中国大硅片迎来爆发期

作者：畅秋

晶圆厂建设如火如荼，对上游的半导体材料需求量大增，这给硅片厂商提供了绝佳商机，也激发了中国硅片业的热情。

作为半导体材料中的大宗品类，硅片的市场需求量很大。全球范围内的芯片短缺，以及晶圆厂建设，使硅片呈现出供不应求的状态。

按照制造工艺，硅片大致可分为三类：抛光片，外延片，以SOI为代表的硅基材料。市场上主流的硅片尺寸为8英寸和12英寸，其次是6英寸，还有少部分是4英寸的。

不同尺寸的硅片适用于不同的制程节点。据Gartner统计，2016-2022年，全球芯片制造产能中，20nm及以下先进制程占比约为12%，28nm-90nm占比41%，0.13μ m及以上制程占比47%。目前，90nm及以下制程芯片主要使用12英寸硅片，90nm以上成熟制程芯片主要使用8英寸或更小尺寸的硅片。

总体来看，硅片正朝大尺寸方向发展。从2011年起，8英寸硅片市占率稳定在25%-27%之间，到了2018年，受益于汽车电子、工业电子、物联网等应用的强劲需求，以及功率器件、传感器等生产商将部分产能从6英寸转移至8英寸，带动8英寸硅片保持增长，出货面积同比增长6.25%。与此同时，有越来越多的成熟制程芯片采用12英寸硅片制造，很多原本依赖于8英寸硅片的成熟制程芯片正在向12英寸迁移，加上持续增长的先进制程芯片需求，使得全球12英寸硅片产能利用率处于高位。全球硅片龙头企业SUMCO预测，2023年，12英寸硅片产能利用率将超过100%。2023年之后，采用12英寸硅片制造的逻辑、存储芯片需求有望进一步扩大，该公司2026财年之前的产能已全部被长期合同覆盖。

需求旺盛

硅片的供不应求，源于下游晶圆厂旺盛的需求，以台积电为例，该晶圆代工龙头2021年4 月宣布3年投入1000亿美元用于产能扩充和工艺研发，其中，2021年超300亿美元的资本开支中，80%用于先进制程，包括3nm/5nm/7nm，2022年支出400亿-440亿美元，其中，70%-80%用于先进制程，包括2nm/3nm/5nm/7nm。联电也制定了3年投资计划，从2021 年开始，投入54.1亿美元用于12A厂P5、P6的扩产。

中芯国际也表示，该公司2022年12英寸硅片产能增长将远超2021年。华虹三座8英寸晶圆厂2021全年满产，无锡12英寸厂产能持续爬坡，2022年月产能预计由年初的6.5万片提升至年底的9.5万片。除了晶圆代工厂，中国大陆的士兰微、华润微、闻泰、长江存储等IDM大厂也在积极扩产，采用12英寸硅片制造的逻辑芯片产能扩充主要集中在28nm及以上的成熟制程，预计到2023年形成106.5万片的月产能，比2020年产能提升270%，3D NAND产能预计从2020年的5万片/月扩至2023年的27.5万片/月，DRAM从2020年的4万片/月扩产至25万片/月。

除了12英寸产线，8英寸扩产步伐也在加快，特别是在中国大陆。SEMI预计，2020-2024 年全球8英寸晶圆厂的产能将提高17％，达到每月660万片的历史新高，目前，中国大陆市场份额已达到18％，8英寸晶圆厂产能将从2020年的80.5万片/月扩产至2023年的121.5万片/月，增长50%。

在晶圆厂需求驱动下，全球硅片产能也在大幅度扩容，据SEMI统计，2020年，全球12英寸硅片出货量约为627万片/月，预计2022年将超过700万片/月。全球12英寸硅片需求量在2023年有望达到10440万片/年。

中国大陆硅片业蓄势待发

中国大陆的硅片业一直落后于国际市场，但近些年追赶的脚步越来越快，特别是从2014年开始，随着芯片产线陆续实现规模量产，以及终端市场的飞速发展，中国大陆硅片市场步入快速发展阶段，2016-2020年，中国市场硅片销售额从5亿美元上升至13.5亿美元，年均复合增长率达到41.17%。作为全球最大的终端市场，随着芯片制造产能的持续扩张，中国大陆硅片市场的规模将继续以高于全球市场的速度增长。

