2018-半导体硅片：供需缺口持续，国产化蓄势待发_53页-2mb

安信证券电子团队走进“芯”时代系列总结：半导体硅片行业趋势与国产替代

核心内容概览

• 半导体硅片是半导体产业链的基石，广泛应用于集成电路、通信、汽车、计算机等领域。
• 硅材料因储量丰富、熔点高、禁带宽度宽、自然生成SiO2层等优势，仍是当前半导体产业的主要材料，占全球半导体收入的95%以上，集成电路收入的99%。
• 三代半导体材料包括第一代（Si）、第二代（GaAs、InP）和第三代（SiC、GaN），其中Si仍是主流，但第三代材料因其优越性能正逐步扩大应用。
• 硅片尺寸持续增大，12寸硅片已成为主流，占需求的60%以上，8寸及以下需求逐渐减少。
• 硅片供需缺口持续存在，价格持续上涨，国内厂商正加快国产化进程以突破外商垄断。
• 半导体设备需求持续增长，尤其在晶圆制造环节，设备支出占芯片生产线的70%以上。
• 国产替代面临设备、技术、人才、客户认证等多重挑战，但随着国家政策支持和大基金投入，部分企业已取得进展。

主要观点

1. 硅材料的重要性

• 硅材料是半导体产业链的起点，对整个行业具有基础性影响。
• 其优势包括：储量丰富、耐高温、抗辐射、可制备高质量SiO2层，以及低成本的原材料。
• 硅材料仍无法被替代，短期内仍将主导市场。

2. 三代半导体材料发展

• 第一代（Si）：广泛应用于通信、计算机等，仍是主要材料。
• 第二代（GaAs、InP）：具有高电子迁移率、直接带隙等优点，但成本高、原料稀缺。
• 第三代（SiC、GaN）：具有宽禁带、高击穿电场等特性，适用于高频、大功率、高温等场景，但目前技术不成熟、成本高。

3. 硅片尺寸趋势

• 硅片尺寸持续增加，12寸硅片已成为主流，占需求60%以上。
• 18寸硅片因成本高、回报低，发展受限，预计未来12寸仍为主流。
• 12寸硅片对技术和工艺要求高，需严格控制纯度、表面平整度等。

4. 国产替代进程

• 国内大尺寸硅片长期依赖进口，12寸硅片全部需要进口。
• 国内已启动多个大硅片项目，如上海新昇、中环股份、晶盛机电、金瑞泓等，预计2020年后将实现12寸硅片国产化。
• 国产硅片面临设备采购、技术认证、人才短缺等挑战，但政府补贴和政策支持正推动其发展。

5. 设备需求增长

• 半导体设备是产业链上游的重要环节，对产能建设、行业景气度高度相关。
• 2017年全球半导体设备支出560亿美元，2018年预计达630亿美元。
• 晶圆制造设备支出占比最大，预计未来两年将持续增长。

关键信息

硅片制造流程

• 从硅矿石到单晶硅棒，再到抛光片、外延片、SOI等，涉及提纯、拉晶、切割、倒角、研磨、抛光等环节。
• 直拉法（Cz法）用于生产大尺寸硅片，成本低，但杂质较多；区熔法（Fz法）用于生产高纯度硅片，成本高，但杂质少。

硅片尺寸与芯片数量关系

• 芯片数量与硅片面积成正比，12寸硅片一次可制造的芯片数约为8寸的2.5倍。
• 随着晶圆厂扩建，硅片需求持续增长，尤其12寸硅片供不应求。

国产硅片现状

• 上海新昇：国内首家承担300mm大硅片项目的公司，已通过测试片验证，正逐步进入中芯国际等foundry厂供应链。
• 中环股份：国内单晶硅材料龙头企业，已实现8寸区熔硅片量产，正在推进12寸硅片项目，预计2022年形成较大产能。
• 晶盛机电：国内单晶硅生长设备龙头企业，承担多项“02专项”课题，设备国产化率高，与中环股份等企业合作密切。
• 金瑞泓：国内8寸硅片先行者，拥有完整产业链，正在推进12寸硅片项目，与立昂微合作建设大硅片产线。

国产替代的挑战

• 设备依赖：国外设备供应商如德国科堡、日本信越等占据主导地位，国内厂商需突破设备采购与调试难题。
• 技术壁垒：硅片纯度、表面平整度、无缺陷深度等技术指标要求高，国内厂商尚未完全达到国际水平。
• 人才短缺：硅片制造需要大量经验丰富的技术人员，国内人才储备不足。
• 客户认证：国内厂商需通过严格的质量认证才能进入主流foundry供应链，如中芯国际、台积电等。

国内大硅片项目进展

• 上海新昇：总投资68亿元，一期产能10万片/月，预计2020年底产能达30万片/月。
• 中环股份：与无锡市政府、晶盛机电合作建设大硅片项目，预计2022年实现8英寸和12英寸硅片量产。
• 晶盛机电：承担“02专项”课题，已实现多尺寸硅片设备国产化，与中环股份合作紧密。
• 金瑞泓：已建成8英寸硅片产能，正在推进12英寸硅片项目，与立昂微合作建设大硅片产线。

相关公司

上海新昇

• 成立于2014年，总投资68亿元，一期23亿元。
• 已实现12英寸硅片测试片销售，预计2020年底实现30万片/月产能。
• 是国内第一条国产12英寸硅片产线的代表企业。

中环股份

• 国内单晶硅材料龙头企业，区熔单晶硅片全球第三、国内第一。
• 与无锡市政府、晶盛机电合作建设大硅片项目，预计2022年形成较大产能。
• 产品包括8英寸区熔硅片、12英寸抛光片等。

晶盛机电

• 国内单晶硅生长设备龙头企业，承担“02专项”课题。
• 产品包括全自动单晶生长炉、多晶硅铸锭炉、区熔硅单晶炉等。
• 与中环股份深度合作，获得大硅片项目设备订单。

金瑞泓

• 浙江金瑞泓科技股份有限公司，成立于2000年，依托浙江大学硅材料国家重点实验室。
• 主要产品包括抛光片、外延片，年产能近800万片。
• 正在推进12英寸硅片项目，与立昂微合作建设产线。

海外硅片制造龙头

信越（Shin-Etsu）

• 日本最大半导体硅片制造商，占据27%市场份额。
• 2017年营收110.78亿美元，净利润15.75亿美元。
• 产品包括抛光片、退火片、SOI等，技术领先。

胜高（SUMCO）

• 日本高纯硅片制造商，占据26%市场份额。
• 2017年营收23.06亿美元，净利润3.47亿美元。
• 主要产品为抛光片、外延片，注重高端制造，不盲目扩张产能。

环球晶圆

• 台湾半导体硅片制造商，拥有16个生产基地，覆盖3-12寸硅片。
• 主要客户包括台积电、英特尔等，产品用于通讯、汽车、计算机等。

风险提示

• 供需缺口：硅片需求持续增长，但产能释放缓慢，导致价格持续上涨。
• 设备限制：国内设备国产化程度有限，需依赖进口。
• 技术认证：国内厂商需通过严格的质量认证才能进入主流供应链。
• 政策依赖：国产硅片发展受政府政策与资金支持影响较大，存在政策变动风险。