2018年国产化半导体硅片行业趋势分析报告.pptx

,2018年国产化半导体硅片行业趋势分析报告,2018年7月15日,目录,123456, 三代半导体基础材料 硅片：半导体产业链基石 硅片及其相关设备需求持续走高 硅片尺寸增加大势所趋 突破外商垄断，国产替代之路开启 相关公司,三代半导体基础材料,各代代表性材料主要应用,半导体材料发展历程Si：主要应用于集成电路的晶圆片和功率器件；GaAs：主要应用于大功率发光电子器件和射频器件；GaN：主要应用于光电器件和微波通信器件；SiC：主要应用于功率器件,镁, 2.08,三代半导体基础材料, 电镜下硅片上的SiO2薄膜,硅材料的优点(4)二氧化硅的自然生成：在自然条件下，硅片表面会生长一层二氧化硅（ SiO2 ）， 这层氧化层对后续半导体制备具有重要意义，主要有：作为天然钝化层，保护硅的表面，防止外部环境污染；SiO2作为绝缘体，可以有效抑制相邻半导体的漏电现象 ；抑制硅片在后续高温制程中产生过度的弯曲或翘曲现象。,氧, 46.7,硅, 27.7,铁, 5.05,钠, 2.75钙, 3.65铝, 8.07,钾, 2.58,其他, 1.42,硅材料的优点在20世纪40-50年代，人们主要选择锗作为半导体材料，但随后被硅取代，硅的主要优势有：(1)硅的储量丰富：硅是地壳中含量最丰富的元素之一，占地壳元素含量的27.7%，占地球全部元素含量的15.1%；(2)更高的熔化温度：硅具有更高的熔点以适应高温加工，硅的熔点为1414，而锗为938；(3)更宽的工作温度范围：硅的禁带宽度大于锗，为1.12eV，而锗为0.66eV。这使得硅可以在更宽的温度范围内工作，提升半导体器件工作的可靠性和稳定性。 地壳元素丰度,三代半导体基础材料,GaAs制备流程,第二代半导体材料 随着科技的发展，人们开始追求传输速度更快、功能更多的半导体材料，20世纪90年代，第二代半导体材料化合物半导体材料开始得到应用。其中，代表材料为砷化镓（GaAs）和磷化铟（InP）。 其中技术最成熟的是砷化镓。GaAs因其宽禁带、直接带隙和高电子迁移率的特点，适用于制作高速、高频、大功率以及发光电子器件，可用于高性能微波、毫米波器件等。GaAs的主要应用领域为通信，在光纤通讯、卫星通讯、微波通讯等领域都有较多应用。此外，GaAs制作器件的抗电辐射能力强，工作温度范围宽，能够适应恶劣的工作条件，提高器件的可靠性。 磷化铟的主要特点是电子极限漂移速度高、耐辐射性能好、导热性好等。相对于GaAs，它的击穿电场、热导率、电子平均速度都更高。InP制造的器件能够放大更高频率或更短波长的信号，可应用于光通讯和卫星通讯等。,10,11,420,6,8,1210,2.9 3.1禁带宽度,3.30.9热导率,击穿场强,3.753最高工作温度,0.50.01开关损耗,SiSiC,GaN,三代半导体基础材料,第三代半导体材料,各代半导体材料性能对比, 第三代半导体材料又称宽禁带半导体材料（禁带宽度大于2.2ev），主要包括碳化硅（SiC）、,氮化镓（GaN）、氧化锌（ZnO）、金刚石、,氮化铝（AlN），其中比较成熟的是碳化硅和氮化镓，被称为第三代半导体材料的双雄，而,氧化锌、金刚石、氮化铝的研究还处于起步阶段。 第三代半导体材料的主要优点包括禁带宽度大、击穿电场高、热导率高、电子饱和速率高及抗辐射能力强等。第三代半导体材料还有较,高的光发射效率和光子发射频率，可用于发光二极管、激光器件等。此外，第三代半导体材料可以在强离子辐射场和极端温度条件下工作。 GaAs、InP等第二代半导体材料原料稀缺，价格相对较高，并且对环境危害性较大，使得其难以被更广泛应用，局限性较大。