半導(dǎo)體設(shè)備和材料行業(yè)深度報告

1、目 錄 HYPERLINK l _TOC_250003 硅片是市場規(guī)模最大的一類半導(dǎo)體材料 1 HYPERLINK l _TOC_250002 硅片行業(yè)規(guī)模主要受價格影響，全球供給高度集中 6需求短期受疫情影響，中長期應(yīng)用領(lǐng)域正在拓展 6通信、汽車電子的發(fā)展是拉動需求的主要力量 8行業(yè)呈現(xiàn)高集中度、長周期的特征 11 HYPERLINK l _TOC_250001 國產(chǎn)替代空間巨大，產(chǎn)能規(guī)劃宏大 14國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將全面帶動上游材料的需求 14進(jìn)口替代與產(chǎn)業(yè)安全視角下，半導(dǎo)體硅片迎來發(fā)展期 16國內(nèi)大硅片產(chǎn)能規(guī)劃宏大 16 HYPERLINK l _TOC_250000 業(yè)務(wù)建議及風(fēng)險分

2、析 19業(yè)務(wù)建議 19風(fēng)險分析 19圖目錄圖 1：半導(dǎo)體和集成電路市場規(guī)模結(jié)構(gòu) 1圖 2：集成電路三大核心環(huán)節(jié)介紹 1圖 3：半導(dǎo)體硅片產(chǎn)業(yè)鏈及市場規(guī)模（2019 年） 2圖 4：2018 年全球半導(dǎo)體材料市場結(jié)構(gòu) 2圖 5：半導(dǎo)體硅片（拋光片及外延片）制作流程 4圖 6：半導(dǎo)體硅片尺寸演進(jìn) 4圖 7：8 寸片與 12 寸片可使用面積對比 4圖 8：半導(dǎo)體硅片出貨面積 5圖 9：半導(dǎo)體硅片份額：按尺寸 5圖 10：不同尺寸產(chǎn)品、工藝制程及主力晶圓尺寸 5圖 11：硅片按工藝分類 6圖 12：全球半導(dǎo)體市場規(guī)模和硅片出貨面積 7圖 13：全球半導(dǎo)體硅片價格 7圖 14：12 寸硅片客戶庫存水平

3、8圖 15：2018 年 12 寸硅片下游應(yīng)用占比 9圖 16：4G 手機(jī)與 5G 手機(jī)芯片用量對比 9圖 17：4G 手機(jī)與 5G 手機(jī)單機(jī)硅片面積對比 9圖 18：5G 手機(jī)換代對硅片需求的拉動（等效為 12 寸片） 10圖 19：8 寸片下游直接應(yīng)用 10圖 20：8 寸片終端應(yīng)用場景 10圖 21：汽車自動駕駛系統(tǒng)市場規(guī)模 11圖 22：自動駕駛對硅片需求的拉動 11圖 23：全球半導(dǎo)體硅片市占率 11圖 24：SUMCO 營業(yè)收入及營業(yè)利潤 12圖 25：合晶科技營業(yè)收入及營業(yè)利潤（合晶科技主營 8 寸及以下尺寸硅片） 12圖 26：12 寸片月度產(chǎn)能（k wafer/month）

4、13圖 27：8 寸片月度產(chǎn)能（k wafer/month） 13圖 28：海外企業(yè) 12 寸硅片擴(kuò)產(chǎn)計劃 13圖 29：2020 年 Siltronic 資本開支計劃較 2019 年明顯縮減 14圖 30：中國大陸芯片制造產(chǎn)能分布 14圖 31：中國大陸晶圓廠項目情況 14圖 32：半導(dǎo)體工藝發(fā)展：摩爾定律與超越摩爾定律 15圖 33：8 寸晶圓廠每 1 萬片月產(chǎn)能所需設(shè)備數(shù)量明顯低于 12 寸產(chǎn)線 15圖 34：2018 年中國 MOSFET 銷售額占比 18表目錄表 1：國內(nèi)半導(dǎo)體硅片產(chǎn)線梳理（包含規(guī)劃中產(chǎn)線） 17表 2：國內(nèi)可用于功率器件制造的晶圓產(chǎn)能集中在 8 寸及以下 18附錄附

5、錄 1 ：近年新建及規(guī)劃的主要晶圓廠（不含現(xiàn)廠擴(kuò)產(chǎn)）一覽 1硅片是市場規(guī)模最大的一類半導(dǎo)體材料半導(dǎo)體設(shè)備和材料的市場規(guī)模都在百億美元級別，但支撐著 10 倍于自身規(guī)模的半導(dǎo)體制造，而半導(dǎo)體制造又是發(fā)展電子信息通訊等各個產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵。 2019 年全球半導(dǎo)體銷售額 4121 億美元，其中集成電路（IC）產(chǎn)業(yè)銷售額占比超過 80%，是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的核心。半導(dǎo)體設(shè)備和材料廣泛應(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。圖 1：半導(dǎo)體和集成電路市場規(guī)模結(jié)構(gòu)資料來源：全球半導(dǎo)體貿(mào)易統(tǒng)計組織（WSTS），招商銀行研究院IC 產(chǎn)業(yè)技術(shù)工藝復(fù)雜，尤其隨著先進(jìn)制程的發(fā)展，工藝精

