半導(dǎo)體材料行業(yè)企業(yè)市場(chǎng)現(xiàn)狀及競(jìng)爭(zhēng)格局

半導(dǎo)體材料行業(yè)企業(yè)市場(chǎng)現(xiàn)狀及競(jìng)爭(zhēng)格局

半導(dǎo)體硅片行業(yè)基本風(fēng)險(xiǎn)特征（一）半導(dǎo)體硅片市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)行業(yè)需求與下游終端應(yīng)用領(lǐng)域行業(yè)的景氣度緊密相關(guān)。例如，2009年，受經(jīng)濟(jì)危機(jī)的影響，半導(dǎo)體硅片行業(yè)下游傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域景氣程度下降，導(dǎo)致行業(yè)利潤水平明顯降低。2017年開始，伴隨著5G、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、云計(jì)算、新能源車等新興市場(chǎng)快速發(fā)展帶來半導(dǎo)體終端市場(chǎng)強(qiáng)勁需求，硅片行業(yè)景氣度總體保持快速上升趨勢(shì)。行業(yè)呈現(xiàn)周期性變化。如果未來全球經(jīng)濟(jì)出現(xiàn)經(jīng)濟(jì)增速放緩、甚至衰退的情況，下游行業(yè)的市場(chǎng)需求量可能下降，將導(dǎo)致半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)陷入發(fā)展低谷。（二）半導(dǎo)體硅片技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)從全球來看，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中的半導(dǎo)體硅材料行業(yè)具有高度壟斷性，國際大廠依靠最先進(jìn)的半導(dǎo)體硅片制造技術(shù)，特別是在8英寸和12英寸大尺寸硅片市場(chǎng)具有壟斷地位。我國半導(dǎo)體相關(guān)產(chǎn)業(yè)起步較晚，發(fā)展時(shí)間較短，雖在半導(dǎo)體硅材料領(lǐng)域通過自主研發(fā)、引進(jìn)吸收等方式已經(jīng)取得了很大進(jìn)步，但總體技術(shù)水平和制造能力相對(duì)發(fā)達(dá)國家還存在著一定差距。如果行業(yè)內(nèi)企業(yè)在半導(dǎo)體硅片方面的技術(shù)更新無法追趕國際領(lǐng)先水平，或不能快速將行業(yè)的新技術(shù)運(yùn)用于產(chǎn)品的開發(fā)和升級(jí)，導(dǎo)致與國際領(lǐng)先技術(shù)水平的差距將被會(huì)進(jìn)一步拉大。（三）半導(dǎo)體硅片人才競(jìng)爭(zhēng)風(fēng)險(xiǎn)我國半導(dǎo)體硅片產(chǎn)業(yè)起步較晚，國內(nèi)關(guān)鍵技術(shù)人才非常稀缺。企業(yè)核心技術(shù)人員的技術(shù)水平和研發(fā)能力是企業(yè)得以長期保持技術(shù)優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵。國內(nèi)半導(dǎo)體硅片行業(yè)的持續(xù)發(fā)展亦會(huì)導(dǎo)致人才競(jìng)爭(zhēng)不斷加劇，因此，若行業(yè)內(nèi)企業(yè)關(guān)鍵技術(shù)人才大量流失，將對(duì)行業(yè)內(nèi)企業(yè)的研發(fā)技術(shù)和盈利能力造成重大不利影響。（四）半導(dǎo)體硅片原材料價(jià)格波動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)硅片企業(yè)的主要原材料有多晶硅、石英坩堝、石墨件、包裝盒、切磨材料、拋光材料等，其價(jià)格波動(dòng)將直接影響行業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，繼而影響行業(yè)毛利率水平。雖然行業(yè)內(nèi)企業(yè)可通過采取技術(shù)創(chuàng)新、生產(chǎn)流程優(yōu)化以及擴(kuò)大產(chǎn)能實(shí)現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟(jì)等措施化解原材料成本上漲的壓力，但仍存在原材料上升的風(fēng)險(xiǎn)，這對(duì)行業(yè)企業(yè)的正常生產(chǎn)與盈利能力將產(chǎn)生不利影響。