而第三代半导体材料的代表材料SiC、GaN等，则在半导体材料中加入有机材料，既能满足产品需求，又能减少环境污染。,单位：倍数（以Si为基准）,RF Power,10W 100W,三代半导体基础材料,三代材料各具特色，三分天下,各代半导体材料特点 第一代：以硅（Si）、锗（Ge）为代表的单质半导体（1）提纯与结晶方便。（2）耐高温与抗辐射性能好。 第二代：以砷化镓（GaAs）、磷化铟（InP）等为代表的化合物半导体（1）相比第一代半导体材料具有：电子迁移率高，直接带隙、禁带宽度大的属性，从而有光电特性优越、电流传导更快等优点。因此可作为非常良好的光电器件和射频器件材料。,（2）20052009年手机的普及和之后通信网络的升级带动了GaAs的功率放大器等器件稳定增长。 第三代：以碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）等为代表的第三代宽紧带半导体。（1）可以在更高频率、更大功率的要求下工作，性,能更优，适应高温和高辐射等恶劣工作条件。,（2）应用领域包括光电器件：GaN基的LED发展成熟；通信器件：目前主要应用于军用，在成本不敏感的5G基站建设方面，有机会超越GaAs；功率器件：GaN技术尚不成熟，制造成本较高，目前只是小规模生产。,1 GHz,100 GHz,Si 硅,化合物硅衬底,1960S,1970S,1980S,1990S,2000S,2010S,2020S,2030S,市场规模,10 GHzFrequency未来趋势：三分天下,硅材料将长时间保持霸主地位,化合物半导体材料成本高昂化合物半导体材料制造工艺复杂，技术尚不成熟，这直接导致化合物半导体器件成本远高于硅器件。以SiC材料为例，SiC器件的价格是Si器件价格的5到6倍，严重放慢了SiC器件在下游市场上的普及速度。SiC器件成本高昂的原因主要来自两个方面： 全新的制造方法：SiC器件的制造需要采用与传统Si工艺不同的制造方法，制造商需要增加新的设备、研发或者引进新的工艺技术，带来成本的增加； 基板和外延成本：SiC的外延芯片需要在高温的CVD反应器中生长，生产能力远低于传统硅工艺。硅材料采用Czochralski工艺可以实现在一片晶圆上加工数千颗芯片，而SiC工艺每次只能生产10-20颗。, 缺陷密度：碳化硅晶片存在微管缺陷密度，这是一,种肉眼可见的宏观缺陷，这种缺陷的存在会导致器件失效或者限制器件的工作电压。目前优质SiC晶片的微管缺陷密度已经可以达到15cm-2，但仍然远大于100mm SiC晶体器件制造的最低要求0.5cm-2。,硅矿石,多晶硅,单晶硅棒,硅材料仍然不可替代 硅材料具有第二、三代半导体材料所没有的优点，主要包括：（1）目前可制备无缺陷的晶圆，从而提升后续产品的良品率和稳定性。（2）硅可以通过热氧化制出高质量二氧化硅绝缘膜。随着集成度的提高和晶体管尺寸的减小，要求绝缘膜越来越薄，目前只有热氧化的方式能大面积制备如此高质量、均匀的薄膜。（3）元素含量丰富，初始原料为石英砂等，原材料成本低。 因此，目前半导体的95%以上、集成电路的99%仍由硅材料制作。从原矿石到半导体材料,目录,123456, 三代半导体基础材料 硅片：半导体产业链基石 硅片及其相关设备需求持续走高 硅片尺寸增加大势所趋 突破外商垄断，国产替代之路开启 相关公司,硅片产业链,集成电路产业链原材料及设备（硅片所在环节）硅材料是整个半导体产业的起点。如前所述，尽管相对于新型半导体材料，硅有局限性，但其依然是最重要的半导体材料，且短期内不会被取代。硅材料作为半导体产业链的首个环节，是产业的最上游，没有硅片整个行业将如无源之水。