半導體硅材料行業(yè)發(fā)展概覽報告2024-2026

2024-2026半導體硅材料行業(yè)發(fā)展概覽報告匯報人：鄭振萍2024-08-01FROMBAIDUWENKU定義或者分類特點產業(yè)鏈發(fā)展歷程政治環(huán)境商業(yè)模式目錄CONTENTSFROMBAIDUWENKU經濟環(huán)境社會環(huán)境技術環(huán)境發(fā)展驅動因素行業(yè)壁壘行業(yè)風險行業(yè)現(xiàn)狀行業(yè)痛點問題及解決方案行業(yè)發(fā)展趨勢前景機遇與挑戰(zhàn)競爭格局經濟環(huán)境社會環(huán)境技術環(huán)境發(fā)展驅動因素行業(yè)壁壘行業(yè)風險行業(yè)現(xiàn)狀目錄CONTENTSFROMBAIDUWENKU行業(yè)痛點問題及解決方案行業(yè)發(fā)展趨勢前景機遇與挑戰(zhàn)競爭格局01定義或者分類特點FROMBAIDUWENKUCHAPTER什么是半導體硅材料硅片是半導體產業(yè)鏈的起點，會直接影響芯片的制造質量。半導體硅片是生產集成電路、分立器件、傳感器等半導體產品的關鍵材料。半導體晶圓制造材料市場中半導體硅片是最大宗產品，占晶圓制造材料市場規(guī)模比例31%,全球半導體材料市場份額達36%。單晶硅圓片按其直徑主要分為6英寸、8英寸、12英寸及18英寸等，目前主流硅片尺寸為8和12英寸。半導體硅片向大尺寸演進是硅片制造技術的發(fā)展方向，可提高生產效率并降低成本。硅基材料由于抗輻射、耐高溫性能好、可靠性高、兼容性強等特點，在上世紀60年代后期逐步取代鍺基材料成為主流半導體材料,目前95%以上的半導體芯片和器件由硅基材料制造。硅片作為半導體產業(yè)鏈的起點，直接影響芯片的制造質量。主流單晶硅圓片為8和12英寸，半導體硅片向大尺寸演進是硅片制造技術的主要發(fā)展方向.半導體單晶硅片生產工藝可分為直拉法、外延法和區(qū)熔法，其中直拉法和區(qū)熔法用于制備單晶硅棒材。根據制造工藝分類，半導體硅片可分為拋光片、外延片與以SOI硅片為代表的高端硅基材料。單晶硅錠經過切割、研磨和拋光處理后得到拋光片。拋光片經過外延生長形成外延片，拋光片經過氧化、鍵合或離子注入等工藝處理后形成SOI硅片。拋光片可直接用于制作半導體器件，廣泛應用于存儲芯片與功率器件等。外延片是通過化學氣相沉積的方式在拋光面上生長一層或多層，摻雜類型、電阻率、厚度和晶格結構都符合特定器件要求的新硅單晶層。外延片常在CMOS電路中使用，如通用處理器芯片、圖形處理器芯片等。SOI硅片即絕緣體上硅，是常見硅基材料之一，Sol硅片具有寄生電容小、短溝道效應小、低壓低功耗、集成密度高、速度快、抗宇宙射線粒子的能力強等優(yōu)點。因此,SOl硅片適合應用在要求耐高壓、耐惡劣環(huán)境、低功耗、集成度高的芯片上，如射頻前端芯片、功率器件、汽車電子、傳感器以及星載芯片等。定義02產業(yè)鏈FROMBAIDUWENKUCHAPTER硅礦、多晶硅、單晶硅上游半導體硅片中游拋光片、晶圓代工、外延片下游產業(yè)鏈01020303發(fā)展歷程FROMBAIDUWENKUCHAPTER04政治環(huán)境FROMBAIDUWENKUCHAPTER描述發(fā)改委:《戰(zhàn)略性新興產業(yè)重點產品和服務指導目錄》:在電子核心產業(yè)中將集成電路、新型元器件列入戰(zhàn)略性新興產業(yè)重點產品目錄工信部:《擴大和升級信息消費三年行動計劃(2018-2020)》:加大資金支持力度,支持信息消費前沿技術研發(fā),拓展各類新型產品和融合應用。