半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展概況和趨勢(shì)（一）半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈概況半導(dǎo)體是常溫下導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體與絕緣體之間的材料，可廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代電子工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域，是信息產(chǎn)業(yè)的基石。半導(dǎo)體行業(yè)上游為半導(dǎo)體支撐業(yè)，包括半導(dǎo)體材料與半導(dǎo)體設(shè)備，硅片行業(yè)屬半導(dǎo)體材料環(huán)節(jié)。中游按產(chǎn)品分類主要由集成電路、分立器件、傳感器和光電器件四個(gè)部分組成，其中集成電路占據(jù)80%以上的市場(chǎng)份額，是半導(dǎo)體行業(yè)的核心。下游為消費(fèi)電子、計(jì)算機(jī)、通信、工業(yè)等終端應(yīng)用產(chǎn)業(yè)。（二）硅片行業(yè)概況半導(dǎo)體硅片行業(yè)屬于半導(dǎo)體材料環(huán)節(jié)，為半導(dǎo)體支撐業(yè)之一。半導(dǎo)體材料按照歷史進(jìn)程可分為：第一代半導(dǎo)體材料（大部分為目前廣泛使用的高純度硅Si），第二代化合物半導(dǎo)體材料（砷化鎵GaAs、磷化銦InP），第三代化合物半導(dǎo)體材料（以碳化硅SiC和氮化鎵GaN為代表）。其中，硅材料因其技術(shù)成熟、成本穩(wěn)定、儲(chǔ)量豐富、應(yīng)用廣泛等特點(diǎn)，是目前用于制造半導(dǎo)體器件的主流基礎(chǔ)材料。半導(dǎo)體硅片是半導(dǎo)體制造的核心材料，占全球晶圓制造材料總成本的35%，占比最高。硅材料中，半導(dǎo)體硅片作為生產(chǎn)制造各類半導(dǎo)體產(chǎn)品的載體，是半導(dǎo)體行業(yè)最核心的基礎(chǔ)產(chǎn)品。生產(chǎn)半導(dǎo)體硅片的原材料電子級(jí)多晶硅純度含量高，一般要求達(dá)到99．9999999%至99．999999999%（9-11個(gè)9）。電子級(jí)多晶硅通過直拉法（CZ法）或區(qū)熔法（FZ法）的單晶生長工藝?yán)瞥蓡尉Ч桢V。研磨片是單晶硅錠通過切割、研磨等加工工藝后制成的圓形晶片，是制作硅拋光片及硅外延片的中間產(chǎn)品，也可以直接用于一些分立器件芯片制作。拋光片由硅研磨片經(jīng)過后續(xù)拋光、清洗等工藝，實(shí)現(xiàn)了硅片表面平坦化，減小了表面粗糙度，主要應(yīng)用于集成電路和分立器件制造。此外，以拋光片為基礎(chǔ)進(jìn)行二次加工可制成有特殊性能的外延片、退火片以及SOI硅片。根據(jù)摻雜濃度，硅片可以分為重?fù)胶洼p摻，根據(jù)摻入元素的不同可分為P型（摻硼元素）、N型（摻磷、砷、銻元素）。輕摻硅片主要用于大規(guī)模集成電路的制造，部分用于硅外延片的襯底材料；重?fù)焦杵话阌米鞴柰庋悠囊r底材料。根據(jù)硅片在晶圓廠中的應(yīng)用場(chǎng)景分類，硅片可分為正片、陪片，正片可用于芯片制造；陪片包括控片（MonitorWafers）和擋片（DummyWafers），主要用于調(diào)試設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)、監(jiān)控良率等。控片在晶圓制造中主要用來監(jiān)控機(jī)臺(tái)的制造能力的穩(wěn)定性、制造環(huán)境的潔凈度等，利用控片可對(duì)離子注入、薄膜沉積、光刻、刻蝕和研磨等制程中的例如電阻率、薄膜沉積速率、刻蝕速率、研磨速率以及均勻性等指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。擋片的作用主要是在晶圓制造過程中維持機(jī)臺(tái)的穩(wěn)定性，使用對(duì)象包括爐管、暖機(jī)擋片、傳送擋片等；擋片被用于隔絕制程條件較差的地方以及填充產(chǎn)品不足時(shí)空出的位置，如對(duì)爐管內(nèi)的氣流進(jìn)行阻擋分層并使?fàn)t管內(nèi)溫度均勻分布，從而使氣流中的反應(yīng)氣體與被加工硅片均勻接觸、均勻受熱，發(fā)生化學(xué)物理反應(yīng)，沉淀或生長均勻的高質(zhì)量薄膜。對(duì)于新進(jìn)入的硅片供應(yīng)商，一般會(huì)先為客戶提供陪片，其后才能逐步導(dǎo)入正片產(chǎn)品。根據(jù)觀研網(wǎng)的數(shù)據(jù)，晶圓廠陪片的用量大，且越是先進(jìn)制程的產(chǎn)線越需要陪片的應(yīng)用，65nm制程每投10片正片，需要加6片陪片，而28nm及以下制程，每10片正片需要加15-20片陪片。