中國大硅片行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及大硅片需求量預測

中國大硅片行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及大硅片需求量預測

硅片是制造芯片的基本襯底材料，沒有硅片整個半導體行業(yè)將如無源之水；硅片作為芯片的基礎襯底，是唯一貫穿各道芯片前道制程的半導體材料，因此地位相當關鍵；芯片制造是通過在硅片上反復循環(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，在硅片的表面構建芯片的電晶體結構；因此，相對于其他半導體材料，硅片和半導體技術的關系相當緊密，硅片制作技術必須對應半導體材料/結構/工藝同步升級，因此價值量也會持續(xù)提升；并且對應不同應用領域，硅片的制備方法也有所差異，例如邏輯芯片、存儲芯片、功率器件等芯片，特性皆有差異，必須在硅片制作過程中引入不同工藝通過改變硅的導電性和各項性質(zhì)參數(shù)，制造不同應用領域的半導體器件。

硅片的需求量、價格同步半導體技術升級，130nm至5nm大硅片價格提升七倍。（1）硅片的需求量和半導體行業(yè)的市場規(guī)模，呈現(xiàn)同步增長的正向關系：2012-2018年全球半導體行業(yè)的市場規(guī)模年復合增長率為8.0%，全球硅片出貨面積年復合增長率為5.9%。至2020年起，大數(shù)據(jù)/新能源/自動化趨勢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。（2）半導體技術升級，推動硅片工藝同步迭代，使硅片價格同步增長，具備較大的技術創(chuàng)新和市場增長空間。目前硅片的主流尺寸為12英寸，但隨著半導體技術進步，硅片同步芯片在材料/結構/工藝上皆有升級；半導體技術遵循一代芯片、一代硅片的原則，臺積電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節(jié)點向前推進；因此，硅片價值量將向上迭代，從功率類、到邏輯、再到存儲；從130/90nm、到40/28nm、再到7/5nm，大硅片工藝和加工難度伴隨產(chǎn)品和工藝升級具很高同步升級效應，企業(yè)具較高產(chǎn)品創(chuàng)新和升級空間。（3）未來十年內(nèi)摩爾定律不會消失，半導體技術持續(xù)創(chuàng)新，推動硅片工藝未來十年同步升級。半導體技術將延續(xù)摩爾定律持續(xù)創(chuàng)新，主要采結合SoC和SiP兩條路徑的方式，SoC是從設計角度出發(fā)，通過電路設計將系統(tǒng)所需的組件高度集成到一塊芯片上，在一個芯片上集結了各種功能模塊，擁有更高的芯片密度和運算能力；SiP是從封裝的角度出發(fā)，把多個半導體芯片和元器件封裝在同一個芯片內(nèi)，組成一個系統(tǒng)級的芯片。

5G/AI/IoT驅動半導體大硅片市場進入新一輪增長周期，2018年同比增速達30%；半導體行業(yè)進入第四次工業(yè)革命。2017-2025年，全球數(shù)據(jù)量預計將增長8倍以上；5G、AI、機器人、大數(shù)據(jù)等新興技術驅動科技革新，迎來第四次工業(yè)革命。通信技術進步下，全球數(shù)據(jù)量大幅提升，帶動通信相關電子產(chǎn)品應用領域和數(shù)量同步增加；電子產(chǎn)品需求增長帶來大量的硅片需求，使得全球硅片市場從2017年開始進入新一輪增長周期。

《2020-2026年中國硅片行業(yè)市場行情動態(tài)及投資規(guī)模預測報告》數(shù)據(jù)顯示：2019年全球硅片市場規(guī)模為112億美元，有鑒于全球經(jīng)濟放緩2019年全球半導體硅片市場規(guī)模些微下降，但是大硅片出貨量依然維持增長，2019年硅晶圓尺寸量創(chuàng)2018年歷史新高同比增長6％；有鑒于2019年產(chǎn)業(yè)已經(jīng)逐漸消化累積庫存，2020年大硅片市場將重新回穩(wěn)，并有望在2021年與2022年呈現(xiàn)穩(wěn)定增長，并于2022年將再創(chuàng)市場規(guī)模新高紀錄。

