一片硅晶圓對(duì)全球半導(dǎo)體市場(chǎng)的影響分析

作為百億美元級(jí)別的行業(yè)，半導(dǎo)體材料的市場(chǎng)規(guī)模不算很大，但其內(nèi)部材料種類繁多，單一產(chǎn)品市場(chǎng)規(guī)模小、技術(shù)要求高、子行業(yè)之間差異較大。其中硅片占比半導(dǎo)體材料市場(chǎng)銷售額高達(dá)36.6%，是晶圓廠采購(gòu)材料中最重要的環(huán)節(jié)。

硅材料因其具有單方向?qū)щ娞匦?、熱敏特性?a target="_blank">光電特性、摻雜特性等優(yōu)良性能，可以生長(zhǎng)為大尺寸高純度晶體，且儲(chǔ)量豐富、價(jià)格低廉，故而成為全球應(yīng)用最廣泛、最重要的半導(dǎo)體基礎(chǔ)材料，并發(fā)揮著重要的行業(yè)支撐作用。

目前全球半導(dǎo)體市場(chǎng)中，90%以上的芯片和傳感器都是基于硅材料制造而成，廣泛應(yīng)用于IC、LED、MEMS、分立器件等領(lǐng)域，其中IC領(lǐng)域應(yīng)用占比和難度最大。

半導(dǎo)體硅片是指由硅單晶錠切割而成的薄片，又稱硅晶圓，處于集成電路產(chǎn)業(yè)鏈上游。

在摩爾定律的驅(qū)動(dòng)下，大尺寸是硅片制造技術(shù)進(jìn)步的方向，半導(dǎo)體硅片的直徑越大，在單片硅片上可制造的芯片數(shù)量就越多，分?jǐn)偟膯挝怀杀鞠陆怠?a target="_blank">晶圓制造產(chǎn)線的制程和尺寸這兩個(gè)參數(shù)一旦確定下來(lái)一般無(wú)法更改。

硅片尺寸從早期的2寸、4寸（1980年代主流），發(fā)展為現(xiàn)在的6寸（1990年代主流）、8寸和12寸（目前的主流產(chǎn)品）。

2020年之前，國(guó)內(nèi)主要是以8寸晶圓廠為主，隨著大基金的持續(xù)投入和地方政府的配套資金支持，12寸晶圓廠積極擴(kuò)建。

不同尺寸產(chǎn)品、工藝制程及主力晶圓尺寸：

我國(guó)12寸硅片基本完全依賴進(jìn)口，8寸硅片國(guó)產(chǎn)化率約在10%左右，6寸硅片國(guó)產(chǎn)化率約50%。

6寸硅片主要用在功率半導(dǎo)體，射頻和MEMS，其中以負(fù)極管，晶閘管功率器件為主。

8寸和12寸硅片針對(duì)的主力產(chǎn)品不同，但部分需求也有交叉。

8寸硅片主要應(yīng)用在90nm-0.25μm制程中，其需求最主要的動(dòng)力是汽車電子和物聯(lián)網(wǎng)，產(chǎn)品方面有功率器件、模擬IC、低像素的CIS、指紋識(shí)別、顯示驅(qū)動(dòng)和智能卡等。8英寸晶圓產(chǎn)能中約47%來(lái)自于Foundry，其余產(chǎn)能需求主要來(lái)自于IDM。

12寸硅片是目前最主流的硅片尺寸，主要應(yīng)用在90nm以下，應(yīng)用于邏輯芯片和存儲(chǔ)器（DRAM、NAND）。其中存儲(chǔ)器連續(xù)兩年貢獻(xiàn)了全球半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模的主要增量，而DRAM作為電子產(chǎn)品重要組件之一。

根據(jù)臺(tái)積電季報(bào)，全球芯片制造產(chǎn)能中，預(yù)計(jì)20nm及以下制程占比12%，32/28nm至90nm占比41%。隨著制程技術(shù)的推進(jìn)，7nm以下制程占比顯著提升，對(duì)12寸硅片需求持續(xù)保持旺盛。

12寸硅片客戶庫(kù)存水平：

18寸硅片（450mm）是大尺寸方向下一階段的目標(biāo)。

早在2011年全球五大半導(dǎo)體廠商臺(tái)積電、IBM、英特爾、三星和Global Foundries就共同成立了450mm聯(lián)盟（G450C），表態(tài)要推進(jìn)450mm的應(yīng)用，全球范圍內(nèi)還有EEMI450，Metro450等推動(dòng)18寸晶圓的計(jì)劃。

但由于18寸晶圓的設(shè)備研發(fā)難度大，產(chǎn)線投資額極高，設(shè)備和制造廠商的推動(dòng)力度并不充足。

目前從下游客戶的情況來(lái)看，12寸片也基本可以滿足制造工藝的需求，其主力尺寸的地位仍將延續(xù)。

晶圓廠產(chǎn)能市占率：

半導(dǎo)體硅片是技術(shù)、資金、人才密集型行業(yè)，行業(yè)壁壘高，呈現(xiàn)寡頭壟斷的局面。

全球前五大半導(dǎo)體硅片巨頭占據(jù)了市場(chǎng)約92%的份額，分別是日本信越（Shin-Etsu）、日本勝高（Sumco）、中國(guó)臺(tái)灣環(huán)球晶圓（Global Wafer）、德國(guó)世創(chuàng)（Siltronic）和韓國(guó)SK Siltron。

