晶閘管行業(yè)市場深度分析及發(fā)展規(guī)劃咨詢

晶閘管行業(yè)市場深度分析及發(fā)展規(guī)劃咨詢半導(dǎo)體材料景氣持續(xù)，市場空間廣闊半導(dǎo)體是指常溫下導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體與絕緣體之間的材料。無論從科技或經(jīng)濟發(fā)展的角度來看，半導(dǎo)體都至關(guān)重要。2010年以來，全球半導(dǎo)體行業(yè)從PC時代進入智能手機時代，成為全球創(chuàng)新最為活躍的領(lǐng)域，廣泛應(yīng)用于計算機、消費類電子、網(wǎng)絡(luò)通信和汽車電子等核心領(lǐng)域。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)主要由集成電路、光電子、分立器件和傳感器組成，據(jù)WSTS世界半導(dǎo)體貿(mào)易統(tǒng)計組織預(yù)測，到2022年全球集成電路占比84．22%，光電子器件、分立器件、傳感器占比分別為7．41%、5．10%和3．26%。半導(dǎo)體工藝復(fù)雜，技術(shù)壁壘極高。芯片生產(chǎn)大體可分為硅片制造、芯片制造和封裝測試三個流程。其中硅片制造包括提純、拉單晶、磨外圓、切片、倒角、磨削、CMP、外延生長等工藝，芯片制造包括清洗、沉積、氧化、光刻、刻蝕、摻雜、CMP、金屬化等工藝，封裝測試包括減薄、切割、貼片、引線鍵合、模塑、電鍍、切筋成型、終測等工藝。整體而言，硅片制造和芯片制造兩個環(huán)節(jié)技術(shù)壁壘極高。半導(dǎo)體板塊產(chǎn)業(yè)鏈半導(dǎo)體可以分為四類產(chǎn)品，分別是集成電路、光電子器件、分立器件和傳感器。其中規(guī)模最大的是集成電路，達到2753億美元，占半導(dǎo)體市場的81%。由于半導(dǎo)體產(chǎn)品中大部分是集成電路。半導(dǎo)體是一類材料的總稱，集成電路是用半導(dǎo)體材料制成的電路的大型集合，芯片是由不同種類型的集成電路或者單一類型集成電路形成的產(chǎn)品。對應(yīng)成大家好理解的日常用品，半導(dǎo)體各種做紙的纖維，集成電路是一沓子紙，芯片是書或者本子。集成電路（integratedcircuit）是一種微型電子器件或部件。采用一定的工藝，把一個電路中所需的晶體管、電阻、電容和電感等元件及布線互連一起，制作在一小塊或幾小塊半導(dǎo)體晶片或介質(zhì)基片上，然后封裝在一個管殼內(nèi)，成為具有所需電路功能的微型結(jié)構(gòu)；其中所有元件在結(jié)構(gòu)上已組成一個整體，使電子元件向著微小型化、低功耗、智能化和高可靠性方面邁進了一大步。它在電路中用字母IC表示。芯片（chip）、或稱微電路（microcircuit）、微芯片（microchip）在電子學(xué)中是一種把電路（主要包括半導(dǎo)體設(shè)備，也包括被動組件等）小型化的方式，并通常制造在半導(dǎo)體晶圓表面上。半導(dǎo)體處于整個電子信息產(chǎn)業(yè)鏈的頂端，是各種電子終端產(chǎn)品得以運行的基礎(chǔ)。被廣泛的應(yīng)用于PC，手機及平板電腦，消費電子，工業(yè)和汽車等終端市場。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈從上至下大致可以分為三個環(huán)節(jié)：IC設(shè)計、晶圓制造和封裝測試，另外還有相關(guān)配套行業(yè)，設(shè)備和材料。根據(jù)電路功能和性能要求，正確的選擇系統(tǒng)配置、電路形式、器件結(jié)構(gòu)、工藝方案等。專業(yè)從事IC設(shè)計的公司也被稱為DesignHouse，如Qualcomm（高通）、MTK（聯(lián)發(fā)科）、AMD等，它們沒有自己的晶圓廠。