硅片的产量和质量直接制约整个半导体产业，及更下游的通信、汽车、计算机等众多行业。因此，一方面硅片厂商的议价能力较强，一方面又必须接受严格的质量认证。,硅片：半导体产业链基石,硅片：半导体产业链基石,硅片分类 硅片又称硅晶圆，是以硅为材料制成的薄片，目前的主流尺寸有4、6、8、12英寸等。半导体产业使用的是单晶硅片，对硅纯度要求极高。其生产流程为，首先从硅矿中制备多晶硅，然后使用直拉法或区熔法生产出单晶硅棒。其中，直拉法的设备费用较低、工艺相对简单，更容易生产出大尺寸硅片，在国内使用比较普遍。而区熔法制成的单晶硅电阻率和纯度相对高，其成本和产品价格也都更高，广泛用于传感器、RF器件、IGBT等。 通过直拉或区熔法制出的单晶硅棒经过切割、倒角、研磨、腐蚀、清洗抛光等一系列环节和不同的加工工艺，可得到抛光片、扩散片、外延片等硅片产品。 按掺杂情况分，可将硅片分为低阻片、中阻片、高阻片。 按用途划分，可分为集成电路级硅片、整流器件级硅片、二极管级硅片、太阳电池级硅片等。,硅片制造流程资料来源：单晶硅片超精密磨削加工表面层损伤的研究 硅片成品,硅片：半导体产业链基石,直拉单晶形成过程原材料及备,直拉法 直拉法又称Cz法，约85%的单晶硅是由直拉法制成的。直拉硅单晶的优点有：含氧量较高，机械强度更大，在制作电子元件过程中不易形变，更容易做出大直径的硅棒。 直拉法的基本原理为：把原料装在坩埚内加热熔化，然后使一个特定晶向的细单晶（称为籽晶或晶种）的端部接触熔体界面并略有融化，之后将籽晶缓慢地垂直拉升，利用结晶前沿的过冷度使硅原子按顺序排列在固液界面的晶体上，拉出的液体固化为单晶硅棒。通过调节热场可以调节所得晶体棒的直径。 籽晶,硅片：半导体产业链基石,悬浮区熔法原材料及备,区熔法 区熔法又称Fz法，即悬浮区熔法。区熔硅单晶的氧含量和金属杂质含量都远小于直拉法制成的单晶，还可以进行多次提纯，制造出更高纯度的硅。区熔单晶硅的主要用途有可控硅、整流器、探测器件、IGBT等。 区熔法分水平区熔法和悬浮区熔法两种，硅材料用后者制备，其制备方式是：在真空或惰性气体环境下的炉室中，利用高频线圈在电磁场中产热，使籽晶和其上方悬挂的多晶硅棒的接触区熔化，然后移动硅棒或线圈使熔区朝晶体生长方向不断移动，形成单晶晶棒。 直拉法与区熔法对比,硅片：半导体产业链基石,抛光片（Polished Wafer,PW） 硅棒制作完成后被切割成厚度小于1mm的切片，切片经过磨片加工成为研磨片，这一过程会使硅片表面的平整性变差。研磨片经过化学腐蚀后成为化腐片，然后进行镜面精加工处理成为抛光片。抛光片的表面非常平滑洁净，去除了表面缺陷，提高芯片的良品率。 抛光的方式可分为化学、机械、化学机械抛光三种。化学抛光利用化学腐蚀，使晶片的凸出部分受到较多溶解，从而使晶片表面平整，残留的机械损伤少，但表面状态和几何尺寸精度相对差。机械抛光利用机械摩擦，几何尺寸精度较高，但会残留较多机械损伤。化学机械抛光先使晶片表面和抛光料发生反应，生成一层化合物薄膜，然后通过机械摩擦将这层薄膜擦去。最常用的方法是二氧化硅胶体碱性化学机械抛光。 抛光片,退火片（Annealed Wafer，AW） 将抛光片臵于氢或氩气氛中，按照一定的程序进行升温、降温过程，得到退火片。其目的是通过高温退火过程，使硅片表面的氧挥发脱除，减少表面杂质，提高硅片的晶体完整性，消除氧对硅片电阻率的影响。 普通直拉硅片和退火片表面对比原材料及备退火片示意图,硅片：半导体产业链基石,原材料及备,外延片（Epitaxial Wafer,EW） 外延片是指把抛光片作为衬底，沿着原来的结晶方向生长一层新单晶层，这层单晶硅称为外延层。