硅片深度报告：半导体材料·硅片投资宝典

半导体行业硅片深度报告总结

核心内容

本报告聚焦于半导体硅片行业，分析其在技术发展、制造难度、成本结构及市场前景等方面的情况，并指出修订版《瓦森纳协议》对硅片行业的影响，强调国产替代的重要性。

主要观点

1. 硅片的重要性
   硅片是半导体制造的基础材料，被视为半导体大厦的基石。其在半导体行业中的应用广泛，主要应用于逻辑芯片、存储芯片、功率器件等领域。

2. 硅片制造技术
   硅片制造主要分为直拉法（CZ）和区熔法（FZ）两种方式。CZ法是当前主流技术，适用于逻辑和存储芯片，而FZ法主要用于功率芯片，具有更高的纯度和电阻率。

3. 制造难度与壁垒
   硅片制造具有较高的技术、认证、设备和资金壁垒。尤其是300mm硅片，对平整度、翘曲度、表面金属残余量等参数要求极高，导致制造难度大。

4. 成本结构
   硅片制造成本主要由原材料、制造费用和人工成本构成。其中，原材料成本占比最高，约为47%。CZ法和FZ法在成本结构上存在差异，CZ法对坩埚和电力成本依赖较大。

5. 市场潜力
   随着全球晶圆厂的建设加速，硅片市场需求持续增长。预计2020年至2022年将是硅片需求的爆发期，中国大陆市场将成为主要增长点。

关键信息

硅片技术发展路径

• 尺寸发展：从0.75英寸发展到300mm，未来可能发展到450mm。
• 结构发展：从普通硅片发展到外延硅片（EW）和绝缘体上硅（SOI）硅片。

硅片制造过程

• CZ法：通过直拉法制造单晶硅棒，适用于逻辑芯片和存储芯片。
• FZ法：通过区熔法制造，适用于功率芯片，具有更高的纯度和电阻率。

硅片市场前景

• 全球市场：2018年全球硅片出货面积达127亿平方英寸，市场销售额为114亿美元。
• 中国市场：2018年半导体材料销售额达84.4亿美元，占全球的16.2%。预计2020-2022年将有大量晶圆厂投产，带动硅片需求增长。

国产替代趋势

• 8寸硅片：国产替代已开始，硅产业集团和中环股份等公司已稳定供货。
• 12寸硅片：目前国产化率较低，但随着新建晶圆厂的投产，将迎来国产替代的爆发期。
• 风险提示：客户进展缓慢、价格下降、行业景气度下行。

关注标的

• 8寸硅片：沪硅产业、超硅半导体。
• 12寸硅片：硅产业集团、中环股份、立昂微电、有研新材、奕斯伟。
• 区熔硅片：中环半导体。
• 重掺杂硅片：立昂微电。
• SOI硅片：硅产业集团、有研新材。

行业催化剂

• 晶圆厂建设超预期。
• 国产替代率超预期。

行业评级

• 半导体行业：看好。

相关报告

1. 《半导体设备/材料迎来国产代替窗口期》2020.03.12
2. 《【浙商电子行业点评】GaN（氮化镓）市场的爆发前夜》2020.02.16
3. 《智能医疗：疫情过后的物联网新机会》2020.02.05
4. 《半导体行业处于上升轨道，各环节国产替代有序进行》2018.02.06
5. 《一周行业要闻及观点传递8.21-8.27》2017.08.28

