全球半导体供需进入新周期，未来几年晶圆缺货或将持续上演

由于全球3D NandFlash扩产以及中国大陆陆续投资投产的大量晶圆产能等原因，全球半导体硅片供应吃紧，自2016年下半年以来，全球半导体硅片出现供不应求的局面，前几大硅片供应商的产能利用率均达到100%，甚至部分供应商开始调用紧急备用硅片，部分小型的晶圆制造厂由于无法拿到足够的硅片而被迫减产，导致下半年以来的部分IC芯片供应不足。

日前全球三大硅片厂信越(Shin-Etsu)、Sumco、德国Siltronic均宣布将调涨2017年第1季度12寸硅片价格约10~20%，一改自2011年以来的硅片价格下滑的趋势。

硅片是最重要的半导体材料，目前90%以上的芯片和传感器是基于半导体单晶硅片制造而成，硅片的供应与价格的变动情况将对整个IC芯片产业造成非常大的影响，海通电子研究团队详细分析了全球半导体硅片的供给与需求以及价格的变动情况，发现供不应求的局面大概率将在未来几年继续上演，硅片产能的扩张速度将低于IC晶圆制造的需求增速，硅片的价格也将一改过去几年的下滑趋势，这为半导体硅片产业的投资带来新的机遇。

报告要点：

• 全球半导体硅片产业发展现状

2015年全球半导体市场规模为3352亿美元，其中IC集成电路市场规模为2753亿美元，占比约为8成。IC产业中IC制造材料的市场规模为241亿美元，其中半导体硅片占比约33%，为80亿美元左右，半导体硅片是占比最大的IC制造材料。

全球半导体硅片市场规模在2009年受经济危机影响而急剧下滑，2010年反弹之后，2011年到2013年，由于300毫米大硅片的普及，造成硅片单位面积的制造成本下降，同时加上企业扩能竞争激烈，2013年全球硅片的市场规模75亿美金，连续两年下滑。2014年以来受汽车电子及智能终端的需求带动，全球半导体硅片出货量开始复苏。根据Gartner的预测，到2020年全球硅片市场规模将达到110亿美元左右。

全球一半以上的半导体硅材料产能集中在日本，2015年Shin-Etsu（信越）和Sumco的销售占比超过50%，前六大硅片厂的销售份额达到92%。而且随着硅片的尺寸越大、纯度越高，垄断情况就越严重，在12英寸（300mm）大硅片方面，2015年前六大半导体硅片厂的销售份额达到97.8%。来自中国台湾的环球晶圆在2016年先后并购了Topsil和SunEdison Semiconductor，将成为全球第三大半导体硅片供应商。

• 全球晶圆代工的产能现状与需求预测

由于消费级智能终端和工业、汽车半导体的快速发展，过去几年全球IC晶圆代工产业发展迅速，2015年市场规模增长到488.91亿美元，2004-2015年的复合年均增速为10.4%。台积电、台联电、格罗方德、三星和中国大陆的中芯国际，五家企业的份额总和为80%左右。

在具体的晶圆产能方面，根据IC Insights的统计，2014年12月和2015年12月全球晶圆月度产能分别为1541和1635万片（以8寸200mm硅片折算），相当于12寸晶圆685和727万片。以三星、美光、SK海力士、东芝/WD为代表的存储芯片制造商和以台积电、格罗方德、联电、力晶科技、中芯国际为代表的纯晶圆代工业者是产能的主要贡献者。

根据IHS在2016年12月的报告，预计从2015年到2019年，计算（包括PC电脑、SSD存储和平板电脑等，300mm硅片为主）、工业（200mm硅片为主）、汽车领域（300mm与200mm比例接近）的硅片需求将分别实现5%、9%、6%的复合年均增速，而手机领域（300mm硅片为主）将维持现有需求。

300mm晶圆需求仍将快速增长，全球运作中的12寸晶圆厂数量预计到2020年将持续增加。根据IC Insights的统计，截止2015年底全球共计有95座12寸晶圆厂，预计到2020年底，还会有另外22座12寸晶圆厂开始营运，届时全球12寸晶圆厂数量总计将达到117座。

根据IC Insights的预测，预计IC制造厂的晶圆产能到2018年和2020年分别达到1942万片和2130万片（以8寸200mm硅片折算），相当于12寸晶圆863和947万片，2015-2020年的复合年均增速为5.4%。

• 全球半导体硅片的产能情况

尽管2014年以来，全球硅片的出货量开始复苏，但是硅片产业近年来仍是亏多赚少，各大硅片厂都无力进行扩产的动作，所以全球硅片的产量增长缓慢。根据SEMI的数据，截止2015年底，全球300mm硅片的产能为510万片/月。而根据SUMCO的数据，2016下半年全球300mm硅片的需求已经达到520万片/月。在现有硅片厂没有大规模扩产计划的前提下，现有的硅片产能无法满足硅晶圆的需求。

