1、rQsNrRsMrQnRqRpNrMpQqNbRdN7NnPoOnPrRlOoPqRiNnPnQbRpOnQvPmPmRvPtQqM 行业深度报告 3 请参考最后一页评级说明及重要声明 目录目录 1. 半导体硅片：半导体材料之最大宗产品 . 6 1.1 硅片：半导体产业重要基础材料 . 6 1.2 半导体硅片加工流程长，单晶硅生长技术尤为关键 . 7 2. 5G、数据中心、汽车电子驱动硅片需求成长，12 英寸硅片占比逐年提升 . 10 2.1 半导体硅片需求稳步增长 . 10 2.2 5G、数据中心、汽车电子驱动硅片需求成长. 12 2.3 8 英寸硅片需求稳定增长，12 英寸硅片占比逐年提升

2、 . 14 3. 兼并购浪潮打造全球五大硅片巨头，本土厂商百舸争流勇进者胜 . 16 3.1 全球半导体硅片厂商集中度高，规模优势提升行业盈利水平 . 16 3.2 本土半导体硅片厂商百舸争流，立足本土走向世界 . 19 4. 投资推荐 . 21 4.1 沪硅产业（688126）：国内大硅片龙头，持续扩充 12 英寸硅片产能 . 21 4.2 立昂微（605358）：硅片产能持续扩张，国产替代有望加速 . 23 4.3 中环股份（002129）：半导体&光伏双轮驱动，盈利能力稳步增强 . 26 4.4 上海合晶（A20189）：国内硅外延片龙头，募集资金加速扩展进程 . 28 5. 风险提示

3、. 31 行业深度报告 4 请参考最后一页评级说明及重要声明 图表目录图表目录 图图 1：半导体硅片产业链介绍半导体硅片产业链介绍 . 6 图图 2：2018 年全球半导体制造材料市场结构年全球半导体制造材料市场结构 . 6 图图 3：半导体抛光片、外延片工艺流程图半导体抛光片、外延片工艺流程图 . 7 图图 4：直拉法工艺流程介绍直拉法工艺流程介绍 . 8 图图 5：直拉法和区熔法对比直拉法和区熔法对比 . 9 图图 6：三种硅片制造工艺对比三种硅片制造工艺对比 . 9 图图 7：全球半导体材料市场规模全球半导体材料市场规模 . 10 图图 8：全球半导体硅片市场规模全球半导体硅片市场规模

4、. 11 图图 9：全球半导体硅片出货面积全球半导体硅片出货面积 . 11 图图 10：中国半导体硅晶圆营收规模中国半导体硅晶圆营收规模 . 12 图图 11：12 英寸硅片下游应用划分英寸硅片下游应用划分 . 12 图图 12：全球智能手机出货量预测全球智能手机出货量预测 . 13 图图 13：全球全球 5G 手机出货量预测手机出货量预测 . 13 图图 14：5G 手机相比手机相比 4G 手机对晶圆的消耗对比手机对晶圆的消耗对比 . 13 图图 15：全球数据流量预测全球数据流量预测 . 14 图图 16：全球数据中心对硅片的需求预测全球数据中心对硅片的需求预测 . 14 图图 17：不同

5、级别的电动车半导体平均用量不同级别的电动车半导体平均用量 . 14 图图 18：全球各尺寸硅片出货量情况全球各尺寸硅片出货量情况 . 15 图图 19：全球全球 12 英寸晶圆厂数量变英寸晶圆厂数量变化化 . 15 图图 20：全球半导体硅片行业竞争格局全球半导体硅片行业竞争格局 . 16 图图 21：2016 年至年至 2018 年全球半导体硅片行业竞争格局年全球半导体硅片行业竞争格局 . 16 图图 22：全球龙头企业并购与发展历程全球龙头企业并购与发展历程 . 17 图图 23：全球硅片龙头厂商近年收入（亿美元）全球硅片龙头厂商近年收入（亿美元） . 18 图图 24：全球硅片龙头厂商毛