各地工業(yè)和信息化、發(fā)展改革主管部門要進一步落實力度:《新時期促進集成電路產業(yè)和軟件產業(yè)高質量發(fā)展若干政策》:國家鼓勵集成電路設計、裝備、材料、封裝、測試企業(yè)和軟件企業(yè)，自獲利年度起，第一年至第二年免征收企業(yè)所得稅,第三年至第五年按照25%的法定稅率或減半政治環(huán)境1政治環(huán)境發(fā)改委《戰(zhàn)略性新興產業(yè)重點產品和服務指導目錄》:在電子核心產業(yè)中將集成電路、新型元器件列入戰(zhàn)略性新興產業(yè)重點產品目錄工信部《擴大和升級信息消費三年行動計劃(2018-2020)》:加大資金支持力度,支持信息消費前沿技術研發(fā),拓展各類新型產品和融合應用。各地工業(yè)和信息化、發(fā)展改革主管部門要進一步落實力度政治環(huán)境《國家信息化發(fā)展戰(zhàn)略綱要》制定國家信息領域核心技術設備發(fā)展戰(zhàn)略綱要，以體系化思維彌補單點弱勢,打造國際先進、安全可控的核心技術體系，帶動集成電路、基礎軟件、核心元器件等薄弱環(huán)節(jié)實現(xiàn)根本性突破?！缎聲r期促進集成電路產業(yè)和軟件產業(yè)高質量發(fā)展的若干政策》聚焦高端芯片、集成電路裝備和工藝技術、集成電路關鍵材料、集成電路設計工具、基礎軟件、工業(yè)軟件、應用軟件的關鍵核心技術研發(fā)，不斷探索構建社會主義市場經濟條件下關鍵核心技術攻關新型舉國體制?！蛾P于促進集成電路產業(yè)和軟件產業(yè)高質量發(fā)展企業(yè)所得稅政策的公告》國家鼓勵的重點集成電路設計企業(yè)和軟件企業(yè)，自獲利年度起，第一年至第五年免征企業(yè)所得稅，接續(xù)年度減按10%的稅率征收企業(yè)所得稅。《十四五年規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》需要集中優(yōu)勢資源攻關多領域關鍵核心技術，其中集成電路領域包括集成電路設計工具開發(fā)、重點裝備和高純靶材開發(fā)，集成電路先進工藝和絕緣柵雙極晶體管（IGBT）、微機電系統(tǒng)（MEMS）等特色工藝突破，先進存儲技術升級，碳化硅、氮化鐐等寬禁帶半導體發(fā)展。05商業(yè)模式FROMBAIDUWENKUCHAPTER06經濟環(huán)境FROMBAIDUWENKUCHAPTER我國經濟不斷發(fā)展，幾度趕超世界各國，一躍而上，成為GDP總量僅次于美國的唯一一個發(fā)展中國家。我國經濟趕超我國人口基數大，改革開放后人才競爭激烈，大學生就業(yè)情況一直困擾著我國發(fā)展過程中。就業(yè)問題挑戰(zhàn)促進社會就業(yè)公平問題需持續(xù)關注并及時解決，個人需提前做好職業(yè)規(guī)劃與人生規(guī)劃重中之重。公平就業(yè)關注經濟環(huán)境07社會環(huán)境FROMBAIDUWENKUCHAPTER總體發(fā)展穩(wěn)中向好我國總體發(fā)展穩(wěn)中向好，宏觀環(huán)境穩(wěn)定繁榮，對于青年人來說，也是機遇無限的時代。關注就業(yè)公平與提前規(guī)劃促進社會就業(yè)公平問題需持續(xù)關注并及時解決，對于個人來說提前做好職業(yè)規(guī)劃、人生規(guī)劃也是人生發(fā)展的重中之重。就業(yè)問題與人才競爭我國人口基數大，就業(yè)問題一直是發(fā)展過程中面臨的挑戰(zhàn)，人才競爭激烈，大學生畢業(yè)后就業(yè)情況、失業(yè)人士困擾國家發(fā)展。政治體系與法治化進程自改革開放以來，政治體系日趨完善，法治化進程也逐步趨近完美，市場經濟體系也在不斷蓬勃發(fā)展。中國當前的環(huán)境下描述了當前技術發(fā)展的日新月異，包括人工智能、大數據、云計算等前沿技術的涌現(xiàn)。