中國(guó)大硅片行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

中國(guó)大硅片行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

硅片是制造芯片的基本襯底材料,沒有硅片整個(gè)半導(dǎo)體行業(yè)將如無源之水；硅片作為芯片的基礎(chǔ)襯底,是唯一貫穿各道芯片前道制程的半導(dǎo)體材料,因此地位相當(dāng)關(guān)鍵；芯片制造是通過在硅片上反復(fù)循環(huán)數(shù)百至數(shù)千道前道工藝,包括光刻、刻蝕、離子注入、薄膜沉積等,在硅片的表面構(gòu)建芯片的電晶體結(jié)構(gòu)；因此,相對(duì)于其他半導(dǎo)體材料,硅片和半導(dǎo)體技術(shù)的關(guān)系相當(dāng)緊密,硅片制作技術(shù)必須對(duì)應(yīng)半導(dǎo)體材料/結(jié)構(gòu)/工藝同步升級(jí),因此價(jià)值量也會(huì)持續(xù)提升；并且對(duì)應(yīng)不同應(yīng)用領(lǐng)域,硅片的制備方法也有所區(qū)別,例如邏輯芯片、存儲(chǔ)芯片、功率器件等芯片,特性皆有區(qū)別,必須在硅片制作過程中引入不同工藝通過改變硅的導(dǎo)電性和各項(xiàng)性質(zhì)參數(shù),制造不同應(yīng)用領(lǐng)域的半導(dǎo)體器件.

硅片的需求量、價(jià)格同步半導(dǎo)體技術(shù)升級(jí),130nm至5nm大硅片價(jià)格提升七倍.（1）硅片的需求量和半導(dǎo)體行業(yè)的市場(chǎng)規(guī)模,呈現(xiàn)同步增長(zhǎng)的正向關(guān)系：2012-2018年全球半導(dǎo)體行業(yè)的市場(chǎng)規(guī)模年復(fù)合增長(zhǎng)率為8.0%,全球硅片出貨面積年復(fù)合增長(zhǎng)率為5.9%.至2020年起,大數(shù)據(jù)/新能源/自動(dòng)化趨勢(shì)開啟了新一代電子產(chǎn)品革新,支撐硅片的需求持續(xù)增長(zhǎng).（2）半導(dǎo)體技術(shù)升級(jí),推動(dòng)硅片工藝同步迭代,使硅片價(jià)格同步增長(zhǎng),具備較大的技術(shù)創(chuàng)新和市場(chǎng)增長(zhǎng)空間.目前硅片的主流尺寸為12英寸,但隨著半導(dǎo)體技術(shù)進(jìn)步,硅片同步芯片在材料/結(jié)構(gòu)/工藝上皆有升級(jí)；半導(dǎo)體技術(shù)遵循一代芯片、一代硅片的原則,臺(tái)積電130nm至5nm制程,大硅片平均成本提升近七倍：硅片工藝必須同步芯片技術(shù)節(jié)點(diǎn)向前推進(jìn)；因此,硅片價(jià)值量將向上迭代,從功率類、到邏輯、再到存儲(chǔ)；從130/90nm、到40/28nm、再到7/5nm,大硅片工藝和加工難度伴隨產(chǎn)品和工藝升級(jí)具很高同步升級(jí)效應(yīng),企業(yè)具較高產(chǎn)品創(chuàng)新和升級(jí)空間.（3）未來十年內(nèi)摩爾定律不會(huì)消失,半導(dǎo)體技術(shù)持續(xù)創(chuàng)新,推動(dòng)硅片工藝未來十年同步升級(jí).半導(dǎo)體技術(shù)將延續(xù)摩爾定律持續(xù)創(chuàng)新,主要采結(jié)合SoC和SiP兩條路徑的方式,SoC是從設(shè)計(jì)角度出發(fā),通過電路設(shè)計(jì)將系統(tǒng)所需的組件高度集成到一塊芯片上,在一個(gè)芯片上集結(jié)了各種功能模塊,擁有更高的芯片密度和運(yùn)算能力；SiP是從封裝的角度出發(fā),把多個(gè)半導(dǎo)體芯片和元器件封裝在同一個(gè)芯片內(nèi),組成一個(gè)系統(tǒng)級(jí)的芯片.1980-2022年硅片需求量和半導(dǎo)體行業(yè)同步增長(zhǎng)

5G/AI/IoT驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體大硅片市場(chǎng)進(jìn)入新一輪增長(zhǎng)周期,2018年同比增速達(dá)30%；半導(dǎo)體行業(yè)進(jìn)入第四次工業(yè)革命.2017-2025年,全球數(shù)據(jù)量預(yù)計(jì)將增長(zhǎng)8倍以上；5G、AI、機(jī)器人、大數(shù)據(jù)等新興技術(shù)驅(qū)動(dòng)科技革新,迎來第四次工業(yè)革命.通信技術(shù)進(jìn)步下,全球數(shù)據(jù)量大幅提升,帶動(dòng)通信相關(guān)電子產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域和數(shù)量同步增加；電子產(chǎn)品需求增長(zhǎng)帶來大量的硅片需求,使得全球硅片市場(chǎng)從2017年開始進(jìn)入新一輪增長(zhǎng)周期.

