1、 半導(dǎo)體設(shè)備和材料行業(yè)深度報(bào)告x目錄硅片是市場(chǎng)規(guī)模最大的一類半導(dǎo)體材料1硅片行業(yè)規(guī)模主要受價(jià)格影響，全球供給高度集中6需求短期受疫情影響，中長期應(yīng)用領(lǐng)域正在拓展6通信、汽車電子的發(fā)展是拉動(dòng)需求的主要力量8行業(yè)呈現(xiàn)高集中度、長周期的特征11國產(chǎn)替代空間巨大，產(chǎn)能規(guī)劃宏大14國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將全面帶動(dòng)上游材料的需求14進(jìn)口替代與產(chǎn)業(yè)安全視角下，半導(dǎo)體硅片迎來發(fā)展期16國內(nèi)大硅片產(chǎn)能規(guī)劃宏大16業(yè)務(wù)建議及風(fēng)險(xiǎn)分析19業(yè)務(wù)建議19風(fēng)險(xiǎn)分析19圖目錄圖1：半導(dǎo)體和集成電路市場(chǎng)規(guī)模結(jié)構(gòu)1圖2：集成電路三大核心環(huán)節(jié)介紹1圖3：半導(dǎo)體硅片產(chǎn)業(yè)鏈及市場(chǎng)規(guī)模（20 xx年）2圖4：20 xx年全球半導(dǎo)體材料市

2、場(chǎng)結(jié)構(gòu)2圖5：半導(dǎo)體硅片（拋光片及外延片）制作流程4圖6：半導(dǎo)體硅片尺寸演進(jìn)4圖7：8寸片與12寸片可使用面積對(duì)比4圖8：半導(dǎo)體硅片出貨面積5圖9：半導(dǎo)體硅片份額：按尺寸5圖10：不同尺寸產(chǎn)品、工藝制程及主力晶圓尺寸5圖11：硅片按工藝分類6圖12：全球半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模和硅片出貨面積7圖13：全球半導(dǎo)體硅片價(jià)格7圖14：12寸硅片客戶庫存水平8圖15：20 xx年12寸硅片下游應(yīng)用占比9圖16：4G手機(jī)與5G手機(jī)芯片用量對(duì)比9TOC o 1-5 h z圖17：4G手機(jī)與5G手機(jī)單機(jī)硅片面積對(duì)比9圖18：5G手機(jī)換代對(duì)硅片需求的拉動(dòng)（等效為12寸片）10圖19：8寸片下游直接應(yīng)用10圖20：8寸片

3、終端應(yīng)用場(chǎng)景10圖21：汽車自動(dòng)駕駛系統(tǒng)市場(chǎng)規(guī)模11圖22：自動(dòng)駕駛對(duì)硅片需求的拉動(dòng)11圖23：全球半導(dǎo)體硅片市占率11圖24：SUMCO營業(yè)收入及營業(yè)利潤12圖25：合晶科技營業(yè)收入及營業(yè)利潤（合晶科技主營8寸及以下尺寸硅片）12TOC o 1-5 h z圖26：12寸片月度產(chǎn)能（kwafer/month）13圖27:8寸片月度產(chǎn)能（kwafer/month）13圖28：海外企業(yè)12寸硅片擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃13圖29：20 xx年Siltronic資本開支計(jì)劃較20 xx年明顯縮減14圖30：中國大陸芯片制造產(chǎn)能分布14圖31：中國大陸晶圓廠項(xiàng)目情況14圖32：半導(dǎo)體工藝發(fā)展：摩爾定律與超越摩爾定律1

4、5圖33：8寸晶圓廠每1萬片月產(chǎn)能所需設(shè)備數(shù)量明顯低于12寸產(chǎn)線15圖34：20 xx年中國MOSFET銷售額占比18表目錄表1：國內(nèi)半導(dǎo)體硅片產(chǎn)線梳理（包含規(guī)劃中產(chǎn)線）17表2：國內(nèi)可用于功率器件制造的晶圓產(chǎn)能集中在8寸及以下18附錄附錄1：近年新建及規(guī)劃的主要晶圓廠（不含現(xiàn)廠擴(kuò)產(chǎn)）一覽1硅片是市場(chǎng)規(guī)模最大的一類半導(dǎo)體材料半導(dǎo)體設(shè)備和材料的市場(chǎng)規(guī)模都在百億美元級(jí)別，但支撐著10倍于自身規(guī)模的半導(dǎo)體制造，而半導(dǎo)體制造又是發(fā)展電子信息通訊等各個(gè)產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵。20 xx年全球半導(dǎo)體銷售額4121億美元，其中集成電路（IC）產(chǎn)業(yè)銷售額占比超過80%，是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的核心。半導(dǎo)體設(shè)備和材料廣泛應(yīng)用于IC、

