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Table_main 行业研究类 模 板 专题 半导体行业 报告日期： 2020 年 4 月 7 日 半导体材料硅片投资宝典 硅片 深度报告 行业公司研究半导体行业 ：孙芳芳 执业证书编号： S1230517100001 ： 021-80106039 ： sunfangfangstocke table_invest 行业 评级 半导体 看好 Table_relate 相关报告 1半导体设备 /材料迎来国产代替窗口期 2020.03.12 2【浙商电子行业点评】 GaN（氮化镓）市场的爆发前夜 2020.02.16 3智能医疗：疫情过后的物联网新机会2020.02.05 4半导体行业处于上升轨道，各环节国产替代有序进行 2018.02.06 5 一 周 行 业 要 闻 及 观 点 传 递 8.21-8.27 2017.08.28 table_research 报告撰写人： 孙芳芳 数据支持人： 孙芳芳、蒋鹏 报告导读 修订版瓦森纳协议将大硅片纳入限制范畴，大硅片国产代替速度将超预期。 投资要点 催化剂：修订版瓦森纳协议将硅片列入限制范畴 1、 修订版瓦森纳协议对 300mm 直径硅晶圆的切割，研磨，抛光，包括在晶圆平整度方面进行了技术限制。 2、 新的限制主要针对 16nm 及以下的硅片技术，对于先进制程的发展起到至关重要的作用。新限制加速了国产化进程。 8 寸硅片： 大规模量产，迎来全面国产代替 1、 8 寸硅片，代替已经开始： 国内以硅产业集团，中 环股份在内的多家公司已经打入国内供应链体系，并且稳定供货。其中硅产业 2019 年前三季度营收突破 8 亿元；中环 2019 年硅片 营收 超过亿元 。 12 寸硅片： 测试硅片 量产 ，产品硅片即将爆发 1、 12 寸硅片， 从 测试到产品： 12 寸硅片涉及到的制程难度比 8 寸硅片要高，国产化率较低。国产硅片只是小批量供应测试硅片， 短期小 批量供应 12寸产品硅片； 在国内新建晶圆厂的建设下，将迎来国产代替的爆发期。 新建晶圆厂 ： 国产硅片迎来爆发增长的关键 1、 修订版协议，硅片国产代替意愿增加： 新的限制不仅仅是对于硅片厂商的限制，也是对晶圆 厂的限制，由于硅 片是晶圆厂的直接原料，硅片 的稳定供应是晶圆厂发展的保证。 2、 新建晶圆厂，硅片国产代替 主要载体 ： 老晶圆厂由于产品线较完整，客户群体较为固定，所以国产代替意愿并不强烈。 新建晶圆厂在硅片选择，制程调整和客户验证方面都比较灵活， 新建晶圆厂是国产硅片的主要方向。 3、 窗口期到来， 硅片需求突破 200 亿元 ： 2020 年 2022 年是中国大陆晶圆厂投产高峰期，以长江存储，长鑫存储等新兴晶圆厂和以中芯国际先进制程为代表的国内晶圆厂在未来 3 年内迎来密集投产。国产硅片 需求突破 200亿元。 关注 硅片标的： 在 8 寸和 12 寸硅片，客户认证数量 及产能优势明显代表企业有 沪硅产业（ 科创板），超硅半导体；区熔硅片及小尺寸（ 5-6 英寸）硅片优势明显代表企业为中环股份；重掺杂硅片优势明显代表企业为 立昂微电（拟上市）；具备技术储备及新切入硅片新秀，代表企业为 有研新材、奕斯伟 等 。 风险提示： 1）客户进展较慢； 2）价格下降； 3）景气度下行 行业催化剂： 1）晶圆厂建设超预期； 2）国产替代率超预期 证券研究报告 _pageresearch.stocke 2/46 请务必阅读正文之后的免责条款部分 正文目录 1. 硅片：半导体大厦的基石 . 6 1.1. 硅片：半导体大厦的基石 . 6 1.2. 光伏硅片 vs 半导体硅片 . 7 1.3. 半导体硅片技术发展路径 . 8 1.3.1. 常用半导体硅片 . 8 1.3.2. 绝缘体上硅硅片 . 10 2. 硅片：制造难度大且壁垒高 . 13 2.1. 硅片制造技术过程 . 13 2.1.1. CZ（直拉法） . 13 2.1.2. FZ（区熔法） . 