1、2022 年深度行业分析研究报告 3 内容目录内容目录 1. 硅片为制造芯片的核心载体材料硅片为制造芯片的核心载体材料 . 6 1.1 硅片是芯片制造的核心原材料，技术壁垒高 . 6 1.2 大尺寸化、制程升级为行业趋势，12 寸硅片占比持续提高. 8 2. 半导体硅片景气高涨，供需缺口有望持续扩大半导体硅片景气高涨，供需缺口有望持续扩大 . 9 2.1 半导体景气高涨，带动上游材料市场需求扩张. 9 2.2 半导体硅片是占比最高的材料，长期受益于大数据、汽车电子发展 .11 2.3 半导体硅片迎量价齐升，海外龙头公司看好行业高景气延续 . 14 2.4 半导体硅片新增产能周期较长释放滞后于晶

2、圆厂，供需缺口有望持续扩大 . 15 3. 海外巨头长期垄断硅片市场，国内企业奋起直追海外巨头长期垄断硅片市场，国内企业奋起直追 . 17 3.1 半导体硅片技术壁垒高，海外巨头长期垄断市场. 17 3.2 国产替代空间广阔，国内厂商加速布局 12 寸硅片 . 21 4. 相关标的相关标的 . 23 4.1 沪硅产业：国内半导体硅片龙头，引领 12 寸国产替代. 23 4.2 立昂微：盈利能力大幅提高，12 寸硅片产能快速释放 . 25 4.3 中环股份：光伏、半导体硅片齐头并进，12 寸硅片产能快速提高 . 27 4.4 神工股份：刻蚀单晶硅材料龙头，硅零部件、8 寸硅片打开新增空间. 29

3、 4.5 中晶科技：中小尺寸硅片的领先厂商 . 31 4.6 凤凰光学：拟资产重组布局半导体外延材料. 32 图表目录图表目录 图图 1：半导体行业产业链：半导体行业产业链 . 6 图图 2：芯片制作的其他环节及下游应用：芯片制作的其他环节及下游应用 . 6 图图 3：硅片制备基本流程：硅片制备基本流程 . 7 图图 4：直拉法基本流程：直拉法基本流程 . 7 图图 5：悬浮区熔法单晶生长示意图：悬浮区熔法单晶生长示意图 . 8 图 6：外延片结构 . 8 图 7：SOI硅片结构. 8 图 8：全球不同半导体硅片出货面积 . 9 图 9：不同尺寸硅片的出货比例（按面积计算）. 9 图图 10：

4、不同制程芯片的市场占有率：不同制程芯片的市场占有率. 9 图图 11：全球半导体材料全球半导体材料市市场规模及同比场规模及同比.11 图图 12：中国半导体材料中国半导体材料市场规模及同比市场规模及同比.11 图 13：2020 年全球晶圆制造材料市场结构. 12 图 14：全球半导体硅片市场规模 . 12 图图 15：中国半导体硅片中国半导体硅片市场规模及同比市场规模及同比. 12 图 16：12 寸硅片应用结构 . 13 图 17：8 寸硅片应用结构 . 13 4 图图 18：全球数据流量预测：全球数据流量预测. 14 图 19：汽车电子占整车制造成本比例 . 14 图 20：汽车电子对各

5、尺寸硅片的需求 . 14 图 21：全球半导体硅片出货量走势. 15 图 22：全球半导体硅片平均价格走势 . 15 图 23：全球 12 英寸半导体硅片需求预测及现有产能 . 15 图 24：全球 12 英寸半导体硅片供需情况预测. 16 图图 25：半导体硅片市场竞争格局（：半导体硅片市场竞争格局（2020年）年） . 18 图 26：信越化学半导体硅片营业情况 . 18 图 27：信越化学营收占比情况. 18 图 28：信越化学 FY2022 各业务营收占比 . 19 图 29：信越化学 FY2022 各业务营收和利润情况（亿日元） . 19 图 30：盛高营收及同比 . 19 图 31

6、：盛高净利润及同比. 19 图 32：环球晶圆营收及同比 . 20 图 33：环球晶圆净利润及同比. 20 图 34：德国世创营收及同比 . 21 图 35：德国世创净利润及同比. 21 图 36：SK siltron 营收及同比 . 21 图 37：SK siltron 净利润及同比 . 21 图图 38：全球半导：全球半导体产业的三次产业转移体产业的三次产业转移. 22 图图 39：半导体硅片产能扩充速度高于全球：半导体硅片产能扩充速度高于全球 . 22 图 40：沪硅产业主要客户. 24 图 41：沪硅产业营收及同比增速（单位：亿元）. 25 图 42：沪硅产业利润情况（单位：亿元） .

