半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景預(yù)測(cè)與投資戰(zhàn)略規(guī)劃

半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景預(yù)測(cè)與投資戰(zhàn)略規(guī)劃

半導(dǎo)體硅片價(jià)格走勢(shì)半導(dǎo)體硅片處于半導(dǎo)體行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈上游，其價(jià)格走勢(shì)與半導(dǎo)體行業(yè)景氣度密切相關(guān)。從2014年開始，受通訊、計(jì)算機(jī)、汽車產(chǎn)業(yè)、消費(fèi)電子、光伏產(chǎn)業(yè)、智能電網(wǎng)、醫(yī)療電子等應(yīng)用領(lǐng)域需求帶動(dòng)，人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等新興產(chǎn)業(yè)崛起的影響，近些年半導(dǎo)體硅片價(jià)格探底回升，根據(jù)SEMI和公開數(shù)據(jù)整理，半導(dǎo)體硅片價(jià)格從2016年0．67美元/平方英寸增長至2021年價(jià)格0．98美元/平方英寸。預(yù)計(jì)伴隨著下游市場(chǎng)持續(xù)增長，半導(dǎo)體硅片行業(yè)景氣度將持續(xù)上升，從而帶動(dòng)半導(dǎo)體硅材料價(jià)格上漲。半導(dǎo)體硅片技術(shù)發(fā)展半導(dǎo)體硅片的生產(chǎn)工藝流程復(fù)雜，涉及工藝眾多，主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)包含了晶體成長、硅片成型、外延生長等工藝。晶體成長主要指電子級(jí)高純度多晶硅通過單晶生長工藝?yán)瞥蓡尉Ч璋簟９杵尚椭饕笇尉Ч璋敉ㄟ^滾圓、切割、清洗、研磨、拋光、再清洗去除雜質(zhì)等工藝，加工成為半導(dǎo)體硅拋光片。外延生長主要指通過化學(xué)氣相沉積的方式在半導(dǎo)體硅拋光片上生長一層或多層摻雜類型、電阻率、厚度和晶格結(jié)構(gòu)都符合特定器件要求的新硅單晶層，形成半導(dǎo)體硅外延片。光伏行業(yè)的硅片尺寸跟隨著半導(dǎo)體行業(yè)晶圓尺寸發(fā)展的步伐，半導(dǎo)體行業(yè)晶圓尺寸不斷變大，光伏行業(yè)尺寸也相應(yīng)迭代。2019年8月，TCL中環(huán)正式推出基于12英寸長晶技術(shù)的硅片產(chǎn)品，包含M12（210mm-f295）、M10（200mm-f281）、M9（192mm-f270）三種規(guī)格。G12產(chǎn)品將整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈提升到全新的平臺(tái)。作為行業(yè)的龍頭企業(yè)，半導(dǎo)體硅片行業(yè)的龍頭TCL中環(huán)、華潤微等企業(yè)擁有超千份專利。中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)于1990年11月17日成立，是由全國半導(dǎo)體界從事集成電路、半導(dǎo)體分立器件、半導(dǎo)體材料和設(shè)備的生產(chǎn)、設(shè)計(jì)、科研、開發(fā)、經(jīng)營、應(yīng)用、教學(xué)的單位及其它相關(guān)的企、事業(yè)單位自愿參加的、非營利性的、行業(yè)自律的全國性社會(huì)團(tuán)體。協(xié)會(huì)宗旨是按照國家的憲法、法律、法規(guī)和政策開展本行業(yè)的各項(xiàng)活動(dòng)；為會(huì)員服務(wù)，為行業(yè)服務(wù)，為政府服務(wù)；在政府和會(huì)員單位之間發(fā)揮橋梁和紐帶作用；維護(hù)會(huì)員單位和本行業(yè)的合法權(quán)益，促進(jìn)半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展。