5、LED、MEMS、分立器件等領(lǐng)域，其中IC領(lǐng)域應(yīng)用占比和難度最大。圖1：半導(dǎo)體和集成電路市場(chǎng)規(guī)模結(jié)構(gòu)資料來源：全球半導(dǎo)體貿(mào)易統(tǒng)計(jì)組織（WSTS），IC產(chǎn)業(yè)技術(shù)工藝復(fù)雜，尤其隨著先進(jìn)制程的發(fā)展，工藝精細(xì)度要求越來越高，這使得幾十年發(fā)展下來，形成了高度專業(yè)化的分工，不僅有IC設(shè)計(jì)、晶圓制造和封裝測(cè)試三大核心環(huán)節(jié)，這三大環(huán)節(jié)也有進(jìn)一步分工，并延伸出了相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)鏈。例如IC設(shè)計(jì)的上游有專業(yè)的IP和EDA公司，晶圓制造和封測(cè)也需要配套的各類設(shè)備和材料供應(yīng)商。半導(dǎo)體硅片就是典型的制造材料。圖2：集成電路三大核心環(huán)節(jié)介紹資料來源：硅產(chǎn)業(yè)，圖3：半導(dǎo)體硅片產(chǎn)業(yè)鏈及市場(chǎng)規(guī)模（20 xx年）資料來源：Siltro

6、nic，作為百億美元級(jí)別的行業(yè)，半導(dǎo)體材料的市場(chǎng)規(guī)模不算很大，但其內(nèi)部材料種類繁多，單一產(chǎn)品市場(chǎng)規(guī)模小、技術(shù)要求高、子行業(yè)之間差異較大。全球范圍來看，不存在純粹只提供半導(dǎo)體材料的龍頭公司，規(guī)模較大的材料企業(yè)除半導(dǎo)體材料外，主營業(yè)務(wù)往往還涉及其他化學(xué)品領(lǐng)域。不同細(xì)分行業(yè)的龍頭企業(yè)之間競(jìng)爭關(guān)系也比較弱，例如硅晶圓和光刻膠的代表企業(yè)信越化學(xué)和杜邦公司，半導(dǎo)體材料都只是他們業(yè)務(wù)的一部分。在主要制造材料中（即硅片、光刻膠及配套化學(xué)品、電子氣體、光掩模、拋光材料、濕法化學(xué)品與濺射靶材），硅片的市場(chǎng)份額約36%，是規(guī)模最大的一類半導(dǎo)體材料。圖4：20 xx年全球半導(dǎo)體材料市場(chǎng)結(jié)構(gòu)濺鍍靶材2?光刻膠5?濕法化

7、學(xué)品6?其他11?硅片37?拋光材料7?光刻膠配套化學(xué)品7?光掩模12?電子氣體13?資料來源：SEMI,第一代半導(dǎo)體材料包括硅（Si）、鍺（Ge）；第二代半導(dǎo)體材料包括砷化鎵（GaAs）銻化銦（InSb）；GaAsAl、GaAsP等化合物半導(dǎo)體；第三代半導(dǎo)體材料包括碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）、氧化鋅（ZnO）為代表的寬禁帶材料。在材料領(lǐng)域第一、第二和第三代的分類并不代表“后一代優(yōu)于前一代”，第三代半導(dǎo)體正在高速發(fā)展中，第一、二代材料也仍在產(chǎn)業(yè)中大規(guī)模應(yīng)用。目前90%以上的IC產(chǎn)品和太陽能產(chǎn)品是由硅基材料制作。作為襯底材料，硅片主要應(yīng)用于太陽能與半導(dǎo)體兩大領(lǐng)域，在半導(dǎo)體行業(yè)中硅片也被稱

8、為硅晶圓，應(yīng)用于這兩大領(lǐng)域的硅片的主要差異有：1、外觀差異，硅晶圓為圓片，一般以直徑區(qū)分規(guī)格，具體從50.8mm到450mm不等，通常被稱為6寸片、8寸片（200mm）、12寸片（300mm）、18寸片（450mm）。太陽能硅片為了便于定型和安裝，外觀為方片或準(zhǔn)方片，一般以邊長區(qū)分規(guī)格，具體有M2（156.75mm）、G1（158.75mm）、M6（166mm）、M10（182mm）G12（210mm）等。2、原料差異，生產(chǎn)半導(dǎo)體硅片需要用到電子級(jí)多晶硅，電子級(jí)多晶硅料的純度至少要求9個(gè)9，部分工藝甚至要求12個(gè)9及以上。太陽能級(jí)多晶硅純度6-9個(gè)9即可。此外電子級(jí)硅料對(duì)雜質(zhì)控制有苛刻要求，例

9、如三氯氫硅除硼就是國內(nèi)電子級(jí)多晶硅材料生產(chǎn)的技術(shù)瓶頸之一。3、衡量半導(dǎo)體硅片的參數(shù)更多，硅晶圓不僅在平整度、光滑度、潔凈度方面比光伏硅片要求更高，還由于半導(dǎo)體產(chǎn)品的多樣性，客戶會(huì)根據(jù)產(chǎn)品特點(diǎn)對(duì)硅晶圓的參數(shù)提出偏定制化的要求。制作方面硅晶圓需要經(jīng)過拋光、反復(fù)清洗等環(huán)節(jié)，部分特殊工藝的硅晶圓制造過程還需要外延等進(jìn)一步加工。半導(dǎo)體硅片的制造過程大致為：超純多晶硅熔化后，摻入硼（P）、磷（B）等元素改變導(dǎo)電能力，放入籽晶經(jīng)過單晶生長制成單晶硅錠，單晶硅錠經(jīng)過切片、研磨、蝕刻、拋光、外延（如有）、鍵合（如有）、清洗等工藝步驟，制造成為半導(dǎo)體硅片。芯片制造的過程是通過在硅片上反復(fù)循環(huán)光刻、刻蝕、離子注入、

