2022年半导体硅片行业市场现状及发展趋势分析 半导体硅片行业进口替代进程加速

1.硅片——半导体产业链中最关键的材料

半导体硅片又称硅晶圆片，在半导体材料中市场占比达到 35%，是半导体第一大材料。通过对硅片进行光刻、 离子注入等手段，可以制成集成电路和各种半导体器件。半导体硅片是半导体材料中成本占比最高，在产业 链中最关键的半导体材料。

半导体硅片作为芯片制造最重要的材料，是我国半导体产业链与国际先进水平差距最大的环节之一，目前主 要是 300mm（12 英寸）和 200mm（8 英寸）硅片。300mm 硅片终端需求拉动主要为通讯设备，5G，手 机以及数据中心等；200mm 及以下的硅片大多应用于物联网，通讯设备，汽车和工业电子设备等领域。半导体硅片主要制备方法包括直拉法和区熔法，目前 95%以上采用的是直拉法，直拉法成为率先需要突破的 工艺。目前工业上生产单晶硅通常采用的是直拉法（CZ 法），它是制造单晶硅的一种重要方法。直拉法（CZ） 法硅片主要用在逻辑和存储器芯片中，市场占比约为 95%。区熔法（FZ）硅片主要用在部分功率芯片中，市 场占比约为 4%，区熔硅片电阻率较高，但机械性能差，主要用于功率半导体。

2.先进制程与特色工艺推动半导体硅片行业发展

半导体硅片未来供需缺口有望拉大，下游客户库存持续降低。根据 SUMCO 数据，由于晶圆厂从 2022 开 始陆续释放新增产能，半导体硅片需求增长领先于行业产能释放，行业供需缺口有望从 2022 年开始逐步扩 大。（报告来源：未来智库）

中国半导体市场全球市场占比持续提升，2025 年有望达到 50%。我国作为全球最大的集成电路和分立器件 市场，已实现分离器和低端集成电路国产化，但高端芯片国产化依然是卡脖子问题。中国半导体硅片市场销售额增速远超全球。全球半导体硅片销售额约为 126 亿美元，同比增长 12.5%，出 货面积同比增长 14.2%。其中，中国市场销售额约为 16.56 亿美元，占比 13.1%，2016-2021 年间年均复合 增长率高达 27.08%。

中国晶圆代工厂 2020 年全球占比 22%，而半导体硅片龙头沪硅产业在全球半导体硅片厂商中的份额排名第 七，市占率仅为 2.2%，未来具有较大的提升空间。随着 5G，智能汽车，物联网等终端需求增长，全球硅片出货量将保持稳定增长，先进制程对应的硅片占比 持续提升。

特色工艺硅片受益于智能化进程，法国 Soitec 股价 2 年涨幅 575%，SOI 硅片或将迎来强劲增长。Soitec 成立于 1992 年，它以一项突破性的晶圆键合和剥离技术——Smart Cut 打开了半导体领域的全新市场，收入 全球排名第五，也是全球最大的优化衬底供应商。Soitec 拥有的 Smart Cut、Smart Stacking、Epitaxy 等核 心技术，主要面向服务器、智能手机、工业和汽车应用、云和物联网等市场。Soitec 于 1999 年成功在欧洲 证券交易所上市，产能每年高达 200 万个晶圆。 2017 年至今，Soitec 股价从 36 欧元上涨至 2019 年的 243 欧元，截止 2022 年 7 月 1 日收盘价为 130.75 欧元。

SOI 硅片即绝缘体上硅，是常见的硅基材料之一，主要用于射频前端芯片、功率器件、汽车电子、传感器以 及星载芯片等。SOI 芯片要求耐高压、耐恶劣环境、低功耗、集成度高的芯片上，其核心特征是在顶层硅和 支撑衬底之间引入了一层氧化物绝缘埋层。 近年来，半导体市场回暖并迅速升温，在智能手机、物联网、汽车电子等下游终端产品的需求拉动下，全球 SOI 硅片市场规模快速增长。据 SEMI 统计，全球 SOI 硅片的市场规模从 2015 年的 4.31 亿美元增长至 2020 年的 10.33 亿美元，复合增长率为 19.10%。