半導(dǎo)體硅片：半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的基石半導(dǎo)體硅片是生產(chǎn)集成電路、分立器件、傳感器等半導(dǎo)體產(chǎn)品的關(guān)鍵材料。在眾多半導(dǎo)體原材料中，硅具有明顯的優(yōu)勢(shì)，硅熔點(diǎn)高、禁帶寬度大，可廣泛運(yùn)用于高溫、高壓器件。此外，硅具有天然優(yōu)質(zhì)絕緣氧化層，在晶圓制造時(shí)可減少沉積絕緣體工序，從而減少了生產(chǎn)步驟并降低了生產(chǎn)成本。硅在自然界中的儲(chǔ)量豐富，在地殼中約占27%，硅材料的成本顯著低于其他類型半導(dǎo)體材料。由于硅的技術(shù)和成本優(yōu)勢(shì)，硅片成為了目前產(chǎn)量最大、應(yīng)用范圍最廣的半導(dǎo)體材料，占據(jù)全部產(chǎn)品的90%以上，是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈基礎(chǔ)性的一環(huán)。半導(dǎo)體硅片的生產(chǎn)流程復(fù)雜，涉及工藝眾多，主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)包含晶體生長、硅片成型、外延生長等工藝。多晶硅經(jīng)過熔化，接入籽晶，再通過旋轉(zhuǎn)拉晶或者區(qū)域熔融的方式得到高純度的單晶硅棒。單晶硅棒經(jīng)過切、磨、拋等步驟形成拋光片，拋光片還可以進(jìn)一步加工形成外延片。長晶是硅片生產(chǎn)最核心的環(huán)節(jié)，單晶制備階段決定了硅片的直徑、晶向、摻雜導(dǎo)電類型、電阻率范圍及分布、碳氧濃度、晶格缺陷等技術(shù)參數(shù)。單晶硅制備方法包括直拉法（CZ法）和區(qū)熔法（FZ法）兩類，直拉法市占率高。直拉法的原理是將高純度的多晶硅原料放置在石英坩堝中，在高純惰性氣體的保護(hù)下加熱熔化，再將單晶硅籽晶插入熔體表面，待籽晶與熔體找尋到熔化點(diǎn)后，隨著籽晶的提拉晶體逐漸生長形成單晶硅棒；區(qū)熔法是把多晶硅棒放在熔爐里，放入一個(gè)籽晶，然后用高頻加熱線圈加熱籽晶與多晶接觸區(qū)域生長單晶硅，區(qū)熔法因?yàn)闆]有坩堝的污染，生產(chǎn)的硅片純度較高，碳、氧含量較低，耐高壓性能好，區(qū)熔硅片代表產(chǎn)品有高壓整流器、探測(cè)器等。直拉法是最常用的制備工藝，采用直拉法的硅單晶約占85%，12英寸硅片只能用直拉法生產(chǎn)。按照硅片尺寸分類，可分為6英寸及以下硅片、8英寸硅片和12英寸硅片，8英寸硅片和12英寸硅片是市場(chǎng)主流產(chǎn)品。硅片行業(yè)競爭格局從全球市場(chǎng)來看，半導(dǎo)體硅片市場(chǎng)集中度高，前五大供應(yīng)商穩(wěn)態(tài)競爭格局漸成，壟斷全球90%左右的市場(chǎng)份額。國際大廠具有雄厚的資本實(shí)力，多年的研發(fā)投入與歷史技術(shù)積累，使其始終掌握著國際上最先進(jìn)的半導(dǎo)體硅片制造技術(shù)，特別是在8英寸和12英寸大尺寸硅片市場(chǎng)具有壟斷地位。排名前五的廠商分別為日本信越化學(xué)、日本勝高（SUMCO）、中國臺(tái)灣環(huán)球晶圓（GlobalWafers）、德國世創(chuàng)（Siltronic）、韓國鮮京矽特?。⊿KSiltron）。與國際主要半導(dǎo)體硅片供應(yīng)商相比，中國大陸半導(dǎo)體硅片企業(yè)技術(shù)較為薄弱，市場(chǎng)份額較小。近年來，國內(nèi)廠商加快了半導(dǎo)體硅片的研發(fā)投入和建設(shè)，已基本解決了6英寸及以下尺寸硅片的自主供應(yīng)；國內(nèi)主流硅片企業(yè)已具備8英寸半導(dǎo)體硅片的生產(chǎn)能力，但市場(chǎng)占有率較低；在12英寸硅片生產(chǎn)方面，國內(nèi)技術(shù)水平仍較低，目前僅有滬硅產(chǎn)業(yè)、立昂微、TCL中環(huán)、西安奕斯偉硅片技術(shù)等少數(shù)廠商具備生產(chǎn)能力。近年來國內(nèi)企業(yè)積極布局8英寸以上半導(dǎo)體硅片領(lǐng)域，未來有望真正切入大硅片的市場(chǎng)，占據(jù)一定的份額。