設(shè)計公司最終輸出的是電路版圖，交給制造廠商，通常把這類公司稱為Fabless。市場規(guī)模快速增長，本土廠商進展順利（一）半導(dǎo)體材料量價齊升，硅片為單一最大品類1、先進制程持續(xù)升級，半導(dǎo)體材料同步提升進入21世紀(jì)以來，5G、人工智能、自動駕駛等新應(yīng)用的興起，對芯片性能提出了更高的要求，同時也推動了半導(dǎo)體制造工藝和新材料不斷創(chuàng)新，國內(nèi)外晶圓廠加緊對于半導(dǎo)體新制程的研發(fā)，臺積電已于2020年開啟了5nm工藝的量產(chǎn)，并于2021年年底實現(xiàn)3nm制程的試產(chǎn)，預(yù)計2022年開啟量產(chǎn)。此外臺積電表示已于2021年攻克2nm制程的技術(shù)節(jié)點的工藝技術(shù)難題，并預(yù)計于2023年開始風(fēng)險試產(chǎn)，2024年逐步實現(xiàn)量產(chǎn)。隨著芯片工藝升級，晶圓廠商對半導(dǎo)體材料要求越來越高。2、半導(dǎo)體景氣度超預(yù)期，晶圓廠商積極擴產(chǎn)目前部分終端需求仍然強勁，晶圓代工廠產(chǎn)能利用率維持歷史高位，預(yù)計全年來看結(jié)構(gòu)性缺貨狀態(tài)依舊嚴(yán)峻。據(jù)SEMI于2022年3月23日發(fā)布的最新一季全球晶圓廠預(yù)測報告，全球用于前道設(shè)施的晶圓廠設(shè)備支出預(yù)計將同比增長18%，并在2022年達到1070億美元的歷史新高。由于半導(dǎo)體材料與下游晶圓廠具有伴生性特點，本土材料廠商將直接受益于中國大陸晶圓制造產(chǎn)能的大幅擴張。成熟制程供需持續(xù)緊張，國內(nèi)晶圓廠擴產(chǎn)規(guī)模維持高位。受益于成熟制程旺盛需求及大陸地區(qū)穩(wěn)定的供應(yīng)鏈，大陸晶圓廠快速擴產(chǎn)。根據(jù)SEMI報告，2022年全球有75個正在進行的晶圓廠建設(shè)項目，計劃在2023年建設(shè)62個。2022年有28個新的量產(chǎn)晶圓廠開始建設(shè)，其中包括23個12英寸晶圓廠和5個8英寸及以下晶圓廠。分區(qū)域來看，中國晶圓產(chǎn)能增速全球最快，預(yù)計22年8寸及以下晶圓產(chǎn)能增加9%，12寸晶圓產(chǎn)能增加17%。3、工藝升級+積極擴產(chǎn)，半導(dǎo)體材料市場規(guī)?？焖僭鲩L隨著下游電子設(shè)備硅含量增長，半導(dǎo)體需求快速增長。在半導(dǎo)體工藝升級+積極擴產(chǎn)催化下，半導(dǎo)體材料市場快速增長。據(jù)SEMI報告數(shù)據(jù)，2021年全球半導(dǎo)體材料市場收入達到643億美元，超過了此前2020年555億美元的市場規(guī)模最高點，同比增長15．9%。晶圓制造材料和封裝材料收入總額分別為404億美元和239億美元，同比增長15．5%和16．5%。此外，受益于產(chǎn)業(yè)鏈轉(zhuǎn)移趨勢，2021年國內(nèi)半導(dǎo)體材料銷售額高達119．3億美元，同比增長22%，增速遠(yuǎn)高于其他國家和地區(qū)。4、半導(dǎo)體材料市場較為分散，硅片為單一最大品類半導(dǎo)體材料種類繁多，包括硅片、電子特氣、掩模版、光刻膠、濕電子化學(xué)品、拋光液、拋光墊、靶材等。據(jù)SEMI數(shù)據(jù)顯示，硅片為半導(dǎo)體材料領(lǐng)域規(guī)模最大的品類之一，市場份額占比達32．9%，排名第一，其次為氣體，占比約14．1%，光掩模排名第三，占比為12．6%。此外，拋光液和拋光墊、光刻膠配套試劑、光刻膠、濕化學(xué)品、濺射靶材的占比分別為7．2%、6．9%、6．1%、4%和3%。（二）硅片：供需持續(xù)緊張，加速硅片是半導(dǎo)體上游產(chǎn)業(yè)鏈中最重要的基底材料之一。