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。中國大陸作為全球半導體制造中心將持續(xù)至少十年時間；（1）中國芯片制造強勢崛起，疊加產(chǎn)業(yè)鏈自主可控，為材料設備提供發(fā)展機會。半導體產(chǎn)業(yè)轉移，推動國內(nèi)半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展。全球半導體三次轉移過程如下：1）美國轉至日本：在日本成就了世界級半導體材料企業(yè)，直至今日壟斷全球半導體材料供應；2）日本轉至韓國和中國臺灣：在韓國成就了三星、LG、海力士等存儲芯片巨頭；中國臺灣則成就了全球邏輯芯片代工龍頭臺積電;3）中國臺灣轉移至中國大陸：中國半導體企業(yè)機會來臨。中國大陸半導體材料、設備自主可控將是長周期趨勢。至2018年，中國大陸集成電路市場規(guī)模為1550億美元；其中，國產(chǎn)集成電路市場硅片為238億美元，自給率僅15%；為了解決芯片貿(mào)易逆差，中國大陸芯片制造廠大規(guī)模投入，進而帶動半導體材料、設備的大量需求。（2）中國芯片加速擴產(chǎn)，使得國內(nèi)大硅片市場規(guī)模迎來突破性增長。2018年中國大陸硅片市場規(guī)模為9億美元，相較于2017年的6億美元，同比增長近50%；展望未來，中國大陸芯片將維持快速擴產(chǎn)，國內(nèi)芯片產(chǎn)能增速降高于全球，受益于中國大陸芯片加速擴產(chǎn)和芯片國產(chǎn)化推動下，國內(nèi)大硅片市場規(guī)模將同步增長。

全球大硅片需求量中，12英寸快速增長、8英寸穩(wěn)定增長。（1）12英寸大硅片需求量快速增長，受益于半導體先進制程需求拉動：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)、存儲芯片(SSD、DRAM)等先進制程的芯片，因此直接受益于智能手機、計算機、云計算、人工智能等終端半導體產(chǎn)品技術升級的需求拉動。（2）8英寸大硅片需求穩(wěn)定增長，受益于物聯(lián)網(wǎng)、汽車電子等應用對特色工藝芯片需求拉動：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、嵌入式存儲器、圖像傳感器等；此類芯片采用8英寸硅片的經(jīng)濟效益高于12英寸，主要驅動力來自汽車電子、工業(yè)電子等物聯(lián)網(wǎng)應用增加，和6英寸需求逐漸轉移至8英寸。8英寸大硅片下游應用已開始加速；預測2019至2022年，功率器件/MEMS傳感器/MCU/混合信號/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體行業(yè)重要的驅動力，特色工藝芯片中各個細分產(chǎn)品的增速平均在10%至20%之間：2016-2021年，汽車電子市場年復合增速達14%；物聯(lián)網(wǎng)市場年復合增速達13%。1）汽車電子增長來源：自動駕駛和汽車智能化技術成熟，包括車載雷達、車載傳感器、車載圖像識別、電動汽車的電源管理器和功率器件均需要使用半導體產(chǎn)品。2）物聯(lián)網(wǎng)增長來源：包括智能家居、智能工廠、智能支付等終端產(chǎn)品技術成熟，對于通信芯片、傳感器等需求增加。

2020至2025年，中國大陸晶圓產(chǎn)能大量開出，在全球占比將快速提升，下游市場需求充足。（1）全球大硅片競爭格局，行業(yè)集中度高，為國際廠商壟斷：全球硅片行業(yè)前五大廠商市場占有率達到93%，包括日本信越半導體（份額28%）、日本勝高科技（24%）、中國臺灣環(huán)球晶圓（16%）、德國Silitronic（14%）、韓國LG（10%），國際硅片制造商投入長期技術研發(fā)，嚴格控制硅片品質(zhì)，加上長時間客戶驗證，逐漸共筑行業(yè)壁壘，通過橫向并購行業(yè)集中度持續(xù)提升，未來隨著技術升級，壁壘加大，國際硅片制造商的集中度可望進一步增加。（2）硅片供需缺口擴大，倒逼大尺寸硅片國產(chǎn)化進程加速。SUMCO從2017年5月起砍掉中國大陸NORFlash廠武漢新芯的硅片訂單，優(yōu)先供貨給臺積電、英特爾等大廠保證其硅片供給，類似行為將加劇我國大尺寸硅片不足的困境。（4）中國大陸作為半導體制造中心的背景下，有充足的市場需求孕育出中國大陸硅片制造商。中國大陸從建廠高峰逐漸跨越至擴產(chǎn)的時期到來，2017至2020年中國大陸擬新建晶圓廠占全球42%；2020年開始隨著建設逐漸完成，設備搬入產(chǎn)線，晶圓廠開始進入試產(chǎn)到擴產(chǎn)的階段，未來5年，中國晶圓產(chǎn)能將迎來突破性快速提升。中國大陸作為半導體制造中心的背景下，有充足的市場需求孕育出中國大陸硅片制造商。