技術環(huán)境需求增長、消費升級、技術創(chuàng)新等是行業(yè)發(fā)展的主要驅動因素，推動了行業(yè)的進步。發(fā)展驅動因素行業(yè)壁壘包括資金、技術、人才、品牌、渠道等方面的優(yōu)勢，提高了新進入者的難度。行業(yè)壁壘我國經濟不斷發(fā)展08技術環(huán)境FROMBAIDUWENKUCHAPTER技術驅動技術環(huán)境的發(fā)展為行業(yè)帶來了新的機遇，是行業(yè)發(fā)展的重要驅動力。創(chuàng)新動力技術環(huán)境的不斷創(chuàng)新和進步，為行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展提供了有力支持。人才需求技術環(huán)境的發(fā)展促進了人才的需求和流動，為行業(yè)的人才隊伍建設提供了機遇。團隊建設技術環(huán)境的發(fā)展要求企業(yè)加強團隊建設，提高員工的技能和素質，以適應快速變化的市場需求。合作與交流技術環(huán)境的發(fā)展促進了企業(yè)間的合作與交流，推動了行業(yè)的整體發(fā)展。技術環(huán)境010203040509發(fā)展驅動因素FROMBAIDUWENKUCHAPTER發(fā)展驅動因素增強產業(yè)創(chuàng)新能力和國際競爭力，努力實現(xiàn)核心技術及產品國產化、促進中國半導體產業(yè)鏈自主可控化。中國相繼推出多項半導體產業(yè)相關政策進口替代是中長期內產業(yè)主要邏輯。從需求端分析，隨著經濟的不斷發(fā)展，中國已成為了全球電子產品生產及消費市場，半導體器件需求持續(xù)旺盛。未來隨著互聯(lián)網、大數據、云計算、物聯(lián)網、人工智能、5G等高新技術產業(yè)和戰(zhàn)略性新興產業(yè)進一步發(fā)展，中國半導體器件消費還將持續(xù)增加。2020年，中國成為最大半導體設備市場，2015至2020年中國半導體設備市場從49億美元增長至182億美元，CAGR達30.7%，遠高于全球增長速度平均水平。中國半導體產業(yè)供需缺口大從供給端分析，對比旺盛的中國市場需求，中國國產半導體集成電路市場規(guī)模較小,2018年自給率約為15%。2019年中國集成電路進口額已達3,050億美元，出口額1,017億美元，集成電路貿易逆差為2,033億美元，中國在集成電路貿易領域長期劣勢地位也更凸顯了國產化空間之大。中國半導體設備市場快速增長，海外廠商仍高度壟斷，前五大半導體設備制造廠商商（應用材料、阿斯麥、東京電子、泛林半導體、科天半導體）占據全球半導體設備市場65%，國產化需求顯得更加迫切。國產化2017至2020年，全球新建62條晶圓生產線,其中中國新建26座晶圓廠，為全球之最，推動中國設備行業(yè)大力發(fā)展。全球半導體產能向中國轉移10行業(yè)壁壘FROMBAIDUWENKUCHAPTER11行業(yè)風險FROMBAIDUWENKUCHAPTER12行業(yè)現(xiàn)狀FROMBAIDUWENKUCHAPTER市場情況描述行業(yè)現(xiàn)狀硅片是半導體產業(yè)鏈的起點,會直接影響芯片的制造質量。半導體硅片是生產集成電路、分立器件、傳感器等半導體產品的關鍵材料。半導體晶圓制造材料市場中半導體硅片是最大宗產品，占晶圓制造材料市場規(guī)模比例31%,全球半導體材料市場份額達36%。硅基材料由于抗輻射、耐高溫性能好、可靠性高、兼容性強等特點，目前95%以上的半導體芯片和器件由硅基材料制造。中國半導體產業(yè)供需缺口大,進口替代是中長期內產業(yè)主要邏輯。從需求端分析,隨著經濟的不斷發(fā)展，中國已成為了全球電子產品生產及消費市場，半導體器件需求持續(xù)旺盛。