6、利率情况（全球硅片龙头厂商毛利率情况（%） . 18 图图 25：全球硅片龙头厂商净利率情况（全球硅片龙头厂商净利率情况（%） . 18 图图 26：全球硅片龙头厂商全球硅片龙头厂商 ROE 情况（情况（%） . 18 图图 27：本土半导体硅片厂商进展情况本土半导体硅片厂商进展情况 . 19 图图 28：本土硅片龙头厂商近年收入（亿元）本土硅片龙头厂商近年收入（亿元） . 20 图图 29：本土硅片龙头厂商毛利率情况（本土硅片龙头厂商毛利率情况（%） . 20 图图 30：本土硅片龙头厂商净利率情况（本土硅片龙头厂商净利率情况（%） . 20 图图 31：本土硅片龙头厂商本土硅片龙头厂商 R

7、OE 情况（情况（%） . 20 图图 32：公司各产品收入情公司各产品收入情况（亿元）况（亿元） . 21 图图 33：公司公司 2019 年各产品收入占比年各产品收入占比 . 21 图图 34：公司营业收入（亿元）公司营业收入（亿元）、增速及毛利率、增速及毛利率 . 22 图图 35：公司公司净利润、净利率及净利润、净利率及 ROE . 22 图图 36：公司公司经营活动现金流量净额（亿元）及占营收比例经营活动现金流量净额（亿元）及占营收比例 . 22 图图 37：公司公司总资产及剔除预收账款后的资产负债率总资产及剔除预收账款后的资产负债率 . 22 图图 38：募集资金具体投资项目概况募

8、集资金具体投资项目概况 . 22 图图 39：公司各产品收入情况（亿元）公司各产品收入情况（亿元） . 23 图图 40：公司公司 2019 年各产品收入占比年各产品收入占比 . 23 图图 41：公司营业收入（亿元）、增速及毛利率公司营业收入（亿元）、增速及毛利率 . 24 图图 42：公司公司净利润、净利净利润、净利率及率及 ROE . 24 行业深度报告 5 请参考最后一页评级说明及重要声明 图图 43：公司公司经营活动现金流量净额（亿元）及占营收比例经营活动现金流量净额（亿元）及占营收比例 . 25 图图 44：公司公司总资产及剔除预收账款后的资产负债率总资产及剔除预收账款后的资产负债

9、率 . 25 图图 45：公司在建项目进度情况公司在建项目进度情况 . 25 图图 46：募集资金具体投资项目概况募集资金具体投资项目概况 . 25 图图 47：公司四大业务板块介绍公司四大业务板块介绍 . 26 图图 48：公司各产品收入情况（亿元）公司各产品收入情况（亿元） . 26 图图 49：公司公司 2019 年各产品收入占比年各产品收入占比 . 26 图图 50：公司营业收入（亿元）公司营业收入（亿元）、增速及毛利率、增速及毛利率 . 27 图图 51：公司公司净利润、净利率及净利润、净利率及 ROE . 27 图图 52：公司公司经营活动现金流量净额（亿元）及占营收比例经营活动现

10、金流量净额（亿元）及占营收比例 . 27 图图 53：公司公司总资产及剔除预收账款后的资产负债率总资产及剔除预收账款后的资产负债率 . 27 图图 54：公司各产品收入情况（亿元）公司各产品收入情况（亿元） . 28 图图 55：公司公司 2019 年各产品收入占比年各产品收入占比 . 28 图图 56：公司营业收入（亿元）、增速及毛利率公司营业收入（亿元）、增速及毛利率 . 29 图图 57：公司公司净利润、净利率及净利润、净利率及 ROE . 29 图图 58：公司公司经营活动现金流量净额（亿元）及占营收比例经营活动现金流量净额（亿元）及占营收比例 . 29 图图 59：公司公司总资产及剔

11、除预收账款后的资产负债率总资产及剔除预收账款后的资产负债率 . 29 图图 60：募集资金具体投资项目概况募集资金具体投资项目概况 . 30 行业深度报告 6 请参考最后一页评级说明及重要声明 1. 半导体硅片： 半导体材料之最大宗产品半导体硅片： 半导体材料之最大宗产品 1.1 硅片：半导体产业重要基础材料硅片：半导体产业重要基础材料 半导体硅片行业处于产业链的上游，是半导体材料中最为大宗的品类，为半导体行业发 展提供基础支撑。硅材料因其具有单方向导电特性、热敏特性、光电特性、掺杂特性等 优良性能，可以生长为大尺寸高纯度晶体，且储量丰富、价格低廉，故成为全球应用最 广泛、最重要的半导体基础材