為了避免浪費(fèi)，晶圓廠對(duì)制造中使用過的控?fù)跗M(jìn)行回收再利用，將其工藝薄膜、金屬顆粒殘留等雜質(zhì)去除，經(jīng)拋光后制成再生晶圓服務(wù)后可達(dá)到再次使用的標(biāo)準(zhǔn)。1、硅片技術(shù)發(fā)展根據(jù)戈登?摩爾于1965年提出的摩爾定律，集成電路上可容納的元器件的數(shù)目，約每隔18-24個(gè)月便會(huì)增加一倍，相應(yīng)的集成電路性能也將提升一倍，成本隨之下降一半。40多年中，芯片的集成化趨勢(shì)一如摩爾的預(yù)測(cè)，硅片的尺寸也由2英寸（50mm）逐漸發(fā)展至4英寸（100mm）、6英寸（150mm）、8英寸（200mm）、12英寸（300mm）。硅片直徑的提升使得硅片面積平方級(jí)增長，加上硅片由于邊緣部分不夠平整以及存在缺陷，實(shí)際利用的面積主要集中在中間區(qū)域，進(jìn)而使得單塊晶圓芯片產(chǎn)出數(shù)量成倍增長。硅片直徑越大，芯片的平均生產(chǎn)成本越低，進(jìn)而提供更經(jīng)濟(jì)的規(guī)模效益。但與此同時(shí)，為確保硅片的高潔凈度、平整度、低晶體缺陷，帶來的質(zhì)量控制和制造難度也成倍增加，需要的生產(chǎn)工藝技術(shù)、設(shè)備性能提升，給廠商帶來更高的期初固定成本投入。根據(jù)SEMI統(tǒng)計(jì)，2021年12英寸硅片出貨面積占比約68．5%，8英寸硅片占比24．6%，6英寸及以下占比6．9%。2、硅片行業(yè)發(fā)展概況半導(dǎo)體行業(yè)受到下游終端行業(yè)景氣度的影響。2017年以來，隨著智能手機(jī)、平板電腦等消費(fèi)電子市場(chǎng)的快速發(fā)展，以及汽車電子、工業(yè)控制、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、新能源等科技產(chǎn)業(yè)的興起，強(qiáng)力帶動(dòng)了整個(gè)半導(dǎo)體行業(yè)及硅片行業(yè)的規(guī)模迅速增長。我國本土半導(dǎo)體行業(yè)起步較晚。但在政策支持、市場(chǎng)拉動(dòng)及資本推動(dòng)等因素合力下，步入21世紀(jì)以來，我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)規(guī)模得到快速增長，中國大陸地區(qū)是近年來全球半導(dǎo)體市場(chǎng)增速最快的地區(qū)之一。但與此同時(shí)，我國半導(dǎo)體產(chǎn)品進(jìn)出口逆差逐步加大。根據(jù)中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，我國半導(dǎo)體產(chǎn)品進(jìn)出口逆差自2014年的1，575億美元增長至2020年2，245億美元，年復(fù)合增長率為6．09%。在半導(dǎo)體硅片領(lǐng)域，我國硅片產(chǎn)業(yè)起步較晚，技術(shù)積累不及海外。根據(jù)測(cè)算，目前國內(nèi)的半導(dǎo)體硅片企業(yè)主要生產(chǎn)6英寸及以下的半導(dǎo)體硅片，少數(shù)企業(yè)具有8英寸和12英寸半導(dǎo)體硅片的生產(chǎn)能力。目前6英寸及以下硅片已實(shí)現(xiàn)50%以上的國產(chǎn)化率，8英寸硅片國產(chǎn)化率水平較低，12英寸硅片則基本依賴進(jìn)口，未來空間較大。3、硅片行業(yè)上下游市場(chǎng)的價(jià)格波動(dòng)情況半導(dǎo)體硅片行業(yè)上游最重要的原材料為半導(dǎo)體級(jí)多晶硅，多晶硅價(jià)格受到其上游行業(yè)工業(yè)硅、能源成本以及供需的影響。按純度要求及用途不同，多晶硅可分為光伏級(jí)多晶硅和電子級(jí)多晶硅，光伏級(jí)多晶硅產(chǎn)量遠(yuǎn)大于電子級(jí)多晶硅。電子級(jí)多晶硅相較于光伏級(jí)多晶硅純度更高，生產(chǎn)難度更高，其行業(yè)已形成了寡頭壟斷的競(jìng)爭(zhēng)格局，主要依賴進(jìn)口；近年來，國內(nèi)已有部分企業(yè)實(shí)現(xiàn)了電子級(jí)多晶硅的國產(chǎn)化，并開始規(guī)模量產(chǎn)。電子級(jí)多晶硅此前價(jià)格相對(duì)穩(wěn)定，但2020年以來，受到光伏行業(yè)景氣度以及多晶硅產(chǎn)能不足影響，光伏級(jí)多晶硅價(jià)格出現(xiàn)了暴漲，同時(shí)也帶動(dòng)了電子級(jí)多晶硅價(jià)格上漲。