根据SUMCO的预计，2017年和2018年全球300mm硅片的需求分别为550万片/月和570万片/月。与此同时全球硅片的产能增速，根据SEMI的预测，未来三年的复合增速在2-3%左右，对应2017年和2018年的产能为525万片/月和540万片/月，硅片的产量无法满足晶圆的需求。

由于过去几年半导体硅片产业亏多赚少，从半导体硅片的供给角度来看，扩产的机会仍不大，亏损的业者先以获利为目标。据SUMCO的评估，兴建一座月产能1万片12寸的半导体硅片厂至少需要10~12亿元的资金，兴建到投产时间为2-3年，因此预计未来几年硅片的缺货将是常态。

在于过去几年8寸硅晶圆逐步被12寸替代，导致8寸硅晶圆供给大幅下降，但是自2015年以来汽车半导体、CIS传感器、微控制器等芯片需求快速增长，这些芯片中许多仍然是以8寸晶圆为主。在全球8寸硅片的供应难以有大的变化的前提下，8寸晶圆的出货量也将受到制约。

• 四大因素导致未来几年半导体硅片将供不应求

全球晶圆代工大厂台积电、三星电子、英特尔进入高端制程工艺竞赛，包括台积电投入7/10/16/28nm制程，英特尔投入14/22nm制程，近3年的资本支出都高达80亿~110亿美元，至于联电、三星及GlobalFoundries等亦陆续扩充28、14nm制程产能。先进的工艺制程是芯片发展的必然需求，20nm以下的先进工艺制程将在整个晶圆代工中的比例越来越高，先进的工艺对高质量硅片的需求越来越大，同时晶圆代工先进工艺的良率较低也将导致更多硅片的消耗。

三星、SK海力士、英特尔／美光、东芝等NAND Flash阵营，全力投入3D NAND扩产，以因应智能手机存储、固态硬盘(SSD)、eMMC/eMCP等各种采用3D NAND芯片的应用需求。国际存储大厂纷纷投入3D NAND晶圆的怀抱，领先者如三星继续扩大晶圆制造的规模，追随者如东芝、美光、英特尔等也加大投资力度，奋力追赶。3D NAND的投资热潮将刺激300mm大硅片的需求。

尽管智能手机的增速逐渐放缓，但是手机创新不断，对高端300mm硅片需求仍将快速增长。同时汽车半导体、CIS图像传感器、物联网MCU微控制器等IC芯片开始快速增长，预计未来几年都将保持较快的增速，这为8寸和12寸硅片带来新的增量。尤其是汽车半导体对200mm硅片需要大，预计2025年汽车半导体的需求将接近200mm硅片产量的一半。

中国大陆晶圆制造迎来大爆发。根据SEMI的报告，2016至2017年间，综合8寸、12寸厂来看，确定新建的晶圆厂就有19座，其中中国大陆就占了10座（均为12寸晶圆）。目前中国大陆300mm大硅片的总需求约为42万片/月，预计到2018年大陆300mm大硅片的总需要为109万片/月，目前中国大陆还不具备300mm半导体硅片的生产能力。在8寸晶圆方面，大陆已有产线的月产能共计70万片/月，兴建中的产能为26.5万片/月。目前大陆合计月产能为9.3万片/月，远远达不到需求。

我们建议关注：国内方面——入股上海新昇的上海新阳（300236.SZ），未上市公司：上海新昇、上海新傲，浙江金瑞泓、洛阳单晶硅；国外方面——日本Shin-Etsu（4063.TYO）、日本Sumco（3436.TYO）、台湾环球晶圆（6488.TW）。

风险提示：3D NAND存储、工业与汽车半导体、物联网IOT发展速度放缓；国际硅片供应商巨头大规模扩产；国内硅片供应商产品竞争力不足。

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全球半导体硅片产业现状

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全球半导体硅片产业发展情况

一般而言，按照产品类型划分，半导体产业主要由四部分构成：IC集成电路、光学光电子器件、分立器件和传感器。根据美国半导体产业协会（SIA）的报告，2015年全球半导体市场规模为3352亿美元，上述四种产品的市场规模占比分别为82%、10%、5%、3%。由于集成电路占半导体总市场的八成，是半导体的主要构成部分。

IC集成电路按照产品类型又可以划分为逻辑电路（份额33%）、存储器（份额28%）、微处理器（份额22%）和模拟电路（份额17%）四部分。

半导体材料是整个半导体产业的基础，是决定半导体产品技术先进性和稳定性的重要因素，因此整个半导体产业对材料的需求非常巨大。根据国际半导体产业协会(SEMI)发表的统计数据，2015年全球半导体材料市场产值为434亿美元，其中晶圆生产材料的市场规模为241亿美元，封装材料的市场规模则为198亿美元。

具体分析半导体材料的产品结构，前端晶圆制造材料中，2014年硅片市场规模为79.9亿美元，占比为33%，是份额最大的材料。

根据SEMI的统计数据，全球半导体硅片市场规模在2009年受经济危机影响而急剧下滑，2010年大幅反弹。2011年到2013年，由于300毫米大硅片的普及，造成硅片单位面积的制造成本下降，同时加上企业扩能竞争激烈，2013年全球硅片的市场规模只有75亿美金，连续两年下降。2014年受汽车电子及智能终端的需求带动，12寸大硅片价格止跌反弹，全球硅片出货量与市场规模开始复苏。根据Gartner的预测，到2020年全球硅片市场规模将达到110亿美元左右。