12、料。硅片是制造芯片的基本衬底材料，也是唯一贯穿各道 芯片前道制程的半导体材料， 目前全球半导体市场中， 90%以上的芯片和传感器都是基于 硅材料制造而成。 图图 1：半导体硅片产业链介绍半导体硅片产业链介绍 资料来源：上海合晶招股说明书，长城证券研究所 半导体硅片在半导体制造材料中销售额占比最高，产业地位处于核心位置。半导体制造 材料主要包括硅片、电子气体、光掩膜、光刻胶配套化学品、抛光材料、光刻胶、湿法 化学品与溅射靶材等。根据 SEMI 统计，2018 年硅片、电子气体、光掩膜、光刻胶配套 化学品的销售额分别为 120.98 亿美元、42.73 亿美元、40.41 亿美元、22.76 亿美

13、元，分别 占全球半导体制造材料行业 36.64%、12.94%、12.24%、6.89%的市场份额，其中半导体 硅片销售额占比最高，为半导体制造的核心材料。 图图 2：2018 年全球半导体制造材料市场结构年全球半导体制造材料市场结构 行业深度报告 7 请参考最后一页评级说明及重要声明 资料来源：SEMI，长城证券研究所 按半导体硅片应用场景划分，硅片主要可分为正片、陪片。正片可直接用于晶圆制造， 而陪片又按功能分为测试片 （Test Wafer） 、 挡片 （Dummy Wafer） 和控片 （Monitor Wafer） 。 测试片主要用于实验及检查等用途，也用于制造设备投入使用初期以提高

14、设备稳定性； 挡片用于新产线调试以及晶圆生产控制中对正片的保护；控片多用于正式生产前对新工 艺测试、监控良率，同时为监控正式生产过程中的工艺精度及良率，需要在晶圆正片生 产过程中插入控片增加监控频率。 挡片和控片一般是由晶棒两侧品质较差段切割出来。另外，部分挡控片可重复使用。由 于挡控片作为辅助生产使用且用量巨大，晶圆厂通常会回收用过的挡片，经研磨抛光， 重复使用数次； 而控片则需具体情况具体对待， 用在某些特殊制程的控片无法回收使用， 可以回收重复利用的挡控片又被称为可再生硅片。 1.2 半导体硅片加工流程长，单晶硅生长技术尤为关键半导体硅片加工流程长，单晶硅生长技术尤为关键 半导体硅片的生

15、产流程较长， 涉及工艺较多。 半导体抛光片生产环节包含了拉晶、 滚圆、 切割、研磨、蚀刻、抛光、清洗等工艺；半导体外延片生产过程主要为在抛光片的基础 上进行外延生长； SOI 硅片主要采用键合或离子注入等方式制作。 半导体硅片每一个工艺 环节均会影响产成品的质量、性能与可靠性。 图图 3：半导体抛光片、外延片工艺流程图半导体抛光片、外延片工艺流程图 36.64% 12.94% 12.24% 6.89% 6.57% 5.24% 6.53% 2.36% 10.59% 硅片电子气体光掩模 光刻胶配套化学品抛光材料光刻胶 湿法化学品溅镀靶材其他 行业深度报告 8 请参考最后一页评级说明及重要声明 资料

16、来源：沪硅产业招股说明书，长城证券研究所 目前工业上生产单晶硅通常采用的是直拉法 （CZ 法） ， 它是制造单晶硅的一种重要方法， 当今 90以上的单晶硅都是用直拉法生产的。此外，区熔法也是制造单晶硅的另一种方 法，其最大需求来自于功率半导体器件。 （1）直拉法）直拉法 直拉法简称 CZ 法。CZ 法的特点是在一个直筒型的热系统汇总，用石墨电阻加热，将装 在高纯度石英坩埚中的多晶硅熔化， 然后将籽晶插入熔体表面进行熔接， 同时转动籽晶， 再反转坩埚，籽晶缓慢向上提升，经过引晶、放大、转肩、等径生长、收尾等过程，得 到单晶硅。这种技术能够实现低微缺陷单晶生长，可以有效的控制晶体的微缺陷密度， 提