10、薄膜沉積等前道工藝，改變材料的導(dǎo)電性和構(gòu)建電晶體結(jié)構(gòu)，最終形成半導(dǎo)體器件，因此硅片的各項(xiàng)參數(shù)和品質(zhì)對(duì)芯片質(zhì)量和良率會(huì)產(chǎn)生直接影響。圖5：半導(dǎo)體硅片（拋光片及外延片）制作流程資料來源：硅產(chǎn)業(yè)招股說明書，半導(dǎo)體硅片一般按照尺寸、工藝和使用場(chǎng)景分類。半導(dǎo)體硅片的尺寸（以直徑計(jì)算）主要有：50mm（2英寸）、75mm（3英寸）、100mm（4英寸）、150mm（6英寸）、200mm（8英寸）與300mm（12英寸）等規(guī)格。尺寸方面，大尺寸是硅片制造技術(shù)進(jìn)步的方向。半導(dǎo)體硅片的直徑越大，在單片硅片上可制造的芯片數(shù)量就越多，分?jǐn)偟膯挝怀杀鞠陆怠４送庠趫A形的硅片上制造矩形的芯片會(huì)使硅片邊緣一些區(qū)域無法被利用

11、，而大直徑硅片可以有效減少邊緣區(qū)域，進(jìn)而提高可使用率，在同樣的工藝條件下，12寸片的可使用率（衡量單位晶圓可生產(chǎn)的芯片數(shù)量的指標(biāo)）是8寸片的2.5倍左右。圖6：半導(dǎo)體硅片尺寸演進(jìn)圖7：8寸片與12寸片可使用面積對(duì)比資料來源：芯片制造，資料來源：聯(lián)華電子官網(wǎng)，目前8寸片與12寸片是市場(chǎng)主流產(chǎn)品。20 xx年全球硅片出貨量中8寸和12寸片占比分別為26%、64%，晶圓制造產(chǎn)線的制程和尺寸這兩個(gè)參數(shù)一旦確定下來一般無法更改，8寸和12寸晶圓針對(duì)的主力產(chǎn)品不同，但部分需求也有交叉。12寸作為最主流的晶圓尺寸，主要用于制造CPU、邏輯IC、存儲(chǔ)器、高性能FPGA與ASIC等高性能芯片。8英寸則應(yīng)用于特色

12、技術(shù)或差異化技術(shù)，產(chǎn)品主要是模擬芯片、電源產(chǎn)品、攝影/指紋識(shí)別等傳感器、MCU等。26.6066.20圖8：半導(dǎo)體硅片出貨面積圖9：半導(dǎo)體硅片份26.6066.207.3012寸片8寸片其他資料來源：硅產(chǎn)業(yè)招股說明書，SEMI，（不包含SOI硅片）資料來源：SEMI,圖10：不同尺寸產(chǎn)品、工藝制程及主力晶圓尺寸資料來源：SMIC,18寸片(450mm)是大尺寸方向下一階段的目標(biāo)。早在20 xx年全球五大半導(dǎo)體廠商臺(tái)積電、IBM、英特爾、三星和GlobalFoundries就共同成立了450mm聯(lián)盟(G450C),表態(tài)要推進(jìn)450mm的應(yīng)用，全球范圍內(nèi)還有EEMI450，Metro450等推動(dòng)1

13、8寸晶圓的計(jì)劃。但由于18寸晶圓的設(shè)備研發(fā)難度大，產(chǎn)線投資額極高,設(shè)備和制造廠商推動(dòng)力度并不充足。目前從下游客戶的情況來看,12寸片也基本可以滿足制造工藝的需求，其主力尺寸的地位仍將延續(xù)。按工藝分類，半導(dǎo)體硅片除了基礎(chǔ)的拋光片(PolishWafer)之外，還有退火片(AnnealedWafer)、外延片(EpitaxialWafer)、SOI片(Silicon-On-InsulatorWafer)等特色工藝產(chǎn)品。目前主流廠商可以批量供應(yīng)的包括12寸/8寸拋光片、退火片、外延片，少部分企業(yè)可以供應(yīng)SOI片。圖11：硅片按工藝分類資料來源：SUMCO，硅產(chǎn)業(yè)招股說明書，按場(chǎng)景分類，硅片可以分為正

14、片和測(cè)試片/擋控片，其中只有正片是直接用于晶圓制造，測(cè)試片作為過渡性產(chǎn)品主要用來測(cè)試機(jī)臺(tái)、監(jiān)控良率等。擋控片的出現(xiàn)主要是因?yàn)榫A制造企業(yè)對(duì)精度和良率要求越來越高，因此越是先進(jìn)制程的產(chǎn)線越需要擋控片的應(yīng)用。65nm制程每投10片正片，需要加6片擋控片，而28nm及以下制程，每10片正片需要加15-20片擋控片。盡管擋控片耗費(fèi)量很大，但價(jià)格遠(yuǎn)低于正片，晶圓廠還可以回收利用擋控片，作為過渡產(chǎn)品的擋控片市場(chǎng)規(guī)模實(shí)際有限。但對(duì)于新進(jìn)入的硅片供應(yīng)商，一般會(huì)先為客戶提供擋控片做測(cè)試樣片，其后才能逐步導(dǎo)入正片產(chǎn)品。硅片行業(yè)規(guī)模主要受價(jià)格影響，全球供給高度集中需求短期受疫情影響，中長期應(yīng)用領(lǐng)域正在拓展硅片的市場(chǎng)