外延片于20世纪80年代早期开始使用，所用材料和种类繁多，因而具有了许多普通硅片没有的电学特性，可以改善晶体管性能，并且外延片的表面更加平整。 外延产品主要应用于4个方面，分别是：CMOS产品；不可恢复器件工艺，包括微处理器、逻辑芯片以及NAND FLASH和DRAM等存储器；分立半导体，用于制造有精密特性的元件；使用非硅材料的特种产品，需要将化合物半导体材料导入外延层中。 外延片示意图,绝缘体上硅（Silicon-On-Insulator,SOI） 绝缘体上硅（SOI）将具有高电绝缘性的氧化物层夹在两个抛光晶片之间，然后把它们粘合在一起。其中底板比较厚，起支撑作用；绝缘层和顶层硅都很薄，在顶层蚀刻电路。绝缘层可以保护芯片上的晶体管；减小晶体管的静电电容，加快晶体管的状态切换，提高器件运行速度；降低漏电，减小功耗，延长设备的使用寿命。还可以在晶片表面的活性层中形成砷（As）或锑（Sb）的扩散层。 绝缘片主要应用于超大规模集成电路；高速/低功耗/低电压电路；高温电路；抗辐射电路；智能传感器等。SOI示意图,目录,123456, 三代半导体基础材料 硅片：半导体产业链基石 硅片及其相关设备需求持续走高 硅片尺寸增加大势所趋 突破外商垄断，国产替代之路开启 相关公司,原材料及备,硅片及其相关设备需求持续走高,全球半导体市场概况, 半导体行业总体景气度较高。2017年，受存储器涨价影响，全球半导体收入约4122亿美元，同比增长21.62%。近十年来全球半导体收入在小幅波动中保持上升趋势，年复合增长率5.78%。 SEMI在2017年终报告中指出，2017年全球硅片出货量连续四年创下新高，为118.1亿平方英寸，较去年增加10%，总收入为87.1亿美元，同比增加21%。硅片出货量连续创下新,高记录，主要源于移动设备、汽车、高效能运算等应用领域对联网装臵的需求不断增长。, 据SEMI统计，2018年第一季度，全球硅片出货30.84亿平方英寸，同比增长7.9%，环比增长3.6%。预测2018-2019年将继续创造记录，出货量分别为11,814百万平方英寸和12,235百万平方英寸，在2019年达到5.62亿美元的市场规模。,全球半导体市场概况,2007-2017年全球硅片出货量,11000100009000800070006000,1300012000,2007,2009,2011,2013,2015,2017,硅片出货量（单位：百万平方英寸）,资料,5,0004,0003,0002,0001,0000, 2010-2021年全球半导体产业收入全球半导体销售额（亿美元) 增长率40.00%30.00%20.00%10.00%0.00%-10.00%-20.00%2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017来源：Windr,原材料及备 639,15%,18%,37%,模拟器件微处理器,逻辑器件存储器,硅片及其相关设备需求持续走高,半导体市场持续景气, 各大行业协会和市调机构均对今年半导体市场持乐观态度，WSTS、Gartner、IHS、IC Insights等机构均预测2017年全球半导体市场的增长率在7-8%之间，总额将为4440亿美元左右，再创历史新高，增长动力包括DRAM、MCU、,MOSFET、硅片等，因下游需求旺盛，不少产品量价齐升。, WSTS在今年5月上修预测，认为全球半导体市场将在2018和2019年达到4630和4840亿美元，同,比增长率分别为12.4%和4.54%。其中，在2018年，所有地区市场和主要子分类的市场都将增,长，增长率最高的子分类依然为存储（增长率26.5%），紧随其后的是模拟电路（增长率9.5%）。