7、 25 图 43：半导体硅片在半导体（硅基）产业链中的位臵. 26 图 44：半导体分立器件在半导体（硅基）产业链中的位臵. 26 图 45：2017-2021 年立昂微主营业务构成（单位：亿元）. 26 图 46：2021 年立昂微主营业务构成 . 26 图 47：立昂微营收及同比增速（单位：百万元）. 27 图 48：立昂微归母净利润及同比增速（单位：百万元） . 27 图 49：中环股份混改经过梳理. 27 图 50：中环股份产品应用领域. 28 图 51：2021 年中环股份营收结构. 28 图 52：中环股份营收及同比增速（单位：亿元）. 29 图 53：中环股份归母净利润及同比增速

8、（单位：亿元） . 29 图 54：神工股份营收结构. 30 图 55：神工股份营收及同比增速（单位：亿元）. 31 图 56：神工股份归母净利润及同比增速（单位：亿元） . 31 图图 57：中晶科技营收结构（亿元）：中晶科技营收结构（亿元）. 31 图图 58：中晶科技分业务毛：中晶科技分业务毛利率利率. 31 图图 59：中晶科技营收情况（亿元）：中晶科技营收情况（亿元）. 32 图图 60：中晶科技盈利情况（亿元）：中晶科技盈利情况（亿元）. 32 图 61：凤凰光学营收情况（亿元）. 33 图 62：凤凰光学盈利情况（亿元）. 33 5 表 1：半导体市场规模及预测. 10 表 2：

9、2016-2022F IC 行业产能趋势（约当 8 英寸）. 10 表 3：不同尺寸硅片的应用领域 . 13 表 4：硅片生产主要设备. 17 表 5：国内主要硅片公司 12 英寸硅片扩产计划 . 23 表 6：硅片生产主要设备. 24 6 1. 硅片硅片为为制造制造芯片的核心芯片的核心载体载体材料材料 1.1 硅片是芯片制造的核心原材料，技术壁垒高硅片是芯片制造的核心原材料，技术壁垒高 硅片是半导体制造核心原材料：硅片是半导体制造核心原材料：半导体硅片是生产集成电路、分立器件、传感器等半导体产品的关键材料，是半导体产业链基础性的一环，其核心工艺包括单晶工艺、成型工艺、抛光工艺、外延工艺等，技

10、术专业化程度颇高。通过对硅片进行光刻、离子注入等手段，可以制成各种半导体器件，目前 90%以上的半导体产品使用硅基材料制造。半导体硅片行业属于技术密集型行业，具有研发投入高、研发周期长、研发风险大的特点，同时半导体硅片也是我国半导体产业链与国际先进水平差距最大的环节之一。 图图 1：半导体行业产业链：半导体行业产业链 资料来源：公司公告，安信证券研究中心 硅片的质量直接决定下游晶圆生产的良率。晶圆的加工是整个半导体产业的第二环节，而硅片的质量决定了下游 IDM 和 Fountry 厂商所生产的晶圆的良率，因此硅片厂商想要进入IDM和 Fountry 厂商的供应链需要经过较长时间的验证且一经确定

11、后不会被轻易替代。晶圆加工完成后再经过封测环节及可得到芯片。而芯片按照用途不同主要可以分为传感器类芯片、计算类芯片、存储类芯片、连接器类芯片和模拟芯片等。 图图 2：芯片制作的其他环节及下游应用：芯片制作的其他环节及下游应用 资料来源：中芯国际招股书，安信证券研究中心整理 硅片制备流程复杂，技术难度高。硅片制备流程复杂，技术难度高。半导体产业使用的是单晶硅片，其生产流程为，首先从7 硅矿中制备多晶硅，多晶硅在单晶炉内的培育生长生成单晶硅棒，单晶硅棒经过切割、倒角、研磨、刻蚀、抛光、清洗等环节，得到硅片成品。制备过程的技术重难点包括硅片纯度、氧含量、表面颗粒、晶体缺陷、表面/体金属含量、翘曲度、

12、平整度、体电阻率等参数的控制。最终产出的硅片需要达到高纯度、低杂质含量、高平坦度的要求，并且具有特定的电学性能。 图图 3：硅片制备基本流程：硅片制备基本流程 资料来源：Siltronic，安信证券研究中心 单晶硅片是单晶硅棒经由一系列工艺切割而成的，目前制备单晶硅的方法主要有直拉法（ CZ 法）和悬浮区熔法（ FZ 法）；该技术的重点在于保证拉制出的硅锭保持极高纯度水平（纯度至少为 99.999999999%）的同时，有效控制晶体缺陷的密度。 直拉法：在一个直筒型的热系统用石墨电阻加热，将装在高纯度石英坩埚中的多晶硅熔化，并保持略高于硅熔点的温度，然后将籽晶插入熔体表面进行熔接，同时转动籽晶