17、高晶体质量以满足各技术节点对硅片的技术要求，有效的控制晶体中的杂质含量，最 大程度降低对操作工人的依赖，保证拉制晶体质量的重复性、稳定性和一致性，同时提 高产出良率，降低单晶生长成本。 图图 4：直拉法工艺流程介绍直拉法工艺流程介绍 资料来源：SUMCO，长城证券研究所 （2）区熔法）区熔法 行业深度报告 9 请参考最后一页评级说明及重要声明 区熔法简称 FZ 发，是利用多晶锭分区熔化和结晶半导体晶体生长的一种方法，利用热能 在半导体棒料的一端产生一熔区，再熔接单晶籽晶。调节温度使熔区缓慢地向棒的另一 端移动，通过整根棒料，生长成一根单晶，晶向与籽晶的相同。 图图 5：直拉法和区熔法对比直拉法

18、和区熔法对比 项目项目 直拉法直拉法 区熔法区熔法 炉子 直拉炉 区熔炉 工艺 有，电阻加热 无锅、高频加热 直径 能生长直径 450mm 单晶 能生长直径 200nm 单晶 纯度 氧、碳含量高、纯度受污染 纯度较高 少子寿 命 低 高 电阻率 中低电阻，轴向电阻率分布不均匀 能生产电阻率超过 104 的单晶 应用 晶体管、二极管、集成电路 高压整流器、可控硅、探测器 投资 投资较小 是直拉法的数倍 优点 工艺成熟、 设备简单、 可大规模生产、 有效控制晶体微缺陷密度 纯度很高、电学性能均匀 缺点 纯度低、电阻率不均匀 工艺繁琐、 生产成本较高； 直接很小 工艺流 程 多晶硅的装料-熔化-种晶

19、-缩颈-放肩- 收尾 多晶硅棒料打磨、清洗-装炉-高频电 力加热-籽晶熔接-缩颈-放肩-结束 资料来源：新材料在线，长城证券研究所 根据制造工艺分类，半导体硅片主要可以分为抛光片、外延片与以 SOI 硅片为代表的高 端硅基材料。单晶硅锭经过切割、研磨和抛光处理后得到抛光片。抛光片经过外延生长 形成外延片，抛光片经过氧化、键合或离子注入等工艺处理后形成 SOI 硅片。 图图 6：三种硅片制造工艺对比三种硅片制造工艺对比 硅片种类硅片种类 介绍介绍 优势优势 示意图示意图 抛光片 由石英砂经过 提纯、拉晶、切 片、抛光等工艺 处理后形成 实现半导体硅片表面平坦化， 减小硅 片表面粗糙度 外延片 利

20、用气相生长 技术在硅单晶 衬底上外延生 长一层或多层 硅单晶薄膜 减少硅片中因单晶生长产生的缺 陷，具有更低的缺陷密度和氧含量 SOI 硅片 在顶层硅和支撑 衬底之间引入了 一层氧化物绝缘 埋层 减少硅片的寄生电容以及漏电现象， 并消除了闩锁效应 资料来源：SUMCO，长城证券研究所 根据掺杂程度的不同，半导体硅片主要分为轻掺硅片和重掺硅片。对于硅抛光片，可分 为轻掺硅抛光片和重掺硅抛光片，掺杂元素的掺入量越大，硅抛光片的电阻率越低。轻 行业深度报告 10 请参考最后一页评级说明及重要声明 掺硅抛光片广泛应用于大规模集成电路的制造，也有部分用作硅外延片的衬底材料。重 掺硅抛光片一般用作硅外延片