隨著國內(nèi)光伏級(jí)多晶硅產(chǎn)能陸續(xù)釋放以及電子級(jí)多晶硅的國產(chǎn)化進(jìn)程推進(jìn)，電子級(jí)多晶硅價(jià)格預(yù)計(jì)將趨于穩(wěn)定。半導(dǎo)體硅片下游應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)榘雽?dǎo)體分立器件和集成電路制造，終端為消費(fèi)電子、計(jì)算機(jī)、通信、工業(yè)等應(yīng)用產(chǎn)業(yè)。2020年、2021年，終端應(yīng)用需求強(qiáng)勁以及疊加新冠疫情因素使得市場(chǎng)出現(xiàn)了缺芯、供需失調(diào)的情形，芯片價(jià)格也快速走高。2022年，受到下游消費(fèi)疲軟的影響，消費(fèi)類芯片開始出現(xiàn)回落，但汽車、云計(jì)算、工業(yè)等領(lǐng)域芯片供需仍然緊張，價(jià)格仍在逐步走高。半導(dǎo)體分立器件及集成電路芯片的需求旺盛大力推動(dòng)了硅片行業(yè)的發(fā)展，據(jù)SEMI統(tǒng)計(jì)，2016年，硅片價(jià)格觸底至0．67美元/平方英寸后開始提高；2019年至2021年，全球半導(dǎo)體硅片銷售單價(jià)分別為0．95美元/平方英寸、0．90美元/平方英寸以及0．98美元/平方英寸，隨著下游晶圓廠陸續(xù)投產(chǎn)、半導(dǎo)體制造產(chǎn)業(yè)陸續(xù)向國內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)移，國內(nèi)半導(dǎo)體硅片價(jià)格總體預(yù)計(jì)仍將維持高位。4、硅片行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)2020年至2021年，疫情+缺芯的影響貫穿半導(dǎo)體全行業(yè)的發(fā)展，受到半導(dǎo)體終端市場(chǎng)需求的旺盛，全球半導(dǎo)體行業(yè)保持高速發(fā)展，2021年全球硅片出貨量及出貨規(guī)模創(chuàng)歷史新高，市場(chǎng)上硅片供不應(yīng)求。此外，全球晶圓廠商進(jìn)一步擴(kuò)廠，根據(jù)SEMI統(tǒng)計(jì)，2021年到2022年，全球半導(dǎo)體廠商將新建29所高產(chǎn)能的晶圓廠（其中中國大陸占19座晶圓廠），生產(chǎn)260萬片等效8英寸晶圓，且更多晶圓廠將陸續(xù)開建。未來幾年，伴隨著5G技術(shù)的提升、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和新能源等終端新興行業(yè)的高速發(fā)展，以及下游晶圓廠的積極擴(kuò)建，半導(dǎo)體硅片的需求預(yù)計(jì)總體保持著高速增長的態(tài)勢(shì)。半導(dǎo)體制程的逐漸縮小使得芯片生產(chǎn)工藝變得越發(fā)復(fù)雜，成本優(yōu)勢(shì)驅(qū)使著硅片的生產(chǎn)研發(fā)重心向大尺寸方向傾斜。然而，半導(dǎo)體硅片尺寸越大，對(duì)于技術(shù)和設(shè)備的要求就越高，生產(chǎn)工藝的難度也隨之提升。此外，雖然我國6英寸硅片技術(shù)已成熟，但下游生產(chǎn)晶閘管、整流橋、二極管等分立器件廠商整體更新迭代緩慢，部分仍然停留在6英寸及以下規(guī)格產(chǎn)線，且仍采購一定比例的進(jìn)口硅片。短期內(nèi)我國硅片廠商所面臨的6英寸及以下規(guī)格硅片市場(chǎng)需求不會(huì)急劇萎縮。8英寸硅片在功率器件、電源管理器、非易失性存儲(chǔ)器、MEMS、顯示驅(qū)動(dòng)芯片與指紋識(shí)別芯片方面發(fā)揮作用，受益于下游移動(dòng)通信、汽車電子、物聯(lián)網(wǎng)及工業(yè)電子領(lǐng)域強(qiáng)勁需求，8英寸硅片仍然占據(jù)相對(duì)較大的市場(chǎng)份額。12英寸硅片需求主要來源于存儲(chǔ)芯片、圖像處理芯片、通用處理器芯片等。預(yù)計(jì)未來相當(dāng)長一段時(shí)間，市場(chǎng)上能夠量產(chǎn)的最大尺寸硅片仍將以12英寸為主，同時(shí)3至8英寸硅片仍將持續(xù)占據(jù)一定的市場(chǎng)份額。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了由美國向日本、韓國和中國臺(tái)灣地區(qū)及中國大陸的幾輪產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移。目前中國大陸正處于通信、新能源、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)等行業(yè)的快速崛起過程中，已成為全球最重要的半導(dǎo)體應(yīng)用和消費(fèi)市場(chǎng)之一。