15、需求與半導(dǎo)體行業(yè)景氣高度相關(guān)，而半導(dǎo)體行業(yè)的景氣度又與全球GDP增速息息相關(guān)。由于制程的演進(jìn)，硅片出貨面積的增速并不完全匹配半導(dǎo)體市場(chǎng)的增速。先進(jìn)制程的發(fā)展發(fā)會(huì)使得芯片的特征尺寸不斷減小，進(jìn)而縮小芯片面積，降低對(duì)硅片的需求量。所以從量的角度來看，摩爾定律的持續(xù)推進(jìn)，會(huì)使得硅片銷售面積增速低于芯片出貨量增速，但二者的景氣趨勢(shì)高度一致。20 xx年全球半導(dǎo)體銷售額4122億美元同比下降12.0%,根據(jù)世界半導(dǎo)體貿(mào)易統(tǒng)計(jì)協(xié)會(huì)(WSTS)最新公布的預(yù)測(cè)，20 xx年半導(dǎo)體銷售額同比增長3.3%至4259.66億美元。由于終端需求平淡,預(yù)計(jì)全球硅片出貨面積也難有增長。圖12：全球半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模和硅片出貨

16、面積5000億美元百萬平方英寸140004000300020001000120001000080006000400020000020 xx20 xx20 xx20 xx20 xx20 xx20 xx20 xx20 xx20 xx全球半導(dǎo)體銷售額（左軸）硅片出貨面積（右軸）資料來源：SEMI,由于出貨面積的表現(xiàn)相對(duì)平穩(wěn)，硅片行業(yè)的市場(chǎng)規(guī)模受價(jià)格影響很大。20 xx-20 xx年，全球半導(dǎo)體硅片的市場(chǎng)規(guī)模從72億美元增長到了114億美元，增幅58%，同期硅片出貨面積由10738百萬平方英寸增長到12732百萬平方英寸，增幅19%?？梢娪晒┬桕P(guān)系導(dǎo)致的ASP的上漲對(duì)硅片市場(chǎng)規(guī)模的擴(kuò)大起到了顯著拉動(dòng)作

17、用。圖13：全球半導(dǎo)體硅片價(jià)格1.210.80.6美元/平方英寸11.041.090.760.76 #0.690.950.95 # 0.890.40.2020 xx20 xx20 xx20 xx20 xx20 xx20 xx20 xx20 xx20 xx20 xx資料來源：硅產(chǎn)業(yè)，20 xx年硅片價(jià)格難以上漲。今年在全球疫情影響下，全年半導(dǎo)體的需求并不明朗。硅片價(jià)格方面，一方面主流企業(yè)的大量長期合約鎖價(jià)，對(duì)現(xiàn)貨價(jià)格有錨定作用；同時(shí)行業(yè)整體還呈現(xiàn)略微供過于求的局面；并且根據(jù)SUMCO的跟蹤，今年一季度晶圓廠的硅片庫存基本達(dá)到了20 xx年以來的最高水平，因此即使下半年終端需求恢復(fù)，晶圓廠也有比較

18、充足的庫存應(yīng)對(duì)，短期供需情況改善對(duì)硅片價(jià)格的支撐作用也較弱。展望未來兩年，由于半導(dǎo)體產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域還在持續(xù)拓寬，在行業(yè)景氣度較高，硅晶圓擴(kuò)產(chǎn)相對(duì)有限的情況下（不考慮中國大陸產(chǎn)能），硅晶圓價(jià)格有上漲的可能。2021年日系主流廠家會(huì)與主要客戶簽訂下一期長單協(xié)議，對(duì)中期價(jià)格有一定的指引作用。圖14：12寸硅片客戶庫存水平資料來源：SUMCO,（數(shù)據(jù)為SUMCO指數(shù)化之后的水平）通信、汽車電子的發(fā)展是拉動(dòng)需求的主要力量未來幾年，對(duì)半導(dǎo)體產(chǎn)品及硅片需求會(huì)形成有效拉動(dòng)的主要趨勢(shì)包括5G通訊技術(shù)、消費(fèi)電子產(chǎn)品和汽車電子化的發(fā)展。大趨勢(shì)來看，5G通信技術(shù)將帶動(dòng)數(shù)據(jù)流量爆發(fā)式增長，而今年年初以來,受疫情影響遠(yuǎn)程

19、辦公、授課等網(wǎng)上業(yè)務(wù)的常態(tài)化發(fā)展也會(huì)帶來數(shù)據(jù)流量快速增長，從而全面拉動(dòng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的需求。存儲(chǔ)芯片是12寸硅片主要的應(yīng)用方向。根據(jù)20 xx年的數(shù)據(jù)，12英寸硅片的下游應(yīng)用中，DRAM、2DNAND、3DNAND為代表的存儲(chǔ)芯片占比已超過50%。在數(shù)據(jù)流量和存儲(chǔ)需求快速增長的背景下，不論是NANDFlash，還是DRAM，終端設(shè)備的增長都將傳導(dǎo)至 上游拉動(dòng)存儲(chǔ)芯片的需求，進(jìn)而提升對(duì)硅片的需求。圖15：20 xx年12寸硅片下游應(yīng)用占比邏輯芯片DRAM3DNAND2DNAND其他資料來源：SEMI,消費(fèi)電子方面，除新機(jī)的拉動(dòng)外，5G手機(jī)單機(jī)硅片使用面積也明顯增加,5G手機(jī)滲透率提升將有效帶動(dòng)12寸片