6、細(xì)度要求越來越高，這使得幾十年發(fā)展下來，形成了高度專業(yè)化的分工，不僅有 IC 設(shè)計、晶圓制造和封裝測試三大核心環(huán)節(jié)，這三大環(huán)節(jié)也有進(jìn)一步分工，并延伸出了相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)鏈。例如 IC 設(shè)計的上游有專業(yè)的 IP 和EDA 公司，晶圓制造和封測也需要配套的各類設(shè)備和材料供應(yīng)商。半導(dǎo)體硅片就是典型的制造材料。圖 2：集成電路三大核心環(huán)節(jié)介紹資料來源：硅產(chǎn)業(yè)，招商銀行研究院圖 3：半導(dǎo)體硅片產(chǎn)業(yè)鏈及市場規(guī)模（2019 年）資料來源：Siltronic，招商銀行研究院作為百億美元級別的行業(yè)，半導(dǎo)體材料的市場規(guī)模不算很大，但其內(nèi)部材料種類繁多，單一產(chǎn)品市場規(guī)模小、技術(shù)要求高、子行業(yè)之間差異較大。全球范圍來看，不

7、存在純粹只提供半導(dǎo)體材料的龍頭公司，規(guī)模較大的材料企業(yè)除半導(dǎo)體材料外，主營業(yè)務(wù)往往還涉及其他化學(xué)品領(lǐng)域。不同細(xì)分行業(yè)的龍頭企業(yè)之間競爭關(guān)系也比較弱，例如硅晶圓和光刻膠的代表企業(yè)信越化學(xué)和杜邦公司，半導(dǎo)體材料都只是他們業(yè)務(wù)的一部分。在主要制造材料中（即硅片、光刻膠及配套化學(xué)品、電子氣體、光掩模、拋光材料、濕法化學(xué)品與濺射靶材），硅片的市場份額約 36%，是規(guī)模最大的一類半導(dǎo)體材料。圖 4：2018 年全球半導(dǎo)體材料市場結(jié)構(gòu)濺鍍靶材2光刻膠5濕法化學(xué)品6其他 11硅片 37拋光材料 7光刻膠配套化學(xué)品 7光掩模12電子氣體13資料來源：SEMI，招商銀行研究院第一代半導(dǎo)體材料包括硅（Si）、鍺（G

8、e）；第二代半導(dǎo)體材料包括砷化鎵（GaAs）銻化銦（InSb）；GaAsAl、GaAsP 等化合物半導(dǎo)體；第三代半導(dǎo)體材料包括碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）、氧化鋅（ZnO）為代表的寬禁帶材料。在材料領(lǐng)域第一、第二和第三代的分類并不代表“后一代優(yōu)于前一代”，第三代半導(dǎo)體正在高速發(fā)展中，第一、二代材料也仍在產(chǎn)業(yè)中大規(guī)模應(yīng)用。目前 90%以上的 IC 產(chǎn)品和太陽能產(chǎn)品是由硅基材料制作。作為襯底材料，硅片主要應(yīng)用于太陽能與半導(dǎo)體兩大領(lǐng)域，在半導(dǎo)體行業(yè)中硅片也被稱為硅晶 圓，應(yīng)用于這兩大領(lǐng)域的硅片的主要差異有：1、外觀差異，硅晶圓為圓片，一般以直徑區(qū)分規(guī)格，具體從 50.8mm 到450mm 不等

9、，通常被稱為 6 寸片、8 寸片(200mm)、12 寸片(300mm)、18 寸片(450mm)。太陽能硅片為了便于定型和安裝，外觀為方片或準(zhǔn)方片，一般以邊長區(qū)分規(guī)格，具體有 M2（156.75mm）、G1（158.75mm）、M6（166mm）、M10（182mm）G12（210mm）等。2、原料差異，生產(chǎn)半導(dǎo)體硅片需要用到電子級多晶硅，電子級多晶硅料的純度至少要求 9 個 9，部分工藝甚至要求 12 個 9 及以上。太陽能級多晶硅純度 6-9 個 9 即可。此外電子級硅料對雜質(zhì)控制有苛刻要求，例如三氯氫硅除硼就是國內(nèi)電子級多晶硅材料生產(chǎn)的技術(shù)瓶頸之一。3、衡量半導(dǎo)體硅片的參數(shù)更多，硅晶圓