21、的衬底材料。 对于硅外延片， 根据衬底片的掺杂浓度不同， 分为轻掺杂衬底外延片和重掺杂衬底外延片。前者通过生长高质量的外延层，可以提高 CMOS 栅氧化层完整性、改善沟道漏电、提高集成电路可靠性，后者结合了重掺杂衬底 片和外延层的特点，在保证器件反向击穿电压的同时又能有效降低器件的正向功耗。 2. 5G、数据中心、汽车电子驱动硅片需、数据中心、汽车电子驱动硅片需 求成长，求成长，12 英英寸硅片占比逐年提升寸硅片占比逐年提升 2.1 半导体硅片需求稳步增长半导体硅片需求稳步增长 半导体材料可以分为晶圆制造材料和封装材料，2019 年全球半导体材料市场规模为 521 亿美元，同比下降 1.1；2

22、020 年全球半导体材料市场将略有增长，达到 529.4 亿美元， 预计明年在下游需求复苏的带动下，市场规模将达到 563.6 亿美元，同比增长 6.46%，其 中大陆市场规模将突破 100 亿美元，将超过韩国位居第二。 晶圆制造材料是半导体材料主要构成部分，随着先进制程的不断发展，半导体制造材料 的消耗量逐渐增加。据 SEMI 统计，晶圆制造材料市场销售额从 2013 年的 227 亿美元增 长到 2019 年的 328 亿美元，年复合增长率为 6.33%。 图图 7：全球半导体材料市场规模全球半导体材料市场规模 资料来源：SEMI，长城证券研究所 在半导体制造材料中，硅片是上游材料占比最大

23、的部分，2019 年硅片占全球半导体制造 材料行业 37.28%。2014 年至今，在通信、计算机、汽车产业、消费电子等应用领域需求 带动以及人工智能、 物联网等新兴产业的崛起， 全球半导体硅片市场规模呈现上升趋势， 硅片营收从 2014 年的 76 亿美元提高至 2018 年的 114 亿美元，2019 年度出现小幅回落。 527.3 521.4 529.4 563.6 -1.12% 1.53% 6.46% -2.00% -1.00% 0.00% 1.00% 2.00% 3.00% 4.00% 5.00% 6.00% 7.00% 300 350 400 450 500 550 600 201

24、820192020E2021E 半导体材料市场规模（亿美元）YoY 行业深度报告 11 请参考最后一页评级说明及重要声明 图图 8：全球半导体硅片市场规模全球半导体硅片市场规模 资料来源：SEMI，长城证券研究所 从硅片的出货面积来看，2019 年由于半导体市场需求下滑，硅片出货面积 117 亿平方英 寸，同比下滑 6.9%，预计今年全球晶圆出货量去年增长 2.4%，明年将延续增长趋势，增 速可望扩大至 5%，有望在 2022 年创新高。 图图 9：全球半导体硅片出货面积全球半导体硅片出货面积 资料来源：SEMI，长城证券研究所 从国内情况来看， 自 2014 年以来， 我国半导体硅片市场规模

25、呈稳定上升趋势。 根据 IC Mtia 统计，2018 年中国半导体硅片市场需求为 172.1 亿元，预计 2019 年的市场需求将分别达 到 176.3 亿元， 2014 年至 2019 年的复合增长率为 13.74%， 国内市场需求增速高于全球平 均水平。 97 99 87 75 76 7272 87 114 112 2% -12% -14% 1% -5% 0% 21% 31% -2% -20% -15% -10% -5% 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 0 20 40 60 80 100 120 2000162017

26、20182019 半导体硅片市场规模（亿美元）YoY 12541 11677 11957 12554 13220 13761 8.0% -6.9% 2.4% 5.0% 5.3% 4.1% -8.0% -6.0% -4.0% -2.0% 0.0% 2.0% 4.0% 6.0% 8.0% 10.0% 10500 11000 11500 12000 12500 13000 13500 14000 201820192020E2021E2022E2023E 半导体晶圆出货面积（百万平方英寸）YoY 行业深度报告 12 请参考最后一页评级说明及重要声明 图图 10：中国半导体硅晶圆营收规模中国半导体硅晶圆

27、营收规模 资料来源：IC Mtia，长城证券研究所 2.2 5G、数据中心、汽车电子驱动硅片需求成长、数据中心、汽车电子驱动硅片需求成长 从硅片的下游应用结构来看，主要下游应用包括手机、服务器、PC、汽车等，以 12 英寸 硅片为例，其中智能手机、服务器、PC 占比分别为 32%、18%、20%，汽车占比 5%。 图图 11：12 英英寸硅片下游应用划分寸硅片下游应用划分 资料来源：SUMCO，长城证券研究所 从全球智能手机市场来看，2020 年由于受到新冠疫情的影响， 预计 2020 年全球智能手机 市场出货量将下降 11.9%，总出货量为 12 亿部。在 5G 手机的带动下，预计全球智能手