20、的需求。12寸片主要應(yīng)用在手機(jī)中的CIS、邏輯芯片、NAND和DRAM，手機(jī)從4G升級(jí)到5G伴隨各項(xiàng)性能的提升，芯片用量也將增長，根據(jù)SUMCO數(shù)據(jù)，5G手機(jī)單機(jī)硅片使用面積是4G的1.7倍。隨著5G手機(jī)銷量的提升，等效為12寸片，2023年手機(jī)對(duì)硅片的需求將提升至53.3萬片/月。圖16：4G手機(jī)與5G手機(jī)芯片用量對(duì)比圖17：4G手機(jī)與5G手機(jī)單機(jī)硅片面積對(duì)比3平方英寸/單機(jī)1.7x1.7x104Gandothers5GDRAMNANDLogicCIS資料來源：SUMCO，資料來源：SUMCO，圖18：5G手機(jī)換代對(duì)硅片需求的拉動(dòng)（等效為12寸片）資料來源：SUMCO，8寸片的下游應(yīng)用主要是

21、模擬芯片、分立器件、MEMS和部分邏輯芯片。隨著大量12寸先進(jìn)晶圓產(chǎn)能投產(chǎn)，8寸存儲(chǔ)芯片的產(chǎn)能陸續(xù)切換向了12寸。這使得8寸晶圓廠的需求中，模擬芯片、分立器件和邏輯芯片（主要為MCU、指紋識(shí)別芯片、CMOS等）、MEMS的占比已超過50%。8寸產(chǎn)線特種工藝成熟，設(shè)備和設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)有成本優(yōu)勢(shì)，進(jìn)行多元化、小批量的生產(chǎn)能更快實(shí)現(xiàn)盈利，因此8寸產(chǎn)線仍將長期是制造非存儲(chǔ)產(chǎn)品的中堅(jiān)力量。5?8?10?23?16?21?17?圖19：8寸片下游直接應(yīng)用5?8?10?23?16?21?17?模擬芯片MOS邏輯光電分立器件微邏輯存儲(chǔ)芯片傳感器18?33?25?19?5?汽車工業(yè)PC/服務(wù)器智能手機(jī)其他18?33

22、?25?19?5?資料來源：SEMI,資料來源：SEMI,終端應(yīng)用場(chǎng)景來看，汽車電子和自動(dòng)駕駛的發(fā)展是拉動(dòng)8寸及以下尺寸硅片的重要驅(qū)動(dòng)力。電動(dòng)汽車滲透率提升、傳統(tǒng)車輛電子化功能升級(jí)擴(kuò)展以及自動(dòng)駕駛技術(shù)日趨成熟,使得汽車電子成為了未來幾年半導(dǎo)體應(yīng)用重要的增長領(lǐng)域,20 xx年全球汽車電子市場(chǎng)規(guī)模約2500億美元，預(yù)計(jì)到2030年規(guī)模將增長至4500億美元以上,并且產(chǎn)業(yè)鏈也會(huì)進(jìn)一步向亞洲集中。對(duì)應(yīng)到硅片環(huán)節(jié)，汽車電子芯片主要采用8寸及以下拋光片和SOI硅片，車規(guī)級(jí)芯片的發(fā)對(duì)8寸及以下尺寸的硅晶圓形成有效拉動(dòng)。圖21：汽車自動(dòng)駕駛系統(tǒng)市場(chǎng)規(guī)模圖22：自動(dòng)駕駛對(duì)硅片需求的拉動(dòng)300萬片/月200100

23、020 xx20 xx2022E6英寸8英寸12英寸資料來源：SUMCO，資料來源：SUMCO，行業(yè)呈現(xiàn)高集中度、長周期的特征全球半導(dǎo)體硅片市場(chǎng)份額高度集中。日本信越(Shinetus)、日本勝高(SUMCO)、德國世創(chuàng)(Siltronic)、環(huán)球晶圓(中國臺(tái)灣)、韓國SK五大廠商全球市占率超過90%，其中前兩家日本企業(yè)信越和SUMCO占比就超過一半。12寸大硅片的主要參與者也是上述企業(yè)，但由于工藝難度大，集中度更高，前五家廠商囊括了95%的市場(chǎng)份額。圖23：全球半導(dǎo)體硅片市占率信越化學(xué)SUMCOSiltronic環(huán)球晶圓SKSiltronSOITEC合晶科技資料來源：SEMI,行業(yè)此前經(jīng)歷了

