超越摩爾定律不再單純依靠縮小晶體管尺寸和硅片尺寸的放大，而是通過電路設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)算法優(yōu)化、先進(jìn)封裝技術(shù)集成更多數(shù)量的晶體管等方式綜合以提升性能。同時(shí)，根據(jù)應(yīng)用場景來實(shí)現(xiàn)芯片功能的多樣化，滿足互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、生物醫(yī)藥、新能源等各新興領(lǐng)域的發(fā)展應(yīng)用需求，重點(diǎn)挖掘和研發(fā)模擬器件、功率半導(dǎo)體、傳感器等市場規(guī)模巨大的芯片。（三）半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀全球半導(dǎo)體市場規(guī)模伴隨著終端產(chǎn)品的需求而增長。近年來，5G手機(jī)、筆記本電腦、服務(wù)器、汽車、工業(yè)裝備、智能家居、游戲設(shè)備、可穿戴設(shè)備等下游市場的發(fā)展推動了半導(dǎo)體市場增長。根據(jù)WSTS統(tǒng)計(jì)，2021年全球半導(dǎo)體市場規(guī)模達(dá)到了5，559億美元，增長率達(dá)到26．23%。隨著5G通信應(yīng)用的落地、數(shù)字智能化生活的普及、智能網(wǎng)聯(lián)汽車領(lǐng)域的強(qiáng)勁發(fā)展以及工業(yè)領(lǐng)域自動化的不斷提高，半導(dǎo)體行業(yè)預(yù)計(jì)將持續(xù)增長，預(yù)計(jì)2025年市場規(guī)模將達(dá)到6，588億美元。近年來，中國集成電路產(chǎn)業(yè)總體處于快速發(fā)展階段，產(chǎn)業(yè)規(guī)模持續(xù)提升，中國已成為全球重要消費(fèi)市場。根據(jù)中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計(jì)，2021年中國集成電路產(chǎn)業(yè)規(guī)模10，458億元，同比增長18．20%。隨著5G、消費(fèi)電子、汽車電子等下游產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步興起，中國半導(dǎo)體市場規(guī)模整體保持穩(wěn)步發(fā)展趨勢。到2025年，中國集成電路產(chǎn)業(yè)規(guī)模預(yù)計(jì)將會達(dá)到14，729億元。雖然中國半導(dǎo)體行業(yè)銷售規(guī)模持續(xù)擴(kuò)張，但中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)依然嚴(yán)重依賴進(jìn)口。根據(jù)海關(guān)總署統(tǒng)計(jì)，2021年，中國集成電路進(jìn)口金額達(dá)4，326億美元，連續(xù)第7年超過原油進(jìn)口金額，位列中國進(jìn)口商品第一位，并且貿(mào)易逆差還在不斷擴(kuò)大。中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)國產(chǎn)化進(jìn)程嚴(yán)重滯后于國內(nèi)快速增長的市場需求，中國半導(dǎo)體企業(yè)進(jìn)口替代空間巨大。當(dāng)前，中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)正處于產(chǎn)業(yè)升級的關(guān)鍵階段，實(shí)現(xiàn)核心技術(shù)的自主可控是中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)現(xiàn)階段的重要目標(biāo)。外延片行業(yè)基本概述半導(dǎo)體硅片按照工藝劃分，一般可分為硅研磨片、硅拋光片、硅外延片等，其中以硅拋光片和硅外延片為主，外延片是以拋光片作為襯底材料進(jìn)行外延生長形成的半導(dǎo)體硅片。半導(dǎo)體硅片行業(yè)為技術(shù)密集型行業(yè)，生產(chǎn)技術(shù)涉及對熱力學(xué)、固體物理、半導(dǎo)體物理、化學(xué)、計(jì)算機(jī)仿真/模擬等多門學(xué)科知識的綜合運(yùn)用。半導(dǎo)體硅片的生產(chǎn)流程較長，涉及工藝較多。半導(dǎo)體拋光片生產(chǎn)環(huán)節(jié)包含了拉晶、滾圓、切割、研磨、蝕刻、拋光、清洗等工藝；半導(dǎo)體外延片生產(chǎn)過程主要為在拋光片的基礎(chǔ)上進(jìn)行外延生長。外延片行業(yè)供給量和需求量過去幾年，中國大陸硅片外延片供給長期存在缺口，2019年供給與需求的缺口高達(dá)67萬片/月，對國外硅片進(jìn)口依賴嚴(yán)重。尤其在12英寸硅片方面，國內(nèi)企業(yè)尚未能實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，主要靠進(jìn)口來滿足國內(nèi)需求。國內(nèi)亟需技術(shù)突破來實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)自給自足。GaAs襯底的主流尺寸為4英寸和6英寸。GaAs外延片技術(shù)難度較高，