硅片大规模投资拉开序幕_国产设备迎来春天_21页_3mb

硅片制备与国产设备发展总结

核心内容

硅片是芯片制造的第一环节，其制备过程包括提纯硅、晶体生长、整型、切片、磨片、倒角、刻蚀、抛光、清洗、评估和包装等步骤。硅片的发展趋势是向大尺寸方向发展，目前主流为 $300\mathrm{mm}$ 及 $400\mathrm{mm}$，大尺寸硅片能够显著降低芯片成本，提高生产效率。由于设备升级成本高昂，晶圆厂更倾向于新建工厂以实现大尺寸升级。

主要观点

1. 硅片行业供不应求：随着全球半导体行业景气度提升，硅片需求持续增长，但供给端由少数寡头企业主导，且扩产速度缓慢，导致硅片价格不断上升。
2. 设备投资需求巨大：由于硅片尺寸升级和产能扩张，设备投资需求大幅增加，预计未来四年设备投资总额约为498.1亿元。
3. 国产设备迎来机遇：国内企业正在加速布局硅片设备领域，特别是在拉晶炉、切割、磨削、CMP抛光等环节，有望实现进口替代。

关键信息

硅片制备流程

• 提纯硅：从硅矿石中提取高纯度半导体级硅（99.9999999%）。
• 晶体生长：采用直拉法（CZ法）和区熔法（FZ法）两种技术，其中直拉法占据85%以上市场份额。
• 整型处理：去除硅锭两端、径向研磨和定位边处理。
• 切片：采用金刚线切割技术，相比传统砂浆切割，具有更高的效率和良率。
• 磨片、倒角和刻蚀：去除表面损伤和杂质，提高硅片质量。
• 抛光：采用化学机械抛光（CMP）技术，使硅片表面光滑。
• 清洗与评估：确保硅片洁净度和符合客户质量标准。
• 包装：使用特氟纶等材料进行包装，减少颗粒污染。

硅片尺寸与性能

• $300\mathrm{mm}$ 硅片面积是 $150\mathrm{mm}$ 的7.5倍，重量是8倍以上。
• $300\mathrm{mm}$ 硅片每块芯片成本比 $200\mathrm{mm}$ 降低约 $30%$。
• 200mm硅片需求持续增长，但供给受限，处于紧平衡状态。

国内投资与设备需求

• 未来四年国内硅片厂投资总额预计达586亿元，其中设备投资约498亿元，占比约85%。
• 主要设备包括拉晶炉、抛光机、测试设备、切割机、清洗设备和耗材。
• 拉晶炉、抛光机和测试设备占设备投资的 $70%$ 左右。

重点公司推荐

晶盛机电

• 公司简介：国内技术先进的光伏及半导体晶体硅生长设备供应商。
• 财务表现：
  • 2017年-2019年收入预计分别为21.53亿、35.14亿、45.22亿元。
  • 净利润预计分别为3.96亿、6.84亿、8.79亿元。
  • EPS分别为0.40元、0.69元、0.89元。
  • PE分别为90.38倍、47.45倍、27.51倍和21.33倍。
• 投资评级：维持“买入”评级。
• 设备布局：公司300mm拉晶炉技术成熟，未来有望实现进口替代；与Revasum合作生产CMP抛光机，提升市场竞争力。
• 市场拓展：公司与无锡市政府、天津中环半导体合作建设“集成电路大硅片项目”，进一步拓展半导体业务。

风险提示

• 硅片设备投资低于预期。
• 行业竞争加剧。
• 宏观经济大幅下滑。

设备投资预测（2017-2020）

硅片设备市场格局

• 拉晶炉：国内企业如晶能科技、晶盛机电技术逐步成熟，有望实现进口替代。
• CMP抛光机：由AMAT和EBARA主导，市场占有率超 $80%$，国内企业如晶盛机电正与Revasum合作，扩大市场份额。
• 外延炉：AMAT占据 $90%$ 市场份额，国内企业北方华创也有涉足。
• 测试设备：技术门槛高，市场由美国应用材料公司主导，国内参与较少。

国内硅片厂投资情况

总结

随着全球半导体行业景气度提升和国内政策支持，硅片行业迎来了供不应求的局面，设备投资需求显著增长。国内企业如晶盛机电在拉晶炉、抛光机等设备领域取得技术突破，有望实现进口替代。未来硅片行业将向大尺寸和外延层方向发展，带来新一轮设备投资热潮。