24、長達(dá)8年的低谷期。20 xx-20 xx年基于對(duì)半導(dǎo)體市場(chǎng)尤其是DRAM需求的樂觀預(yù)期，各大硅片廠均開啟了擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃，20 xx年全球12寸硅片產(chǎn)能159萬片/月，到20 xx年產(chǎn)能迅速提升至420萬片/月。但是20 xx年金融危機(jī)爆發(fā)后電子產(chǎn)業(yè)受到重創(chuàng)，此外Vista銷量嚴(yán)重不及預(yù)期對(duì)DRAM和12寸片的需求造成了巨大沖擊，多重因素疊加之下，硅片行業(yè)供需失衡明顯，產(chǎn)品價(jià)格、開工率全面下滑，甚至一線企業(yè)SUMCO都在20 xx年關(guān)停了2座工廠。此后20 xx-20 xx年全球硅片產(chǎn)能沒有增長，20 xx-20 xx年也僅有小幅擴(kuò)產(chǎn)。直至20 xx年硅片價(jià)格時(shí)隔8年再度上漲，行業(yè)景氣度開始回升。回

25、顧來看，上一輪的大幅擴(kuò)產(chǎn)疊加需求不振，導(dǎo)致了硅片行業(yè)從20 xx-20 xx年經(jīng)歷了漫長且嚴(yán)重的產(chǎn)能過剩，SUMCO作為一線企業(yè)甚至出現(xiàn)了負(fù)毛利率的情況。圖24：SUMCO營業(yè)收入及營業(yè)利潤40000百萬元美元/平方英寸1.23000020000100000-1000024 0.80.60.40.220 xx20 xx20 xx20 xx20 xx20 xx20 xx20 xx20 xx20 xx20 xx20 xx220 xx20 xx20 xx20 xx20 xx20 xx資料來源：wind,圖25：合晶科技營業(yè)收入及營業(yè)利潤（合晶科技主營8寸及以下尺寸硅片）400百0萬元美元/平方英寸1

26、.23000120000.80.610000.400.2-1000020 xx20 xx20 xx20 xx20 xx20 xx20 xx20 xx20 xx20 xx20 xx20 xx20 xx20 xx20 xx20 xx20 xx20 xx20 xx20 xx20 xx20 xx20 xx資料來源：wind,近年來海外硅片企業(yè)展開了新一輪擴(kuò)產(chǎn)，但擴(kuò)產(chǎn)規(guī)模有限。截止20 xxQ1全球12寸片月產(chǎn)能約600萬片，全球8寸片月產(chǎn)能約500萬片。根據(jù)SUMCO的預(yù)測(cè)，到2022年，全球12寸片的產(chǎn)能大約能提升至700萬片/月（但SUMCO的預(yù)測(cè)沒有包含中國大陸的硅片擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃），增長幅度約120

27、萬片/月，可見經(jīng)歷了此前的低谷期，主流廠商盡管開啟了新一輪擴(kuò)產(chǎn)，但擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃相對(duì)謹(jǐn)慎。圖26：12寸片月度產(chǎn)能(kwafer/month)圖27：8寸片月度產(chǎn)能(kwafer/month)資料來源：SUMCO，資料來源：SUMCO，圖28：海外企業(yè)12寸硅片擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃資料來源：SUMCO，GreenField：新建廠房擴(kuò)產(chǎn)，達(dá)產(chǎn)周期約2-3年；BrownField:基于現(xiàn)有廠房，新增設(shè)備或工藝改進(jìn)擴(kuò)產(chǎn)，達(dá)產(chǎn)周期快圖29：20 xx年Siltronic資本開支計(jì)劃較20 xx年明顯縮減400百萬歐元300200100020 xx-20 xx20 xx20 xx20 xx20 xxE資料來源：Silt

28、ronic，國產(chǎn)替代空間巨大，產(chǎn)能規(guī)劃宏大國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將全面帶動(dòng)上游材料的需求目前國內(nèi)有大量在建和規(guī)劃中的芯片制造產(chǎn)能。根據(jù)芯思想統(tǒng)計(jì)，截止20 xx年底我國12英寸晶圓制造廠裝機(jī)產(chǎn)能約90萬片，較20 xx年增長50%；8英寸晶圓制造廠裝機(jī)產(chǎn)能約100萬片，較20 xx年增長10%；6英寸晶圓制造廠裝機(jī)產(chǎn)能約230萬片，6英寸以下尺寸也還有不少產(chǎn)能。目前國內(nèi)在建與規(guī)劃中的芯片廠投資額已經(jīng)超過萬億規(guī)模，對(duì)硅片的需求也將從20 xx年的276萬片增長至20 xx年460萬片(折合8寸)。從結(jié)構(gòu)來看，預(yù)計(jì)今年中國大陸12寸硅片的需求約105萬片/月，8寸片接近100萬片/月，往后幾年，8寸

29、和12寸片將是主要的增長方向。 30 40 圖30：中國大陸芯片制造產(chǎn)能分布圖31：中國大陸晶圓廠項(xiàng)目情況40座30201012寸8寸6寸012寸8寸6寸5寸4寸資料來源：Gartner,資料來源：，半導(dǎo)體行業(yè)的工藝發(fā)展呈現(xiàn)著兩大趨勢(shì)，一是基于摩爾定律，不斷追求先進(jìn)制程，縮小芯片特征尺寸，目前存儲(chǔ)芯片、CPU、邏輯芯片等產(chǎn)品延續(xù)著這一趨勢(shì)，代表企業(yè)包括臺(tái)積電、三星、英特爾、中芯國際。二是超越摩爾定律，包括開發(fā)新一代半導(dǎo)體材料，在物理結(jié)構(gòu)和電路設(shè)計(jì)方面實(shí)現(xiàn)突破，模擬電路、傳感器、電源管理等產(chǎn)品比較明顯的符合這一趨勢(shì)，代表企業(yè)包括聯(lián)電、格羅方德、華虹等。圖32：半導(dǎo)體工藝發(fā)展：摩爾定律與超越摩爾定