13、，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。 图图 4：直拉法基本流程：直拉法基本流程 资料来源：SUMCO，安信证券研究中心 悬浮区熔法的原理是将圆柱形硅棒固定于垂直方向，利用高频线圈在单晶籽晶和其上方悬挂的多晶硅棒的接触处产生熔区，这两个棒朝相反方向旋转；然后将在多晶棒与籽晶间只靠表面张力形成的熔区沿棒长逐步向上移动进行单晶生长，单晶棒的直径主要由顶部和底部的相 对旋转速率控制。相比悬浮区熔法，直拉法成本更低，生长速率较快，更适合大尺寸（12 英寸）单晶硅棒的拉制，目前约 85%单晶硅片皆由直拉法制成，主要应用在逻辑、存储器芯片中。悬浮区熔法很适

14、合制作电力电子器件（因为产出的硅片电阻率较高），悬浮区熔法制备的单晶硅占有的市场份额较小（约 15%）。 8 图图 5：悬浮区熔法单晶生长示意图：悬浮区熔法单晶生长示意图 资料来源：半导体材料，安信证券研究中心 按单晶硅棒后续处理的不同工艺，硅片可分为抛光片、外延片、按单晶硅棒后续处理的不同工艺，硅片可分为抛光片、外延片、SOI 硅片等。硅片等。 抛光片（抛光片（PW）：由单晶硅棒经过切割、研磨、抛光等工艺而产出。）：由单晶硅棒经过切割、研磨、抛光等工艺而产出。抛光片应用广泛，目前半导体行业所使用的硅片 70%都为抛光片，既可直接用于制作存储芯片与功率器件等半导体器件，又可作为外延片、SOI片

15、的衬底材料。 外延片（外延片（EW）：以抛光片为衬底，沿着原来的结晶方向生长出一层新单晶层（外延层）：以抛光片为衬底，沿着原来的结晶方向生长出一层新单晶层（外延层）而产出，即外延片而产出，即外延片=衬底衬底+外延层。外延层。随着半导体制造工艺的进步，外延片应用增加，占比逐渐上升，28nm 以上的制程都需要使用外延技术，故未来外延片将占据主流。外延片被大规模应用于对稳定性、缺陷密度、高电压及电流耐受性等有高要求的半导体器件中，主要包括 MOSFET、晶体管等功率器件，以及 CIS、PMIC 等模拟器件，终端应用包括汽车、高端装备制造、能源管理、通信、消费电子等。 绝缘体上硅（绝缘体上硅（SOI）

16、：在两个抛光片之间夹一层具有高电绝缘性的氧化物层，再将其粘）：在两个抛光片之间夹一层具有高电绝缘性的氧化物层，再将其粘合在一起而产出合在一起而产出。SOI 共有三层结构：底层起支撑作用；顶层用于蚀刻电路；氧化层起到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，提高器件运行速度等作用。SOI 具有寄生电容小、短沟道效应小、低压低功耗、集成密度高、速度快、工艺简单、抗宇宙射线粒子的能力强等优点，适用于耐高压、耐恶劣环境、低功耗、集成度高的芯片上，如射频前端芯片、功率器件、汽车电子芯片、传感器以及星载芯片等。 图图 6：外延片结构：外延片结构 图图 7：SOI 硅片结构硅片结构 资

17、料来源：SUMCO，安信证券研究中心 资料来源：SUMCO，安信证券研究中心 1.2 大尺寸化、制程升级为行业趋势，大尺寸化、制程升级为行业趋势，12 寸硅片占比持续提高寸硅片占比持续提高 硅片大尺寸化是大势所趋，硅片大尺寸化是大势所趋，12 寸占比有望持续提高。寸占比有望持续提高。硅片尺寸越大，在单片硅片上制造的芯片数量就越多，同时硅片圆形边缘的相对损失越小，有利于降低单位芯片的成本。并且芯片制造时遇到硅片缺陷的概率变低，可提高芯片良率。从 2008 年起，12 寸硅片市场份额超过 8 英寸硅片成为主流。2020 年 12 英寸硅片出货面积达到 84.76 亿平方英寸，占全9 年全球市场出货

