半导体硅片产业深度解析

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近年来，由于电信基础设施建设带来的零件需求逐渐强劲，叠加远程教育和5G手机渗透率的不断提高，以及通信、汽车半导体产业等新兴行业的出现等因素，半导体市场表现良好。

半导体行业的两大核心支柱是材料和设备。（点击阅读：半导体芯片产业链全景图）

作为百亿美元级别的行业，半导体材料的市场规模不算很大，但其内部材料种类繁多，单一产品市场规模小、技术要求高、子行业之间差异较大。

半导体产业架构中的上游材料供应主要包括硅片、电子气体、光掩膜、光刻胶配套化学品、抛光材料、光刻胶、湿法化学品和溅射靶材等。

半导体硅片占比半导体材料市场销售额高达36.6%，占比最高，是晶圆厂采购材料中最重要的环节。

半导体硅片：为半导体行业发展提供支撑

半导体硅片是指由硅单晶锭切割而成的薄片，又称硅晶圆，作为半导体行业的核心基础产品，为行业发展提供根本支撑。

硅晶圆为圆片，一般以直径区分规格，具体从50.8mm到450mm不等，通常被称为6寸片、8寸片(200mm)、12寸片(300mm)、18寸片(450mm)。

半导体的生产效率和成本与硅片尺寸直接相关。硅片尺寸越大，能够生产的晶片数量就越多，用于生产半导体的生产效率越高，单位耗用原材料越少，制造的成本就越低。

在摩尔定律的驱动下，1980年代主流为4寸硅片，1990年代主流为6寸硅片，2000年代主流为8寸硅片。当前全球半导体硅片市场最主流的产品是12寸和8寸硅片。

2020年，12寸硅片和8寸硅片市场份额分别为69.15%和23.94%，两种尺寸硅片合计占比连续两年超过90%，折合为84.76亿平方英寸（624万片/月）、29.34亿平方英寸（486万片/月）（不包括SOI硅片）。

预计到2022年，全球12寸半导体硅片的出货面积将超过90亿平方英尺，市场份额将接近70%。

12寸硅片主要用于生产逻辑、存储芯片等，3DNAND成下游需求增长最大因素。

SUMCO关于硅片量价指引，量方面，12寸逻辑硅片需求强劲，并且供给仍然紧张，DRAM硅片需求复苏以及存储相关硅片存货接近适当水平，NAND继DRAM之后呈现复苏态势。

12寸硅片出货量趋势：

资料来源：SUMCO

8寸硅片具备成熟的特种工艺，主要用于模拟IC、功率分立器件、逻辑IC、MCU、显示驱动IC、CIS影像传感器等中低端半导体产品的生产。终端应用领域主要为移动通信、汽车电子、物联网、工业电子等，未来需求将保持稳健增长。

受益于汽车电子、工业电子和物联网等应用领域的强劲需求，对应的功率器件、传感器需求旺盛，使得8寸晶圆厂自2017年底以来一直处于满产的状态。

SUMCO指出，随着汽车、消费及供应需求复苏，8寸硅片需求强劲很可能持续较长的时间。

6寸硅片主要集中在晶闸管，整流桥，负极管等相对低端的功率器件领域。汽车半导体由于产品认证周期长，产品迭代缓慢等因素，目前很多产品仍然停留在6寸产线，但后续也会逐步升级到8寸产品。

半导体硅片进口替代空间巨大

根据国际半导体产业协会（SEMI）统计数据，2018至2020年，全球半导体硅片出货面积分别为12,541百万平方英寸、11,677百万平方英寸以及12,258百万平方英寸，全球半导体硅片出货面积稳定在高位水平。