2019年，增长速度最快的将会是传感,器，其次是光电元件和模拟电路。30%,分立器件光电元件传感器集成电路,20161943201082767,20172173481263432,2018F2313871363759,2017YoY11%9%16%24%,单位：亿美元2018YoY7%11%8%10%,模拟器件 478 531微处理器 606逻辑器件 915 1022,5746841117,11%6%12%,8%7%9%,存储器,768,1240,1384,61%,12%,全部,9%,半导体市场持续景气WSTS2018年初预测2018年全球半导体市场,83%,5%,9%,3%,集成电路光电元件,分立器件传感器,3389 4122 4512 22%WSTS预测半导体/集成电路各分类占比,原材料及备,硅片及其相关设备需求持续走高,晶圆厂扩建推动硅片需求 根据IC Isights数据，2017年有809亿美元资本用于半导体行业投资，其中28%，即228亿美元用于投资晶圆厂，为占比最多的去向，比去年增加4%。 中国大规模兴建晶圆厂，将引发硅片需求走高。SEMI预计，于20172020年间投产的前端半导体晶圆厂将达到62座，其中26座设于大陆，占全球总数42%。中国晶圆厂建设支出2017年达到60亿美元，2018年将达到66亿美元，规模空前，打破了没有单一国家/地区一年内在晶圆厂建设上花费超过60亿美元的记录。 硅片在晶圆厂所有制造材料中占比为 30%-35%，是晶圆厂最重要的原料，晶圆厂的兴建必然引发对硅片的进一步需求。因此本轮硅片供不应求的状况可能将在未来两年持续，且中国晶圆厂可能将是硅片需求增长的重要动力。,硅片供不应求状况持续 2018年初，主流硅片厂商纷纷将价格上调1020%，如胜高科技（SUMCO）将12英寸硅片价格上调20%，相比2016年底增幅达60%，并预测其他尺寸硅片价格也将持续走高，行情至少将延续到2020年。全球第三大硅片供应商环球晶圆表示，订单已排至2020年中期，主要系下游厂商担忧价格持续上涨，提前锁定所致。由于新产线从投入资金到投产需要23年，且主流厂商拟增产能很少，预计供需缺口仍将持续。 2010-2020全球12寸晶圆厂数量140120100806040200,接提 原材料及备 的需求。,硅片及其相关设备需求持续走高, 2012-2019全球晶圆制造资本支出,半导体设备支出持续增长 根据SEMI，2017年全球用于晶圆制造的资本支出为360亿美元，占半导体行业全部资本支出的51.44%；预计未来两年用于晶圆制造的资本支出将持续增长，分别为362和392亿美元。 晶圆制造与硅片密切相关，硅片是制造晶圆的原料，晶圆制造资本支出晶圆厂新建产能直出对硅片,12.5%。,半导体设备支出持续增长 半导体设备同样是产业链上游重要环节，是生产部门不可或缺的生产资料。无论是上游设计制造，还是下游封装测试，几乎每一个产业环节都需要相关设备的投入。半导体设备是下游半导体制造及封装企业的主要投入，芯片生产线的70%以上是半导体设备支出。 因此半导体设备的支出变化和产能建设、行业景气程度高度相关。据SEMI统计，2017年全球半导体设备支出560亿美元，同比增长35.6%；预计2018年这一数字将达到630亿美元，同比增长,7006005004003002001000,2015,2016,2017,2018E,单位：亿美元, 2015-2018全球半导体设备支出,450400350300250200150100500,2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018E2019E,晶圆制造资本支出（单位：亿美元）,增长率20.00%15.00%10.00%5.00%0.00%-5.00%-10.00%,键。