18、总面积的 69.15%。IC Mtia 预测，2021 年 12 英寸出货面积将占总面积的75%以上。未来，随着落后产能的不断退出，小尺寸硅片产能将逐步转向 8 寸转移，而 8寸产能将逐步转向 12 寸，大尺寸硅片的占比将持续上升。 图图 8：全球不同半导体硅片出货面积：全球不同半导体硅片出货面积 图图 9：不同尺寸硅片的出货比例（按面积计算）：不同尺寸硅片的出货比例（按面积计算） 资料来源：SEMI，安信证券研究中心 资料来源：SEMI，安信证券研究中心 芯片制程不断缩小是行业的另一个趋势芯片制程不断缩小是行业的另一个趋势。芯片制程亦称为节点或特征线宽，即晶体管栅极宽度的尺寸，用来衡量半导体

19、芯片制造的工艺水准。随着芯片制造企业工艺水平的不断提升和加工成本的不断优化，芯片对先进制程的需求也在不断增加。遵循摩尔定律，半导体芯片的制程已经从上世纪 70 年代的 1m、0.35m、0.13m 逐渐发展至当前的 90nm、65nm、45nm、22nm、16nm、10nm、7nm 乃至 5nm。跟据 IC Insights 预计，2024 年采用 20nm 以下制程的芯片产品市场份额将达到 56.1%，较 2019 年提升 12.9%。目前，90nm 及以下的制程主要使用 12 英寸半导体硅片，90nm 以上的制程主要使用 8 寸或更小尺寸的硅片。 图图 10：不同制程芯片的市场占有率：不同

20、制程芯片的市场占有率 资料来源：IC Insights，安信证券研究中心 2. 半导体硅片景气高涨，供需缺口有望持续扩大半导体硅片景气高涨，供需缺口有望持续扩大 2.1 半导体景气高涨，带动上游材料市场需求扩张半导体景气高涨，带动上游材料市场需求扩张 在 5G、物联网、汽车电子、云计算等需求的带动下，半导体市场需求持续增长。2020 年尽管受到疫情的影响，全球半导体市场规模依然同比增长 6.8%，达到了 4404 亿美元，预计 2021 年、2022 年全球半导体市场规模分别为 5530 亿美元、6015 亿美元，同比分别增长 25.6%、8.8%。从分地区来看，2021 年和 2022 年亚

21、太市场规模增速将高于全球平均，分别为 26.7%、8.4%，在全球市场的占比分别为 62.11%、61.90%。 0%20%40%60%80%100%201920202021E2022E2023E2024E0.18m 10 表表 1：半导体市场规模及预测：半导体市场规模及预测 Spring 2021 Amounts in US$M Year on Year Growth in % 2020 2021 2022 2020 2021 2022 American 95366 118835 131084 21.3 24.6 10.3 Europe 37520 47126 50467 -5.8 25.6

22、 7.1 Japan 36471 43581 47621 1.3 19.5 9.3 Asia Pacific 271032 343419 372317 5.1 26.7 8.4 Total World - $M 440389 552961 601490 6.8 25.6 8.8 Discrete Semiconductors 23804 30100 32280 -0.3 26.4 7.2 Optoelectronics 40397 43229 45990 -2.8 7.0 6.4 Sensors 14962 18791 20913 10.7 25.6 11.3 Integrated Circu

23、its 361226 460841 502307 8.4 27.6 9.0 Analog 55658 72842 79249 3.2 30.9 8.8 Micro 69678 79102 83980 4.9 13.5 6.2 Logic 118408 150736 167396 11.1 27.3 11.1 Memory 117482 158161 171682 10.4 34.6 8.5 Total Products - $M 440389 552961 601490 6.8 25.6 8.8 资料来源：WSTS、安信证券研究中心 半导体行业高景气，带动在晶圆厂大幅扩张资本开支，提高产能。2

24、019-2021 年全球集成电路产能（约当 8 英寸）分别为 2.10 亿片、2.24 亿片、2.43 亿片，同比分别+4.1%、+6.5%、+8.5%，产能利用率分别为 85.8%、85.5%、93.8%，预计 2022 年集成电路行业产能增长 8.7%达到 2.64 亿片，产能利用率 93.0%，接近 2021 年水平。2022 年新增产能主要来自于今年计划新增的 10 座 300mm晶圆厂（比 2021 年新增少 3 座）。 表表 2：2016-2022F IC 行业产能趋势（约当行业产能趋势（约当 8 英寸）英寸） Year Total IC Wafer Capacity （M） IC

25、 Wafer Capacity % Chg Total IC Wafer Starts (M) IC Wafer Starts % Chg Total IC Capacity Utilization 2016 178.9 4.0% 161.5 4.9% 90.3% 2017 190.5 6.5% 175.8 8.9% 32.3% 2018 201.6 5.8% 188.9 7.5% 93.7% 2019 209.8 4.1% 180.0 -4.7% 85.8% 2020 223.5 6.5% 191.1 6.2% 85.5% 2021 242.5 8.5% 227.5 19.0% 93.8%

