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1、半导体研磨片产业市场前瞻一、 半导体硅片技术发展半导体硅片的生产工艺流程复杂，涉及工艺众多，主要生产环节包含了晶体成长、硅片成型、外延生长等工艺。晶体成长主要指电子级高纯度多晶硅通过单晶生长工艺拉制成单晶硅棒。硅片成型主要指将单晶硅棒通过滚圆、切割、清洗、研磨、抛光、再清洗去除杂质等工艺，加工成为半导体硅抛光片。外延生长主要指通过化学气相沉积的方式在半导体硅抛光片上生长一层或多层掺杂类型、电阻率、厚度和晶格结构都符合特定器件要求的新硅单晶层，形成半导体硅外延片。光伏行业的硅片尺寸跟随着半导体行业晶圆尺寸发展的步伐，半导体行业晶圆尺寸不断变大，光伏行业尺寸也相应迭代。2019年8月，TCL中环正
2、式推出基于12英寸长晶技术的硅片产品，包含M12（210mm-f295）、M10（200mm-f281）、M9（192mm-f270）三种规格。G12产品将整个产业链提升到全新的平台。作为行业的龙头企业，半导体硅片行业的龙头TCL中环、华润微等企业拥有超千份专利。中国半导体行业协会于1990年11月17日成立，是由全国半导体界从事集成电路、半导体分立器件、半导体材料和设备的生产、设计、科研、开发、经营、应用、教学的单位及其它相关的企、事业单位自愿参加的、非营利性的、行业自律的全国性社会团体。协会宗旨是按照国家的宪法、法律、法规和政策开展本行业的各项活动；为会员服务，为行业服务，为政府服务；在政
3、府和会员单位之间发挥桥梁和纽带作用；维护会员单位和本行业的合法权益，促进半导体行业的发展。二、 半导体硅片竞争分析国外企业产能扩张不如国内企业，国内企业的产能可以填补海外需求的空缺从而提升市场占有率，布局海外客户；下游行业发展快导致需求量较大。国外企业掌握核心技术，国内企业仍需不断研究；行业集中度低。下游企业发展，需求较大；国际贸易摩擦和国际局势不稳定，促进政府加大对半导体产业链的布局和投资，政策利好。国外的贸易摩擦；过度竞争；政策的多变。相较于国外的半导体硅片企业，国内的半导体企业成立较晚。成立较早的外国企业掌握核心科技从而拥有较高的垄断性。近20年，国外呈现市场集中度逐提升的趋势，核心供应
4、商从20多家缩减为至今的5家，企业主要通过兼并收购提升市场份额。对于硅片厂商而言，具备规模优势才能降低生产成本。除此之外，通过布局全产业链，兼并收购产业链上下游的企业，帮助企业提升产业链议价能力。直至2015年，我国的半导体硅片企业才开始进入发展状态。2020年沪硅产业才以22%的市场份额排名全球第七。在技术含量和产品供应能力方面，我国企业正在与外国领先企业缩小距离。硅片是芯片的起点，2021年全球半导体硅片市场规模达140亿美元，行业高度集中，CR5市场份额接近90%。硅片是用量最大的半导体材料，90%以上半导体产品使用硅片制造。随着5G、新能源、AIoT的快速渗透，2021年半导体行业迎来
5、超级景气周期，硅片需求持续旺盛，全球半导体硅片出货面积达142亿平方英寸，同比增长14%，市场规模达140亿美元。半导体行业周期性波动导致硅片需求周期性波动，硅片行业并购整合不断，行业竞争格局高度集中，前5大厂商市场份额接近90%。硅片新增产能释放需到2024年，短期供需有望持续偏紧，长期LTA有助稳量稳价。硅片扩产周期在2年以上，全球12英寸硅片在2020年之前主要依靠原有厂房进行产能扩充，新建厂房产能释放的高峰将在2024年之后，2022和2023年全球12英寸硅片仍将处于供不应求的状态。本次产能扩张，下游晶圆厂与硅片厂商积极绑定，通过长期合约（Long-termAgreements）保障