10、不僅在平整度、光滑度、潔凈度方面比光伏硅片要求更高，還由于半導(dǎo)體產(chǎn)品的多樣性，客戶會根據(jù)產(chǎn)品特點對硅晶圓的參數(shù)提出偏定制化的要求。制作方面硅晶圓需要經(jīng)過拋光、反復(fù)清洗等環(huán)節(jié)，部分特殊工藝的硅晶圓制造過程還需要外延等進(jìn)一步加工。半導(dǎo)體硅片的制造過程大致為：超純多晶硅熔化后，摻入硼（P）、磷（B）等元素改變導(dǎo)電能力，放入籽晶經(jīng)過單晶生長制成單晶硅錠，單晶硅錠經(jīng)過切 片、研磨、蝕刻、拋光、外延（如有）、鍵合（如有）、清洗等工藝步驟，制 造成為半導(dǎo)體硅片。芯片制造的過程是通過在硅片上反復(fù)循環(huán)光刻、刻蝕、離 子注入、薄膜沉積等前道工藝，改變材料的導(dǎo)電性和構(gòu)建電晶體結(jié)構(gòu)，最終形 成半導(dǎo)體器件，因此硅片的各

11、項參數(shù)和品質(zhì)對芯片質(zhì)量和良率會產(chǎn)生直接影響。圖 5：半導(dǎo)體硅片（拋光片及外延片）制作流程資料來源：硅產(chǎn)業(yè)招股說明書，招商銀行研究院半導(dǎo)體硅片一般按照尺寸、工藝和使用場景分類。半導(dǎo)體硅片的尺寸（以直徑計算）主要有：50mm（2 英寸）、75mm（3英寸）、100mm（4 英寸）、150mm（6 英寸）、200mm（8 英寸）與 300mm（12 英寸）等規(guī)格。尺寸方面，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?。此外在圓形的硅片上制造矩形的芯片會使硅片邊緣一些區(qū)域無法被利用，而大直徑硅片可以有效減少邊緣區(qū)域，進(jìn)而提高可使用率，在同

12、樣的工藝條件下，12 寸片的可使用率（衡量單位晶圓可生產(chǎn)的芯片數(shù)量的指標(biāo)）是 8 寸片的 2.5 倍左右。圖 6：半導(dǎo)體硅片尺寸演進(jìn)圖 7：8 寸片與 12 寸片可使用面積對比資料來源：芯片制造，招商銀行研究院資料來源：聯(lián)華電子官網(wǎng)，招商銀行研究院目前 8 寸片與 12 寸片是市場主流產(chǎn)品。2018 年全球硅片出貨量中 8 寸和12 寸片占比分別為 26%、64%，晶圓制造產(chǎn)線的制程和尺寸這兩個參數(shù)一旦確定下來一般無法更改，8 寸和 12 寸晶圓針對的主力產(chǎn)品不同，但部分需求也有交叉。12 寸作為最主流的晶圓尺寸，主要用于制造 CPU、邏輯 IC、存儲器、高性能 FPGA 與 ASIC 等高性

13、能芯片。8 英寸則應(yīng)用于特色技術(shù)或差異化技術(shù)，產(chǎn)品主要是模擬芯片、電源產(chǎn)品、攝影/指紋識別等傳感器、MCU 等。26.6066.20圖 8：半導(dǎo)體硅片出貨面積圖 9：半導(dǎo)體硅片份額：按尺寸7.3012寸片8寸片其他資料來源：硅產(chǎn)業(yè)招股說明書，SEMI，招商銀行研究院（不包含 SOI 硅片）資料來源：SEMI，招商銀行研究院圖 10：不同尺寸產(chǎn)品、工藝制程及主力晶圓尺寸資料來源：SMIC，招商銀行研究院18 寸片（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)體廠商臺積電、IBM、英特爾、三星和 Global Foundries 就共同成立了 450mm 聯(lián)盟（G450C

14、），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 18 寸晶圓的計劃。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)備和制造廠商推動力度并不充足。目前從下游客戶的情況來看，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)。按工藝分類，半導(dǎo)體硅片除了基礎(chǔ)的拋光片（Polish Wafer）之外，還有退火片（Annealed Wafer）、外延片（Epitaxial Wafer）、SOI 片（Silicon- On-Insulator Wafer）等特色工藝產(chǎn)品。目前主流廠商可以批量供應(yīng)的包括 12寸/8 寸拋光片、退火片、外延

15、片，少部分企業(yè)可以供應(yīng) SOI 片。圖 11：硅片按工藝分類資料來源：SUMCO，硅產(chǎn)業(yè)招股說明書，招商銀行研究院按場景分類，硅片可以分為正片和測試片/擋控片，其中只有正片是直接用于晶圓制造，測試片作為過渡性產(chǎn)品主要用來測試機(jī)臺、監(jiān)控良率等。擋控片的出現(xiàn)主要是因為晶圓制造企業(yè)對精度和良率要求越來越高，因此越是先進(jìn)制程的產(chǎn)線越需要擋控片的應(yīng)用。65nm 制程每投 10 片正片，需要加 6 片擋控片，而 28nm 及以下制程，每 10 片正片需要加 15-20 片擋控片。盡管擋控片耗費量很大，但價格遠(yuǎn)低于正片，晶圓廠還可以回收利用擋控片，作為過渡產(chǎn)品的擋控片市場規(guī)模實際有限。但對于新進(jìn)入的硅片供應(yīng)