26、2022 263.6 8.7% 245.1 7.7% 93.0% 资料来源：IC Insights，安信证券研究中心 半导体材料直接销售的下游客户为各大晶圆厂，受益于半导体产能持续扩张，上游材料市半导体材料直接销售的下游客户为各大晶圆厂，受益于半导体产能持续扩张，上游材料市场景气高涨。场景气高涨。根据 SEMI数据，受半导体产业整体大环境影响，2015-2019 年全球半导体材料行业市场规模呈波动变化趋势，2018 年在晶圆制造厂和封装厂出货增长和先进工艺发展的推动下，全球半导体材料市场首次超过 500 亿美元，在全球半导体产品的强烈需求的影响下， 2020 年全球半导体材料市场的规模达到了

27、554.8 亿美元，同比增长 6.41%，2021年达到了 642.7 亿美元，同比增长 15.84%，增速进一步提高。 11 图图 11：全球半导体材料全球半导体材料市场规模及同比市场规模及同比 资料来源：SEMI，安信证券研究中心 中国大陆半导体材料市场规模从 2016 年起逐年增长，2017 年达到 76 亿美元，2020 年增长至 97.83 亿美元，2017-2020 年复合增长率为 7.8%；2020 年中国大陆半导体材料市场规模超过韩国成为全球第二，同比增速为 19.45%，是全球仅有的两个增长市场之一，2021年中国大陆半导体材料市场规模达到 119 亿美元，同比增长 21.9

28、4%。 图图 12：中国半导体材料中国半导体材料市场规模及同比市场规模及同比 资料来源：SEMI，安信证券研究中心 2.2 半导体硅片是占比最高的材料，长期受益于大数据、汽车电子发展半导体硅片是占比最高的材料，长期受益于大数据、汽车电子发展 从半导体材料的市场结构来看，可以分为晶圆制造材料和封装材料，根据 SEMI 数据，2020 年晶圆制造材料占比为 63%，封装材料占比 37%，晶圆制造材料占比较高。 硅片硅片是份额最大的晶圆制造材料。是份额最大的晶圆制造材料。硅片又称硅晶圆，是以硅为材料制成的圆形薄片，是目前产量最大、应用最广的半导体材料，目前 90%以上的芯片需要使用半导体硅片制造。根

29、据 SEMI 数据，2020 年硅片市场份额约为晶圆制造材料的 35%，是占比最高的半导体材料。 在全球晶圆出货量持续提高的带动下，上游硅片市场规模持续增长，从 2015 年的 72 亿美元增长至 2020 年的 112 亿美元。根据 SEMI 统计，预计 2021 年全球半导体硅片市场规模140 亿美元，同比增长 25%，增速大幅提高。 -2.00%0.00%2.00%4.00%6.00%8.00%10.00%12.00%14.00%16.00%18.00%005006007002001920202021市场规模（亿美元） YoY-5.00%0.0

30、0%5.00%10.00%15.00%20.00%25.00%0204060800202021市场规模（亿美元） YoY12 图图 13：2020 年全球晶圆制造材料市场结构年全球晶圆制造材料市场结构 图图 14：全球半导体：全球半导体硅片市场规模硅片市场规模 资料来源：SEMI，安信证券研究中心 资料来源：SEMI，安信证券研究中心 中国半导体硅片市场规模增速超过全球。中国半导体硅片市场规模增速超过全球。2010 年至 2013 年，中国大陆半导体硅片市场发展趋势与全球市场一致。2014 年起，中国大陆半导体硅片市场步入快速发展阶段。2016 年至

31、 2021 年间，中国大陆半导体硅片销售额从 5 亿美元上升至 16.56 亿美元，年均复合增长率高达 27.08%，远高于同期全球半导体硅片的年均复合增长率。 图图 15：中国半导体硅片中国半导体硅片市场规模及同比市场规模及同比 资料来源：SEMI，安信证券研究中心 不同尺寸硅片对应不同的下游需求。不同尺寸硅片对应不同的下游需求。12 英寸硅片主要应用于制造智能终端中逻辑芯片和存储芯片等，8 英寸硅片主要应用于汽车电子、工业自动化和指纹识别等成熟工艺的逻辑电路、模拟电路和功率器件 MOSFET、IGBT 等高端产品，6 英寸及以下尺寸硅片主要应用于功率半导体中的低端产品（比如二极管晶闸管等）