2009年由于受到金融危机的影响，全球IC集成电路产业进入低谷，2010年到2013年保持在全球每年2400亿美元左右的规模。自2014年由于受到物联网、汽车电子等新型产业的拉动，开始复苏。根据IBS的预测，在未来5年，全球IC产业将迎来稳定增长，尤其是中国市场，将从2015年的1410亿美元增长至2020年的2080亿美元。

在具体的硅片方面，目前主流的硅片为300mm（12英寸）、200mm（8英寸）和150mm（6英寸），其中，300mm硅片自2009年开始市场份额超过50%，到2015年的份额已经达到78%，预计2020年将占硅片市场需求大于84%的份额。

12寸硅晶片出货量之所以在近些年来快速增长，主要原因在于CPU/GPU等逻辑芯片、Memory存储芯片市场快速增长，大部分都是采用12寸晶圆制造。不过，除了CPU/GPU和Memory等先进的芯片以外，更多的芯片使用的都是8寸（200mm）晶圆，如汽车半导体、指纹识别芯片和摄像头CIS芯片，2016年指纹识别芯片和CIS芯片受益于智能手机市场出货量大幅度增加，汽车半导体受益于汽车电子普及而快速增长，正是导致2016年8寸晶圆缺货的主要原因所在。

同时，450mm硅片预计将于2017年左右开始小规模量产，第一批客户只有英特尔一家。之后几年450mm 的硅片也将遵循规律，迎来一段时间的强劲增长，预计硅片需求依旧会保持持续增长态势。根据IC Insights的报告，300mm晶圆代工厂将会在2021年左右达到高峰，之后市场将迎来450mm晶圆的补充，300mm将逐渐减少。

在硅片的下游应用方面，根据IHS在2016年12月发布的报告，2015年全球半导体硅片需求量为633亿平方厘米，预计2016年增速为3.8%。其中2015年，智能手机和电脑的消耗量合计占比为41.23%，预计2016年将出现下滑，采用NAND FLASH工艺的SSD将实现33%的增长，其他行业应用（工业、汽车、家庭、网关等）均将有5-10%的增长。

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全球半导体硅片产业竞争格局——巨头垄断

从全球来看，硅材料具有高垄断性，全球一半以上的半导体硅材料产能集中在日本，尤其是随着尺寸越大、纯度越高，垄断情况就越严重。2015年全球半导体硅片销售额前两名的Shin-Etsu（信越）和Sumco都是日本公司，第三名到第十名分别是：德国的Siltronic、美国的SunEdison、韩国的LG Siltron、台湾的Global Wafer、法国的Soitec、台湾的Wafer Works、芬兰的Okmetic、台湾的Episil。

其中Shin-Etsu在2015年的销售额超过21亿美元，Sumco将近20亿美元，两家日本公司合计占比超过50%。德国的Siltronic在2015年的销售额将近10.5亿美元，SunEdison Semiconductor、LG Siltron、Global Wafer三家的销售额则在7~8亿美元之间，剩余几家销售额则在3亿美元以下，从这组数据中可以看出硅材料行业的垄断性之高，前六大硅片厂的销售份额达到92%。

根据Gartner的数据，在12英寸（300mm）大硅片方面，垄断形势更加明显，2015年前六大半导体硅片厂的销售份额达到97.8%。

硅片行业的垄断度极高，近年来大公司不断通过相互间的整合实现市场占有率的进一步提升。例如，信越在1999年并购了日立的硅片公司，SUMCO由Sumitomo、三菱材料和Komatsu三家公司在2002年和2006年合并而成。2016年9月台湾的Global Wafer以6.83亿美元的总价并购了SunEdison Semiconductor，从而使得排名第六的Global Wafer一举突破Siltronic成为全球第三大半导体硅材料供应商。5月份的时候，Global Wafer还以3.2亿人民币收购了丹麦的硅片厂Topsil。

作为集成电路制造业最大宗的关键材料，中国大陆的300毫米硅片一直依赖进口，主要原因在于目前国内还没有掌握大规模量产IC集成电路用的高纯大硅片技术。制造高纯大硅片的技术障碍主要是硅的纯度和大尺寸硅片的良率问题。对于先进工艺的半导体单晶硅片，纯度需要达到11个9以上（即99.999999999%），目前国内还无法实现，同时大尺寸硅片对倒角、精密磨削等加工工艺要求高，国内还没有掌握高良率的技术能力。

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未来几年，全球需要多少半导体硅片？

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目前全球IC晶圆代工厂产能情况

电子级半导体硅片主要的用途是，通过供给晶圆代工厂，采用各类制程工艺加工为裸芯片，然后经过封装和测试变成模块化的可用芯片，应用到不同的电子终端中，所以晶圆代工厂是电子级半导体硅片的主要客户。