2019年全球硅片市場(chǎng)規(guī)模為112億美元,有鑒于全球經(jīng)濟(jì)放緩2019年全球半導(dǎo)體硅片市場(chǎng)規(guī)模些微下降,但是大硅片出貨量依然維持增長(zhǎng),2019年硅晶圓尺寸量創(chuàng)2018年歷史新高同比增長(zhǎng)6％；有鑒于2019年產(chǎn)業(yè)已經(jīng)逐漸消化累積庫存,2020年大硅片市場(chǎng)將重新回穩(wěn),并有望在2021年與2022年呈現(xiàn)穩(wěn)定增長(zhǎng),并于2022年將再創(chuàng)市場(chǎng)規(guī)模新高紀(jì)錄.全球半導(dǎo)體硅片市場(chǎng)規(guī)模及出貨量

中國(guó)半導(dǎo)體大硅片市場(chǎng)實(shí)現(xiàn)突破性增長(zhǎng),2018年同比增速近50%,受益于中國(guó)半導(dǎo)體制造強(qiáng)勢(shì)崛起.中國(guó)大陸作為全球半導(dǎo)體制造中心將持續(xù)至少十年時(shí)間；（1）中國(guó)芯片制造強(qiáng)勢(shì)崛起,疊加產(chǎn)業(yè)鏈自主可控,為材料設(shè)備提供發(fā)展機(jī)會(huì).半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移,推動(dòng)國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展.全球半導(dǎo)體三次轉(zhuǎn)移過程如下：1）美國(guó)轉(zhuǎn)至日本：在日本成就了世界級(jí)半導(dǎo)體材料企業(yè),直至今日壟斷全球半導(dǎo)體材料供應(yīng)；2）日本轉(zhuǎn)至韓國(guó)和中國(guó)臺(tái)灣：在韓國(guó)成就了三星、LG、海力士等存儲(chǔ)芯片巨頭；中國(guó)臺(tái)灣則成就了全球邏輯芯片代工龍頭臺(tái)積電;3）中國(guó)臺(tái)灣轉(zhuǎn)移至中國(guó)大陸：中國(guó)半導(dǎo)體企業(yè)機(jī)會(huì)來臨.中國(guó)大陸半導(dǎo)體材料、設(shè)備自主可控將是長(zhǎng)周期趨勢(shì).至2018年,中國(guó)大陸集成電路市場(chǎng)規(guī)模為1550億美元；其中,國(guó)產(chǎn)集成電路市場(chǎng)硅片為238億美元,自給率僅15%；為了解決芯片貿(mào)易逆差,中國(guó)大陸芯片制造廠大規(guī)模投入,進(jìn)而帶動(dòng)半導(dǎo)體材料、設(shè)備的大量需求.（2）中國(guó)芯片加速擴(kuò)產(chǎn),使得國(guó)內(nèi)大硅片市場(chǎng)規(guī)模迎來突破性增長(zhǎng).2018年中國(guó)大陸硅片市場(chǎng)規(guī)模為9億美元,相較于2017年的6億美元,同比增長(zhǎng)近50%；展望未來,中國(guó)大陸芯片將維持快速擴(kuò)產(chǎn),國(guó)內(nèi)芯片產(chǎn)能增速降高于全球,受益于中國(guó)大陸芯片加速擴(kuò)產(chǎn)和芯片國(guó)產(chǎn)化推動(dòng)下,國(guó)內(nèi)大硅片市場(chǎng)規(guī)模將同步增長(zhǎng).中國(guó)大陸為全球第三次半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈轉(zhuǎn)移的中心