32、。 35% 13% 12% 8% 7% 6% 6% 2% 11% 硅片 电子特气 光掩膜 光刻胶配套试剂 湿法化学品 抛光材料 光刻胶 靶材 其他 72 72 87 114 112 112 0% 21% 31% -2% 0% -5%0%5%10%15%20%25%30%35%02040608000192020市场规模（亿美元） 同比（%） 5 6 9.92 11 13.35 16.56 0%10%20%30%40%50%60%70%02468001920202021中国大陆半导体硅片销售额（亿美元） 增速

33、13 表表 3：不同尺寸硅片的应用领域：不同尺寸硅片的应用领域 尺寸尺寸 制程制程 应用领域应用领域 12 英寸英寸 先进制程先进制程 7nm 高端智能手机处理器、高性能计算机、超高端显卡（CPU/GPU等） 10nm 高端智能手机处理器、高性能计算机、超高端显卡（CPU/GPU等） 16/14nm 高端显卡（GPU）、智能手机处理器、高端存储芯片、计算机处理器、FPGA 芯片 20-22nm 存储芯片、中低端智能手机处理器、计算机处理器、移动端影像处理器 12 英寸英寸 成熟制程成熟制程 28-32nm WIFI/蓝牙通信芯片、音效处理芯片、存储芯片、FPGA 芯片、ASIC芯片 45-65

34、nm DSP处理器、影像传感器、射频芯片、WIFI/蓝牙/GPS/NFC通信芯片、存储芯片等 65-90nm 物联网 MCU芯片、射频芯片、模拟芯片、功率器件、面板驱动 IC、CIS等 8 英寸英寸 90nm-0.13um MCU芯片、基站通信设备、射频芯片、模拟芯片、功率器件、面板驱动 IC、CIS等 0.13-0.15um 指纹识别芯片、影像传感器、通信 MCU、电源管理芯片、功率器件、LED 驱动IC、传感器芯片等 0.18-0.35um 嵌入式非易失性存储芯片、MEMS、MOSFET功率器件等 6 英寸英寸 及以下及以下 0.35-0.5um MOSFET功率器件、IGBT等 0.5-

35、1.2um MOSFET功率器件、IGBT等、MEMS、分立器件 资料来源：国际电子商情、安信证券研究中心 图图 16：12 寸硅片应用结构寸硅片应用结构 图图 17：8 寸硅片应用结构寸硅片应用结构 资料来源：SEMI，安信证券研究中心 资料来源：SEMI，安信证券研究中心 全球数据流量持续高速增长是半导体硅片需求成长的重要推动力。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，数据流量呈现出指数级增长态势，根据SUMCO 数据，全球数据流量有望从 2020 年的不到 60ZB 增长至 2025 年的约 170ZB，年复合增长率约 25%。 数据流量的大规模增长需要性能更加强劲的

36、逻辑芯片以及容量更加大、速度更加快的存储芯片支持。根据 SUMCO 的数据，逻辑芯片晶体管密度平均每年增长 16%，与全球数据流量的 25%的复合增速相比还差 9%，这部分将由芯片面积的增长来弥补，进而带动半导体硅片需求增长。 25% 13% 20% 22% 20% 逻辑芯片 2D NAND3D NANDDRAMCIS和其他 23% 21% 17% 16% 10% 8% 5% 模拟芯片 MOSFET光电器件 分立器件 逻辑芯片 存储芯片 传感器 14 图图 18：全球数据流量预测：全球数据流量预测 资料来源：SUMCO，安信证券研究中心 汽车电子是半导体硅片需求成长的另一动能。汽车电子是半导体

37、硅片需求成长的另一动能。随着未来电动化、自动驾驶、智能座舱等技术不断落地与渗透，汽车电子市场规模将逐年增长，这也为涉足汽车产业链的汽车电子、半导体企业提供了可观的发展机遇。根据 Statista，2020 年全球汽车电子市场规模约 2200亿美元，预计 2028 年规模将增涨至 4000 亿美元以上，年复合增长率 8%。在互联网、娱乐、节能、安全四大趋势的驱动下，汽车电子化水平日益提高，汽车电子在整车制造成本中的占比不断提高，预计 2030 年接近 50%。根据 SUMCO，2020 年汽车电子对 8 寸硅片的需求约为 75 万片/月，预计将在 2024 年达到约 150 万片/月，实现翻倍。

38、 图图 19：汽车电子占整车制造成本比例：汽车电子占整车制造成本比例 图图 20：汽车电子对各尺寸硅片的需求：汽车电子对各尺寸硅片的需求 资料来源：前瞻产业研究院，安信证券研究中心 资料来源：SUMCO，安信证券研究中心 2.3 半导体硅片迎量价齐升，半导体硅片迎量价齐升，海外海外龙头公司看好行业高景气延续龙头公司看好行业高景气延续 半导体硅片市场增长可拆分为量价的双重提升。半导体硅片市场增长可拆分为量价的双重提升。出货量方面，2018 至 2020 年，全球半导体硅片出货面积分别为 127 亿、118 亿、124 亿平方英寸，稳定在高位水平。半导体硅片出货量在 2019 年经历低谷后，20-