6、供应链稳定。三、 半导体硅片驱动因素国内晶圆厂商中芯，华虹等主要晶圆代工厂及士兰微、华润微、闻泰、长江存储等IDM厂商积极扩产，12英寸逻辑扩产主要集中于28nm及以上的成熟制程，预计到2023年形成产能1065万片/月，相较2020年产能提升370%。3DD预计从2020年的5万片/月扩产到2023年的275万片/月。DRAM从2020年的4万片/月扩产到25万片/月。8英寸2023年产能相较2020年产能提升50%。国家为推动半导体材料行业的发展，从减轻税收、建立投资基金、明确产业发展路径等多个方面推动半导体材料行业的发展。环保政策和标准日益完善和严格，监管和执法力度不断加大，提高对企业环
7、境整治的要求。半导体硅片企业面临更大环保压力，环保投入增加使得生产成本增加。新环保相关法律实行，政府监管执法愈发严格，对企业环保监管力度和标准提高，社会民众环保意识增强，半导体硅片企业面临巨大环保压力。国家发布超低排放标准，企业环保项目投资将增加，环保投入和运行成本将升高。四、 半导体硅片及下游市场规模5G技术的应用，人工智能的发展，云计算数据量和终端电子产品需求大幅增加，以及新冠肺炎疫情蔓延带动居家办公、居家娱乐等信息化生活方式，促进了消费电子需求回升，各类半导体需求反弹，供需矛盾从芯片制造领域传导至上游硅片环节。据SEMI统计，2021年全球半导体硅片出货面积达到1416亿平方英寸，硅片市
8、场规模达到1262亿美元，创历史新高。SEMI报告显示，全球半导体硅片出货面积有望在2023年攀升至更高水平。2014年起，随着中国各半导体制造商生产线投产、中国半导体制造技术的不断进步与半导体终端产品市场的发展，中国大陆半导体硅片市场步入了发展的快车道。产能方面，据ICInsights统计数据，2018年中国硅晶圆产能243万片/月（等效于8英寸硅片），中国大陆硅晶圆产能占全球硅晶圆产能125%。据ICInsights对未来产能扩张预测，2022年中国大陆晶圆厂硅晶圆产能将达410万片/月，占全球产能1715%，2018至2022年，年复合增长率为2293%。因此，中国半导体硅片的销售额将随
9、着下游晶圆厂的扩产而打开提升空间。根据SEMI数据，2015年中国半导体硅材料市场规模为1016亿元，2021年增长至2505亿元，2015年至2021年复合增长率达到162%。国内半导体硅材料生产企业技术水平不断提升，中国市场占比维持较高水平。即便如此，中国硅片市场90%左右的市场仍由日本信越化学、SUMCO、德国Siltronic、中国台湾环球晶圆等国际巨头占据，国产化率水平仍旧较低。以直径计算，半导体硅片的尺寸规格主要有2英寸（50mm）、3英寸（75mm）、4英寸（100mm）、5英寸（125mm）、6英寸（150mm）、8英寸（200mm）与12英寸（300mm）等；根据用途分类，半
10、导体硅片可分为抛光片、退火片、外延片、结隔离片和以SOI硅片为代表的高端硅片。其中，抛光片是用量最大的产品，其他的硅片产品都是在抛光片的基础上二次加工产生的。在摩尔定律的影响下，半导体硅片正在不断向大尺寸的方向发展。硅片尺寸越大，在单片硅片上制造的芯片数量就越多，单位芯片的成本随之降低。同时，在圆形的硅片上制造矩形的芯片会使硅片边缘处的一些区域无法被利用，必然会浪费部分硅片。硅片的尺寸越大，相对而言硅片边缘的损失会越小，有利于进一步降低芯片的成本。例如，在同样的工艺条件下，12英寸半导体硅片的可使用面积超过8英寸硅片的两倍以上，可使用率（衡量单位晶圆可生产的芯片数量的指标）是8英寸硅片的25倍
11、左右。半导体硅片尺寸越大，对半导体硅片的生产技术、设备、材料、工艺的要求越高。全球范围内，2008年以前，半导体硅片中8英寸占比最高；2008年12英寸硅片首次超过8英寸硅片的市场份额。得益于移动通信、计算机等终端市场持续快速发展，12英寸硅片出货面积自2000年以来市场份额逐步提高，从9，400万平方英寸扩大至2021年的9598亿平方英寸，市场份额从169%大幅提升至6847%，成为半导体硅片市场主流的产品，预计到2022年市场份额将接近70%。2011年至2019年，8英寸半导体硅片市场占有率稳定在25%至27%之间，其中2016年至2017年，由于汽车电子、智能手机用指纹芯片、液晶显示