根据权威第三方机构IC Insights的统计数据，全球晶圆代工产业规模，2004年为164.15亿美元，2008和2009年受到金融危机的影响，行业规模负增长，2015年市场规模增长到488.91亿美元，2004-2015年的复合年均增速为10.4%。

近十年来，全球IC晶圆代工业务主要由五大厂商掌控，分别是台积电、台联电、格罗方德（由AMD芯片代工部门和特许半导体合并而成）、三星和中国大陆的中芯国际，五家企业的份额总和为80%左右。

其中，台积电牢牢占据第一的位置，份额长年保持在50%左右，2015年的市场份额为54.3%，是全球晶圆代工当之无愧的龙头。台积电2015年收入264.39亿美元，同比增长5.5%，主要受益于20nm制程与16nm FinFET制程的推出，满足了先进应用处理器与基频数据机晶片方面的需求。

在具体的晶圆产能方面，根据IC Insights发布的《2016-2020年全球晶圆产能报告》，2015年全球电子级晶圆产能为1635万片/月（以200mm硅片计算），同比增长6%，如果用300mm硅片换算的话（300mm硅片面积为200mm硅片的2.25倍）为726.7万片/月，这个数据包含IC集成电路、普通半导体器件。其中，台湾、韩国和日本分列前三位，中国大陆的份额为9.7%。

（注释：每一地区的数量由当地晶圆厂的每月总装机容量决定，并未考虑总部在其他地区所设置的晶圆厂产能。例如，韩国的三星公司已经在美国设厂，但其晶圆产能的数量划分到了北美区，而不是其总部所在地的韩国区。ROW的区域主要包括新加坡、以色列、马来西亚以及其他国家或地区，如俄罗斯、白俄罗斯、澳大利亚和南美洲等。）

在2011年超过日本后，台湾又于2015年超过韩国，成为产能最大的地区。自2015年12月起，台湾地区的晶圆产能占全球比重将近22%。2010年，中国大陆首次在晶圆产能上赶超欧洲。

在直径为6寸甚至更小的晶片上，日本曾是领头羊，目前主要生产低复杂性制程及商用型产品或特殊组件。

在8寸晶圆方面，领先的是台湾和日本。过去的几年中，虽然已经有很多8寸的晶圆厂关闭，但台湾却并未发生，这些也助使台湾自2012年起，成为8寸晶圆产能第一的地区。由于台湾已经变成了集成电路代工产能最大的地区，预计在未来几年内，该地区在8寸产能上仍会继续扩大。

至于12寸晶圆，韩国走在了前面，台湾紧随其后。台湾在2013年失去了其作为12寸晶圆的领头人，其中很大一部分的原因是因茂德关闭了12寸晶圆厂，当然也有部分原因是由于三星电子和SK海力士因存储器和快闪存储器业务需求而持续扩产。

截止2015年12月，IC产能全球前十大厂商的已安装产能总计为每月1173.7万片晶圆（以200mm硅片面积折合计算），占全球总IC产能的72%，较2014年12月的每月1088.5万片同比增加7.8%。

以各厂商表现来看，截至2015年12月，三星是安装晶圆产能最高的半导体业者，每月产能为250万片8寸晶圆，占全球总产能的15.5%，其中生产最多的是DRAM与FLASH闪存；排名第二大的是台湾晶圆代工龙头台积电，每月产能为190万片晶圆，占全球总产能11.6%；内存大厂美光的IC产能近年持续成长，主要是因为收购了来自尔必达、瑞晶以及华亚科技的产能；第四大厂商为日本东芝，产能为每月130万片晶圆，其产能还包括了来自合资伙伴SanDisk的闪存产能；第五大厂商也是内存业者──韩国的SK海力士，该公司产能水平也在每月130万片晶圆以上；英特尔的晶圆产能在2015年略为下滑，因为该公司位于中国大连的Fab 68在由逻辑芯片生产转换为新一代闪存(3D NAND与XPoint内存)生产时曾短暂停工。

在具体公司不同尺寸的硅片产能方面，根据IC Insights在16年12月的报告，12寸晶圆产能排行中，三星以22%夺全球第一，其次为美光的14%，SK海力士与台积电同为13%位居第三。第五至第十则分别为东芝/WD(11%)、英特尔(7%)、格罗方德(6%)、联电(3%)、力晶科技(2%)及中芯国际(2%)。其中三星、美光、SK海力士、东芝/WD以供应DRAM与NAND flash存储器为主，台积电、格罗方德、联电、力晶科技、中芯国际为纯晶圆代工业者，主要生产应用处理器等逻辑器件。

在8寸晶圆制程方面，主要是以纯代工业者、模拟/混合信号IC业者，以及微控制器业者为主。8寸晶圆厂产能排名中，台积电以11%位居第一，德州仪器(TI)则以7%位居第二，意法半导体(STMicro)、联电同以6%名列第三。