39、21 年出货量加速提升。2021 年全球硅片出货量为 140 亿平方英寸，同比增长 12.8%，2021 年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。预测 2022-2024 年将继续创造记录，出货量分别为 149.0 亿平方英寸、155.8 亿平方英寸和 160.3 亿平方英寸。 0%10%20%30%40%50%60%1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030E成本比例 成本比例 15 价格方面，价格方面，从 2016 年开始，半导体硅片价格上涨势头强劲，从 2016 年的 0.67 美元

40、/平方英寸逐渐增长至 2020 年的 0.90 美元/平方英寸，2021 年半导体硅片的平均价格为 0.99 美元/平方英寸，价格较 2020 年进一步提高。 2021 年 4 月，信越化学等巨头开始集中提价 1020%。由于半导体硅片厂商在 2008-2016年低谷中纷纷减产，而新产线一般需要两年以上的时间才能建成，短期内硅片产能无法快速提升，供需失衡导致市场价格持续上升。2021 年 4 月，信越化学等巨头开始集中提价1020%。2022 年 2 月 9 日，日本半导体硅片巨头 SUMCO 在最新业绩说明会上表示，公司预计 12 英寸硅片的逻辑、存储器需求将进一步扩大，公司产能包括新工厂的

41、增产，至2026 年产能已全部被长期合同覆盖。我们认为，随着下游需求的放量，全球性硅片上行周全球性硅片上行周期已经开启。期已经开启。 图图 21：全球半导体硅片出货量走势：全球半导体硅片出货量走势 图图 22：全球半导体硅片平均价格走势全球半导体硅片平均价格走势 资料来源：SEMI，安信证券研究中心 资料来源：SEMI，安信证券研究中心 2.4 半导体硅片半导体硅片新增新增产能产能周期较长周期较长释放释放滞后于晶圆厂，供需缺口有望持续扩大滞后于晶圆厂，供需缺口有望持续扩大 从供应端来看，12 寸半导体硅片扩产计划主要从 2021 年下半年开始陆续宣布，扩产产能基本预计于 2023-2024 年

42、才能开出。根据 SUMCO 的数据，由于晶圆厂从 2022 开始陆续释放新增产能，半导体硅片需求增长领先于行业产能释放，行业供需缺口有望从 2022 年开始逐步扩大。 图图 23：全球：全球 12 英寸半导体硅片需求预测及现有产能英寸半导体硅片需求预测及现有产能 资料来源：SUMCO，安信证券研究中心 -10.0%-5.0%0.0%5.0%10.0%15.0%020406080020020 2022E 2024E出货面积（亿平方英寸） YOY（%） 1.09 0.96 0.83 0.75 0.69 0.67 0.74 0.9 0

43、.95 0.9 0.99 00.20.40.60.811.2平均价格（美元/平方英寸） 16 信越化学：信越化学：半导体硅片方面，信越化学是该领域的龙头，公司将计划扩产半导体硅片。 日本盛高：日本盛高：公司表示 2026 年之前的产能均售完，并计划斥资 2287 亿日元加快生产 12 英寸硅片。在这 2287 亿日元中，2015 亿日元投资于佐贺县的新工厂，建筑开工和设备安装将于 2022 年开始，工厂计划于 2023 年下半年开始分阶段上线，2025 年全面投产；其余的272 亿日元用于扩充子公司的半导体硅片产能。此外，盛高与台塑科技的合资公司台胜科技宣布将于台湾云林麦寮台塑工业园区内投资

44、282.6 亿元新台币（约合人民币 60 亿元），扩建新的 12 英寸半导体硅片厂预计将于 2024 年投产。 环球晶圆：环球晶圆：公司表示 2022 年产能持续满载，全产全销，2022 至 2024 年产能都已卖光。在收购德国世创失败后，宣布将在现有工厂和新厂逐步扩产，包括 SiC、GaN on Si 等产品。扩产计划涵盖亚洲、欧洲和美国地区的投资，总金额最高达 1000 亿台币，新产线产品产出将从 2023 年下半年开始逐季度增加。目前，公司 6 英寸 SiC 基板月产能约为 2000 片，由于客户需求强劲，2023 年 6 英寸 SiC 基板产能有望实现倍数增长，有望扩增至 5000-8