30、律資料來源：ITRS,由于兩大工藝趨勢(shì)的差異，先進(jìn)制程產(chǎn)線上廣泛應(yīng)用12寸片，而在特種工藝和多樣性這個(gè)方向下，成熟制程和8寸片也有長期的應(yīng)用空間。僅從制造方面考慮，8寸晶圓制造廠的優(yōu)勢(shì)主要包括：1）投資強(qiáng)度較低，即使面向細(xì)分領(lǐng)域進(jìn)行偏定制化的小批量生產(chǎn)，也有可能實(shí)現(xiàn)盈利。投資回報(bào)方面，8寸產(chǎn)線較12寸產(chǎn)線的優(yōu)勢(shì)既是因?yàn)樵O(shè)備投資、光罩及設(shè)計(jì)服務(wù)等成本低，也因?yàn)?寸工藝相對(duì)易掌握，良率容易提高。圖33：8寸晶圓廠每1萬片月產(chǎn)能所需設(shè)備數(shù)量明顯低于12寸產(chǎn)線80608寸線成熟12寸線先進(jìn)12寸線200資料來源：臺(tái)積電（南京）有限公司12吋晶圓廠與設(shè)計(jì)服務(wù)中心一期項(xiàng)目環(huán)境影響專項(xiàng)分析，臺(tái)積電，天津市環(huán)

31、境保護(hù)局，中芯國際，長江證券，2）8寸產(chǎn)線已經(jīng)形成了部分成熟的特種工藝，適宜于模擬電路、功率器件等產(chǎn)品的制造。從近年的情況來看，由于模擬芯片的需求一直在提升，8寸晶圓的產(chǎn)能一直偏緊，而模擬產(chǎn)品本身又具有多品種甚至部分具有定制特性，對(duì)于國內(nèi)的企業(yè)來說，如果能有清晰產(chǎn)品定位，是比較容易實(shí)現(xiàn)突破并且有盈利潛力的方向。如果國內(nèi)的8寸晶圓廠能實(shí)現(xiàn)重要突破，對(duì)于8寸硅片的國產(chǎn)化會(huì)形成拉動(dòng)。進(jìn)口替代與產(chǎn)業(yè)安全視角下，半導(dǎo)體硅片迎來發(fā)展期國內(nèi)晶圓廠的發(fā)展將帶動(dòng)半導(dǎo)體硅片的國產(chǎn)化。半導(dǎo)體工藝的高度精細(xì)化和復(fù)雜化導(dǎo)致其供應(yīng)鏈相對(duì)穩(wěn)定和封閉。與海外成熟的供應(yīng)商相比，國內(nèi)硅片廠商從技術(shù)到成本均處于弱勢(shì)。但中芯、華虹、

32、長江存儲(chǔ)等代表企業(yè)在自身持續(xù)發(fā)展的進(jìn)程中，表示愿意扶持上游國產(chǎn)材料及設(shè)備企業(yè)的發(fā)展。我國12寸片基本完全依賴進(jìn)口，8寸片國產(chǎn)化率約在10%左右，6寸片國產(chǎn)化率約50%。從中芯國際的實(shí)際采購情況來看，材料環(huán)節(jié)掩模版、研磨液國產(chǎn)化率已經(jīng)較高，但20 xx年其采購的硅片國產(chǎn)化率不足2%，國產(chǎn)化的空間非常廣闊。產(chǎn)業(yè)安全視角下大硅片的發(fā)展也有一定迫切性。除了上述基于市場(chǎng)空間的討論外，20 xx年底新修訂的瓦森納協(xié)議中增加了對(duì)于12英寸硅晶圓制造技術(shù)的出口管制，具體針對(duì)的就是應(yīng)用于14nm制程的大硅片生產(chǎn)技術(shù)，因此基于產(chǎn)業(yè)安全的考慮，即使目前技術(shù)工藝成本均沒有優(yōu)勢(shì)，支持國產(chǎn)半導(dǎo)體硅片的發(fā)展也具有迫切性。國

33、內(nèi)大硅片產(chǎn)能規(guī)劃宏大近年來在市場(chǎng)與政策的共同驅(qū)動(dòng)下，國內(nèi)企業(yè)展開了宏大的產(chǎn)能規(guī)劃。12寸片的規(guī)劃產(chǎn)線約20條，如果均如期投產(chǎn)，2023年累計(jì)產(chǎn)能將達(dá)到560萬片/月，如果再加上天芯硅片、中芯環(huán)球等項(xiàng)目，12寸片的產(chǎn)能甚至高達(dá)800萬片/月，這一產(chǎn)能不僅遠(yuǎn)高于國內(nèi)市場(chǎng)的需求，也超過了20 xx年全球的需求。8寸片的擴(kuò)產(chǎn)相對(duì)較少，包含規(guī)劃項(xiàng)目產(chǎn)能約345萬片/月。就已公布規(guī)劃來看，國內(nèi)硅片擴(kuò)產(chǎn)涉及的投資金額已經(jīng)接近1500億。表1：國內(nèi)半導(dǎo)體硅片產(chǎn)線梳理（包含規(guī)劃中產(chǎn)線）企業(yè)8寸片規(guī)劃產(chǎn)能（萬片/月）12寸片規(guī)劃產(chǎn)能（萬片/月）規(guī)劃投資額（億元）1上海新晟60682超硅上海*301003超硅xx5