16、商，一般會先為客戶提供擋控片做測試樣片，其后才能逐步導(dǎo)入正片產(chǎn)品。硅片行業(yè)規(guī)模主要受價格影響，全球供給高度集中需求短期受疫情影響，中長期應(yīng)用領(lǐng)域正在拓展硅片的市場需求與半導(dǎo)體行業(yè)景氣高度相關(guān)，而半導(dǎo)體行業(yè)的景氣度又與全球 GDP 增速息息相關(guān)。由于制程的演進(jìn)，硅片出貨面積的增速并不完全匹配半導(dǎo)體市場的增速。先進(jìn)制程的發(fā)展發(fā)會使得芯片的特征尺寸不斷減小，進(jìn)而縮小芯片面積，降低對硅片的需求量。所以從量的角度來看，摩爾定律的持續(xù)推進(jìn)，會使得硅片銷售面積增速低于芯片出貨量增速，但二者的景氣趨勢高度一致。2019 年全球半導(dǎo)體銷售額 4122 億美元同比下降 12.0%，根據(jù)世界半導(dǎo)體貿(mào)易統(tǒng)計協(xié)會(WS

17、TS)最新公布的預(yù)測，2020 年半導(dǎo)體銷售額同比增長 3.3%至 4259.66 億美元。由于終端需求平淡，預(yù)計全球硅片出貨面積也難有增長。圖 12：全球半導(dǎo)體市場規(guī)模和硅片出貨面積5000 億美元百萬平方英寸 14000400030002000100012000100008000600040002000002009201020112012201320142015201620172018全球半導(dǎo)體銷售額（左軸）硅片出貨面積（右軸）資料來源：SEMI，招商銀行研究院由于出貨面積的表現(xiàn)相對平穩(wěn)，硅片行業(yè)的市場規(guī)模受價格影響很大。2016-2018 年，全球半導(dǎo)體硅片的市場規(guī)模從 72 億美元增長

18、到了 114 億美元，增幅 58%，同期硅片出貨面積由 10738 百萬平方英寸增長到 12732 百萬平方英寸，增幅 19%?？梢娪晒┬桕P(guān)系導(dǎo)致的 ASP 的上漲對硅片市場規(guī)模的擴(kuò)大起到了顯著拉動作用。圖 13：全球半導(dǎo)體硅片價格1.210.80.6美元/平方英寸1 1.041.090.960.830.760.690.670.740.950.890.40.2020092010201120122013201420152016201720182019資料來源：硅產(chǎn)業(yè)，招商銀行研究院2020 年硅片價格難以上漲。今年在全球疫情影響下，全年半導(dǎo)體的需求并不明朗。硅片價格方面，一方面主流企業(yè)的大量長期

19、合約鎖價，對現(xiàn)貨價格有錨定作用；同時行業(yè)整體還呈現(xiàn)略微供過于求的局面；并且根據(jù) SUMCO 的跟蹤，今年一季度晶圓廠的硅片庫存基本達(dá)到了 2014 年以來的最高水平，因此即使下半年終端需求恢復(fù)，晶圓廠也有比較充足的庫存應(yīng)對，短期供需情況改善對硅片價格的支撐作用也較弱。展望未來兩年，由于半導(dǎo)體產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域還在持續(xù)拓寬，在行業(yè)景氣度較高，硅晶圓擴(kuò)產(chǎn)相對有限的情況下（不考慮中國大陸產(chǎn)能），硅晶圓價格有上漲的可能。2021 年日系主流廠家會與主要客戶簽訂下一期長單協(xié)議，對中期價格有一定的指引作用。圖 14：12 寸硅片客戶庫存水平資料來源：SUMCO，招商銀行研究院（數(shù)據(jù)為 SUMCO 指數(shù)化之后的

20、水平）通信、汽車電子的發(fā)展是拉動需求的主要力量未來幾年，對半導(dǎo)體產(chǎn)品及硅片需求會形成有效拉動的主要趨勢包括 5G通訊技術(shù)、消費電子產(chǎn)品和汽車電子化的發(fā)展。大趨勢來看，5G 通信技術(shù)將帶動數(shù)據(jù)流量爆發(fā)式增長，而今年年初以來，受疫情影響遠(yuǎn)程辦公、授課等網(wǎng)上業(yè)務(wù)的常態(tài)化發(fā)展也會帶來數(shù)據(jù)流量快速增 長，從而全面拉動數(shù)據(jù)存儲的需求。存儲芯片是 12 寸硅片主要的應(yīng)用方向。 根據(jù) 2018 年 的數(shù)據(jù)，12 英寸硅片的下游應(yīng)用中，DRAM、2D NAND、3D NAND 為代表的存儲芯片占比已超過 50%。在數(shù)據(jù)流量和存儲需求快速增長的背景下，不論是 NAND Flash，還是 DRAM，終端設(shè)備的增長都

