【研报】半导体行业深度：半导体硅片行业全攻略-20200924（30页）_1mb

半导体硅片行业全攻略总结

核心内容

半导体硅片是半导体制造的核心材料，占半导体制造材料市场规模约37%，是集成电路、分立器件、传感器等半导体产品的基础。硅作为半导体材料具有储量丰富、能隙大、表面SiO₂层耐高温等优势，90%以上的半导体产品使用硅基材料制造。随着半导体技术的演进，晶圆尺寸从4英寸逐步发展至12英寸，12英寸晶圆已占全球出货面积的67.22%，成为主流。

主要观点

• 半导体硅片的重要性：硅片是半导体产业链上游材料，是芯片制造的基础，直接影响芯片的良率和性能。
• 技术壁垒：硅片生产技术复杂，涉及热场控制、磁场设计、晶体生长工艺等，技术积累和人才优势是实现量产的关键。
• 市场周期性：硅晶圆市场需求受消费电子创新周期（如手机、PC、Tablet）及汽车电子、功率器件等影响，同时受日元汇率波动影响。
• 国产替代机遇：国内硅晶圆产业起步晚、技术积累不足，但随着下游晶圆厂和IC设计的国产化趋势，国产替代空间巨大。沪硅产业、中环股份、神工股份等公司成为重点关注对象。
• 竞争格局：全球半导体硅片市场长期由日、德、韩企业主导，CR5市占率近20年维持在90%。国内企业如沪硅产业、中环股份、神工股份正逐步追赶。

关键信息

1. 硅晶圆的分类与应用

• 按制程分类：

  • 抛光晶圆（PW）：占硅片应用的70%，广泛用于数字与模拟集成电路、存储器、功率器件等。
  • 退火晶圆（Annealed wafer）：用于消除表面缺陷，具有较强的重金属污染捕获能力，成本低于外延晶圆。
  • 外延晶圆（EW）：在抛光片表面外延生长出不同电阻率的单晶薄膜，用于二极管、IGBT、低功耗IC等。
  • SOI（绝缘体上硅）：具有寄生电容小、短沟道效应小、集成密度高、速度快、功耗低等优点，广泛应用于射频、功率、光通信等领域。

• 按应用场景分为：

  • 正片（PrimeWafer）：用于正式生产。
  • 陪片（TestWafer/DummyWafer/MonitorWafer）：用于测试、调试、监控等辅助用途。

2. 硅晶圆生产流程

• 从矿石到硅片需经过：提纯、长晶、切片、磨片、倒角、热处理、抛光、清洗等步骤。
• 长晶技术是决定硅片质量的关键，影响直径、掺杂剂、晶向、电阻率、厚度等核心指标。
• 抛光片的表面平坦度要求在微米及亚微米级。

3. 市场周期与趋势

• 12英寸硅晶圆需求由消费电子创新周期驱动，8英寸需求由汽车电子、功率、指纹识别等产品需求推动。
• 2013-2019年，全球12英寸硅晶圆月出货量从4KK提升至6KK，呈现稳定上升趋势。
• 2019年全球半导体硅片市场规模受内存需求不振、贸易战等影响有所下滑，但2020年Q1起需求稳步回升。
• 450mm晶圆投产节奏低于预期，主要受高投资成本和技术难度影响。

4. 技术与投资壁垒

• 技术壁垒：硅晶圆生产涉及复杂的热场和磁场控制，对晶体缺陷、杂质浓度、表面质量等要求极高。
• 资金壁垒：硅晶圆行业重资产属性显著，固定资产周转率通常低于2，企业需大量资本投入。
• 人才壁垒：国内硅晶圆产业起步晚，关键技术人才稀缺，研发周期长，需持续投入。

5. 国内企业与市场前景

• 沪硅产业：国内最大的半导体硅片制造商，已实现300mm硅片规模化生产，2020年底预计月产能提升至20万片以上。
• 中环股份：国内唯一同时具备直拉法和区熔法技术的企业，具备3-12英寸全尺寸产品量产能力。
• 神工股份：专注于刻蚀用单晶硅材料，技术达到国际先进水平，2020年上市，进军8英寸低掺杂硅抛光片。

6. 竞争格局与主要企业

• 全球硅片市场由信越化学（Shin-Etsu）、SUMCO、环球晶圆、Siltronic、SK Siltron等企业主导，CR5市占率近90%。
• 信越化学是全球最大的硅片制造商，2018年市占率28%，营业利润率达37%。
• SUMCO是全球第二大硅片制造商，2018年市占率25%，拥有大量专利。
• 环球晶圆是全球第三大硅片制造商，2019年营收12.7亿欧元，EBIT2.98亿欧元。
• SK Siltron是全球第一大硅片制造商，2018年销售额达1兆3462亿韩元。

风险提示

• 技术追赶进度：国内硅片企业技术积累不足，追赶国际领先企业存在难度。
• 新产品送样不及预期：新产品开发和客户认证周期长，可能影响市场拓展进度。

投资建议

• 重点关注企业：沪硅产业、中环股份、神工股份，这些企业具备国产替代潜力，有望在硅片国产化趋势中受益。
• 投资逻辑：随着半导体产业的国产化趋势，硅材料国产化需求增长，国内企业具备一定优势，但需时间积累和客户认证。

行业数据与趋势

• 晶圆尺寸演进：从100mm到450mm，12英寸晶圆成为主流，2019年全球12英寸出货面积占比67.22%。
• 市场规模波动：2019年全球半导体硅片市场规模下降，但2020年起需求回升。
• 客户认证周期：新供应商需9-18个月完成客户认证，影响市场进入门槛。

总结

半导体硅片行业是半导体制造的核心环节，技术壁垒高，市场周期性强，主要由日、德、韩企业主导。国内企业虽起步较晚，但随着国产化趋势的推进，沪硅产业、中环股份、神工股份等企业具备较大的上升空间。未来硅片市场将受益于消费电子、汽车电子、功率器件等需求的增长，同时450mm晶圆的投产节奏仍面临挑战。