硅片是以高純結(jié)晶硅為材料所制成的圓片，一般可作為集成電路和半導(dǎo)體器件的載體。與其他材料相比，結(jié)晶硅的分子結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定，導(dǎo)電性極低。此外，硅大量存在于沙子、巖石、礦物中，更容易獲取。因此，硅具有穩(wěn)定性高、易獲取、產(chǎn)量大等特點，廣泛應(yīng)用于IC和光伏領(lǐng)域。1、半導(dǎo)體硅片純度極高，大尺寸為大勢所趨硅片可以根據(jù)晶胞排列是否有序、尺寸、加工工序和摻雜程度的不同等方式進行分類。根據(jù)晶胞排列方式的不同，硅片可分為單晶硅和多晶硅。硅片是硅單質(zhì)材料的片狀結(jié)構(gòu)，有單晶和多晶之分。單晶是具有固定晶向的結(jié)晶體材料，一般用作集成電路的襯底材料和制作太陽能電池片。多晶是沒有固定晶向的晶體材料，一般用于光伏發(fā)電，或者用于拉制單晶硅的原材料。單晶硅用作半導(dǎo)體材料有極高的純度要求，IC級別的純度要求達9N以上（99．9999999%），區(qū)熔單晶硅片純度要求在11N（99．999999999%）以上。根據(jù)尺寸大小的不同，硅片可分為50mm（2英寸）、75mm（3英寸）、100mm（4英寸）、150mm（6英寸）、200mm（8英寸）及300mm（12英寸）。英寸為硅片的直徑，目前8英寸和12英寸硅片為市場最主流的產(chǎn)品。8英寸硅片主要應(yīng)用在90nm-0．25μm制程中，多用于傳感、安防領(lǐng)域和電動汽車的功率器件、模擬IC、指紋識別和顯示驅(qū)動等。12英寸硅片主要應(yīng)用在90nm以下的制程中，主要用于邏輯芯片、儲存器和自動駕駛領(lǐng)域。大尺寸為硅片主流趨勢。硅片越大，單個產(chǎn)出的芯片數(shù)量越多，制造成本越低，因此硅片廠商不斷向大尺寸硅片進發(fā)。1980年4英寸占主流，1990年發(fā)展為6英寸，2000年開始8英寸被廣泛應(yīng)用。根據(jù)SEMI數(shù)據(jù)，2008年以前，全球大尺寸硅片以8英寸為主，2008年后，12英寸硅片市場份額逐步提升，趕超8英寸硅片。2020年，12英寸硅片市場份額已提升至68．1%，為目前半導(dǎo)體硅片市場最主流的產(chǎn)品。后續(xù)18英寸硅片將成為市場下一階段的目標(biāo)，但設(shè)備研發(fā)難度大，生產(chǎn)成本較高，且下游需求量不足，18英寸硅片尚未成熟。根據(jù)加工工序的不同，硅片可分為拋光片、外延片、SOI硅片等高端硅片。其中拋光片應(yīng)用范圍最為廣泛，是拋光環(huán)節(jié)的終產(chǎn)物。拋光片是從單晶硅柱上直接切出厚度約1mm的原硅片，切出后對其進行拋光鏡面加工，去除部分損傷層后得到的表面光潔平整的硅片。拋光片可單獨使用于電動汽車功率器件和儲存芯片中，也可用作其他硅片的襯底，成為其他硅片加工的基礎(chǔ)。外延片是一種將拋光片在外延爐中加熱后，通過氣相沉淀的方式使其表面外延生長符合特定要求的多晶硅的硅片。該技術(shù)可有效減少硅片中的單晶缺陷，使硅片具有更低的缺陷密度和氧含量，從而提升終端產(chǎn)品的可靠性，常用于制造CMOS芯片。根據(jù)摻雜程度的不同，半導(dǎo)體硅片可分為輕摻和重?fù)?。重?fù)焦杵脑負(fù)诫s濃度高，電阻率低，一般應(yīng)用于功率器件。輕摻硅片摻雜濃度低，技術(shù)難度和產(chǎn)品質(zhì)量要求更高，一般用于集成電路領(lǐng)域。由于集成電路在全球半導(dǎo)體市場中占比超過80%，目前全球?qū)p摻硅片需求更大。2、受益晶圓廠積極擴產(chǎn)，硅片市場快速增長含硅量提升驅(qū)動行業(yè)快速增長。伴隨5G、物聯(lián)網(wǎng)、新能源汽車、人工智能等新興領(lǐng)域的高速成長，汽車電子行業(yè)成為半導(dǎo)體硅片領(lǐng)域新的需求增長點。