21、將傳導(dǎo)至上游拉動存儲芯片的需求，進(jìn)而提升對硅片的需求。圖 15：2018 年 12 寸硅片下游應(yīng)用占比邏輯芯片DRAM3D NAND2D NAND其他資料來源：SEMI，招商銀行研究院消費電子方面，除新機(jī)的拉動外，5G 手機(jī)單機(jī)硅片使用面積也明顯增加， 5G 手機(jī)滲透率提升將有效帶動 12 寸片的需求。12 寸片主要應(yīng)用在手機(jī)中的 CIS、邏輯芯片、NAND 和 DRAM，手機(jī)從 4G 升級到 5G 伴隨各項性能的提升，芯片用量也將增長，根據(jù) SUMCO 數(shù)據(jù)，5G 手機(jī)單機(jī)硅片使用面積是 4G 的 1.7 倍。隨著 5G 手機(jī)銷量的提升，等效為 12 寸片，2023 年手機(jī)對硅片的需求將提升

22、至 53.3 萬片/月。圖 16：4G 手機(jī)與 5G 手機(jī)芯片用量對比圖 17：4G 手機(jī)與 5G 手機(jī)單機(jī)硅片面積對比3平方英寸/單機(jī)1.7x2104G and others5GDRAMNANDLogicCIS資料來源：SUMCO，招商銀行研究院資料來源：SUMCO，招商銀行研究院圖 18：5G 手機(jī)換代對硅片需求的拉動（等效為 12 寸片）資料來源：SUMCO，招商銀行研究院8 寸片的下游應(yīng)用主要是模擬芯片、分立器件、MEMS 和部分邏輯芯片。隨著大量 12 寸先進(jìn)晶圓產(chǎn)能投產(chǎn)，8 寸存儲芯片的產(chǎn)能陸續(xù)切換向了 12 寸。 這使得 8 寸晶圓廠的需求中，模擬芯片、分立器件和邏輯芯片（主要為

23、 MCU、指紋識別芯片、CMOS 等）、MEMS 的占比已超過 50%。8 寸產(chǎn)線特種工藝成熟，設(shè)備和設(shè)計等環(huán)節(jié)有成本優(yōu)勢，進(jìn)行多元化、小批量的生產(chǎn)能更快實現(xiàn)盈利，因此 8 寸產(chǎn)線仍將長期是制造非存儲產(chǎn)品的中堅力量。5 81023162117圖 19：8 寸片下游直接應(yīng)用圖 20：8 寸片終端應(yīng)用場景模擬芯片 MOS邏輯光電分立器件微邏輯存儲芯片 傳感器183325195汽車工業(yè)PC/服務(wù)器智能手機(jī)其他資料來源：SEMI，招商銀行研究院資料來源：SEMI，招商銀行研究院終端應(yīng)用場景來看，汽車電子和自動駕駛的發(fā)展是拉動 8 寸及以下尺寸硅片的重要驅(qū)動力。電動汽車滲透率提升、傳統(tǒng)車輛電子化功能升級

24、擴(kuò)展以及自動駕駛技術(shù)日趨成熟，使得汽車電子成為了未來幾年半導(dǎo)體應(yīng)用重要的增長領(lǐng)域，2020 年全球汽車電子市場規(guī)模約 2500 億美元，預(yù)計到 2030 年規(guī)模將增長至 4500 億美元以上，并且產(chǎn)業(yè)鏈也會進(jìn)一步向亞洲集中。對應(yīng)到硅片環(huán)節(jié)，汽車電子芯片主要采用 8 寸及以下拋光片和 SOI 硅片，車規(guī)級芯片的發(fā)展會對 8 寸及以下尺寸的硅晶圓形成有效拉動。圖 21：汽車自動駕駛系統(tǒng)市場規(guī)模圖 22：自動駕駛對硅片需求的拉動300萬片/月2001000201620182022E6英寸8英寸12英寸資料來源：SUMCO，招商銀行研究院資料來源：SUMCO，招商銀行研究院行業(yè)呈現(xiàn)高集中度、長周期的特

25、征全球半導(dǎo)體硅片市場份額高度集中。日本信越（Shinetus）、日本勝高（SUMCO）、德國世創(chuàng)（Siltronic）、環(huán)球晶圓（中國臺灣）、韓國 SK 五大廠商全球市占率超過 90%，其中前兩家日本企業(yè)信越和 SUMCO 占比就超過一半。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，前五家廠商囊括了 95%的市場份額。圖 23：全球半導(dǎo)體硅片市占率信越化學(xué)SUMCOSiltronic環(huán)球晶圓 SK SiltronSOITEC合晶科技資料來源：SEMI，招商銀行研究院行業(yè)此前經(jīng)歷了長達(dá) 8 年的低谷期。2006-2007 年基于對半導(dǎo)體市場尤其是 DRAM 需求的樂觀預(yù)

