摘要：半導(dǎo)體材料行業(yè)集中度高，核心技術(shù)壁壘高，國內(nèi)自給率低。過去幾年，一期大基金的投資推動了晶圓制造，設(shè)計和封測領(lǐng)域的快速發(fā)展，近期二期大基金已準(zhǔn)備就緒，旨在建立自主供應(yīng)鏈，因此也將對上游半導(dǎo)體材料領(lǐng)域進行布局，硅片首當(dāng)其沖。

　　硅是半導(dǎo)體行業(yè)中最重要的材料，90%以上的集成電路芯片是基于硅片作為制造襯底，因此硅片及硅基材料在晶圓制造領(lǐng)域的材料中占比較大，約占整個晶圓制造材料價值的37%（見圖1）。目前，硅片主要應(yīng)用于半導(dǎo)體和光伏領(lǐng)域，在半導(dǎo)體領(lǐng)域的硅片純度要求更高99.9999%-99.9999999%（6N-9N），在部分高端集成電路領(lǐng)域中甚至以9N硅為主。

　　圖1 集成電路領(lǐng)域中半導(dǎo)體材料各組分占比

　　（資料來源：公開資料，五度易鏈行業(yè)研究中心）

大尺寸化是主要趨勢，12英寸硅片占比提升

　　提拉單晶技術(shù)限制硅片尺寸的大小，硅片的尺寸隨著時間的推移、技術(shù)的進步逐步提升，從1965年2英寸（50mm）硅片研發(fā)，到1997年8英寸（200mm）量產(chǎn)，再到2005年的12英寸（300mm）量產(chǎn)應(yīng)用，硅片尺寸的提升反映了下游需求和提拉技術(shù)的進步。未來將會有18英寸（450mm）硅片的誕生，但由于設(shè)備研發(fā)難度較高，目前制造廠對于18寸的推動力不大，主流工藝以12寸和8寸硅片為主，6寸為輔（見圖2）。

　　圖2 6-18英寸大硅片對比圖

　　（資料來源：公開資料，五度易鏈行業(yè)研究中心）

　　2015年到2018年12英寸硅片市占比從62.6%提升到68.9%（見圖3）。12英寸硅片與8英寸硅片相比，面積比為2.25，但是實際上可使用率（單位晶圓可生產(chǎn)的芯片數(shù)量）比約為2.5，即大尺寸的硅片可以每單位面積生產(chǎn)數(shù)量更多的芯片，有助于大幅提高生產(chǎn)效率。目前8英寸硅片主要用于生產(chǎn)功率半導(dǎo)體和微控制器，邏輯芯片和存儲芯片則需要12英寸硅片，大尺寸硅片趨于高端芯片領(lǐng)域的應(yīng)用，硅片大尺寸化是主要趨勢。

　　圖3 2015-2018年12英寸硅片市占比變化

　　（資料來源：SEMI，五度易鏈行業(yè)研究中心）

硅片壟斷嚴重，區(qū)域化明顯

　　硅片是資金與技術(shù)雙密集型領(lǐng)域，產(chǎn)品品質(zhì)控制極為嚴格且存在很高的技術(shù)壁壘，下游客戶認證時間長，難度大，因此硅片廠商往往需要長時間的技術(shù)和經(jīng)驗積累才能夠有效提升半導(dǎo)體材料產(chǎn)品的品質(zhì)，進而獲得訂單，開拓市場。目前全球硅片產(chǎn)能集中度高（見圖4），2018年全球半導(dǎo)體硅片（包括拋光片、外延片、SOI 硅片）行業(yè)銷售額被五大家族占據(jù)89%，分別為：日本信越化學(xué)28%，日本住高25%，中國臺灣地區(qū)環(huán)球晶圓14%，德國Siltronic 14%，韓國SK Siltron 10%。

　　圖4 硅片產(chǎn)能分布

　?。ㄙY料來源：公開資料，五度易鏈行業(yè)研究中心）

　　回顧硅片歷史，主要的硅片企業(yè)跟隨下游晶圓制造廠商的成長而發(fā)展壯大，全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移和產(chǎn)業(yè)鏈分工趨勢深刻影響了現(xiàn)有硅片巨頭的區(qū)域。早期硅片企業(yè)的代表，美國MEMC隨著美國在晶圓制造產(chǎn)業(yè)外流而市場份額逐漸被蠶食（2000年以前）；日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的興起推動并成就了兩大巨頭信越化學(xué)和住高（1980-至今）；歐洲強大的半導(dǎo)體基礎(chǔ)（包括晶圓制造環(huán)節(jié)）孕育了德國Siltronic（1950-至今）；韓國和臺灣地區(qū)晶圓制造業(yè)務(wù)的崛起，助推了韓國SK Siltron和環(huán)球晶圓等企業(yè)的成長（1980-至今）。整體上硅片發(fā)展呈現(xiàn)區(qū)域化，隨著晶圓制造業(yè)的轉(zhuǎn)移，硅片產(chǎn)能從美國向東亞（日、韓、中國臺灣）轉(zhuǎn)移，背后原因有制造業(yè)鄰近下游需求的空間分布，能夠降低生產(chǎn)成本、促進產(chǎn)品開發(fā)合作、縮短供貨周期、及時響應(yīng)客戶需求，從而完善了上下游的銜接，有效增強產(chǎn)業(yè)競爭力。如今中國大陸晶圓制造的發(fā)展可能打破硅片格局。

產(chǎn)能落地，我國硅片揚帆起航

　　2019年6月，6寸國產(chǎn)化率超過50%，8寸國產(chǎn)化率10%，12寸國產(chǎn)化率小于1%，2019年我國12英寸硅片缺口約為500萬片，我國在提升8英寸硅片產(chǎn)能提升的基礎(chǔ)上重點加強對12英寸硅片產(chǎn)能的投產(chǎn)，見表1。而且隨著近年的投建，國內(nèi)企業(yè)進步明顯，新昇半導(dǎo)體12英寸硅片產(chǎn)品已經(jīng)通過國內(nèi)集成電路制造商華力微和中芯國際的認證，處于國內(nèi)領(lǐng)先地位，天津中環(huán)一期8英寸硅片已經(jīng)投產(chǎn)，下半年12英寸硅片設(shè)備準(zhǔn)備安裝，二期將于2020年開工建設(shè)，投資15億美元，建設(shè)兩條12寸生產(chǎn)線，月產(chǎn)能35萬片。如果產(chǎn)能釋放順利，2023年前后12英寸硅片總規(guī)劃月產(chǎn)能合計超過650萬片/月，8英寸硅片超360萬片/月（假設(shè)進入產(chǎn)能過剩期再遇惡性價格戰(zhàn)，產(chǎn)能釋放按照60%算），12英寸硅片國產(chǎn)率也將提升至10%，8英寸硅片則可能突破20%。

　　表1 國內(nèi)硅片企業(yè)投建情況

　?。ㄙY料來源：芯思想，五度易鏈行業(yè)研究中心）

結(jié)語

　　硅片是晶圓制造中占比最大的材料，硅片大尺寸化是重要的發(fā)展趨勢。硅片隨著下游制造領(lǐng)域的轉(zhuǎn)移而呈現(xiàn)出“區(qū)域化”轉(zhuǎn)移，目前形成以“五大家族”為代表的壟斷型競爭格局。近幾年國內(nèi)廠商紛紛投建，未來若能順利產(chǎn)能釋放，硅片國產(chǎn)率將大幅提升。