據(jù)ICInsights數(shù)據(jù)，2021年全球汽車行業(yè)的芯片出貨量同比增長了30%，達524億顆。但全球汽車缺芯情況在2020年短暫緩解后，于2022年再度加劇，帶動下游硅片市場需求量上升。據(jù)SEMI數(shù)據(jù)顯示，2021年全球半導(dǎo)體硅片市場規(guī)模為126億美元，同比增長12．5%。3、半導(dǎo)體硅片要求高，多重因素構(gòu)筑行業(yè)壁壘（1）技術(shù)壁壘半導(dǎo)體硅片行業(yè)是一個技術(shù)高度密集型行業(yè)，主要體現(xiàn)在：①硅片尺寸越大，拉單晶難度越高，對溫度控制和旋轉(zhuǎn)速度要求越高；②減少半導(dǎo)體硅片晶體缺陷、表面顆粒和雜質(zhì)；③提高半導(dǎo)體硅片表面平整度、應(yīng)力和機械強度等方面。（2）資金壁壘半導(dǎo)體硅片行業(yè)是一個資金密集型行業(yè)，要形成規(guī)?；?、商業(yè)化生產(chǎn)，所需投資規(guī)模巨大，如一臺關(guān)鍵設(shè)備價值達數(shù)千萬元。（3）人才壁壘半導(dǎo)體硅片的研發(fā)和生產(chǎn)過程較為復(fù)雜，涉及固體物理、量子力學(xué)、熱力學(xué)、化學(xué)等多學(xué)科領(lǐng)域交叉。（4）認(rèn)證壁壘鑒于半導(dǎo)體芯片的高精密性和高技術(shù)性，芯片生產(chǎn)企業(yè)對應(yīng)半導(dǎo)體硅片的質(zhì)量要求極高，因此對于半導(dǎo)體硅片供應(yīng)商的選擇相當(dāng)謹(jǐn)慎，并設(shè)有嚴(yán)格的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)和程序。晶閘管介紹及行業(yè)情況（一）晶閘管介紹晶閘管誕生于上世紀(jì)五十年代，是一種基礎(chǔ)型功率半導(dǎo)體分立器件，主要用于電力變換與控制，可以用微小的信號功率對大功率的電流進行控制和變換，具有體積小、重量輕、耐壓高、容量大、效率高、控制靈敏、使用壽命長等優(yōu)點。晶閘管的功能包括整流、無觸點開關(guān)、快速接通、切斷電流、交流調(diào)壓、逆變變頻等，實際應(yīng)用中既可以用于單次開關(guān)，也可以通過調(diào)整開關(guān)的時間，控制電路的輸出功率，從而改變電機的轉(zhuǎn)速。晶閘管推動了半導(dǎo)體技術(shù)從弱電領(lǐng)域進入了強電領(lǐng)域，成為工業(yè)、交通運輸、科研以至商業(yè)、民用電器等方面廣泛采用的電子元器件。晶閘管的設(shè)計技術(shù)與生產(chǎn)工藝至今仍在繼續(xù)完善，產(chǎn)品性能日益提升。由于晶閘管具有技術(shù)成熟、電壓電流容量較高、可靠性高、性價比高等優(yōu)勢，有利于提高終端產(chǎn)品的良品率、減少維修費用，在發(fā)電、輸電、變電、配電、用電的各個應(yīng)用場合占有重要地位，并被廣泛應(yīng)用于家用電器、汽車電子等領(lǐng)域，應(yīng)用上具有廣泛性和不可替代性。（二）主要產(chǎn)品類型晶閘管根據(jù)電流的控制方向分類，可以分為單向晶閘管和雙向晶閘管。單向晶閘管可以控制單一方向的電流，主要用于單一方向的電源轉(zhuǎn)換和電路控制，而雙向晶閘管則可以控制兩個方向的電流，在交流電路中有更廣泛的應(yīng)用。晶閘管根據(jù)電壓高低分類，可以分為適用于民用電環(huán)境的600V、800V晶閘管，適用于工業(yè)用電環(huán)境的1200V晶閘管，以及適用于電力電子行業(yè)的1700V、3300V晶閘管。此外，晶閘管根據(jù)適用電流大小分類，可以分為低于55A的中小電流晶閘管，以及大于55A的大電流晶閘管。