45、000片。此外，2022 年 2月 18 日环球晶圆在意大利的子公司 MEMC SPA宣布其诺瓦拉工厂增设 12 英寸硅片产线；其同在意大利的美拉诺工厂已经着手 12 英寸产能扩充，将从 2023 年中期开始生产，届时环球晶圆将在意大利拥有高度完整整合的 12 英寸生产线。 Siltronic：2021 年 7 月份，Siltronic 决定在新加坡扩建第二座 12 英寸硅片厂，新工厂的建设计划从 2021 年开始，预计到 2024 年底项目共投资 20 亿欧元。 SK siltron：2022年 3 月公司公告，计划扩产 12 英寸硅片，将在总部所在的龟尾工业园区内第三工业基地，三年内投资

46、1.495 万亿韩元增设半导体硅片厂。其目标是在 2022 年上半年开始建设基础工程，并在 2024 年上半年量产。 台胜科台胜科技技：公司表示 2022 年准备投资云林麦寮 12 吋硅晶圆新厂，该厂总投资额高达282.6 亿元，预计将于 2024 年投产，今年将陆续启动投资。 图图 24：全球全球 12 英寸半导体硅片供需情况预测英寸半导体硅片供需情况预测 资料来源：SUMCO，安信证券研究中心 17 3. 海外巨头长期垄断硅片海外巨头长期垄断硅片市场市场，国内企业，国内企业奋起直追奋起直追 3.1 半导体硅片技术壁垒高，海外巨头长期垄断市场半导体硅片技术壁垒高，海外巨头长期垄断市场 技术和

47、认证是进入半导体硅片行业的壁垒。技术和认证是进入半导体硅片行业的壁垒。半导体硅片行业是一个技术高度密集型行业，其核心工艺包括单晶工艺、成型工艺、抛光工艺、外延工艺等，技术专业化程度颇高。半导体行业的飞速发展对半导体硅片的生产技术和制造工艺提出了更高的要求，主要体现在： （1）增大半导体硅片的尺寸； （2）减少半导体硅片晶体缺陷、表面颗粒和杂质； （3）提高半导体硅片表面平整度、应力和机械强度等方面。 鉴于半导体芯片的高精密性和高技术性，芯片生产企业对于半导体硅片的质量要求极高，因此对于半导体硅片供应商的选择相当谨慎，并设有严格的认证标准和程序。后进企业要进入主流芯片生产企业的供应商队伍，除了需

48、要通过业内权威的质量管理体系认证以外，还需要经过较长时间的采购认证程序。 设备也是半导体硅片行业的关键壁垒。设备也是半导体硅片行业的关键壁垒。硅片生产厂商往往对设备拥有严格的控制，如日本的厂商多通过自身或控股子公司设计制造，不对外销售，其他厂商也拥有独立的设备供应商并且签订严格的保密协议。根据 SEMI 数据，2018 年全球硅片设备市场规模为 26.93 亿美元，单晶炉、CMP 抛光机以及量测设备是硅片行业最为关键的三大设备，对应市场份额分别为 25%、15%、20%。同时，越高制程的晶圆生产对硅片纯度、表面平整度等要求也就越高，相应价格也会越高，所以实现技术的突破也需要公司长期的积累。 表

49、表 4：硅片生产主要设备：硅片生产主要设备 设备设备 用途用途 份额份额 国内厂商国内厂商 国际厂商国际厂商 单晶炉单晶炉 拉晶 25% 晶盛机电、南京晶能、北方华创 德国 CGS、美国 KAYEX 、日本 Ferotec 截断机、切割机截断机、切割机 切片 10% 中电科 45所 东京精密、齐藤精机 外径磨削机外径磨削机 外景磨削 5% 晶盛机电 东京精密、日本 Speedfan 倒角机倒角机 倒角 5% 晶盛机电 东京精密、日本 Speedfan 研磨机研磨机 双面研磨 10% 晶盛机电、京仪世纪 东京精密 湿刻蚀及清洗设备湿刻蚀及清洗设备 刻蚀、清洗 10% 盛美半导体、北方华创、华林科

50、纳 日本迪恩士 CMP 抛光机抛光机 CMP抛光 15% 晶盛机电、华海清科 日本 Speedfan、东京精密 量测设备量测设备 量测 20% 中科飞测、长川科技 日本 Advantest、美国 MTI、韩国 Fortix 资料来源：半导体行业观察，安信证券研究中心 半导体硅片被海外垄断，市场集中度高。半导体硅片被海外垄断，市场集中度高。由于国内半导体硅片行业起步较晚，相比于境外成熟的硅片供应商，国内硅片厂商的弱势贯穿技术到成本，市场份额很小。根据 IC Insights 发布的2021-2025 年全球晶圆产能报告，2020 年全球前五大半导体硅片厂商分别为日本的信越化学，日本盛高（SUMC