28、 机市场将迎来强劲复苏，2021 年出货量同比增速可达 10%。2020 年全球 5G 手机出货量 2 亿部，预计 2021、2022 年可达 5 亿、7.5 亿台，同比增速分别为 150%、50%。 93.2 101.6 106.4 130.5 172.1 176.3 201.8 9.0% 4.7% 22.7% 31.9% 2.4% 14.5% 0.0% 5.0% 10.0% 15.0% 20.0% 25.0% 30.0% 35.0% 0 50 100 150 200 250 2001720182019E2020E 中国半导体硅片市场规模（亿元）YoY 行业深度报告 1

29、3 请参考最后一页评级说明及重要声明 图图 12：全球智能手机出货量预测全球智能手机出货量预测 图图 13：全球全球 5G 手机出货量预测手机出货量预测 资料来源：IDC，长城证券研究所 资料来源：高通，长城证券研究所 与 4G 手机相比，5G 手机对存储、AP、CIS 的需求均有较大提升，带动了单部手机硅含 量的提升。总体来看，单部 5G 手机对 12 英寸硅片的需求量相比 4G 手机提高了 70%， 随着 5G 手机需求的爆发增长，有望带动硅片需求大幅提高。 图图 14：5G 手机相比手机相比 4G 手机对晶圆的消耗对比手机对晶圆的消耗对比 资料来源：SUMCO，长城证券研究所 在服务器市

30、场方面，随着云计算、大数据、人工智能、物联网等热门技术的大规模应用， 全球数据流量将迎来爆发增长，预计将从 2019 年的 201EB/月增长至 2022 年的 396EB/ 月，将近翻倍增长。 全球数据流量的爆发将带动数据中心领域逻辑、存储芯片的需求提高，从而推动上游硅 片行业的需求成长，2019 年数据中心对硅片需求量约 75 万片/月，预计 2024 年超过 150 万片/月。 2 5 7.5 0 2 4 6 8 2020E2021E2022E 行业深度报告 14 请参考最后一页评级说明及重要声明 图图 15：全球数据流量预测全球数据流量预测 图图 16：全球数据中心对硅片的需求预测全球

31、数据中心对硅片的需求预测 资料来源：SUMCO，长城证券研究所 资料来源：SUMCO，长城证券研究所 与传统的燃油车相比， 电动汽车半导体用量有大幅提高， 其中功率半导体用量提升最大。 传统的燃油车单车功率半导体用量只有 71 美元，轻混车（MHEV）、混动车/插电混动车 （HEV/PHEV）、纯电动车（BEV）中功率半导体的单车平均成本为 90 美元、305 美元， 350 美元， 较传统汽车分别提高了 27%、 330%、 393%， 占半导体成本的比例分别 16.9%、 38.8%、45.2%。 目前，全球汽车市场正在经历由传统燃油车向电动汽车过渡的阶段，电动车渗透率快速 提升，预计 2

32、023 年电动车（含轻混、混动车/插电混动车、纯电动）渗透率将突破 25%， 2027 年将突破 50%。 电动车的快速发展将带动汽车半导体市场需求的快速提高，预计 20192024 年全球车用 IC 市场销售额年复合成长率高于其他 IC 终端应用市场， 并且 2024 年车用 IC 销售额占比 攀升至 9.7%。 图图 17：不同级别的电动车半导体平均用量不同级别的电动车半导体平均用量 资料来源：英飞凌，长城证券研究所 2.3 8 英英寸硅片需求稳定增长，寸硅片需求稳定增长，12 英英寸硅片占比逐年提升寸硅片占比逐年提升 半导体硅片的尺寸按直径计算主要包含2英寸 （50mm） 、 3英寸 （75mm） 、 4英寸 （100mm） 、 6 英寸（150mm）、8 英寸（200mm