12、器市场需求快速增长，8英寸硅片出货面积从2，69000百万平方英寸上升至3，08500百万平方英寸，同比增长1468%；2018年，受益于汽车电子、工业电子、物联网等应用领域需求依旧强劲，以及功率器件、传感器等生产商8英寸产能增加，带动8英寸硅片继续保持增长。2021年8英寸硅片出货面积达到3，443百万平方英寸，增长了1687%。目前，全球市场主流的产品是8英寸、12英寸直径的半导体硅片，占全球半导体硅片出货量的90%以上，下游芯片制造行业的设备投资也与8英寸和12英寸规格相匹配。核心技术方面，为了满足12英寸硅片较高的技术指标要求，厂商需要投入更大的研发成本，在单晶生长、硅片加工及硅片清洗
13、等方面实现技术突破。例如，对于单晶生长相关核心技术，12英寸硅单晶生长需要采用更大尺寸的热场设计、更高磁场强度的超导磁场；对于硅片加工相关核心技术，厂商需要增加掌握磨削工艺及双面抛光等相关核心技术，并调整其与原有工艺的匹配性；对于硅片清洗相关核心技术，12英寸硅片在传统多片清洗技术的基础上开始引入单片清洗技术。生产设备及投资规模方面，12英寸硅片的生产工艺更为复杂，一方面增加了如粗磨削机、精磨削机、双面抛光机等12英寸硅片制造的特需设备，另一方面设备的精度要求比8英寸更高。同时，12英寸加工设备大多采用单片加工方式，与8英寸加工设备大多采用批加工方式相比，同样的产量需要投入更多数量的设备，故设
14、备投资也会较8英寸产线有大幅增加。8英寸硅抛光片主要应用于90nm以上制程范围的模拟电路、功率芯片、CMOS图像传感器、微控制器（MCU）、射频前端芯片、嵌入式存储器等芯片，这些芯片的应用场景包括微机电系统（MEMS）、电源管理、汽车电子、工业控制、物联网等领域；12英寸硅抛光片主要应用于28nm及以下半导体制程范围制造逻辑电路、存储器等高集成度的芯片，这些芯片多在大计算量、大存储量或便携式终端上应用，其中需求占比最大的终端应用为智能手机，其次为数据中心、PC/平板电脑等。按照下游产品来分，全球8英寸晶圆代工产能中模拟芯片占比最高，达到23%，MOSFET、光电器件、分立器件占比分别为21%、
15、17%和16%；12英寸晶圆应用结构中，存储芯片占比最高，达到了33%，逻辑电路和DRAM占比也较高，分别为25%和22%。SUMCO数据显示，2021年四季度全球8英寸晶圆需求达到594万片/月，根据SEMI对全球8英寸晶圆产能展望，预计2022年全球8英寸晶圆产能将达到640万片/月。根据SUMCO发布的全球12英寸晶圆需求预测数据，2021年末全球12英寸晶圆需求达到750万片/月，到2025年预计将达到910万片/月。随着下游晶圆需求的增长，上游硅片出货量也同步增长。2021年，12英寸和8英寸硅片出货片数分别同比增长1285%和1687%，8英寸出货量增速快于12英寸硅片。其中，模拟
16、器件、功率分立器件、CMOS图像传感器等细分市场规模的稳步增长，为8英寸硅片需求增长提供长期稳定的驱动力。目前国内拥有8英寸量产硅片生产线的主要企业包括立昂微、中环股份、沪硅产业，其中沪硅产业8英寸抛光片生产线主要位于芬兰；此外，根据公开信息，神工股份已经建成了每月5万片产能的8英寸生产线，麦斯克每月3万片产能的8英寸产品尚处于市场开拓阶段。我国8英寸半导体硅片的国产化率仅为20%左右，国内晶圆厂的存量市场对8英寸半导体硅片的进口替代需求为8英寸硅片带来广阔的市场空间。12英寸硅片方面，目前，中国大陆拥有12英寸硅片产线的企业主要有沪硅产业、中环股份和立昂微。根据沪硅产业2021年年报，其最新披露的募投项目集成电路制造用300mm高端硅片研发与先进制造项目以子公司上海新昇为实施主体，将在前期30万片/月产能基础上，进一步新增30万片/月的产能；根据中环股份年报，2021年末其已经形成12英寸17万片/月产能，拟到2023年底建成60万片/月的产能目标；根据