在貿(mào)易摩擦等宏觀環(huán)境不確定性增加的背景下，加速進(jìn)口替代、實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)自主可控已上升到國家戰(zhàn)略高度，中國半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展迎來了歷史性的機(jī)遇。根據(jù)SEMI的統(tǒng)計(jì)，2022年中國大陸將占全球8英寸晶圓產(chǎn)能的21%，處于全球領(lǐng)先地位，至2024年中國大陸12英寸晶圓產(chǎn)能將占全球約20%。未來幾年將是中國大陸半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展期。半導(dǎo)體硅片技術(shù)發(fā)展半導(dǎo)體硅片的生產(chǎn)工藝流程復(fù)雜，涉及工藝眾多，主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)包含了晶體成長、硅片成型、外延生長等工藝。晶體成長主要指電子級(jí)高純度多晶硅通過單晶生長工藝?yán)瞥蓡尉Ч璋?。硅片成型主要指將單晶硅棒通過滾圓、切割、清洗、研磨、拋光、再清洗去除雜質(zhì)等工藝，加工成為半導(dǎo)體硅拋光片。外延生長主要指通過化學(xué)氣相沉積的方式在半導(dǎo)體硅拋光片上生長一層或多層摻雜類型、電阻率、厚度和晶格結(jié)構(gòu)都符合特定器件要求的新硅單晶層，形成半導(dǎo)體硅外延片。光伏行業(yè)的硅片尺寸跟隨著半導(dǎo)體行業(yè)晶圓尺寸發(fā)展的步伐，半導(dǎo)體行業(yè)晶圓尺寸不斷變大，光伏行業(yè)尺寸也相應(yīng)迭代。2019年8月，TCL中環(huán)正式推出基于12英寸長晶技術(shù)的硅片產(chǎn)品，包含M12（210mm-f295）、M10（200mm-f281）、M9（192mm-f270）三種規(guī)格。G12產(chǎn)品將整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈提升到全新的平臺(tái)。作為行業(yè)的龍頭企業(yè)，半導(dǎo)體硅片行業(yè)的龍頭TCL中環(huán)、華潤微等企業(yè)擁有超千份專利。中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)于1990年11月17日成立，是由全國半導(dǎo)體界從事集成電路、半導(dǎo)體分立器件、半導(dǎo)體材料和設(shè)備的生產(chǎn)、設(shè)計(jì)、科研、開發(fā)、經(jīng)營、應(yīng)用、教學(xué)的單位及其它相關(guān)的企、事業(yè)單位自愿參加的、非營利性的、行業(yè)自律的全國性社會(huì)團(tuán)體。協(xié)會(huì)宗旨是按照國家的憲法、法律、法規(guī)和政策開展本行業(yè)的各項(xiàng)活動(dòng)；為會(huì)員服務(wù)，為行業(yè)服務(wù)，為政府服務(wù)；在政府和會(huì)員單位之間發(fā)揮橋梁和紐帶作用；維護(hù)會(huì)員單位和本行業(yè)的合法權(quán)益，促進(jìn)半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展。半導(dǎo)體硅片及下游市場(chǎng)規(guī)模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(dòng)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，各類半導(dǎo)體需求反彈，供需矛盾從芯片制造領(lǐng)域傳導(dǎo)至上游硅片環(huán)節(jié)。據(jù)SEMI統(tǒng)計(jì)，2021年全球半導(dǎo)體硅片出貨面積達(dá)到141．6億平方英寸，硅片市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到126．2億美元，創(chuàng)歷史新高。SEMI報(bào)告顯示，全球半導(dǎo)體硅片出貨面積有望在2023年攀升至更高水平。2014年起，隨著中國各半導(dǎo)體制造商生產(chǎn)線投產(chǎn)、中國半導(dǎo)體制造技術(shù)的不斷進(jìn)步與半導(dǎo)體終端產(chǎn)品市場(chǎng)的發(fā)展，中國大陸半導(dǎo)體硅片市場(chǎng)步入了發(fā)展的快車道。產(chǎn)能方面，據(jù)ICInsights統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2018年中國硅晶圓產(chǎn)能243萬片/月（等效于8英寸硅片），中國大陸硅晶圓產(chǎn)能占全球硅晶圓產(chǎn)能12．