20220308-国信证券-半导体系列报告之四_半导体硅片_摩尔定律演进_半导体硅材料历久弥新_27页_8mb

半导体硅片行业总结

核心内容

半导体硅片是全球半导体制造中需求最大的材料，2021年全球市场规模达到126亿美元，占晶圆制造原材料的38%。硅晶圆是半导体器件和集成电路的基础，其制造流程复杂，涉及拉单晶、切片、研磨、抛光、清洁和检查等多个环节，其中拉单晶是关键工艺。

主要观点

• 行业周期性：半导体硅片市场规模随半导体行业景气度波动，2011-2021年CAGR分别为2.4%和4.6%。
• 技术壁垒：行业具有显著的技术、认证、资金和人才壁垒，先发优势和规模效应突出。
• 供需关系：12英寸硅片需求旺盛，供不应求态势有望延续至2026年，8英寸需求也在增加，小尺寸需求保持稳定。
• 国产替代：在国际关系紧张背景下，国内晶圆厂积极导入国产硅片，推动国内半导体硅片产业快速发展。
• 投资建议：建议关注大尺寸量产企业和细分市场主导企业，如沪硅产业、立昂微、中环股份、中晶科技等。

关键信息

1. 硅晶圆市场规模

• 2021年全球半导体硅片销售额约126亿美元，出货面积约142亿平方英寸。
• 2011-2021年全球半导体硅片出货面积CAGR为14.2%。
• 2021年12英寸硅片出货面积占比达70.9%，8英寸占比22.6%，小尺寸占比6.5%。

2. 行业竞争格局

• 全球市场集中度较高，2020年CR2达50%，主要厂商包括日本信越、SUMCO、中国台湾环球晶圆、德国世创电子等。
• 中国是新增晶圆厂最多的地区，2020-2024年新增25座8英寸和60座12英寸晶圆厂，其中中国大陆新增14和15座。

3. 技术与工艺

• 拉单晶：是硅片制造的核心工艺，主要分为直拉法（CZ法）和区熔法（FZ法），CZ法更适用于大尺寸硅片。
• 切片、研磨、抛光：通过这些步骤提升硅片的表面质量和尺寸精度。
• 清洁和检查：确保硅片符合严格的工艺和质量要求。

4. 12英寸硅片需求

• 12英寸硅片因技术要求高、成本高，目前供不应求，预计将持续至2026年。
• 2021-2025年高性能计算和DRAM对12英寸硅片的需求CAGR分别为14.7%和10%。

5. 国内发展情况

• 国内半导体硅片企业如沪硅产业、立昂微、中环股份等正在加速布局12英寸产线。
• 国内6英寸及以下硅片企业已具备一定市场地位，如中晶科技、麦斯克、有研硅等。

投资建议

• 关注大尺寸量产企业：如沪硅产业、立昂微、中环股份、超硅半导体等，这些企业具备先发优势，有望在未来主导并购整合。
• 关注细分市场主导企业：如中晶科技、麦斯克、有研硅等，小尺寸硅片企业由于前期投资额较小且已实现规模化销售，盈利能力突出。

风险提示

1. 需求不及预期：疫情等因素可能影响下游电子产品需求，从而影响硅片需求。
2. 国产化进程不及预期：国内大尺寸硅片企业可能因技术储备和经验不足，影响产品研发和质量。
3. 持续亏损风险：国内12英寸硅片生产线尚未实现盈利，若无法快速上量，可能面临持续亏损。
4. 产能过剩与竞争加剧：国内众多企业和地方政府布局硅片产业，若产能全部释放，可能导致市场供过于求，竞争加剧。

重点公司盈利预测及投资评级

图表目录

• 图1：半导体材料分类
• 图2：各代半导体材料在功率器件中的应用
• 图3：硅晶圆是晶圆制造过程中占比最大的材料（2018年）
• 图4：半导体硅片分类
• 图5：全球各尺寸半导体硅片出货面积占比（2020年）
• 图6：退火片
• 图7：外延片
• 图8：结隔离硅片
• 图9：S01硅片
• 图10：全球半导体硅片销售额
• 图11：全球半导体硅片出货面积及单价
• 图12：半导体硅片所处产业链位置
• 图13：半导体硅片制造流程
• 图14：直拉法拉单晶
• 图15：区熔法拉单晶
• 图16：半导体硅片制造流程：拉单晶（直拉法）
• 图17：半导体硅片制造流程：拉单晶（区熔法）
• 图18：半导体硅片制造流程：切片
• 图19：半导体硅片制造流程：研磨
• 图20：半导体硅片制造流程：抛光
• 图21：半导体硅片制造流程：清洁和检查
• 图22：半导体硅片行业的主要壁垒
• 图23：半导体硅片行业发展历史
• 图24：全球五大半导体硅片厂商并购史
• 图25：全球半导体硅片行业由分散到集中
• 图26：2020年全球半导体硅片集中度下降
• 图27：2020年全球半导体硅片市占率
• 图28：电子系统中半导体含量提升
• 图29：各尺寸半导体硅片需求量（百万片/月）
• 图30：半导体各尺寸出货量占比
• 图31：半导体各尺寸硅片出货面积占比
• 图32：12英寸半导体硅片需求驱动力
• 图33：高性能计算对12英寸半导体硅片的需求量
• 图34：DRAM对12英寸半导体硅片需求量
• 图35：NAND对12英寸半导体硅片需求量
• 图36：晶圆厂的资本开支计划（十亿美元）
• 图37：12英寸外延片和抛光片需求预期（千片/月）
• 图38：12英寸半导体硅片需求驱动力
• 图39：2020-2024年新增晶圆厂数量
• 图40：2021和2022年新建晶圆厂数量
• 图41：晶圆制造企业对半导体硅片厂商的认证过程
• 图42：国内半导体硅片企业毛利率偏低
• 图43：SUMCO的收入及净利润
• 图44：SUMCO和环球晶圆的毛利率及净利率
• 图45：SUMCO市值随行业周期性波动
• 图46：环球晶圆市值随行业周期性波动

表格目录

• 表1：半导体硅片的种类和比较
• 表2：集成电路用大直径硅抛光片的技术参数要求
• 表3：半导体硅片投资金额较大
• 表4：半导体硅片各尺寸对应的制程和半导体产品
• 表5：国内半导体硅片产能不完全统计(8英寸和12英寸)
• 表6：国内主要半导体硅片企业概览
• 表7：半导体硅片企业经营数据对比