其中日本兩家龍頭供應(yīng)商的市占率總和超過(guò)50%。

12寸大硅片的主要參與者也是上述企業(yè)，但由于工藝難度大，集中度更高，五大巨頭囊括了95%的市場(chǎng)份額。

海外企業(yè)12寸硅片擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃：

2020年12月10日，環(huán)球晶圓宣布同意以37.5億歐元收購(gòu)德國(guó)硅片制造商SiltronicAG，此次收購(gòu)合并完成后，環(huán)球晶圓有望成為全球最大的硅片制造商，全球市場(chǎng)集中度將進(jìn)一步提高。

中國(guó)大陸的半導(dǎo)體硅片企業(yè)有滬硅產(chǎn)業(yè)，中環(huán)股份，金瑞泓，超硅，奕斯偉，中晶嘉興，協(xié)鑫集成，有研新材，中欣晶圓等，主要生產(chǎn)8寸及以下的半導(dǎo)體硅片。

目前國(guó)內(nèi)有大量在建和規(guī)劃中的芯片制造產(chǎn)能。根據(jù)芯思想研究院數(shù)據(jù)，目前已公布的硅片投產(chǎn)項(xiàng)目超過(guò)25個(gè)，其中8寸、12寸產(chǎn)能將分別達(dá)到348、672萬(wàn)片/月，總規(guī)劃投資金額1409億元。

國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體硅片產(chǎn)線梳理（包含規(guī)劃中的產(chǎn)線）：

根據(jù)產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)數(shù)據(jù)，若按照8、12寸硅片投資0.6、1.8億元/萬(wàn)片、設(shè)備投資占比75%測(cè)算，我國(guó)半導(dǎo)體硅片設(shè)備總市場(chǎng)空間高達(dá)1064億元，假設(shè)未來(lái)10年建設(shè)產(chǎn)能完成，則對(duì)應(yīng)設(shè)備年均市場(chǎng)空間106.4億元，未來(lái)核心半導(dǎo)體硅片設(shè)備廠商有望率先受益。

半導(dǎo)體行業(yè)的工藝發(fā)展呈現(xiàn)著兩大趨勢(shì)：

一是基于摩爾定律，不斷追求先進(jìn)制程，縮小芯片特征尺寸，目前存儲(chǔ)芯片、CPU、邏輯芯片等產(chǎn)品延續(xù)著這一趨勢(shì)，代表企業(yè)包括臺(tái)積電、三星、英特爾、中芯國(guó)際。

二是超越摩爾定律，包括開發(fā)新一代半導(dǎo)體材料，在物理結(jié)構(gòu)和電路設(shè)計(jì)方面實(shí)現(xiàn)突破，模擬電路、傳感器、電源管理等產(chǎn)品比較明顯的符合這一趨勢(shì)，代表企業(yè)包括聯(lián)電、格羅方德、華虹等。

半導(dǎo)體工藝的高度精細(xì)化和復(fù)雜化導(dǎo)致其供應(yīng)鏈相對(duì)穩(wěn)定和封閉。

目前，我國(guó)半導(dǎo)體硅片市場(chǎng)仍主要依賴于進(jìn)口，與海外成熟的供應(yīng)商相比，國(guó)內(nèi)硅片廠商從技術(shù)到成本均處于弱勢(shì)。

但隨著中芯國(guó)際、華力微電子、長(zhǎng)江存儲(chǔ)、華虹宏力等中國(guó)大陸芯片制造企業(yè)的持續(xù)擴(kuò)產(chǎn)，對(duì)于半導(dǎo)體硅片的需求仍將持續(xù)增長(zhǎng)。

2019年底新修訂的《瓦森納協(xié)議》中增加了對(duì)于12英寸硅晶圓制造技術(shù)的出口管制，具體針對(duì)的就是應(yīng)用于14nm制程的大硅片生產(chǎn)技術(shù)，因此基于產(chǎn)業(yè)安全的考慮，即使目前技術(shù)工藝成本均沒(méi)有優(yōu)勢(shì)，支持國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體硅片的發(fā)展也具有迫切性。

2017年至2020年，中國(guó)大陸半導(dǎo)體硅片銷售額年均復(fù)合增長(zhǎng)率進(jìn)高于同期全球半導(dǎo)體硅片的年均復(fù)合增長(zhǎng)率，在AI和5G兩大新興產(chǎn)業(yè)的拉動(dòng)下，將持續(xù)帶動(dòng)晶圓廠對(duì)12英寸硅片需求增加，我國(guó)企業(yè)仍具有較大的進(jìn)口替代空間。

編輯：hfy