半導(dǎo)體硅片行業(yè)發(fā)展半導(dǎo)體硅片行業(yè)具有技術(shù)難度高、研發(fā)周期長、資金投入大、客戶認(rèn)證周期長等特點(diǎn)。全球半導(dǎo)體硅片進(jìn)入壁壘高，核心技術(shù)主要被國外廠商所掌握。因此目前全球的半導(dǎo)體硅片市場(chǎng)主要由國外廠商主導(dǎo)，使行業(yè)呈現(xiàn)高度壟斷的競爭格局。目前自2020第4季度芯片出現(xiàn)短缺以來，各國越發(fā)重視半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的建設(shè)。美國、歐洲先后出臺(tái)相關(guān)法案加大對(duì)產(chǎn)業(yè)的投資力度，扶持本土企業(yè)。但是隨著國際局勢(shì)的不明朗和貿(mào)易摩擦的加劇，使用國產(chǎn)硅片代替市場(chǎng)空間廣闊，國內(nèi)的半導(dǎo)體硅片企業(yè)將從眾收益。除此之外，由于國外廠商新建產(chǎn)線需要一定的時(shí)間才能使公司產(chǎn)能增加且目前半導(dǎo)體硅片需求增加，國內(nèi)公司不斷提升的產(chǎn)能將會(huì)補(bǔ)充國外公司缺少的產(chǎn)能，從而使國內(nèi)半導(dǎo)體硅片企業(yè)走向國際，提升在國際市場(chǎng)中的市占率。需求端：隨著新能源汽車、物聯(lián)網(wǎng)等下游行業(yè)的景氣度提升，芯片的需求量提升。下游芯片的供應(yīng)緊張向上游傳導(dǎo)，硅片是芯片制造不可缺少且市場(chǎng)份額占比最大的原材料，因此硅片的需求量持續(xù)上漲。供應(yīng)端：硅片廠商2021年滿產(chǎn)滿銷，產(chǎn)能緊張。2021年產(chǎn)能釋放需要一定的周期，而需求量仍然較大，因此半導(dǎo)體硅片的價(jià)格會(huì)有一定的上升。半導(dǎo)體硅片競爭分析國外企業(yè)產(chǎn)能擴(kuò)張不如國內(nèi)企業(yè)，國內(nèi)企業(yè)的產(chǎn)能可以填補(bǔ)海外需求的空缺從而提升市場(chǎng)占有率，布局海外客戶；下游行業(yè)發(fā)展快導(dǎo)致需求量較大。國外企業(yè)掌握核心技術(shù)，國內(nèi)企業(yè)仍需不斷研究；行業(yè)集中度低。下游企業(yè)發(fā)展，需求較大；國際貿(mào)易摩擦和國際局勢(shì)不穩(wěn)定，促進(jìn)政府加大對(duì)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的布局和投資，政策利好。國外的貿(mào)易摩擦；過度競爭；政策的多變。相較于國外的半導(dǎo)體硅片企業(yè)，國內(nèi)的半導(dǎo)體企業(yè)成立較晚。成立較早的外國企業(yè)掌握核心科技從而擁有較高的壟斷性。近20年，國外呈現(xiàn)市場(chǎng)集中度逐提升的趨勢(shì)，核心供應(yīng)商從20多家縮減為至今的5家，企業(yè)主要通過兼并收購提升市場(chǎng)份額。對(duì)于硅片廠商而言，具備規(guī)模優(yōu)勢(shì)才能降低生產(chǎn)成本。除此之外，通過布局全產(chǎn)業(yè)鏈，兼并收購產(chǎn)業(yè)鏈上下游的企業(yè)，幫助企業(yè)提升產(chǎn)業(yè)鏈議價(jià)能力。直至2015年，我國的半導(dǎo)體硅片企業(yè)才開始進(jìn)入發(fā)展?fàn)顟B(tài)。2020年滬硅產(chǎn)業(yè)才以22%的市場(chǎng)份額排名全球第七。在技術(shù)含量和產(chǎn)品供應(yīng)能力方面，我國企業(yè)正在與外國領(lǐng)先企業(yè)縮小距離。硅片是芯片的起點(diǎn)，2021年全球半導(dǎo)體硅片市場(chǎng)規(guī)模達(dá)140億美元，行業(yè)高度集中，CR5市場(chǎng)份額接近90%。硅片是用量最大的半導(dǎo)體材料，90%以上半導(dǎo)體產(chǎn)品使用硅片制造。隨著5G、新能源、AIoT的快速滲透，2021年半導(dǎo)體行業(yè)迎來超級(jí)景氣周期，硅片需求持續(xù)旺盛，全球半導(dǎo)體硅片出貨面積達(dá)142億平方英寸，同比增長14%，市場(chǎng)規(guī)模達(dá)140億美元。