,高涨。晶盛机电2017年晶体生长设备销售收,16001400120010008006004002000,2013,2014,2015,2016,2017,单位：百万元,硅片及其相关设备需求持续走高,单晶炉 拉晶是制造硅片的关键步骤，主要使用的设备为单晶炉，特别是直拉单晶生长炉。由主机、加热电源和控制系统三部分构成，其中主体包括炉底板、主炉室、下炉室、炉盖、隔离阀室、坩埚提升旋转机构和籽晶提升旋转机构。在这一过程中，热场的温度对硅片直径和质量有很大影响，其中在固液界面处的温度最为关 直拉单晶生长炉结构,单晶炉 单晶炉的主要国外厂商有：PVA TePla AG（德国）、Carbolite Gero（英国、德国）、KAYEX（美国，现已被大连连城收购）。 主要国内厂商有：晶盛机电（已开始量产区熔硅单晶炉）、南京晶能、京运通等。目前，晶体生长设备的国产化程度相对较高。 受益国内硅片产线的积极建设，单晶炉需求原材料及备入15.72亿，增长132.9%。晶盛机电晶体生长设备销售收入1800,主要是日本东京精密和Daitron生产的倒角机，,硅片及其相关设备需求持续走高,倒角机 硅片切割完成后具有锋利边缘，容易破裂，要通过倒角这一程序将其边缘磨削修正成圆弧形，以降低硅片边缘的机械强度和表面污染。 倒角时，将待加工的硅片固定在可以旋转的真空吸盘上，与高速旋转的倒角砂轮形成相对运动，经磨削加工达到相应要求的形状。 倒角的主要技术难点包括磨削定位的准确度、磨削力和磨削温度的设定等。目前国内使用的原材料及备其核心部件采用先进的磨削主轴，精度、效率较高。倒角机示意图,切片机 切片这一过程要求得到完整平滑的硅片和尽可能少的刀缝损耗，使用的主要方法为内圆切割和多线切割。 其中，内圆切割法具有成本较低、厚度易调节、切片精度高等优点，但切割的硅片表面损伤较大，一般用于8寸及以下硅片的切割。 多线切割为目前大硅片的主流切割法，原理为：将一组钢丝按同样的方向缠绕在导轮上面，形成一排固定间隔的钢丝线。优势为切割效率高、硅片表面平整度好、能切割大尺寸晶体，但设备本身损耗较高。 部分设备可以与光伏硅片切割设备通用，国内已有厂商可以提供。 多线切割示意图,目录,123456, 三代半导体基础材料 硅片：半导体产业链基石 硅片及其相关设备需求持续走高 硅片尺寸增加大势所趋 突破外商垄断，国产替代之路开启 相关公司,原材料及备,硅片尺寸增加大势所趋, 根据计算公式：每个硅片生产的芯片数=（硅片的面积/芯片的面积）-（硅片的周长/（2*芯片面积）的开方数），12寸硅片一次能制造的芯,片数约为8寸硅片的2.5倍。 根据SEMI，各尺寸硅片成为主流尺寸的时间点分别为：1986年4英寸，1992年6英寸，1997年8英寸，2005年12英寸。目前，12寸硅片已成为业界主流，占所有硅片需求的60%以上，而6/8寸硅片的需求比例被进一步压缩。 由于制造设备更换和良品率等问题，18寸硅片的研制虽然已投入数年，但成本高、回报低的问题一直没有得到很好的解决，陷入停滞，预计未来数年12寸硅片仍将是市场主流。,大硅片的优势,12寸硅片为当前主流,0%,100%90%80%70%60%50%40%30%20%10%,2014,2015,2016,2017,2018E 2019E 2020E,6寸,8寸,12寸,8、12寸硅片制造芯片个数对比 芯片的成本与硅片面积有直接关系，在面积大的硅片上，一次能够蚀刻出更多的芯片，并且芯片撞上硅片缺陷的概率变低，提高芯片的良品率。因此，半导体产业一直在追求面积更大的芯片。