至于在6寸（含）及以下晶圆制程方面，各业者属性则是呈现出更多样化的变化，包括整合元件、车载半导体等产品。在前十大业者中包括整合元件制造业者意法半导体与Panasonic、车用半导体业者安森美半导体(ON Semiconductor)与瑞萨(Renesas)，以及纯晶圆代工业者台积电等。

由于目前18寸晶圆厂发展仍受限于投资金额过大与技术障碍，被缩减设置目标。随着12寸晶圆制程在IC生产上扮演的角色日益重要，拥有8寸晶圆厂的IC业者数，已由2007年最高时的76家，减少为2016年的58家；不过，拥有12寸晶圆厂的IC业者数，也由2008年最高时的29家，下滑为2016年的23家，这是由于工艺制程的难度越来越大，技术和资金越来越向行业龙头倾斜。

综上所述，根据IC Insights的统计，2014年12月和2015年12月全球晶圆月度产能分别为1541和1635万片（以8寸200mm硅片折算），相当于12寸晶圆685和727万片。以三星、美光、SK海力士、东芝/WD为代表的存储芯片制造商和以台积电、格罗方德、联电、力晶科技、中芯国际为代表的纯晶圆代工业者是产能的主要贡献者。

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未来全球IC晶圆代工厂产能与硅片需求预测

根据IC Insights的预测，预计未来几年IC制造厂的晶圆产能将保持较为快速的增长，到2018年和2020年分别达到1942万片和2130万片（以8寸200mm硅片折算），相当于12寸晶圆863和947万片，2015-2020年的复合年均增速为5.4%。

截至2015年底，12寸（300mm）晶圆占据全球晶圆产能的63.1%，预测到2020年该比例将增加至68%；至于8寸晶圆在全球晶圆产能中占据的比例，将由2015年的28.3%，在2020年降低至25.3%，不过8寸（200mm）晶圆产能在未来几年仍将继续成长；而6寸(150mm)晶圆产能在预测期间的成长表现相对较平坦。

根据SEMI的统计数据，过去三年全球晶圆出货量快速增加，从2013年的88.52亿平方英寸增长到2015年的102.69亿平方英寸，2013-2015年复合年均增速7.7%。预计未来在大陆和台湾的持续投资下，预料晶圆代工产能将稳定增长，而台湾更稳坐全球拥有最大晶圆代工产能的地区。

台湾的晶圆代工产能居全球之冠，其中12寸的产能占全球晶圆代工产能比重55％以上，台积电与联电是台湾晶圆代工产能的两大推手。台积电竹科12寸厂Fab 12第7期、中科12寸厂Fab 15第5及第6期正积极准备迎接10nm以下制程产能。联电则持续扩充28nm产能，南科12寸厂Fab 12A厂第5期也准备投入14nm制程。

中国大陆将是成长最快的市场，根据IBS的统计，2015年中国大陆晶圆代工市场规模为69亿美元，到2020年将达到154亿美元，复合年均增速为17.42%，在全球晶圆代工的份额将从2015年的9.3%增长至2020年的19.2%。

中国大陆晶圆代工龙头中芯国际目前正致力提升北京12寸厂Fab B1厂和上海12寸厂Fab 8厂等既有厂房的产能，同时该公司也正在提升新成立的北京12寸厂Fab B2厂与深圳8寸厂Fab 15厂产能。中芯的扩充计划同时包含了先进的28nm及40nm产能，以及技术成熟的8寸晶圆制程；其他扩大产能的业者还包括武汉新芯，旗下A厂产能将持续投入NOR Flash代工业务；上海华力也即将成立第二座晶圆厂，预计2017年动工，2018下半年起可望开始投注产能。

随着半导体先进工艺制程的发展，28nm制程已经在2013-2015年占据最大的份额，预计未来28nm仍然是主流，同时自2017年开始，更加先进的16/14nm和10/7nm将快速增长。先进的工艺必须有高纯度、高质量的大硅片为基础。

在具体的行业应用方面，根据IHS在2016年12月的报告，预计从2015年到2019年，计算（包括PC电脑、SSD存储和平板电脑，300mm硅片为主）、工业（200mm硅片为主）、汽车领域（300mm与200mm比例接近）的硅片需求将分别实现5%、9%、6%的复合年均增速，而手机领域（300mm硅片为主）由于出货量的放缓将维持现有需求，但是12寸（300mm）的占比会继续增加。

整体来说，300mm晶圆需求仍将快速增长，全球运作中的12寸晶圆厂数量预计到2020年将持续增加。大多数12寸厂将继续仅限于生产大量、商品类型的元件，例如DRAM与快闪存储、影像感测器、电源管理元件，还有IC尺寸较大、复杂的逻辑与微处理器；而有的晶圆代工厂会结合不同来源的订单来填满12寸晶圆厂的产能。

根据IC Insights的统计，截止2015年底全球共计有95座12寸晶圆厂(世界各地还有不少研发晶圆厂以及少量生产晶圆厂使用12寸晶圆，但并不在统计之列)；目前有8座12寸晶圆厂预计在2017年开幕，是继2014年有9座晶圆厂开幕后的单年最高数量。