全球硅片市场被五大厂商把持着，它们是信越化学、SUMCO、Siltronic、环球晶和SK Siltron，这五家的合计销售额占全球硅片市场总额的90%左右。

与国际硅片大厂相比，中国大陆硅片企业技术功底较为薄弱，市场份额较小，多数企业以生产8英寸、6英寸、4英寸抛光片、外延片为主，12英寸大硅片的总体生产能力和规模有限，这导致我国市场所需的12英寸硅片对进口依赖度很高。近些年，硅片，特别是大硅片国产化进程在加速，以沪硅产业、中环股份、立昂微等为代表的厂商已逐步突破12英寸硅片的工艺技术和量产瓶颈。据ICMtia统计，2020年，中国大陆12英寸硅片供应能力为798万片/年，2021年，供应能力提升至1144.5万片/年（95万片/月）。此外，神工股份、上海超硅、中晶科技、有研半导体等厂商都有所突破。

下面以沪硅产业、立昂微、神工股份为例，介绍一下本土硅片企业的发展情况。

目前，沪硅产业是中国大陆规模最大的硅片企业，也是率先实现12英寸硅片规模化量产的企业，并且在SOI硅基材料领域具有长期的技术积累和一定的市场竞争力。

近几年，沪硅产业的产能利用率和出货量持续攀升，2021年底，12英寸硅片月产能达30万片，国内规模最大，且实现了逻辑、存储、图像传感器（CIS）等应用全覆盖。到2021年底，12英寸硅片历史累计出货突破400万片。2021年实现营收24.67亿元人民币，同比增长36.2%。2021年前三季度营收中约30%来自12英寸硅片。沪硅产业集团旗下的新傲科技和 Okmetic的8英寸及以下尺寸抛光片、外延片合计产能超过40万片/月，SOI硅片合计产能超过5万片/月。

2021年1月，沪硅产业披露定增预案，拟募资50亿元，大基金二期认购15亿元，投入12英寸高端硅片研发与先进制造项目、12英寸高端硅基材料研发中试项目，新增产能可达30万片/月。项目实施后，12英寸硅片总产能将达到60万片/月。

立昂微的12英寸大硅片量产能力也取得了突破，技术能力已覆盖14nm以上技术节点逻辑芯片、功率器件和CIS。2021年底，12英寸硅片产能已达到15万片/月的规模，其中，重掺外延片10万片/月，抛光片5万片/月。立昂微差异化布局的12英寸重掺外延片，主要用于功率器件生产，目标市场主要在国内，2022年6月产出接近6万片/月。此外，轻掺抛光片也在持续开展客户。2022年3月，立昂微斥资15亿元收购了国晶半导体58.69%股权，以加强存储、逻辑芯片用轻掺12英寸硅片的市场地位。国晶半导体已完成40万片月产能的基础设施建设，全自动化生产线已贯通，第一期月产15万片的产能将于2023下半年建成。收购国晶半导体后，将与立昂微子公司金瑞泓微电子的12英寸重掺硅片产品实现互补。

除了12英寸硅片，立昂微的功率器件用6英寸硅片业务也在扩展，月产6万片的技改项目于2022年6月建成投产，建成后，功率器件月产能将从原来的17.5万片提升至23.5万片。这些产品主要定位在汽车电子和光伏控制芯片两大应用方向。

神工股份主要布局8英寸轻掺低缺陷硅抛光片。目前，中国大陆8英寸轻掺低缺陷硅片主要依赖进口，在全球12英寸硅片供不应求的背景下，国际大厂8英寸硅片产能没有增加，无法满足中国晶圆厂扩产8英寸产能的需求。正是看到了这一点，神工股份重点布局了8英寸轻掺低缺陷硅片，其产品对标日本信越的S2硅片，已取得中国本土某芯片制造商积极反馈并进入第二阶段送样，有望率先实现8英寸轻掺低缺陷硅片的国产替代。