未來隨著互聯(lián)網、大數據、云計算、物聯(lián)網、人工智能、5G等高新技術產業(yè)和戰(zhàn)略性新興產業(yè)進一步發(fā)展，中國半導體器件消費還將持續(xù)增加。2020年，中國成為最大半導體設備市場，將直接帶動相關半導體材料的需求，半導體硅材料行業(yè)復蘇得以支撐將重新回穩(wěn)并有望持續(xù)增長。行業(yè)現(xiàn)狀01市場份額變化全球半導體設備行業(yè)復蘇，受益于下游晶圓巨大需求、服務器云計算和5G基礎建設的發(fā)展，帶動相關芯片的需求,半導體硅材料市場規(guī)模增速將穩(wěn)定提升.根據SEMI數據，2019年全球硅片市場規(guī)模為112億美元，由于全球經濟放緩2019年全球半導體硅片市場規(guī)模些微下降，但大硅片出貨量依然維持增長,硅晶圓尺寸量創(chuàng)2018年歷史新高同比增長6%;2020年，盡管受到新冠疫情帶來巨大沖擊，但受益于下游晶圓巨大需求、服務器云計算和5G基礎建設的發(fā)展，帶動相關芯片需求，半導體硅材料行業(yè)復蘇得以支撐將重新回穩(wěn)。行業(yè)現(xiàn)狀02市場情況中國半導體硅片市場占全球份額不到10%，但中國半導體大硅片市場實現(xiàn)突破性增長，2018年同比增速近50%，受益于中國半導體制造強勢崛起，疊加產業(yè)鏈自主可控，為材料設備提供發(fā)展機會。2018年中國硅片市場規(guī)模為9億美元，同比增長近50%;芯片將維持快速擴產，產能增速高于全球，受益于中國大陸芯片加速擴產和芯片國產化推動下，國內大硅片市場規(guī)模將同步增長。雖然2020年半導體市場規(guī)模實現(xiàn)同比增長0%，達4330億美元，但半導體硅片行業(yè)市場規(guī)模未能實現(xiàn)增長。據WSTS預測，2021年5G的普及和汽車行業(yè)的復蘇將為半導體市場帶來利好，半導體市場規(guī)模將同比增長4%，達到4694億美元，創(chuàng)出歷史新高。2021年，半導體硅片行業(yè)市場規(guī)模有望在半導體行業(yè)的拉動下恢復增長。行業(yè)現(xiàn)狀中國RF-SOI產業(yè)鏈發(fā)展不均衡，射頻前端模塊和器件大部分依賴進口，RF-SOI硅片以出口為主SOI硅片價格高于一般硅片4至5倍;制作方法需使用兩片硅片，導入多道工藝。SOl硅片工藝一般采用智慧切割法(SmartCut)制作:SOI硅片的制作概念類似制作三明治，將一個拋光片和外延片互相粘結，在硅片中間形成氧化層。SOI硅片主要應用為5G射頻前端（RF-SOI)占比為60%;Power-SOl和PD-SOI各占20%。根據Soitec產業(yè)高峰論壇信息:SOI硅片具備絕緣性和信號完整的優(yōu)勢，特別適合LTE和5G應用;依照目前SOIl晶圓市占情形，通訊射頻前端RF-SOI應用占整體SOI晶圓銷售額約60%、高功率Power-SOI元件和其余各占20%。01全球SOI硅片市場規(guī)模2016年至2018年全球SOI硅片市場銷售額從4億美元增長至2億美元，年均復合增長率25%;同期，中國SOI硅片市場銷售額從0.02億美元上升至0.11億美元,年均復合增長率1346%。目前，中國僅有少數芯片制造企業(yè)具有基于RF-SOI工藝制造射頻前端芯片的能力，因此國產RF-SOI硅片目前以出口為主，根據Soitec預測數據，2024年全球SOI硅片市場規(guī)模將達到16至24億美元。0213行業(yè)痛點FROMBAIDUWENKUCHAPTER研發(fā)投入有限，技術差距追趕緩慢近年我國半導體設備雖已取得長足進步，在各個領域已經實現(xiàn)0的突破，但是整體研發(fā)投入相對海外依然較低，此外先進工藝節(jié)點的不斷推進，使得國內的技術追趕之路困難重重。企業(yè)雖然持續(xù)加大研發(fā)力度，但隨著摩爾定律演進，越先進的工藝制程研發(fā)成本就越高，能投入資金跟上腳步的半導體設備廠商已經越來越少，無形中增加了技術追趕的難度。