图表目录

• 图1：硅元素和硅片
• 图2：半导体硅片和光伏硅片
• 图3：单晶硅晶胞结构
• 图4：单晶SiC晶胞结构
• 图5：单晶硅和多晶硅的晶胞排序
• 图6：单晶硅和多晶硅的外表
• 图7：单晶硅电池片正反面
• 图8：多晶硅电池片正反面
• 图9：半导体硅片制造过程
• 图10：不同尺寸晶圆的参数
• 图11：硅片大小的发展
• 图12：外延硅片生长过程
• 图13：外延片的不同参杂
• 图14：普通硅片MOS结构
• 图15：SOI硅片MOS结构
• 图16：四种制造SOI硅片技术
• 图17：离子注入方式形成绝缘体上硅
• 图18：wafer bonding方式形成绝缘体上硅
• 图19：sim-bond方式形成绝缘体上硅
• 图20：Smart-cut方式形成绝缘体上硅
• 图21：CZ（直拉法）半导体硅片制造过程
• 图22：CZ法拉单晶示意图
• 图23：CZ法拉单晶的方法
• 图24：拉单晶之后的硅棒
• 图25：FZ法拉单晶空间结构
• 图26：FZ拉单晶示意图
• 图27：CZ法拉单晶成本结构
• 图28：CZ法拉单晶过程成本结构
• 图29：多晶硅片成本结构
• 图30：多晶硅长晶成本结构
• 图31：2018年硅产业营业成本构成
• 图32：2018年硅产业原材料构成
• 图33：2018年硅产业制造费用占比
• 图34：2018年硅产业集团部分成本构成
• 图35：硅片制造产业的主要壁垒
• 图36：晶圆材料占比
• 图37：不同材料晶圆的适用范围
• 图38：不同晶圆尺寸对比
• 图39：全球代工厂市占率
• 图40：同功率充电器体积对比
• 图41：硅衬底GaN外延片简单结构
• 图42：英飞凌SiC-MOSFET与Si-IGBT对比
• 图43：英飞凌SiC-MOSFET价格和导通电阻的关系
• 图44：2018年半导体材料消耗占比
• 图45：半导体制造材料成本占比
• 图46：2009-2019全球硅晶圆出货面积
• 图47：2009-2019全球硅晶圆营业额
• 图48：硅晶圆不同尺寸出货占比
• 图49：12寸晶圆下游应用
• 图50：智能手机各部分硅晶圆出货占比
• 图51：中国大陆硅片销售额和增速
• 图52：中国大陆硅片需求变化
• 图53：全球半导体材料销售额及增速
• 图54：各个国家和地区历年半导体材料销售额
• 图55：2002-2023年全球12寸晶圆厂数量
• 图56：全球产能增加量
• 图57：2010-2020中国半导体晶圆厂投资额
• 图58：国家大基金一期投资比例
• 图59：主流智能手机BOM成本拆解
• 图60：不同手机的主要芯片成本比例
• 图61：中国大陆硅片销售额和增速
• 图62：中国大陆硅片需求变化
• 图63：全球半导体硅片价格
• 图64：不同制程工艺硅片的价格指数
• 图65：中国大陆不同尺寸硅片占比
• 图66：硅产业集团不同尺寸硅片的价格
• 图67：公司营收持续增长
• 图68：公司净利润情况
• 图69：2018年4-12月公司主营业务构成
• 图70：公司销售毛利率与净利率情况
• 图71：公司营收持续增长
• 图72：公司净利润情况
• 图73：公司销售毛利率及净利率情况
• 图74：公司营收情况
• 图75：公司毛利率及净利率情况
• 图76：环球晶圆四次并购历史
• 图77：公司营收持续增长
• 图78：公司净利润情况
• 图79：环球晶圆毛利率及净利率情况
• 图80：硅产业主要硅片生产子公司
• 图81：公司营收持续增长
• 图82：公司净利润情况
• 图83：公司主营业务构成
• 图84：公司销售毛利率与净利率情况
• 图85：硅产业主要硅片生产子公司
• 图86：公司营收持续增长
• 图87：公司净利润情况
• 图88：公司主营业务构成
• 图89：公司销售毛利率与净利率情况
• 图90：公司营收持续增长
• 图91：公司净利润情况
• 图92：公司主营业务构成
• 图93：公司销售毛利率与净利率情况
• 图94：公司营收持续增长
• 图95：公司净利润情况
• 图96：公司主营业务构成
• 图97：公司销售毛利率与净利率情况
• 图98：公司营收持续增长
• 图99：公司净利润情况

表格目录

• 表1：SOI硅片不同制造技术的性能对比
• 表2：公司细分业务盈利预测
• 表3：第一/二/三代材料性能对比
• 表4：中国地区新增晶圆厂情况
• 表5：2018年全球硅片厂商销售额
• 表6：国内部分硅片制造商的产能情况
• 表7：硅产业子公司情况
• 表8：硅产业实际的产量、销售情况
• 表9：200mm及以下半导体硅片客户认证情况
• 表10：300mm半导体硅片客户认证情况
• 表11：2019年中环股份半导体硅片销售情况
• 表12：上海超硅硅片投产情况
• 表13：立昂微电硅片产能、产量、销量情况
• 表14：立昂微电平均销售价格变化
• 表15：2018年立昂微电半导体硅片前五名客户具体情况
• 表16：有研新材硅片产能情况