,资料来源：安信证券研究中心整理各尺寸硅片所占市场份额,硅片尺寸增加大势所趋,划痕、疵点、畸变等，微小的瑕疵也会对硅片表面平整度和良品率造成很大影响，硅片表层损伤是评价硅片制造的重要指标。 因此，大尺寸硅片对于从制备晶棒到倒角、磨削等各环节的工艺都要求很高。,大硅片技术壁垒高 12寸大硅片对技术和工艺要求非常高，其主要技术难点有：（1） 纯度问题，半导体级硅片的纯度需要达到11个9以上(即99.999999999%)，目前国内还无法实现，多数厂商只能达到4-6个9的纯度。相比之下，光伏用硅片只需达到6个9的纯度。（2）精度问题，在单晶硅加工至硅片过程中要经过切割、磨削、抛光等流程，很容易产生,750070006500600055005000,2017,2018,2019,2020,2021,根据需求预测CAGR=9.7%根据PPP-GDP预测CAGR=4.3%,12寸硅片需求走高半导体下游产业如汽车电子、通信、大数据等发展迅速，根据全球硅片第二大厂SUMCO估测，2017 年和 2018 年全球 12寸硅片的需求分别为 550 万片/月和 570 万片/月。而大硅片的技术壁垒和资金壁垒都较高，产线建设一般需1-2年，产能很难迅速增加。SEMI估测，全球2017 年和 2018 年的产能为 525 万片/月和 540万片/月，未来12寸硅片仍将保持供不应求的状态。 原材料及备SUMCO预测12寸硅片需求8000,行业最大的单一产品类别。,硅片尺寸增加大势所趋,12寸硅片需求走高全球硅片第二大厂SUMCO在1季度报告中表示，尽管智能手机增长动力不足及NAND价格走弱，硅片仍然处于供不应求的状态，并蔓延至其他尺寸的硅片。预计2018年2季度客户需求仍将保持，年内12寸硅片的价格仍将有20%的上涨，目前客户急于获得足量供应，协商的订单已经排至2021年。2012-2018每季度12寸硅片需求,12寸硅片需求走高8寸及以下硅片主要应用于：汽车，工业电子，物联网，传感器等。12寸硅片主要应用于：手机，NAND，DRAM，CPU，SoC等。根据IC Insights预测，由于平均售价的大幅增长，DRAM和NAND闪存市场在2018年的增长率将分别达到37%和17%，均远超预期，同时DRAM的市场规模将达到996亿美元，成为IC原材料及备预测12寸硅片需求的构成3D-NAND收益带来的需求形制减小带来的需求,目录,123456, 三代半导体基础材料 硅片：半导体产业链基石 硅片及其相关设备需求持续走高 硅片尺寸增加大势所趋 突破外商垄断，国产替代之路开启 相关公司,9%,突破外商垄断，国产替代之路开启,硅片产业集中度极高, 半导体行业产业链长，品控极为严格且存在较高的技术壁垒。半导体材料作为产业最上游，面临严格的产品质量控制。即便技术达标，下游客户的认证依然是硅片厂,商的一大壁垒。由于下游客户认证时间长，难度大，因此硅片厂商往往需要长时间的技术和经验积累才能够有效提升半导体材料产品的品质，满足客户的需求，获得客户认可并开拓客源。, 硅片行业集中度高，全球前五大厂商垄断90%以上份额。前五大厂商分别为日本信越半导体（份额27%）、日本胜高科技（26%）、台湾环球晶圆（17%）、德国,Silitronic（11%）、韩国LG（7%），市场占有率达到92%。其中，仅两家日本企业所占的全球市场份额就超过50%。在12寸硅片市场中，前五大厂商更占据将近98%的市场份额。,全球硅片产业市场全球硅片产业市场份额,日本信越（ShinEtsu）, 27%,日本胜高（Sumco）, 26%,台湾环球晶圆, 17%原材料及备,德国Silitronic,13%,韩国LG, 其他,8%,日本信越（ShinEtsu）,28%,日本胜高（Sumco）28%,德国Silitronic12%,16%台湾环球晶圆14%,全球12寸硅片市场份额其他2%韩国LG,受原材料及备及集成电路产业基金的支持。