14 2.2. 硅片制造成本分析 . 15 2.2.1. 新能源硅片制造成本 . 15 2.2.2. 半导体硅片制造成本 . 16 2.3. 硅片制造主要壁垒 . 17 3. 硅材：仍将是未来主流材料 . 19 3.1. 目前：硅是主要半导体材料 . 19 3.2. 未来：化合物无法代替硅材 . 20 4. Fab 为王，硅片市场潜力巨大 . 22 4.1. 全球硅片消耗量迎来增长周期 . 22 4.2. 中国半导体硅片市场空间巨大 . 23 4.2.1. 半导体制造业转向中国 . 23 4.2.2. 产能扩张导致需求增加 . 25 4.3. 中国大 陆硅片市场空间广阔 . 27 4.3.1. 硅片市场迎来“量”的增长 . 27 4.3.2. 硅片市场迎来“价”的增加 . 29 4.3.3. 未来硅片 市场空间广阔 . 29 5. 硅片主要厂商，国产代替势在必行 . 31 5.1. 国际主流厂商 . 31 5.1.1. 信越化学 . 31 5.1.2. 住友胜高 . 32 5.1.3. Siltronic AG . 33 5.1.4. 环球晶圆 . 33 5.2. 中国主要厂商 . 34 table_page 半导体行业专题 research.stocke 3/46 请务必阅读正文之后的免责条款部分 5.2.1. 硅产业集团 . 35 5.2.2. 中环半导体 . 38 5.2.3. 超硅半导体 . 40 5.2.4. 立昂微电子 . 40 5.2.5. 有研新材 . 44 5.2.6. 奕斯 伟 . 45 图表目录 图 1：硅元素和硅片 . 6 图 2：半导体硅片和光伏硅片 . 6 图 3： 单晶硅晶胞结构 . 6 图 4：单晶 SiC 晶胞结构 . 6 图 5：单晶硅和多晶硅的晶胞排序 . 7 图 6：单晶硅和多晶硅的外表 . 7 图 7：单晶硅电池片正反面 . 7 图 8：多晶硅电池片正反面 . 7 图 9：半导体硅片制造过程 . 8 图 10：不同尺寸晶圆的参数 . 8 图 11：硅片大小的发展 . 8 图 12：外延硅片生长过程 . 9 图 13：外延片的不同参杂 . 9 图 14：普通硅片 MOS 结构 . 10 图 15： SOI 硅片 MOS 结构 . 10 图 16： 四种 制造 SOI 硅片技术 . 10 图 17：离子注入方式形成绝缘体上硅 . 11 图 18： wafer bonding 方式形成绝缘体上硅 . 11 图 19： sim-bond 方式形成绝缘体上硅 . 12 图 20： Smart-cut 方式形成绝缘体上硅 . 12 图 21： CZ（直拉法） 半导体硅片制造过程 . 13 图 22： CZ 法拉单晶示意图 . 13 图 23： CZ 法拉单晶的方法 . 14 图 24：拉单晶之后的硅棒 . 14 图 25： FZ 法拉单晶空间 结构 . 14 图 26： FZ 拉单晶示意图 . 14 图 27： CZ 法拉单晶成本结构 . 15 图 28： CZ 法拉单晶过程成本结构 . 15 图 29：多晶硅片成本结构 . 15 图 30：多晶硅长晶成本结构 . 15 图 31： 2018 年硅产业营业成本构成 . 16 table_page 半导体行业专题 research.stocke 4/46 请务必阅读正文之后的免责条款部分 图 32： 2018 年硅产业原材料构成 . 16 图 33： 2018 年硅产业制造费用占比 . 16 图 34： 2018 年硅产业集团部分成本构成（单位：万元） . 16 图 35： 硅片制造产业的主要壁垒 . 17 图 36： 晶圆材料占比 . 19 图 37： 不同材料晶圆的适用范围 . 19 图 38： 不同晶圆尺寸对比 . 20 图 39： 全球代工厂市占率 . 20 图 40：同功率充电器体积对比（最左侧为 GaN 充电器） . 2
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