预计到2020年底，还会有另外22座12寸晶圆厂开始营运，届时全球12寸晶圆厂数量总计将达到117座；该机构预期，12寸晶圆厂（量产级）的最高峰数量将会落在125座左右。而8寸晶圆厂的最高峰数量则是210座(截至2015年12月，全球8寸厂数量为148座)。

综上所述，根据IC Insights的预测，预计未来几年IC制造厂的晶圆产能将保持较为快速的增长，到2018年和2020年分别达到1942万片和2130万片（以8寸200mm硅片折算），相当于12寸晶圆863和947万片，2015-2020年的复合年均增速为5.4%。在具体的地区方面，中国大陆增长最为迅猛，根据IBS的统计，2015年中国大陆晶圆代工市场规模为69亿美元，到2020年将达到154亿美元，复合年均增速为17.42%，全球晶圆代工的份额将从2015年的9.3%增长至2020年的19.2%。同时，在具体的应用方面，计算（包括PC电脑、SSD存储和平板电脑）、工业、汽车领域的硅片需求将分别实现5%、9%、6%的复合年均增速，手机领域保持稳定，导致300mm晶圆需求仍将快速增长，全球运作中的12寸晶圆厂数量预计到2020年将持续增加。

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目前全球半导体硅片产能情况

我们前文已经分析，2011年到2013年，由于300毫米大硅片的普及，造成硅片单位面积的制造成本下降，同时加上硅片企业扩能竞争激烈，2013年全球硅片的市场规模只有75亿美金，连续两年下降。2014年受汽车电子及智能终端的需求带动，12寸大硅片价格止跌反弹，全球硅片市场规模缓慢复苏。

但是，硅片产业近年来仍是亏多赚少，各大硅片厂都无力进行扩产的动作，所以全球硅片的产量增长缓慢。如果从2009年的低点计算，到2015年为止，全球半导体硅片销售额增长了23.89%，复合年均增速为3.63%，与此同时全球半导体硅片产量增长了58.82%，复合增速为8.02%，产量增速超过销售额增速，也证明了硅片产业相比于整个半导体产业而言更加艰难。

如果将市场规模（销售额）与产量做比值，可以定义为半导体硅片的平均价格，可以看到自2013年以来，维持在0.77美元/平方英寸左右，相比于2008年的1.46美元/平方英寸大幅缩减。

从供给端来看，尽管硅片的需求开始复苏，但是产能并没有太大的变化。根据SEMI的数据，截止2015年底，全球300mm硅片的产能为510万片/月。而根据SUMCO的数据，2016下半年全球300mm硅片的需求已经达到520万片/月。在现有硅片厂没有大规模扩产计划的前提下，现有的硅片产能无法满足硅晶圆的需求。

预计2017年和2018年全球300mm硅片的需求分别为550万片/月和570万片/月。与此同时全球硅片的产能增速，根据SEMI的预测，未来三年的复合增速在2-3%左右，对应2017年和2018年的产能为525万片/月和540万片/月，供不应求将是常态。

2016年，由于受到28nm、20nm、16/14nm等先进工艺制程、3D NAND Flash、以及中国大陆半导体高速增长的需求拉动，全球12寸硅晶圆产能需求大增。全球半导体厂展开12寸晶圆产能竞赛，对于12寸硅晶圆需求快速上扬。同时，8寸晶圆也出现紧缺情况，原因在于过去几年8寸硅晶圆逐步被12寸替代，导致8寸硅晶圆供给大幅下降，但是自2015年以来汽车半导体、CIS传感器、微控制器等芯片需求快速增长，这些芯片中许多仍然是以8寸晶圆为主。

目前，2016年下半年前几大硅片厂的产能利用率都接近100%，根据全球第三大硅片厂Siltronic的公告，在2008年硅片的产能利用率仅仅为60%，而从2016年Q3开始已经达到100%。

2016下半年，全球三大硅晶圆厂信越(Shin-Etsu)、Sumco、德国Siltronic均宣布将调涨2017年第112寸硅晶圆价格约10~20%，包括台积电、联电、美光(Micron)等半导体大厂都被迫买单。

根据台湾权威媒体科技时报的报道，尽管台积电采购硅晶圆数量庞大，过去相较于其他客户享有更优惠价格，然因这一波12寸硅晶圆供应过于吃紧，台积电亦被迫减少折价优惠幅度，等于是变相涨价；联电则传出硅晶圆价格涨幅约10~20%；美光正准备大举投入3D NAND Flash扩产，加上旗下华亚科亦全力冲刺20纳米DRAM产能，为备妥足够的12寸硅晶圆需求量，近期亦传出已接受硅晶圆供应商调涨2017年价格，幅度高达20%。

由于过去几年半导体硅片产业亏多赚少，从半导体硅片的供给角度来看，扩产的机会仍不大，亏损的业者先以获利为目标，SUMCO和Sunedsion等企业希望净利润能够尽早由负转正。据SUMCO的评估，兴建一座月产能1万片12寸的半导体硅片厂至少需要10~12亿元的资金，兴建到投产时间为2-3年，因此预计未来几年硅片的缺货将是常态。

