2022年硅片行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及供需情況分析

1、2022年硅片行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及供需情況分析1.硅片行業(yè)：硅片是半導(dǎo)體核心原材料之一1.1 硅片是晶圓制造材料市場中占比最高的材料集成電路的制造過程是通過在硅片上進行一系列物理、化學(xué)操作來實現(xiàn)的。據(jù) SEMI 統(tǒng)計，全球晶圓制造材料市場中，市場份額超過 10%的材料有硅片、光掩模、光 刻膠及附屬產(chǎn)品、電子特氣等。2020 年全球晶圓制造材料市場中，硅片的市場份額為 37%，是晶圓制造材料市場中占比最高的材料。1.2 硅片制備工藝難度大半導(dǎo)體硅片的制備工藝包括單晶工藝、成型工藝、拋光工藝、外延工藝、摻雜工 藝等。其中，單晶工藝、摻雜工藝技術(shù)難度較大；成型工藝是指切割、倒角、磨片、 酸堿腐蝕后形成硅單

2、晶片的過程；拋光工藝是通過拋光工序形成硅拋光片的過程;外延 工藝是通過外延生長工序最終形成硅外延片的過程。單晶工藝是把半導(dǎo)體級的多晶硅通過單晶爐中的晶體生長后形成單晶硅的過程， 技術(shù)難度較大。生長后的單晶硅被稱為硅錠。制備單晶硅錠的技術(shù)有直拉法和區(qū)熔法 兩種。直拉法具有表面附著力強，硅芯合格率高等優(yōu)點，是用于硅片制備的最普遍的 技術(shù)。摻雜工藝是通過加入少許其他元素而改變硅的結(jié)構(gòu)的過程。摻雜工藝包括淀積、 推進與擴散、激活等步驟。通過摻雜工藝，可以顯著增加硅的導(dǎo)電性。與硅相鄰的 A 和 V A 兩族的元素通常用于摻雜。硅元素位于元素周期表的 A 族，所有價電子層被共價鍵完全填充，共價鍵把硅原子結(jié)

3、合在一起形成穩(wěn)定的、固態(tài) 的絕緣材料。 A 族元素具有三個價電子，三價摻雜增加了空穴的數(shù)目（p 型）；V A 族 元素具有五個價電子，五價摻雜增加了自由電子的數(shù)目（n 型）。1.3 不同規(guī)格的硅片應(yīng)用于不同器件硅片的種類可根據(jù)不同的分類方式進行劃分。按照尺寸，硅片可分為 200mm 及以 下和 300mm 兩類；按照摻雜程度，分為輕摻、重摻兩類；按照工藝，分為拋光片、外 延片和 SOI；按照應(yīng)用場景，分為正片、陪片、測試片。硅片在半導(dǎo)體領(lǐng)域的下游應(yīng)用 主要為邏輯芯片、存儲芯片、微處理芯片、模擬芯片、分立器件和傳感器等。1.4 硅片的工藝標準有嚴格規(guī)定半導(dǎo)體行業(yè)的飛速發(fā)展對半導(dǎo)體硅片技術(shù)提出了更

4、高的要求，主要體現(xiàn)在以下三 個方面：增大半導(dǎo)體硅片的尺寸，減少半導(dǎo)體硅片晶體缺陷、表面顆粒和雜質(zhì)，提高 半導(dǎo)體硅片表面平整度、應(yīng)力和機械強度等。硅單晶拋光片的電學(xué)性質(zhì)、物理性質(zhì)和 化學(xué)性質(zhì)以及加工工藝過程的精度將對芯片的成品率產(chǎn)生直接影響。我國制定了國家標準 GB/T 12964-2018 對硅單晶拋光片的理化性能、電學(xué)性質(zhì)、 幾何參數(shù)、氧化誘生缺陷、表面金屬、體金屬（鐵）、邊緣輪廓、表面質(zhì)量等做出了詳 細規(guī)定。2. 供需：產(chǎn)能緊張向上游傳導(dǎo)，硅片行業(yè)龍頭積極擴產(chǎn)2.1 需求端：全球硅片市場規(guī)模持續(xù)增長，硅片大尺寸趨勢明顯全球硅片市場規(guī)模持續(xù)增長。根據(jù) SEMI 數(shù)據(jù)，2021 年全球硅片市場

5、規(guī)模達 126.2 億美元，同比增長 13%；出貨量達 141.65 億平方英尺，同比增長 14%。8 寸需求向 12 寸轉(zhuǎn)移，硅片大尺寸趨勢明顯。根據(jù) SEMI 數(shù)據(jù)，全球市場對 12 寸 硅片的需求量持續(xù)提升，對 8 寸硅片的需求量較為穩(wěn)定。大尺寸硅片的優(yōu)勢包括：1） 生產(chǎn)效率更高。12 寸硅片和 8 寸硅片的面積分布為 706.21mm 2、314.16 mm 2，12 寸面積 約為 8 寸的 2.25 倍；12 寸和 8 寸上分別可生產(chǎn)芯片的數(shù)量為 88 顆、232 顆，12 寸生 產(chǎn)芯片的數(shù)量是 8 寸的 2.64 倍，12 寸硅片單位生產(chǎn)效率約比 8 寸硅片高。硅片邊緣的 芯片減少

6、，生產(chǎn)成品率更高。2）生產(chǎn)成本更低。每塊芯片的加工和處理時間減少，12 寸硅片可以把每塊芯片的生產(chǎn)成本減少 30%。3）設(shè)備的重復(fù)利用率提高。同一個工藝 過程中生產(chǎn)出更多的芯片。12 寸硅片需求量持續(xù)上升。根據(jù) SUMCO 預(yù)測，產(chǎn)能利用率方面，2022-2026 年， 硅片制造商 12 寸產(chǎn)線將保持滿產(chǎn)；硅片需求量方面，12 寸硅片需求量將保持上升趨勢， 2026 年全球 12 寸硅片月需求量將達 1,100 萬片，2021-2026 年 CAGR 達 8.4%。2.2 供應(yīng)端：全球硅片市場呈寡頭壟斷，產(chǎn)能緊張積極擴產(chǎn)全球硅片市場呈寡頭壟斷。全球硅片主要生產(chǎn)商集中于日本、中國臺灣、德國、 韓

7、國。全球硅片市場呈寡頭壟斷的局面，排名前五的公司在全球硅片市場的市場份額 共占 86.6%，分別為日本 Shin-Etsu、日本 Sumco、中國臺灣地區(qū) Global Wafer、德國 Siltronic、韓國 SK Siltron。硅片產(chǎn)能持續(xù)緊張，行業(yè)龍頭積極擴產(chǎn)。2020 年四季度以來，全球芯片緊缺危機 持續(xù)發(fā)酵。作為芯片制造上游用量最大的材料，硅片供應(yīng)不足的問題同樣嚴峻。根據(jù) SUMCO 數(shù)據(jù)，2021 年 12 寸硅片邏輯、內(nèi)存客戶庫存逐月下降。SUMCO 表示，硅片 下游市場邏輯芯片、存儲芯片、汽車電子等行業(yè)需求強勁，目前供不應(yīng)求，包括新建 工廠的產(chǎn)能在內(nèi)，硅片供需緊張情況將持續(xù)到 2026 年。國際硅片制造龍頭宣布投資計劃，積極擴產(chǎn)