2017-2020國(guó)內(nèi)外芯片制造產(chǎn)能（折合8英寸萬片/月）

全球大硅片需求量中,12英寸快速增長(zhǎng)、8英寸穩(wěn)定增長(zhǎng).（1）12英寸大硅片需求量快速增長(zhǎng),受益于半導(dǎo)體先進(jìn)制程需求拉動(dòng)：12英寸大硅片主要用于90nm以下制程的集成電路芯片,例如邏輯芯片(GPA、CPU、FGPA)、存儲(chǔ)芯片(SSD、DRAM)等先進(jìn)制程的芯片,因此直接受益于智能手機(jī)、計(jì)算機(jī)、云計(jì)算、人工智能等終端半導(dǎo)體產(chǎn)品技術(shù)升級(jí)的需求拉動(dòng).（2）8英寸大硅片需求穩(wěn)定增長(zhǎng),受益于物聯(lián)網(wǎng)、汽車電子等應(yīng)用對(duì)特色工藝芯片需求拉動(dòng)：8英寸硅片主要用于90nm以上制程的特色工藝芯片,包括模擬電路、射頻芯片、嵌入式存儲(chǔ)器、圖像傳感器等；此類芯片采用8英寸硅片的經(jīng)濟(jì)效益高于12英寸,主要驅(qū)動(dòng)力來自汽車電子、工業(yè)電子等物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用增加,和6英寸需求逐漸轉(zhuǎn)移至8英寸.8英寸大硅片下游應(yīng)用已開始加速；預(yù)測(cè)2019至2022年,功率器件/MEMS傳感器/MCU/混合信號(hào)/射頻等特殊芯片年同比增速在10-20%之間.（3）物聯(lián)網(wǎng)和汽車電子為未來幾年半導(dǎo)體行業(yè)重要的驅(qū)動(dòng)力,特色工藝芯片中各個(gè)細(xì)分產(chǎn)品的增速平均在10%至20%之間：2016-2021年,汽車電子市場(chǎng)年復(fù)合增速達(dá)14%；物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)年復(fù)合增速達(dá)13%.1）汽車電子增長(zhǎng)來源：自動(dòng)駕駛和汽車智能化技術(shù)成熟,包括車載雷達(dá)、車載傳感器、車載圖像識(shí)別、電動(dòng)汽車的電源管理器和功率器件均需要使用半導(dǎo)體產(chǎn)品.2）物聯(lián)網(wǎng)增長(zhǎng)來源：包括智能家居、智能工廠、智能支付等終端產(chǎn)品技術(shù)成熟,對(duì)于通信芯片、傳感器等需求增加.2012-2022全球12英寸硅片需求量(百萬片/每月)

2016-2022全球8英寸大硅片需求量（百萬片/每月）

2016-2021全球半導(dǎo)體應(yīng)用年復(fù)合增速（%）

2020至2025年,中國(guó)大陸晶圓產(chǎn)能大量開出,在全球占比將快速提升,下游市場(chǎng)需求充足.（1）全球大硅片競(jìng)爭(zhēng)格局,行業(yè)集中度高,為國(guó)際廠商壟斷：全球硅片行業(yè)前五大廠商市場(chǎng)占有率達(dá)到93%,包括日本信越半導(dǎo)體（份額28%）、日本勝高科技（24%）、中國(guó)臺(tái)灣環(huán)球晶圓（16%）、德國(guó)Silitronic（14%）、韓國(guó)LG（10%）,國(guó)際硅片制造商投入長(zhǎng)期技術(shù)研發(fā),嚴(yán)格控制硅片品質(zhì),加上長(zhǎng)時(shí)間客戶驗(yàn)證,逐漸共筑行業(yè)壁壘,通過橫向并購(gòu)行業(yè)集中度持續(xù)提升,未來隨著技術(shù)升級(jí),壁壘加大,國(guó)際硅片制造商的集中度可望進(jìn)一步增加.（2）硅片供需缺口擴(kuò)大,倒逼大尺寸硅片國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程加速.SUMCO從2017年5月起砍掉中國(guó)大陸NORFlash廠武漢新芯的硅片訂單,優(yōu)先供貨給臺(tái)積電、英特爾等大廠保證其硅片供給,類似行為將加劇中國(guó)大尺寸硅片不足的困境.（4）中國(guó)大陸作為半導(dǎo)體制造中心的背景下,有充足的市場(chǎng)需求孕育出中國(guó)大陸硅片制造商.中國(guó)大陸從建廠高峰逐漸跨越至擴(kuò)產(chǎn)的時(shí)期到來,2017至2020年中國(guó)大陸擬新建晶圓廠占全球42%；2020年開始隨著建設(shè)逐漸完成,設(shè)備搬入產(chǎn)線,晶圓廠開始進(jìn)入試產(chǎn)到擴(kuò)產(chǎn)的階段,未來5年,中國(guó)晶圓產(chǎn)能將迎來突破性快速提升.中國(guó)大陸作為半導(dǎo)體制造中心的背景下,有充足的市場(chǎng)需求孕育出中國(guó)大陸硅片制造商.2025國(guó)內(nèi)晶圓產(chǎn)能在全球占比快速上升