26、期，各大硅片廠均開啟了擴(kuò)產(chǎn)計劃，2006 年全球 12寸硅片產(chǎn)能 159 萬片/月，到 2009 年產(chǎn)能迅速提升至 420 萬片/月。但是 2008年金融危機(jī)爆發(fā)后電子產(chǎn)業(yè)受到重創(chuàng)，此外 Vista 銷量嚴(yán)重不及預(yù)期對 DRAM和 12 寸片的需求造成了巨大沖擊，多重因素疊加之下，硅片行業(yè)供需失衡明顯，產(chǎn)品價格、開工率全面下滑，甚至一線企業(yè) SUMCO 都在 2010 年關(guān)停了 2 座工廠。此后 2010-2014 年全球硅片產(chǎn)能沒有增長，2015-2017 年也僅有小幅擴(kuò)產(chǎn)。直至 2017 年硅片價格時隔 8 年再度上漲，行業(yè)景氣度開始回升?；仡檨砜矗弦惠喌拇蠓鶖U(kuò)產(chǎn)疊加需求不振，導(dǎo)致了硅片

27、行業(yè)從 2008-2016 年經(jīng)歷了漫長且嚴(yán)重的產(chǎn)能過剩，SUMCO 作為一線企業(yè)甚至出現(xiàn)了負(fù)毛利率的情況。圖 24：SUMCO 營業(yè)收入及營業(yè)利潤40000百萬元美元/平方英寸 1.23000020000100000-1000010.80.60.40.220132014201520162017201820190200720082009201020112012營業(yè)收入營業(yè)利潤全球半導(dǎo)體硅片均價資料來源：wind，招商銀行研究院圖 25：合晶科技營業(yè)收入及營業(yè)利潤（合晶科技主營 8 寸及以下尺寸硅片）400百0 萬元美元/平方英寸1.23000120000.80.610000.400.2-100

28、00200520062007200820092010201120122013201420152016201720182019營業(yè)收入營業(yè)利潤全球半導(dǎo)體硅片均價資料來源：wind，招商銀行研究院近年來海外硅片企業(yè)展開了新一輪擴(kuò)產(chǎn)，但擴(kuò)產(chǎn)規(guī)模有限。截止 2020Q1全球 12 寸片月產(chǎn)能約 600 萬片，全球 8 寸片月產(chǎn)能約 500 萬片。根據(jù)SUMCO 的預(yù)測，到 2022 年，全球 12 寸片的產(chǎn)能大約能提升至 700 萬片/月（但 SUMCO 的預(yù)測沒有包含中國大陸的硅片擴(kuò)產(chǎn)計劃），增長幅度約 120萬片/月，可見經(jīng)歷了此前的低谷期，主流廠商盡管開啟了新一輪擴(kuò)產(chǎn)，但擴(kuò)產(chǎn)計劃相對謹(jǐn)慎。圖 2

29、6：12 寸片月度產(chǎn)能（k wafer/month）圖 27：8 寸片月度產(chǎn)能（k wafer/month）資料來源：SUMCO，招商銀行研究院資料來源：SUMCO，招商銀行研究院圖 28：海外企業(yè) 12 寸硅片擴(kuò)產(chǎn)計劃資料來源：SUMCO，招商銀行研究院Green Field：新建廠房擴(kuò)產(chǎn)，達(dá)產(chǎn)周期約 2-3 年;Brown Field：基于現(xiàn)有廠房，新增設(shè)備或工藝改進(jìn)擴(kuò)產(chǎn)，達(dá)產(chǎn)周期快圖 29：2020 年 Siltronic 資本開支計劃較 2019 年明顯縮減400 百萬歐元30020010002014-20162017201820192020E資料來源：Siltronic，招商銀行研究

30、院國產(chǎn)替代空間巨大，產(chǎn)能規(guī)劃宏大國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將全面帶動上游材料的需求目前國內(nèi)有大量在建和規(guī)劃中的芯片制造產(chǎn)能。根據(jù)芯思想統(tǒng)計，截止2019 年底我國 12 英寸晶圓制造廠裝機(jī)產(chǎn)能約 90 萬片，較 2018 年增長 50%；8 英寸晶圓制造廠裝機(jī)產(chǎn)能約 100 萬片，較 2018 年增長 10%；6 英寸晶圓制造廠裝機(jī)產(chǎn)能約 230 萬片，6 英寸以下尺寸也還有不少產(chǎn)能。目前國內(nèi)在建與規(guī)劃中的芯片廠投資額已經(jīng)超過萬億規(guī)模，對硅片的需求也將從 2017 年的276 萬片增長至 2020 年 460 萬片（折合 8 寸）。從結(jié)構(gòu)來看，預(yù)計今年中國大陸 12 寸硅片的需求約 105 萬片/月

31、，8 寸片接近 100 萬片/月，往后幾年，8寸和 12 寸片將是主要的增長方向。圖 30：中國大陸芯片制造產(chǎn)能分布圖 31：中國大陸晶圓廠項目情況40座30201012寸8寸6寸05寸4寸資料來源：Gartner，招商銀行研究院資料來源：國信證券經(jīng)濟(jì)研究所，招商銀行研究院半導(dǎo)體行業(yè)的工藝發(fā)展呈現(xiàn)著兩大趨勢，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，目前存儲芯片、CPU、邏輯芯片等產(chǎn)品延續(xù)著這一趨勢，代表企業(yè)包括臺積電、三星、英特爾、中芯國際。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)計方面實現(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，代表企