5%。據(jù)ICInsights對(duì)未來產(chǎn)能擴(kuò)張預(yù)測(cè)，2022年中國大陸晶圓廠硅晶圓產(chǎn)能將達(dá)410萬片/月，占全球產(chǎn)能17．15%，2018至2022年，年復(fù)合增長率為22．93%。因此，中國半導(dǎo)體硅片的銷售額將隨著下游晶圓廠的擴(kuò)產(chǎn)而打開提升空間。根據(jù)SEMI數(shù)據(jù)，2015年中國半導(dǎo)體硅材料市場(chǎng)規(guī)模為101．6億元，2021年增長至250．5億元，2015年至2021年復(fù)合增長率達(dá)到16．2%。國內(nèi)半導(dǎo)體硅材料生產(chǎn)企業(yè)技術(shù)水平不斷提升，中國市場(chǎng)占比維持較高水平。即便如此，中國硅片市場(chǎng)90%左右的市場(chǎng)仍由日本信越化學(xué)、SUMCO、德國Siltronic、中國臺(tái)灣環(huán)球晶圓等國際巨頭占據(jù)，國產(chǎn)化率水平仍舊較低。以直徑計(jì)算，半導(dǎo)體硅片的尺寸規(guī)格主要有2英寸（50mm）、3英寸（75mm）、4英寸（100mm）、5英寸（125mm）、6英寸（150mm）、8英寸（200mm）與12英寸（300mm）等；根據(jù)用途分類，半導(dǎo)體硅片可分為拋光片、退火片、外延片、結(jié)隔離片和以SOI硅片為代表的高端硅片。其中，拋光片是用量最大的產(chǎn)品，其他的硅片產(chǎn)品都是在拋光片的基礎(chǔ)上二次加工產(chǎn)生的。在摩爾定律的影響下，半導(dǎo)體硅片正在不斷向大尺寸的方向發(fā)展。硅片尺寸越大，在單片硅片上制造的芯片數(shù)量就越多，單位芯片的成本隨之降低。同時(shí)，在圓形的硅片上制造矩形的芯片會(huì)使硅片邊緣處的一些區(qū)域無法被利用，必然會(huì)浪費(fèi)部分硅片。硅片的尺寸越大，相對(duì)而言硅片邊緣的損失會(huì)越小，有利于進(jìn)一步降低芯片的成本。例如，在同樣的工藝條件下，12英寸半導(dǎo)體硅片的可使用面積超過8英寸硅片的兩倍以上，可使用率（衡量單位晶圓可生產(chǎn)的芯片數(shù)量的指標(biāo)）是8英寸硅片的2．5倍左右。半導(dǎo)體硅片尺寸越大，對(duì)半導(dǎo)體硅片的生產(chǎn)技術(shù)、設(shè)備、材料、工藝的要求越高。全球范圍內(nèi)，2008年以前，半導(dǎo)體硅片中8英寸占比最高；2008年12英寸硅片首次超過8英寸硅片的市場(chǎng)份額。得益于移動(dòng)通信、計(jì)算機(jī)等終端市場(chǎng)持續(xù)快速發(fā)展，12英寸硅片出貨面積自2000年以來市場(chǎng)份額逐步提高，從9，400萬平方英寸擴(kuò)大至2021年的95．98億平方英寸，市場(chǎng)份額從1．69%大幅提升至68．47%，成為半導(dǎo)體硅片市場(chǎng)主流的產(chǎn)品，預(yù)計(jì)到2022年市場(chǎng)份額將接近70%。2011年至2019年，8英寸半導(dǎo)體硅片市場(chǎng)占有率穩(wěn)定在25%至27%之間，其中2016年至2017年，由于汽車電子、智能手機(jī)用指紋芯片、液晶顯示器市場(chǎng)需求快速增長，8英寸硅片出貨面積從2，690．00百萬平方英寸上升至3，085．00百萬平方英寸，同比增長14．68%；2018年，受益于汽車電子、工業(yè)電子、物聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用領(lǐng)域需求依舊強(qiáng)勁，以及功率器件、傳感器等生產(chǎn)商8英寸產(chǎn)能增加，帶動(dòng)8英寸硅片繼續(xù)保持增長。2021年8英寸硅片出貨面積達(dá)到3，443百萬平方英寸，增長了16．87%。目前，全球市場(chǎng)主流的產(chǎn)品是8英寸、12英寸直徑的半導(dǎo)體硅片，占全球半導(dǎo)體硅片出貨量的90%以上，下游芯片制造行業(yè)的設(shè)備投資也與8英寸和12英寸規(guī)格相匹配。核心技術(shù)方面，為了滿足12英寸硅片較高的技術(shù)指標(biāo)要求，廠商需要投入更大的研發(fā)成本，在單晶生長、硅片加工及硅片清洗等方面實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破。