中國(guó)大陸150mm-300mm芯片制造產(chǎn)能分布

2020國(guó)內(nèi)8、12英寸硅片需求大量增加

目前中國(guó)12英寸大硅片的國(guó)產(chǎn)化率低,至2019年中期國(guó)內(nèi)的12英寸硅片產(chǎn)能僅為約5萬片/月,半導(dǎo)體大硅片的供應(yīng)缺口較大.為了滿足持續(xù)增長(zhǎng)的半導(dǎo)體大硅片需求,國(guó)內(nèi)各廠商積極布局大硅片生產(chǎn).目前各家公司公布的半導(dǎo)體硅片項(xiàng)目總投資金額約1400億,至2023年12英寸硅片的規(guī)劃產(chǎn)能達(dá)到650萬片/月,半導(dǎo)體大硅片國(guó)產(chǎn)化已拉開序幕.中國(guó)大陸半導(dǎo)體大硅片擴(kuò)產(chǎn)潮已拉開序幕公司/項(xiàng)目投資額(億元)產(chǎn)能規(guī)劃上海新昇68至2019年底12英寸硅片產(chǎn)能已達(dá)15萬片/月，二期規(guī)劃的產(chǎn)能為30萬片/月上海超硅100一期投資60億元，預(yù)計(jì)2019年底產(chǎn)品下線；總投資100億元，項(xiàng)目建成后將形成年產(chǎn)360萬片12英寸硅片和外延片以及12萬片18英寸拋片生產(chǎn)能力重慶超硅50一期項(xiàng)目投資20億元，2018年底8寸片月產(chǎn)能超過10萬片；12英寸硅片2018年底形成25000片的產(chǎn)能天津中環(huán)-2018年底8英寸拋光片月產(chǎn)能已達(dá)到30萬片，至2019年中12英寸拋光片試驗(yàn)線實(shí)現(xiàn)月產(chǎn)能2萬片中環(huán)領(lǐng)先(一期)15億美元一期投資15億美元，建設(shè)兩條8英寸生產(chǎn)線，月產(chǎn)能75萬片；一條12英寸試驗(yàn)線，月產(chǎn)能2萬片；一條12英寸生產(chǎn)線，月產(chǎn)能15萬片。2019年9月8英寸產(chǎn)線正式投產(chǎn)，12英寸廠房預(yù)計(jì)2019年Q4進(jìn)入機(jī)電安裝階段中環(huán)領(lǐng)先(二期)15億美元2020年開工建設(shè)，建設(shè)兩條12英寸生產(chǎn)線，月產(chǎn)能35萬片金瑞泓-擁有完備的4英寸、5英寸、6英寸及8英寸硅片產(chǎn)品，硅片年產(chǎn)能達(dá)到近800萬片。8英寸硅片月產(chǎn)12萬片金瑞泓衢州(一期)7月產(chǎn)10萬片8英寸硅外延片，2018年4月建成投產(chǎn)金瑞泓衢州(二、三期)43將形成月產(chǎn)30萬片8英寸硅片項(xiàng)目生產(chǎn)線和月產(chǎn)10萬片12英寸硅片項(xiàng)目生產(chǎn)線金瑞泓微電子(一期)35建設(shè)年產(chǎn)180萬片集成電路用12英寸硅片項(xiàng)目，2019年7月首根12英寸半導(dǎo)體級(jí)硅單晶棒順利出爐金瑞泓微電子(二期)48建設(shè)年產(chǎn)180萬片集成電路用12英寸硅片項(xiàng)目山東有研(一期)18計(jì)劃2020年底投產(chǎn)，達(dá)產(chǎn)后可年產(chǎn)8英寸硅片276萬片、6英寸硅片180萬片、大直徑硅單晶300噸山東有研(二期)62建設(shè)年產(chǎn)360萬片12英寸硅片，預(yù)計(jì)2020年初開工，2021年底建成投產(chǎn)。硅拋光片下線杭州中芯60建設(shè)月產(chǎn)35萬片8英寸硅片項(xiàng)目和月產(chǎn)20萬片12英寸硅片項(xiàng)目，2019年6月首批8英寸寧夏銀和(一期)31年產(chǎn)180萬片8英寸硅片項(xiàng)目于2017年7月投產(chǎn)寧夏銀和(二期)602018年3月開工，建成后年產(chǎn)420萬片8英寸硅片和年產(chǎn)240萬片12英寸硅片鄭州合晶(一期)122018年10月建成投產(chǎn)，月產(chǎn)能20萬片8英寸硅片鄭州合晶