根据台湾科技时报的评估，如果上游原物料裸晶圆涨价15%，势必会牵动下游厂商的成本结构，晶圆代工厂商的销货成本（COGS）结构里头，折旧大致占了50%，裸晶圆则约占了剩下50%当中的20%，因此，涨价压力约在2~3%。上游供应商涨价，TSMC等公司显然会把这个价格转移到代工客户身上，而最终也是要消费者承担，这意味着2017年的处理器、NAND、内存等很可能还会继续涨价。

综上所述，由于过去几年半导体硅片产业亏多赚少，从半导体硅片的供给角度来看，扩产的机会仍不大。根据SEMI的数据，截止2015年底全球300mm硅片的产能为510万片/月，预测未来三年全球半导体硅片产能的复合增速在2-3%左右，对应2017年和2018年的产能为525万片/月和540万片/月。

但是硅片的需求开始复苏，根据SUMCO的数据，2016下半年全球300mm硅片的需求已经达到520万片/月，现有的510万片/月的硅片产能无法满足硅晶圆的需求。预计2017年和2018年全球300mm硅片的需求分别为550万片/月和570万片/月，供不应求将是常态。

4

四大因素导致未来几年半导体硅片将供不应求

从需求端来看，硅片需求开始复苏，增长迅速，主要因素是四个方面：1）全球晶圆代工大厂台积电、三星电子、英特尔进入高端制程工艺竞赛，包括台积电投入7/10/16/28nm制程，英特尔投入14/22nm制程，近3年的资本支出都高达80亿~110亿美元，至于联电、三星及GlobalFoundries等亦陆续扩充28、14nm制程产能；2）三星、SK海力士、英特尔／美光、东芝等NAND Flash阵营，全力投入3D NAND扩产，以因应智能手机存储、固态硬盘(SSD)、eMMC/eMCP等各种采用3D NAND芯片的应用需求；3）汽车半导体、CIS图像传感器、MCU微控制器等芯片快速普及；4）大陆半导体厂商大举扩产，更是不可轻忽的势力，大陆既有12寸厂合计月产能约46万片，建置中的产能约63万片，未来大陆12寸厂单月产能将高达109万片，包括中芯国际等大陆厂商在上海、深圳等地新建的12寸厂，以及台积电南京厂、联电厦门联芯、华力微二厂，加上福建泉州DRAM厂、武汉新芯3DNAND厂等，产能增加规模相当可观。

1

晶圆代工大厂进入高端制程工艺竞赛，先进工艺比例越来越高

自集成电路诞生以来，在半导体制造领域始终遵守大名鼎鼎的摩尔定律。摩尔定律是由英特尔创始人之一戈登·摩尔提出来的，其内容为：当价格不变时，集成电路上可容纳的元器件的数目，约每隔18-24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。

要实现单位面积容纳电子元器件数目的增多，就对每个元器件的尺寸大小不断有着更高的要求，因而半导体制造工艺不断向小尺寸前进，这与摩尔定律完全正相关。从1970年左右的5微米MOSFET工艺，到1990年左右的1微米Trench工艺，再到2000年左右的0.13微米Strain工艺，直到2015年左右的16nmFinFET工艺，半导体制造行业不断采用新的技术方案来实现更小尺寸的工艺制程，如今正向10nm工艺制程挺进。

先进的工艺制程是芯片发展的必然需求，消费电子和汽车、工业对芯片性能的要求越来越高，这需要更加先进的晶圆制造工艺来支撑。硅片作为芯片的物理基础，对于芯片性能和工艺水平起到至关重要的作用，对先进工艺的竞赛促进了高纯度、高质量大硅片的需求。

20nm以下的先进工艺制程将在整个晶圆代工中的比例越来越高，芯片性能的提升需求将推动晶圆代工工艺快速演进。根据IBS的预测，2020年开始，10/7nm将成为份额最大的工艺制程形式，先进的工艺对高质量硅片的需求越来越大，同时晶圆代工先进工艺的良率较低也将导致更多硅片的消耗。

2

3D NAND存储芯片应用需求大增，存储大厂纷纷扩产

三星是3D NAND技术领导者，三星2016年扩大48层3D NAND量产，并计划在年底实现64层TLC V-NAND量产，而基于48层3D NAND技术，NAND Flash容量可提高至256Gb。基于3D NAND容量和高性能优势，三星已全面将V-NAND应用到SSD中，如今正在加快导入到嵌入式产品UFS和闪存卡中应用。