半導(dǎo)體行業(yè)周期性波動(dòng)導(dǎo)致硅片需求周期性波動(dòng)，硅片行業(yè)并購整合不斷，行業(yè)競爭格局高度集中，前5大廠商市場(chǎng)份額接近90%。硅片新增產(chǎn)能釋放需到2024年，短期供需有望持續(xù)偏緊，長期LTA有助穩(wěn)量穩(wěn)價(jià)。硅片擴(kuò)產(chǎn)周期在2年以上，全球12英寸硅片在2020年之前主要依靠原有廠房進(jìn)行產(chǎn)能擴(kuò)充，新建廠房產(chǎn)能釋放的高峰將在2024年之后，2022和2023年全球12英寸硅片仍將處于供不應(yīng)求的狀態(tài)。本次產(chǎn)能擴(kuò)張，下游晶圓廠與硅片廠商積極綁定，通過長期合約（Long-termAgreements）保障供應(yīng)鏈穩(wěn)定。國內(nèi)硅片企業(yè)加速產(chǎn)能擴(kuò)充國內(nèi)積極擴(kuò)產(chǎn)8英寸和12英寸硅片產(chǎn)能，8英寸產(chǎn)能產(chǎn)能將增加90萬片/月達(dá)298萬片/月。12英寸現(xiàn)有產(chǎn)能90萬片/月，計(jì)劃擴(kuò)產(chǎn)180萬片/月，滿產(chǎn)后將達(dá)到270萬片/月。12英寸大硅片需求旺盛，海外產(chǎn)能有限，為國內(nèi)硅片企業(yè)提供戰(zhàn)略發(fā)展期，國內(nèi)硅片企業(yè)加速產(chǎn)品認(rèn)證和客戶導(dǎo)入，后續(xù)需密切關(guān)注各硅片公司客戶認(rèn)證和產(chǎn)能擴(kuò)充進(jìn)度。半導(dǎo)體硅片企業(yè)的下游客戶是芯片制造企業(yè)，包括大型綜合晶圓代工企業(yè)及專注于存儲(chǔ)器制造、傳感器制造與射頻芯片制造等領(lǐng)域的芯片制造企業(yè)。半導(dǎo)體硅片的終端應(yīng)用領(lǐng)域涵蓋智能手機(jī)、平板電腦、便攜式設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)、汽車電子、人工智能、工業(yè)電子、航空航天等眾多行業(yè)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，新興終端市場(chǎng)還將不斷涌現(xiàn)。2020年下半年起，受益于5G、新能源汽車、物聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展趨勢(shì)，在功率半導(dǎo)體、電源管理芯片等產(chǎn)品需求帶動(dòng)下，硅片下游客戶晶圓代工廠的市場(chǎng)需求持續(xù)穩(wěn)步提升。結(jié)合ICInsights的測(cè)算，預(yù)計(jì)2021至2026年全球晶圓代工市場(chǎng)規(guī)模將持續(xù)增長，到2026年全球市場(chǎng)將增長到887億美元，年均復(fù)合增長率約為5．24%。同時(shí)，隨著中芯國際、華力微電子、長江存儲(chǔ)等中國大陸芯片制造企業(yè)的持續(xù)擴(kuò)產(chǎn)，中國大陸芯片制造產(chǎn)能增速高于全球芯片產(chǎn)能增速，芯片制造產(chǎn)能的增長將帶動(dòng)國內(nèi)半導(dǎo)體硅片的需求持續(xù)增長。半導(dǎo)體硅片產(chǎn)業(yè)鏈半導(dǎo)體硅片是重要的上游行業(yè)。半導(dǎo)體制造企業(yè)通過加工晶體硅原料后，得到半導(dǎo)體硅片產(chǎn)品。半導(dǎo)體硅片產(chǎn)品提供給中游生產(chǎn)光伏電池、光伏組件的中游企業(yè)。最后中游企業(yè)再提供給主營業(yè)務(wù)為光伏應(yīng)用產(chǎn)品的下游企業(yè)。晶圓代工行業(yè)遵循摩爾定律當(dāng)價(jià)格不變時(shí)，集成電路上可容納的元器件數(shù)目，約每隔18-24個(gè)月便會(huì)增加一倍，性能也將提升一倍。行業(yè)內(nèi)存在IDM和垂直分工兩種商業(yè)模式。從設(shè)計(jì)到制造、封測(cè)以及銷售自有品牌IC都一手包辦的半導(dǎo)體公司，被稱為IDM公司。國外IDM代表有：英特爾（