3.政策助力缩短技术短板，进口替代进程提速

政策持续加码，半导体硅片国产化进程加速。自 2010 年以来，工信部、科技部等部门陆续发布了半导体硅 片研发、税收优惠与产业化系列政策，内容涉及在集成电路半导体硅片领域实现突破、加速 12 英寸硅片等 关键材料的产业化进程等内容。细节上，为全面发展半导体产业，减少或缩短技术短板，半导体硅片作为国 家战略新兴产业，受到政策大力支持。

2020 年，中国政府大力扶持硅片产业发展，多地投建硅片生产商并扩大硅片产能，晶圆厂产能以 13％的复 合年增长率增长。我国晶圆生产从 2015 年的每月 230 万片增长到 2020 年的 471.7 万片，预计在 2035 年能够 实现 858.3 万片，但目前我国生产主流硅片为 200mm， 300mm 硅片的产品质量方面的差距正与国际尖端产 品逐步缩小。 半导体硅片上游设备与材料门槛高，12 英寸硅片生长设备主要掌握在美国、日本厂商手中，多晶硅料主要 是德国、美国和日本厂商生产提供。（报告来源：未来智库）

半导体硅片制造的生产流程较长，涉及工艺繁多，长晶炉成为最重要的生产环节。据半导体行业协会的数据， 国内主要硅片企业近年来规划了多个大硅片建设项目，预计 2020 年-2022 年中国大陆硅片厂总规划投资额 约为 1150 亿元。根据设备购买清单统计，标准硅片产线的投资 60-70%将用于生产线上设备采购， 2020 年 -2022 年有望带动 570-800 亿元的硅片设备需求。

从设备的采购情况看，长晶设备约占设备总投资的 25%，日本 Ferrotec 是全球半导体级别长晶炉的龙头， 在 12 英寸半导体硅片长晶炉领域市占率高达 80%以上。制造硅片的核心设备是单晶炉，国际主流硅片厂商 的单晶炉都是自己制造，但依托于采购日系设备改进设备，差距也在不断缩小。例如信越化学和 SUMCO 都 是公司自己独立设计或者通过控股子公司设计制造，并且签订严格的保密协定，导致外界厂商高规格单晶炉 无法供货。但中国台湾地区的环球晶圆和几个硅片大厂通过采购日本设备并加以工艺改进，已经能够突破设备壁 垒。 在半导体集成电路长晶设备方面，部分厂商单晶炉已实现国产替代，除采购国外硅料之外，国产多晶硅料的 占比也正逐步提升。国内北方华创、连城精密和晶盛机电的 12 英寸单晶炉虽然与国际水平仍存在差距，但 技术方面的差距已在不断缩小。

上游半导体硅片原料电子级多晶硅主要依赖进口，但硅料厂商充分竞争且批量生产，半导体硅片厂商受上游 的限制逐步降低。电子级多晶硅相较于光伏级多晶硅，纯度和杂质控制要求更高，通常要求纯度到达 99.9999999%以上（9N~11N）。在此之前世界范围内能完全生产电子级多晶硅产品，只有 Wacker、hemlock、 三菱等企业，关键性的技术主要掌握在德国、日本和美国为首的企业手中，目前已出现部分国产多晶硅料厂 商。国内厂商部分厂商已具备 12 寸硅片国产替代能力，通过国内主流晶圆厂验证，产能快速释放。据 SEMI 数 据，全球 300mm 半导体硅片 2020 年出货量约 627 万片/月，预计 2022 年将超过 700 万片/月；而中国大 陆 300mm 芯片制造企业 2020 年末安装产能约为 85 万片/月，预计 2022 年 300mm 安装产能将超过 120 万片/月。

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