例如，對(duì)于單晶生長相關(guān)核心技術(shù)，12英寸硅單晶生長需要采用更大尺寸的熱場(chǎng)設(shè)計(jì)、更高磁場(chǎng)強(qiáng)度的超導(dǎo)磁場(chǎng)；對(duì)于硅片加工相關(guān)核心技術(shù)，廠商需要增加掌握磨削工藝及雙面拋光等相關(guān)核心技術(shù)，并調(diào)整其與原有工藝的匹配性；對(duì)于硅片清洗相關(guān)核心技術(shù)，12英寸硅片在傳統(tǒng)多片清洗技術(shù)的基礎(chǔ)上開始引入單片清洗技術(shù)。生產(chǎn)設(shè)備及投資規(guī)模方面，12英寸硅片的生產(chǎn)工藝更為復(fù)雜，一方面增加了如粗磨削機(jī)、精磨削機(jī)、雙面拋光機(jī)等12英寸硅片制造的特需設(shè)備，另一方面設(shè)備的精度要求比8英寸更高。同時(shí)，12英寸加工設(shè)備大多采用單片加工方式，與8英寸加工設(shè)備大多采用批加工方式相比，同樣的產(chǎn)量需要投入更多數(shù)量的設(shè)備，故設(shè)備投資也會(huì)較8英寸產(chǎn)線有大幅增加。8英寸硅拋光片主要應(yīng)用于90nm以上制程范圍的模擬電路、功率芯片、CMOS圖像傳感器、微控制器（MCU）、射頻前端芯片、嵌入式存儲(chǔ)器等芯片，這些芯片的應(yīng)用場(chǎng)景包括微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）、電源管理、汽車電子、工業(yè)控制、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域；12英寸硅拋光片主要應(yīng)用于28nm及以下半導(dǎo)體制程范圍制造邏輯電路、存儲(chǔ)器等高集成度的芯片，這些芯片多在大計(jì)算量、大存儲(chǔ)量或便攜式終端上應(yīng)用，其中需求占比最大的終端應(yīng)用為智能手機(jī)，其次為數(shù)據(jù)中心、PC/平板電腦等。按照下游產(chǎn)品來分，全球8英寸晶圓代工產(chǎn)能中模擬芯片占比最高，達(dá)到23%，MOSFET、光電器件、分立器件占比分別為21%、17%和16%；12英寸晶圓應(yīng)用結(jié)構(gòu)中，存儲(chǔ)芯片占比最高，達(dá)到了33%，邏輯電路和DRAM占比也較高，分別為25%和22%。SUMCO數(shù)據(jù)顯示，2021年四季度全球8英寸晶圓需求達(dá)到594萬片/月，根據(jù)SEMI對(duì)全球8英寸晶圓產(chǎn)能展望，預(yù)計(jì)2022年全球8英寸晶圓產(chǎn)能將達(dá)到640萬片/月。根據(jù)SUMCO發(fā)布的全球12英寸晶圓需求預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，2021年末全球12英寸晶圓需求達(dá)到750萬片/月，到2025年預(yù)計(jì)將達(dá)到910萬片/月。隨著下游晶圓需求的增長，上游硅片出貨量也同步增長。2021年，12英寸和8英寸硅片出貨片數(shù)分別同比增長12．85%和16．87%，8英寸出貨量增速快于12英寸硅片。其中，模擬器件、功率分立器件、CMOS圖像傳感器等細(xì)分市場(chǎng)規(guī)模的穩(wěn)步增長，為8英寸硅片需求增長提供長期穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)力。目前國內(nèi)擁有8英寸量產(chǎn)硅片生產(chǎn)線的主要企業(yè)包括立昂微、中環(huán)股份、滬硅產(chǎn)業(yè)，其中滬硅產(chǎn)業(yè)8英寸拋光片生產(chǎn)線主要位于芬蘭；此外，根據(jù)公開信息，神工股份已經(jīng)建成了每月5萬片產(chǎn)能的8英寸生產(chǎn)線，麥斯克每月3萬片產(chǎn)能的8英寸產(chǎn)品尚處于市場(chǎng)開拓階段。我國8英寸半導(dǎo)體硅片的國產(chǎn)化率僅為20%左右，國內(nèi)晶圓廠的存量市場(chǎng)對(duì)8英寸半導(dǎo)體硅片的進(jìn)口替代需求為8英寸硅片帶來廣闊的市場(chǎng)空間。12英寸硅片方面，目前，中國大陸擁有12英寸硅片產(chǎn)線的企業(yè)主要有滬硅產(chǎn)業(yè)、中環(huán)股份和立昂微。根據(jù)滬硅產(chǎn)業(yè)2021年年報(bào)，其最新披露的募投項(xiàng)目集成電路制造用300mm高端硅片研發(fā)與先進(jìn)制造項(xiàng)目以子公司上海新昇為實(shí)施主體，將在前期30萬片/月產(chǎn)能基礎(chǔ)上，進(jìn)一步新增30萬片/月的產(chǎn)能；根據(jù)中環(huán)股份年報(bào)，2021年末其已經(jīng)形成12英寸17萬片/月產(chǎn)能，擬到2023年底建成60萬片/月的產(chǎn)能目標(biāo)；根據(jù)立昂微年報(bào)，其衢州基地12英寸硅片在2021年底已達(dá)到月產(chǎn)15萬片的產(chǎn)能規(guī)模，在建月產(chǎn)10萬片的產(chǎn)能。