32、業(yè)包括聯(lián)電、格羅 方德、華虹等。圖 32：半導(dǎo)體工藝發(fā)展：摩爾定律與超越摩爾定律資料來源：ITRS，招商銀行研究院由于兩大工藝趨勢的差異，先進(jìn)制程產(chǎn)線上廣泛應(yīng)用 12 寸片，而在特種工藝和多樣性這個方向下，成熟制程和 8 寸片也有長期的應(yīng)用空間。僅從制造方面考慮，8 寸晶圓制造廠的優(yōu)勢主要包括：1）投資強(qiáng)度較低，即使面向細(xì)分領(lǐng)域進(jìn)行偏定制化的小批量生產(chǎn)，也有可能實現(xiàn)盈利。投資回報方面，8 寸產(chǎn)線較 12 寸產(chǎn)線的優(yōu)勢既是因為設(shè)備投資、光罩及設(shè)計服務(wù)等成本低，也因為 8 寸工藝相對易掌握，良率容易提高。圖 33：8 寸晶圓廠每 1 萬片月產(chǎn)能所需設(shè)備數(shù)量明顯低于 12 寸產(chǎn)線80608寸線成熟1

33、2寸線先進(jìn)12寸線40200資料來源：臺積電(南京)有限公司 12 吋晶圓廠與設(shè)計服務(wù)中心一期項目環(huán)境影響專項分析，臺積電，天津市環(huán)境保護(hù)局，中芯國際，長江證券，招商銀行研究院2）8 寸產(chǎn)線已經(jīng)形成了部分成熟的特種工藝，適宜于模擬電路、功率器件等產(chǎn)品的制造。從近年的情況來看，由于模擬芯片的需求一直在提升，8 寸晶圓的產(chǎn)能一直偏緊，而模擬產(chǎn)品本身又具有多品種甚至部分具有定制特性，對于國內(nèi)的企業(yè)來說，如果能有清晰產(chǎn)品定位，是比較容易實現(xiàn)突破并且有盈利潛力的方向。如果國內(nèi)的 8 寸晶圓廠能實現(xiàn)重要突破，對于 8 寸硅片的國產(chǎn)化會形成拉動。進(jìn)口替代與產(chǎn)業(yè)安全視角下，半導(dǎo)體硅片迎來發(fā)展期國內(nèi)晶圓廠的發(fā)展

34、將帶動半導(dǎo)體硅片的國產(chǎn)化。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)鏈相對穩(wěn)定和封閉。與海外成熟的供應(yīng)商相比，國內(nèi)硅片廠商從技術(shù)到成本均處于弱勢。但中芯、華虹、長江存儲等代表企業(yè)在自身持續(xù)發(fā)展的進(jìn)程中，表示愿意扶持上游國產(chǎn)材料及設(shè)備企業(yè)的發(fā)展。我國 12 寸片基本完全依賴進(jìn)口，8 寸片國產(chǎn)化率約在 10%左右，6 寸片國產(chǎn)化率約 50%。從中芯國際的實際采購情況來看，材料環(huán)節(jié)掩模版、研磨液國產(chǎn)化率已經(jīng)較高，但 2019 年其采購的硅片國產(chǎn)化率不足 2%，國產(chǎn)化的空間非常廣闊。產(chǎn)業(yè)安全視角下大硅片的發(fā)展也有一定迫切性。除了上述基于市場空間的討論外，2019 年底新修訂的瓦森納協(xié)議中增加了對于 12

35、 英寸硅晶圓制造技術(shù)的出口管制，具體針對的就是應(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)工藝成本均沒有優(yōu)勢，支持國產(chǎn)半導(dǎo)體硅片的發(fā)展也具有迫切性。國內(nèi)大硅片產(chǎn)能規(guī)劃宏大近年來在市場與政策的共同驅(qū)動下，國內(nèi)企業(yè)展開了宏大的產(chǎn)能規(guī)劃。12寸片的規(guī)劃產(chǎn)線約 20 條，如果均如期投產(chǎn)，2023 年累計產(chǎn)能將達(dá)到 560 萬片/月，如果再加上天芯硅片、中芯環(huán)球等項目，12 寸片的產(chǎn)能甚至高達(dá) 800萬片/月，這一產(chǎn)能不僅遠(yuǎn)高于國內(nèi)市場的需求，也超過了 2018 年全球的需求。8 寸片的擴(kuò)產(chǎn)相對較少，包含規(guī)劃項目產(chǎn)能約 345 萬片/月。就已公布規(guī)劃來看，國內(nèi)硅片擴(kuò)產(chǎn)涉及

36、的投資金額已經(jīng)接近 1500 億。表 1：國內(nèi)半導(dǎo)體硅片產(chǎn)線梳理（包含規(guī)劃中產(chǎn)線）企業(yè)8 寸片規(guī)劃產(chǎn)能（萬片/月)12 寸片規(guī)劃產(chǎn)能（萬片/月）規(guī)劃投資額（億元）1上海新晟-60682超硅上海*-301003超硅重慶505504超硅成都-50505天津領(lǐng)先302-6中環(huán)領(lǐng)先無錫一期75151007中環(huán)領(lǐng)先無錫二期-351008金瑞泓12-9金瑞泓衢州40105010金瑞泓微電子-308311有研德州23308012杭州中芯35206013寧夏銀和一期15-3114寧夏銀和二期35206015合晶鄭州20205716安徽易芯-153017奕斯偉西安-5011018四川經(jīng)略10405019啟世半導(dǎo)