2021年一季度全球硅晶圆出货面积3337百万平方英寸，环比增长4%，同比增长14%，晶圆出货面积验证行业高景气得以延续。

2014年起，随着中国各半导体制造生产线投产、中国半导体制造技术的不断进步与中国半导体终端产品市场的飞速发展，中国大陆半导体硅片市场步入了飞跃式发展阶段。

2020年中国大陆半导体硅片销售额从9.92亿美元上升至13.35亿美元，年均复合增长率为16.01%，远高于同期全球半导体硅片的年均复合增长率-0.93%。

半导体硅片市场波动基本同步于整个半导体行业，具有周期性上升的发展趋势。

由于近年来中国大陆半导体硅片销售额年均复合增长率高于同期全球半导体硅片的年均复合增长率，中国半导体企业进口替代空间巨大。

半导体硅片市场格局

全球硅片产业主要由日本信越化学、日本SUMCO、德国Siltronic、台湾环球晶圆、韩国SKSiltron厂商垄断，市占率依次为28%、24%、14%、16%、10%。

从硅片尺寸来看国内产能集中在小尺寸，大尺寸自给率低，进口依赖强。

我国69%产能集中在6英寸及以下的硅片上，在该尺寸上已能满足国内大部分需求；8英寸产能占比26%，国内已有部分厂商能规模化量产，但仍有较大产能缺口，80%需求依赖进口；目前少有国内厂商量产12英寸硅片，基本全部依靠进口。

中国大陆仅少数几家企业能产8英寸硅片，主流的12英寸大硅片对进口依赖度更高。

据不完全统计，目前在建的有12个硅片厂商共19个项目，总投资额达到945亿元，如未来1-3年陆续投产顺利，我国将新增8英寸产能将达280万片/月，12英寸产能将达502万片/月。届时我国半导体大硅片将实现自给自足。

国内主要硅片厂包括沪硅产业、中环股份、金瑞泓、有研新材、上海新昇等。

我国半导体大硅片产能规划：

资料来源：浙商证券

半导体硅片设备市场空间高达千亿

《瓦森纳协议》新增对12英寸大硅片的出口管制，大硅片国产化刻不容缓，而设备国产化是其中的关键一环，半导体硅片设备远期市场空间高达千亿。

半导体硅片产业链涵盖了包括硅单晶拉制、硅研磨片、硅抛光片、硅外延片、功率器件等半导体行业上下游多个生产环节，形成了一条相对完整的半导体产业链。其中，单晶炉为核心设备，在设备投资额价值量占比约25%。

国外主要厂商包括美国QuantumDesign、Kayex、德国的PVA TePla AG、Gero及日本的Ferrotec等，据了全球绝大多份额。国内主要厂商包括晶盛机电、北方华创、京运通、连城数控等。

12寸级别的硅片设备以晶盛机电为首的国产设备商仍在验证中；未来随着半导体硅片的国产化加速，国内率先通过验证的设备厂商有望充分受益。

半导体单晶硅片生产工艺流程——单晶炉价值占比约25%：

资料来源：安信证券

从国内晶圆厂2019年到2021年公布的招标信息来看，国产设备在各个环节的比例在逐渐提升，未来随着资本开支进一步加大，国产化比例有望进一步提升。

2020年之前，国内主要是8寸晶圆厂为主，随着大基金的持续投入和地方政府的配套资金支持，12寸晶圆厂积极扩建，2020年之后出现12寸晶圆厂占比大于8寸晶圆厂的拐点。在晶圆厂家数量方面，2016年全球共有188座8寸晶圆厂，到2021年时，则可望增加到197座。

随着中芯国际、华力微电子、长江存储、华虹宏力等中国大陆芯片制造企业的持续扩产，中国大陆芯片制造产能增速高于全球芯片产能增速。而随着芯片制造产能的增长，对于半导体硅片的需求仍将持续增长。以北方华创、中微公司、精测电子等为代表的优质厂商在细分领域不断取得突破，份额持续提升，未来有望持续受益于国产化进程加速。

在当前中美贸易摩擦的大背景下，国内晶圆厂对于核心供应链自主可控的需求日益增强，国内设备、材料厂商迎来黄金机遇，硅片作为半导体产业链的基石，预计将长期倒逼国产化进程加速进行。

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