,突破外商垄断，国产替代之路开启,我国大硅片高度依赖国外 我国大尺寸硅片长期依赖外国，其中12英寸硅片全部需要进口。中国大陆硅片供应商主要生产6英寸及以下的硅片，4-6英寸硅片基本可以满足需求。据中国电子材料行业协会，近年国内对8英寸硅片的需求年增长率稳定在10%左右，2016年全年国内需求为804万片，预计到2018年需求将达到81万片/月。而能量产8英寸硅片的仅包括外资在华工厂的少数厂家，合计产能23.3万片/月。 我国12英寸硅片尚无量产产能。目前对12英寸硅片需求约为每月50万片，全部需要进口。据上海新昇半导体CEO发言，预计2020年后12寸,硅片的月需求量将超过125万片，缺口巨大。 硅片供需缺口持续，倒逼大尺寸硅片国产化进程加速。根据Ofweek引台湾电子时报报道，SUMCO从2017年5月起砍掉大陆NORFlash厂武汉新芯的硅片订单，优先供货给台积电、英特尔等大厂保证其硅片供给，类似行为将加剧我国大尺寸硅片不足的困境。,16.00%15.00%14.00%13.00%12.00%11.00%10.00%9.00%8.00%,2500.002000.001500.001000.00500.000.00,200820092010201120122013201420152016,提高大硅片国产率系当务之急 大尺寸硅片作为集成电路产业上游，实现自主可控至关重要。2017年中国集成电路进口量高达3770亿块，同比增长10.1%；进口额为2601亿美元，同比增长14.6%，占中国总进口额的14.1%，显示出对外的高依存度。中兴通讯事件使集成电路产业自主可控这一话题被提升到新的高度，硅片作为产业最上游有望益政策鼓励我国集成电路进口情况集成电路进口额（单位：亿美元）集成电路占总进口额比例（%）,突破外商垄断，国产替代之路开启,我国大硅片最新进展 2014年，国家设立“极大规模集成电路制造技术及成套工艺”项目，即“02专项”，下设大硅片产业化项目，集中力量攻克12寸硅片量产难关。 目前国内至少已有9个大硅片项目，合计投资规模超550亿元人民币：包括上海新昇（68亿元）、重庆超硅、成都超硅（50亿元）、宁夏银和（16亿元）、浙江金瑞泓（50亿元）、郑州合晶一期（53亿元）、无锡中环晶盛项目（30亿美金）等。如右表所示，我国正在规划中的12寸硅片月产能已经超过140万片。此外，未来可能的新增产能还有：奕斯伟、芯动能与西安高新区签署合作意向书，将投资百亿建立硅材料产业基地，打破12寸硅片垄断；保利协鑫发布电子级多晶硅产品，欲进军集成电路硅材料产业。,大尺寸硅片在建产能,制原材料及备率，由于芯片制造的成本很高，,突破外商垄断，国产替代之路开启,国产替代的难点集成电路工艺对硅片纯度的要求极高（一般要求达到 99.9999%，部分甚至达到 99.9999999%，杂质的含量降到 10-9），要达到这一严格的要求，需要制造商对加工流程和环境严格控制。目前国内厂商突破外商垄断的最大难点在于以下几点： 设备：从石英砂到硅片需要经历一系列的加工流程，这其中就需要制造商购臵每个环节需要的设备。全球半导体设备市场集中度极高，主要供应商包括德国科堡、博世，日本日立、精机，瑞士M&B和荷兰ASML等公司。以关键设备拉晶炉为例，目前日本设备采购十分困难，而德国设备采购周期很长。此外，买到的设备还面临设备调试的问题，国内公司由于起步较晚，缺乏相应的设备调试经验，没有办法将购臵的设备调整到最佳状态。,