东芝的3D技术也采用的是48层，除了改建的Fab 2将在2016年投产外，还计划在2016-2018年期间投资70亿美元，在三重县四日市买地建新厂Fab 6，专门作3D NAND；SanDisk也开始进行 3D NAND Flash 初期小量试产，它的M14厂第2阶段将从2016年下半年加入生产行列，满足3D NAND Flash市场需求；美光目前已将3D NAND的样本送往客户进行测试，新建的Fab 10x工厂预计将在2016下半年开始投产新一代的3D NAND；英特尔的大连厂将投资55亿美元，把原先的12英寸逻辑电路生产线改造后量产3D NAND，时间在2016 Q4；日经新闻报导,SK海力士于2016年2月宣布将砸15.5兆韩元（125亿美元），再盖一座新存储器工厂，新厂预计将在2018年正式动工、2019年投产。

另有国内方面，武汉新芯计划投资240亿美元，加入3D NAND制造，预期2018年实施量产。它的研发工作己经准备了两年，并与Spansion、中科院微电子研究所等合作，目前己完成8层NAND芯片。

国际存储大厂纷纷投入3D NAND晶圆的怀抱，领先者如三星继续扩大晶圆制造的规模，追随者如东芝、美光、英特尔等也加大投资力度，奋力追赶。3D NAND的投资热潮将刺激300mm大硅片的需求。

3

汽车半导体、CIS、MCU等芯片快速普及

尽管智能手机的增速逐渐放缓，但是手机创新不断，对高端300mm硅片需求仍将快速增长。同时汽车半导体、CIS图像传感器、物联网MCU微控制器等IC芯片开始快速增长，预计未来几年都将保持较快的增速，这为8寸和12寸硅片带来新的增量。尤其是汽车半导体对200mm硅片需要大，预计2025年汽车半导体的需求将接近200mm硅片产量的一半。

IC Insights发表最新报告指出，物联网(IoT)和汽车应用将成为2015～2020年间带动晶片销售成长最主要的动能。在这段期间，IoT晶片销售额的复合年增率可望达到13.3%；车用晶片的CAGR则为10.3%。同期整体半导体销售金额的CAGR则为4.3%。该报告还预估，2016年物联网相关应用将为半导体产业带来128亿美元销售额，与汽车应用有关的晶片销售额则可望达到229亿美元。

4

中国大陆晶圆代工厂爆发式扩张

根据国际半导体协会（SEMI）2016年6 月底所发布的近两年全球晶圆厂预测报告，2016 至2017 年间，综合8 寸、12 寸厂来看，确定新建的晶圆厂就有19 座，其中中国大陆就占了10 座，而台湾地区的科技新报整理近期动土、宣布建厂讯息来看，中国大陆12寸晶圆厂将迎来大爆发。

英特尔、三星与SK海力士大厂早已在中国大陆插旗，并将主力放在存储产业，而英特尔大连12寸晶圆厂早在2010年完工，厂房规划用以生产65nm制程CPU，2015年10月英特尔宣布与大连市政府合作，投资55亿美元转型生产3D-NAND Flash并在今年7月底重新宣告投产。中国大陆本土厂商现有12寸厂的为中芯国际与华力微，两者分别在上海都有厂房，中芯在北京还有B1、B2两座晶圆厂，其中B2厂制程已至28nm。

综上所述，目前中国大陆300mm大硅片的总需求约为42万片/月，预计到2018年大陆300mm大硅片的总需要为109万片/月。而目前中国大陆还不具备300mm电子级硅片的生产能力，最快也要到2017年底，上海新昇半导体预计完成第一期产品投产，计划月产15万片，到2020年第二期产品投产，计划月产30万片，与庞大的需求相比仍然是远远不够。

在8寸晶圆方面，大陆已有产线的月产能共计70万片/月，兴建中的产能为26.5万片/月。目前大陆在硅片供应方面，具备8寸生产能力的有浙江金瑞泓、昆山中辰（台湾环球晶圆子公司）、北京有研总院，合计月产能为9.3万片/月，远远达不到需求。

5

全球各大半导体硅片厂情况

1

日本信越ShinEtsu

2

日本Sumco

3

台湾环球晶圆Global Wafers

4

德国Siltronic

5

美国SunEdison Semiconductor

6

韩国LG Siltron

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6

中国大陆半导体硅片厂情况

目前，中国大陆半导体硅片供应商主要生产6 英寸及以下硅片， 8 英寸（200mm）产品仅有北京有研总院、浙江金瑞泓、昆山中辰（台湾环球晶圆子公司）等少数厂商生产。在8寸晶圆方面，大陆目前已有产线的月产能共计70万片/月，兴建中的产能为26.5万片/月。而具备8寸生产能力的有浙江金瑞泓、昆山中辰（台湾环球晶圆子公司）、北京有研总院，合计月产能为9.3万片/月，远远达不到需求。

12英寸（300mm）硅片方面，目前中国的总需求约为42万片/月，预计到2018年总需要为109万片/月。而目前中国大陆还不具备300mm电子级硅片的生产能力，最快也要到2017年底，上海新昇半导体预计完成第一期产品投产，计划月产15万片，到2020年第二期产品投产，计划月产30万片，与庞大的需求相比仍然那是远远不够。

1

上海新昇半导体

2

上海新傲半导体

3

浙江金瑞泓

4

洛阳单晶硅

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