解決方案:技術難點的攻克可以通過國家重大專項的推進完成，企業(yè)和政府共同承擔高端設備的技術攻克，減輕企業(yè)端的研發(fā)投入壓力，同時繼續(xù)鼓勵國內新建晶圓廠推動設備的國產化，給國內半導體設備廠商試錯與提升的機會。針對不同的半導體設備制定國產化節(jié)點時間，對企業(yè)研發(fā)投入進行補貼，并積極利用國內各種融資途徑擴大規(guī)模。高端人才引進不足，核心人才流失后備人才不足人才已經成為中國半導體設備產業(yè)成長的瓶頸點，半導體人才的培養(yǎng)是一個漫長的過程，尤其是在先進工藝、先進技術方面，更是花錢可能也達不到效果的。行業(yè)人才薪資相比海外偏低，保證新進人才是延續(xù)強勁成長、打破半導體設產業(yè)成長瓶頸的關鍵。2018年全國本碩博畢業(yè)生數量超過800萬人，但集成電路專業(yè)領域的高校畢業(yè)生中只有3萬人進入本行業(yè)就業(yè)。積極通過人才引進，股權激勵，政府補助等方式進行高端人才的引進，政府牽頭推進半導體行業(yè)的人才培養(yǎng)，通過產學研結合的方式，同時對半導體行業(yè)人才的住房等問題上進行政策傾斜。硅晶圓廠商資金壁壘高除了技術壁壘高、人才壁壘高，半導體硅片行業(yè)具有資金壁壘高的特點，行業(yè)準入門檻較高。2018年前，300mm半導體硅片僅由前五大硅晶圓供應商提供，國內擁有300mm半導體硅片供應能力的企業(yè)較少。半導體產業(yè)是資本與技術高度密集的工業(yè)，由于生產機臺昂貴且產品技術變化快速，需要投入之資本支出越發(fā)龐大。硅晶圓與晶圓廠類似，均為重資產行業(yè)，硅晶圓大廠SUMCO、Siltronic、環(huán)球晶圓的固定資產周轉率通常小于2，2016年最低點小于1。030201行業(yè)痛點14問題及解決方案FROMBAIDUWENKUCHAPTER15行業(yè)發(fā)展趨勢前景FROMBAIDUWENKUCHAPTER發(fā)展趨勢前景描述大尺寸硅片成主流產品:隨著集成電路產業(yè)的不斷發(fā)展，對硅片的需求不斷增加，與此同時，主流硅片的尺寸也從最初的2inch發(fā)展到了目前的12inch，未來還有可能發(fā)展到18inch。隨著硅片直徑增大，硅片的可利用面積比例增高，可以有效地降低芯片的生產成本。半導體制造產業(yè)鏈向中國轉移:中國大陸的半導體銷售額增速遠高于全球平均水平，明顯高于全球的增長率。同時，新建晶圓廠（特別是12inch晶圓廠）的數量迅速增加，這將為國產材料供應商進入供應鏈提供更多的機會?？偟膩砜矗S著產業(yè)鏈向中國大陸的持續(xù)轉移，考慮到就近優(yōu)勢及國內企業(yè)已有一段時間的技術、市場儲備，中國大陸的半導體材料企業(yè)將可能在數量和質量上都迎來比較快的發(fā)展期。硅片企業(yè)發(fā)力:由于我國在硅片產業(yè)起步較晚，硅片國產程度較低，其中大硅片基本依靠進口。但在國家政策和資金扶持下，我國硅片企業(yè)走上追趕的道路，目前已有多家企業(yè)對大硅片進行布局。隨著產能落地，有望緩解對大硅片進口依賴，提高產業(yè)安全。5G商用網絡帶動硅片產業(yè):目前，5G通信在全球范圍內掀起熱潮，韓國、美國、中國等國家已經開通5G商用網絡。由于5G網絡需要相應終端才能使用，在手機廠商逐步推出平價5G手機后，手機換機潮將有望出現(xiàn)。對于ToB端而言，物聯(lián)網是5G下游應用的重要一環(huán)，車聯(lián)網、工業(yè)互聯(lián)網等將成為焦點。此外，伴隨著數據流量爆發(fā)，對于數據中心等基礎設施需求在增加。長期而言，隨著半導體產業(yè)下游應用向好，硅片作為上游材料之一，其需求