高壓大功率晶閘管產(chǎn)品主要應(yīng)用于工業(yè)制造和汽車電子領(lǐng)域，對產(chǎn)品的穩(wěn)定性和可靠性有更高的要求，產(chǎn)品的開發(fā)技術(shù)和制造難度進一步增加。（三）晶閘管行業(yè)概況晶閘管作為一種技術(shù)相對成熟的產(chǎn)品，其市場成長性趨于穩(wěn)定。此外，晶閘管作為唯一可用于控制交流電的半導(dǎo)體開關(guān)器件，相比于機械繼電器具有開關(guān)不打火、工作無噪音、壽命長、運行可靠等特點，被廣泛的使用于比如馬達控制、加熱控制、交流直流變換、電路保護等應(yīng)用場景，在交流電控制的應(yīng)用中將會長期被使用。相比于碳化硅功率器件，二者在應(yīng)用領(lǐng)域方面有所不同，晶閘管主要應(yīng)用于低頻領(lǐng)域，碳化硅功率器件主要應(yīng)用于高頻領(lǐng)域。中國高端晶閘管的性價比優(yōu)勢凸顯。在產(chǎn)品性能方面，雖然高端晶閘管市場長期被境外企業(yè)占領(lǐng)，但以瑞能半導(dǎo)為代表的中國高端晶閘管性能已具備與國際同類產(chǎn)品競爭的實力，并在美的、海爾等終端用戶的產(chǎn)品中實現(xiàn)進口替代；在生產(chǎn)成本方面，國內(nèi)晶閘管生產(chǎn)企業(yè)擁有有效的技術(shù)成果轉(zhuǎn)化機制，配合新材料應(yīng)用、生產(chǎn)工藝優(yōu)化、先進設(shè)備投入、人員操作技能提高等積極因素，生產(chǎn)成本得到有效控制，單位芯片和器件的成本降低，銷售價格也相對偏低，與國際同類晶閘管產(chǎn)品相比，在國內(nèi)和國際市場上具有更加突出的性價比優(yōu)勢。（四）晶閘管行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r及未來發(fā)展趨勢晶閘管的發(fā)展時間較長，其技術(shù)已相對成熟，技術(shù)重點主要包括產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)和制造工藝，兩者相輔相成，共同決定了產(chǎn)品的性能。晶閘管的產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)主要根據(jù)行業(yè)應(yīng)用需求，配合產(chǎn)品的制造工藝，實現(xiàn)晶閘管芯片和器件的設(shè)計開發(fā)。晶閘管的制造工藝主要體現(xiàn)在應(yīng)用各類型的工藝，提高產(chǎn)品可靠性、降低漏電電流等。目前，行業(yè)內(nèi)主要使用的制造工藝包括雙面玻璃臺面制造技術(shù)、單面玻璃臺面制造技術(shù)和平面制造技術(shù)，行業(yè)內(nèi)頭部企業(yè)主要采用平面制造技術(shù)，而國內(nèi)主要廠商仍以使用玻璃臺面制造技術(shù)為主。相較于玻璃臺面制造技術(shù)，平面制造技術(shù)生產(chǎn)的晶閘管在阻斷耐壓、通流能力、抗誤觸發(fā)、抗瞬態(tài)電壓或電流干擾的動態(tài)性能、穩(wěn)定性、可靠性方面表現(xiàn)更好。隨著下游工業(yè)制造、新能源及汽車電子領(lǐng)域的快速發(fā)展，未來晶閘管行業(yè)的發(fā)展趨勢將主要是進一步提升產(chǎn)品的可靠性和性價比，同時高電壓大功率的晶閘管需求將實現(xiàn)快速增長，行業(yè)市場規(guī)模將呈現(xiàn)穩(wěn)中有升的態(tài)勢。功率分立器件行業(yè)概況根據(jù)《功率半導(dǎo)體分立器件產(chǎn)業(yè)及標(biāo)準(zhǔn)化白皮書》，功率半導(dǎo)體按器件集成度可以分為功率分立器件和功率IC兩大類，其中功率分立器件主要包括晶閘管、功率二極管、晶體管等產(chǎn)品。我國半導(dǎo)體分立器件主要應(yīng)用領(lǐng)域為通訊、消費電子、汽車電子、