37、體-12020020中晶嘉興-10011021睿芯晶-1020合計3456621409資料來源：芯思想研究院，招商銀行研究院，其中超硅上海有 1 萬片/月的 18 寸片產(chǎn)能規(guī)劃國產(chǎn)化大硅片市場空間廣闊但短期來看項目盈利情況尚不清晰。上海硅產(chǎn)業(yè)集團(tuán)的子公司上海新昇在 2018 年實現(xiàn)了 12 寸片量產(chǎn)，2020 年產(chǎn)能已經(jīng)達(dá)到約 15 萬片/月，是國內(nèi)大硅片進(jìn)展最領(lǐng)先的企業(yè)，但目前盈利情況也不明朗。上海新昇的大硅片項目 2014 年開建，可見項目的投資回報期是比較長的。大硅片項目本身進(jìn)入門檻很高，制造工藝需長時間經(jīng)驗積累，即使量產(chǎn)后，也需要客戶長時間的驗證，而在這個過程中，每年仍需持續(xù)投入研發(fā)，

38、進(jìn)行折舊，以及進(jìn)一步擴(kuò)產(chǎn)攤薄成本，這些特點體現(xiàn)在財務(wù)上就是項目盈利薄弱甚至連續(xù)虧損。盡管目前國內(nèi)外晶圓廠的擴(kuò)產(chǎn)都以 12 寸為主，但原因是多方面的，而非僅僅因為 8 寸產(chǎn)線競爭力不足。一方面國際設(shè)備廠多已停止或減少 8 寸廠設(shè)備生產(chǎn)，使用二手設(shè)備無法支持企業(yè)進(jìn)行大幅擴(kuò)產(chǎn)。而國內(nèi)企業(yè)在強(qiáng)政策的扶持下，也更加傾向于直接展開投資規(guī)模和下游需求更大的 12 寸項目。8 寸晶圓對應(yīng)的主要產(chǎn)品模擬芯片、功率半導(dǎo)體均呈增長態(tài)勢。根據(jù)第三方機(jī)構(gòu)的預(yù)測，模擬電路市場規(guī)模 2018 年到 2023 年的年復(fù)合增速為 7.4%，是集成電路中增長非常迅速的細(xì)分子行業(yè)。模擬芯片強(qiáng)調(diào)高信噪比、低失真，電阻、電容、電感都會

39、產(chǎn)生噪音或者失真，高端制程可能影響芯片性能，因此模擬芯片通常使用 28nm 以下的傳統(tǒng)制程，對材料和設(shè)計經(jīng)驗的積累要求更高。功率半導(dǎo)體包括高性能分立器件以及電源管理IC，在涉及電流的場景基本都有功率半導(dǎo)體的身影。功率半導(dǎo)體的前端制造同樣不需要先進(jìn)制程，部分產(chǎn)品技術(shù)壁壘低，是我國本土產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展最為成熟的一類產(chǎn)品，國內(nèi)企業(yè)具備了中低端產(chǎn)品的生產(chǎn)能力，高壓 MOSFET 和 IGBT 國產(chǎn)化率依然很低，約在 10- 15%，是國內(nèi)企業(yè)可以重點突破的領(lǐng)域，而下游國產(chǎn)企業(yè)的突破才能有效加速上游硅片應(yīng)用的國產(chǎn)化。圖 34：2018 年中國 MOSFET 銷售額占比27.928.44.96.66.68.71

40、6.9英飛凌安森美華潤微瑞薩東芝意法半導(dǎo)體其他資料來源：華潤微公告，招商銀行研究院表 2：國內(nèi)可用于功率器件制造的晶圓產(chǎn)能集中在 8 寸及以下城市晶圓尺寸產(chǎn)能（千片/月）華虹宏力上海8 寸60華潤微電子重慶8 寸43中車株洲所株洲8 寸50華潤華晶無錫6 寸120（折合 8 寸 67.5）杭州立昂杭州6 寸105（折合 8 寸 59.06）菲尼克斯樂山6 寸30（折合 8 寸 16.88）吉林華微吉林6 寸6（折合 8 寸 3.38）西安衛(wèi)光西安6 寸30（折合 8 寸 16.88）天津中環(huán)天津6 寸30（折合 8 寸 16.88）積塔半導(dǎo)體（先進(jìn)）上海5 寸、6 寸、8 寸30（折合 8 寸）中車株洲所株洲6 寸5（折合 8 寸 2.81）合計（折合 8 寸）8 寸366.38資料來源：芯謀研究，招商銀行研究院業(yè)務(wù)建議及風(fēng)險分析（本段有刪節(jié)，招商銀行各部如需報告原文，請參照文