34、0550超硅成都5050天津領(lǐng)先中環(huán)領(lǐng)先無錫一期7515100中環(huán)領(lǐng)先無錫二期35100金瑞泓129金瑞泓衢州40105010金瑞泓微電子308311有研德州23308012杭州中芯3520 6013寧夏銀和一期153114寧夏銀和二期35206015合晶鄭州20205716安徽易芯153017奕斯偉西安5011018四川經(jīng)略10405019啟世半導(dǎo)體12020020中晶嘉興10011021睿芯晶1020合計(jì)3456621409資料來源：芯思想研究院，其中超硅上海有1萬片/月的18寸片產(chǎn)能規(guī)劃國產(chǎn)化大硅片市場(chǎng)空間廣闊但短期來看項(xiàng)目盈利情況尚不清晰。上海硅產(chǎn)業(yè)集團(tuán)的子公司上海新昇在20 xx年實(shí)

35、現(xiàn)了12寸片量產(chǎn)，20 xx年產(chǎn)能已經(jīng)達(dá)到約15萬片/月，是國內(nèi)大硅片進(jìn)展最領(lǐng)先的企業(yè)，但目前盈利情況也不明朗。上海新昇的大硅片項(xiàng)目20 xx年開建，可見項(xiàng)目的投資回報(bào)期是比較長的。大硅片項(xiàng)目本身進(jìn)入門檻很高，制造工藝需長時(shí)間經(jīng)驗(yàn)積累，即使量產(chǎn)后，也需要客戶長時(shí)間的驗(yàn)證，而在這個(gè)過程中，每年仍需持續(xù)投入研發(fā)，進(jìn)行折舊，以及進(jìn)一步擴(kuò)產(chǎn)攤薄成本，這些特點(diǎn)體現(xiàn)在財(cái)務(wù)上就是項(xiàng)目盈利薄弱甚至連續(xù)虧損。盡管目前國內(nèi)外晶圓廠的擴(kuò)產(chǎn)都以12寸為主，但原因是多方面的，而非僅僅因?yàn)?寸產(chǎn)線競(jìng)爭力不足。一方面國際設(shè)備廠多已停止或減少8寸廠設(shè)備生產(chǎn)，使用二手設(shè)備無法支持企業(yè)進(jìn)行大幅擴(kuò)產(chǎn)。而國內(nèi)企業(yè)在強(qiáng)政策的扶持下，也

36、更加傾向于直接展開投資規(guī)模和下游需求更大的12寸項(xiàng)目。8寸晶圓對(duì)應(yīng)的主要產(chǎn)品模擬芯片、功率半導(dǎo)體均呈增長態(tài)勢(shì)。根據(jù)第三方機(jī)構(gòu)的預(yù)測(cè)，模擬電路市場(chǎng)規(guī)模20 xx年到2023年的年復(fù)合增速為7.4%，是集成電路中增長非常迅速的細(xì)分子行業(yè)。模擬芯片強(qiáng)調(diào)高信噪比、低失真，電阻、電容、電感都會(huì)產(chǎn)生噪音或者失真，高端制程可能影響芯片性能，因此模擬芯片通常使用28nm以下的傳統(tǒng)制程，對(duì)材料和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的積累要求更高。功率半導(dǎo)體包括高性能分立器件以及電源管理IC,在涉及電流的場(chǎng)景基本都有功率半導(dǎo)體的身影。功率半導(dǎo)體的前端制造同樣不需要先進(jìn)制程,部分產(chǎn)品技術(shù)壁壘低,是我國本土產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展最為成熟的一類產(chǎn)品,國內(nèi)企業(yè)

37、具備了中低端產(chǎn)品的生產(chǎn)能力,高壓MOSFET和IGBT國產(chǎn)化率依然很低,約在10-15%,是國內(nèi)企業(yè)可以重點(diǎn)突破的領(lǐng)域,而下游國產(chǎn)企業(yè)的突破才能有效加速上游硅片應(yīng)用的國產(chǎn)化。圖34：20 xx年中國MOSFET銷售額占比27.928.44.9?6.6?6.6?8.7?16.9英飛凌安森美華潤微瑞薩東芝意法半導(dǎo)體其他資料來源：華潤微公告，表2：國內(nèi)可用于功率器件制造的晶圓產(chǎn)能集中在8寸及以下城市晶圓尺寸產(chǎn)能（千片/月）華虹宏力上海8寸60華潤微電子xx8寸43中車株洲所株洲8寸50華潤華晶無錫6寸120（折合8寸67.5）杭州立昂杭州6寸105（折合8寸59.06）菲尼克斯樂山6寸30（折合8寸16.88）吉林華微吉林6寸6（折合8寸3.38）西安衛(wèi)光西安6寸30（折合8寸16.88）天津中環(huán)天津6寸30（折合8寸16.88）積塔半導(dǎo)體（先進(jìn)）上海5寸、6寸、8寸30（折合8寸）中車株洲所株洲6寸5（折合8寸2.81）合計(jì)（折合8寸）8寸366.38資料來源：芯謀研究，業(yè)務(wù)建議及風(fēng)險(xiǎn)分