半導(dǎo)體硅片：半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的基石半導(dǎo)體硅片是生產(chǎn)集成電路、分立器件、傳感器等半導(dǎo)體產(chǎn)品的關(guān)鍵材料。在眾多半導(dǎo)體原材料中，硅具有明顯的優(yōu)勢(shì)，硅熔點(diǎn)高、禁帶寬度大，可廣泛運(yùn)用于高溫、高壓器件。此外，硅具有天然優(yōu)質(zhì)絕緣氧化層，在晶圓制造時(shí)可減少沉積絕緣體工序，從而減少了生產(chǎn)步驟并降低了生產(chǎn)成本。硅在自然界中的儲(chǔ)量豐富，在地殼中約占27%，硅材料的成本顯著低于其他類型半導(dǎo)體材料。由于硅的技術(shù)和成本優(yōu)勢(shì)，硅片成為了目前產(chǎn)量最大、應(yīng)用范圍最廣的半導(dǎo)體材料，占據(jù)全部產(chǎn)品的90%以上，是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈基礎(chǔ)性的一環(huán)。半導(dǎo)體硅片的生產(chǎn)流程復(fù)雜，涉及工藝眾多，主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)包含晶體生長、硅片成型、外延生長等工藝。多晶硅經(jīng)過熔化，接入籽晶，再通過旋轉(zhuǎn)拉晶或者區(qū)域熔融的方式得到高純度的單晶硅棒。單晶硅棒經(jīng)過切、磨、拋等步驟形成拋光片，拋光片還可以進(jìn)一步加工形成外延片。長晶是硅片生產(chǎn)最核心的環(huán)節(jié)，單晶制備階段決定了硅片的直徑、晶向、摻雜導(dǎo)電類型、電阻率范圍及分布、碳氧濃度、晶格缺陷等技術(shù)參數(shù)。單晶硅制備方法包括直拉法（CZ法）和區(qū)熔法（FZ法）兩類，直拉法市占率高。直拉法的原理是將高純度的多晶硅原料放置在石英坩堝中，在高純惰性氣體的保護(hù)下加熱熔化，再將單晶硅籽晶插入熔體表面，待籽晶與熔體找尋到熔化點(diǎn)后，隨著籽晶的提拉晶體逐漸生長形成單晶硅棒；區(qū)熔法是把多晶硅棒放在熔爐里，放入一個(gè)籽晶，然后用高頻加熱線圈加熱籽晶與多晶接觸區(qū)域生長單晶硅，區(qū)熔法因?yàn)闆]有坩堝的污染，生產(chǎn)的硅片純度較高，碳、氧含量較低，耐高壓性能好，區(qū)熔硅片代表產(chǎn)品有高壓整流器、探測(cè)器等。直拉法是最常用的制備工藝，采用直拉法的硅單晶約占85%，12英寸硅片只能用直拉法生產(chǎn)。按照硅片尺寸分類，可分為6英寸及以下硅片、8英寸硅片和12英寸硅片，8英寸硅片和12英寸硅片是市場(chǎng)主流產(chǎn)品。國內(nèi)硅片企業(yè)加速產(chǎn)能擴(kuò)充國內(nèi)積極擴(kuò)產(chǎn)8英寸和12英寸硅片產(chǎn)能，8英寸產(chǎn)能產(chǎn)能將增加90萬片/月達(dá)298萬片/月。12英寸現(xiàn)有產(chǎn)能90萬片/月，計(jì)劃擴(kuò)產(chǎn)180萬片/月，滿產(chǎn)后將達(dá)到270萬片/月。12英寸大硅片需求旺盛，海外產(chǎn)能有限，為國內(nèi)硅片企業(yè)提供戰(zhàn)略發(fā)展期，國內(nèi)硅片企業(yè)加速產(chǎn)品認(rèn)證和客戶導(dǎo)入，后續(xù)需密切關(guān)注各硅片公司客戶認(rèn)證和產(chǎn)能擴(kuò)充進(jìn)度。半導(dǎo)體硅片企業(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)及專注于存儲(chǔ)器制造、傳感器制造與射頻芯片制造等領(lǐng)域的芯片制造企業(yè)。半導(dǎo)體硅片的終端應(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(chǎng)還將不斷涌現(xiàn)。2020年下半年起，受益于5G、新能源汽車、物聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展趨勢(shì)，在功率半導(dǎo)體、電源管理芯片等產(chǎn)品需求帶動(dòng)下，硅片下游客戶晶圓代工廠的市場(chǎng)需求持續(xù)穩(wěn)步提升。結(jié)合ICInsights的測(cè)算，預(yù)計(jì)2021至2026年全球晶圓代工市場(chǎng)規(guī)模將持續(xù)增長，到2026年全球市場(chǎng)將增長到887億美元，年均復(fù)合增長率約為5．24%。同時(shí)，隨著中芯國際、華力微電子、長江存儲(chǔ)等中國大陸芯片制造企業(yè)的持續(xù)擴(kuò)