1、 http:/ 请参考最后一页评级说明及重要声明 投资评级：投资评级：强于大市强于大市（维持维持） 报告日期：报告日期：2022 年年 05 月月 25 日日 分析师：邹兰兰 S01 联系人（研究助理）：张元默S06 行业表现行业表现 相关报告相关报告 2022-03-22 2021-12-13 半导体硅片高景气，国产替代进程加速半导体硅片高景气，国产替代进程加速 半导体硅片半导体硅片行业深度报告行业深度报告 股票名称 EPS PE 22E 23E 22E 23E 沪硅产业 0.08 0.11 27

2、8 202 立昂微 2.07 2.75 29 22 资料来源：长城证券研究院 半导体晶圆制造核心材料， 是行业景气度之最大宗产品：半导体晶圆制造核心材料， 是行业景气度之最大宗产品： 半导体硅片是全球应用最广泛、最重要的半导体基础材料，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， 其在晶圆制造材料中占比最大。 半导体终端市场需求旺盛，驱动半导体硅片需求增长半导体终端市场需求旺盛，驱动半导体硅片需求增长：自 2020 年下半年以来，在自动驾驶汽车、人工智能、高性能计算和 5G 通信等新兴领域等行业的驱动

3、下， 全球半导体需求持续旺盛，直接带动了对上游硅片需求增长。近年来全球增设多家晶圆厂，晶圆厂新增产能逐步进入释放期，国内硅片需求占比持续提升，为国产替代提供了广阔的增量空间。根据SUMCO 统计， 全球 12 英寸硅片 2021Q4 出货超 750 万片/月， 8 英寸硅片2021Q4 出货约 600 万片/月，创历史新高。从下游应用来看，5G 手机渗透率持续提升，且 5G 手机平均硅片使用量相比 4G 手机提升 1.7 倍，新能源汽车方面， 新能源车销量提升带动汽车半导体需求大幅上升， 其中对MCU、功率半导体、传感器等半导体器件的需求均有大幅提升，根据SUMCO数据， 新能源汽车单车对硅片

4、面积的需求将是内燃机汽车的2倍。 全球半导体硅片行业集中度高，全球半导体硅片行业集中度高，国产替代进程加速。国产替代进程加速。2020 年全球前五大硅片厂商合计市场份额达 86.6%。其中，日本信越化学市占率为 27.53%，SUMCO 市占率为 21.51%，合计份额超过一半。国内方面，沪硅产业、立昂微、中环股份进入全球十强，其中沪硅产业市占率 2.2%，在全球市场占比仍然较低。未来受益于国内半导体厂商在产业支持、资金配套、政策倾斜等多个方面享有优势， 目前各大硅片厂商纷纷建厂扩产， 国产硅片渗透率有望持续提升，国产替代进程不断加速。 全球硅片行业延续高景气，供需紧张关系有望持续。全球硅片行

5、业延续高景气，供需紧张关系有望持续。根据 SUMCO 预计，2022 年和 2023 年全球 12 英寸硅片厂商平均产能利用率分别有望达到102%、110%，环球晶圆其硅片预售已至 2024 年，SUMCO2026 年前产能已被售罄，8 英寸以及 12 英寸硅片持续供不应求，半导体硅片已成为卖方市场。价格方面，SUMCO 和信越等大厂与客户签订的 2022 年长期协议涨价，其中 8 英寸硅片合约价涨价幅度约 10%，12 英寸硅片合约价涨价幅度为 15%。国内硅片厂商产能相对较小，各厂商正在积极扩产，随着-40%-20%0%20%40%21/521/721/921/1122/122/3电子(申

6、万)沪深300分析师分析师 重点推荐公司盈利预测重点推荐公司盈利预测 核心观点核心观点 证券研究报告证券研究报告 行行业业深深度度报报告告 行行业业报报告告 电电子子元元器器件件行行业业 行业深度报告 长城证券2 请参考最后一页评级说明及重要声明 下游客户产品验证加速，相关硅片厂商业绩有望迎来爆发期。 投资建议：投资建议：建议关注沪硅产业、立昂微、中环股份、神工股份、中晶科技。 风险提示：风险提示：行业竞争加剧风险；晶圆厂产能过剩风险；客户认证风险；大直径硅片国产化进程不达预期的风险；大直径硅片厂商持续亏损的风险。 rQtMpOnOuMqNmOoNxOpNrQ7NaOaQtRqQtRmOiNp

7、PtOeRmPnM6MnNvMNZpNsMwMrRrM 行业深度报告 长城证券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：半导体制造的核心材料 . 7 1.1 硅片是重要半导体制造材料 . 7 1.2 硅片常见三种分类方式 . 8 1.3 半导体硅片制备工艺复杂，流程繁多 . 10 1.4 半导体硅片行业壁垒深厚 . 13 2. 硅片市场再添暖意，下游需求保持旺盛 . 14 2.1 半导体需求高增长，拉动产业链景气上行 . 14 2.2 8 英寸 12 英寸硅片占据主流，扩产稳步增长 . 18 2.3 5G 手机、PC/平板电脑，数据中心、新能源汽车驱动硅片需求成长 .

8、20 3. 硅片长期被海外垄断，国产替代势如破竹 . 23 3.1 全球半导体硅片市场集中度高，规模经济效益明显 . 23 3.2 国产厂商并驱争先，加速追赶走向国际 . 25 3.3 全球硅片供需紧张，产能售空助推价格上涨 . 27 4. 相关公司 . 28 4.1 沪硅产业（688126） . 28 4.2 立昂微（605358） . 30 4.3 中环股份（002129） . 33 4.4 神工股份（688233） . 35 4.5 中晶科技（003026） . 36 5. 风险提示 . 38 行业深度报告 长城证券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 1：三代半

9、导体材料对比分析三代半导体材料对比分析 . 7 图图 2：半导体硅片产半导体硅片产业链概况业链概况 . 7 图图 3：半导体硅片尺寸分类半导体硅片尺寸分类 . 8 图图 4：半导体硅片按应用场景分类半导体硅片按应用场景分类 . 9 图图 5：退火片退火片 . 9 图图 6：外延片外延片 . 9 图图 7：结隔离硅片结隔离硅片 . 9 图图 8：SOI 晶片（绝缘体上晶）晶片（绝缘体上晶） . 9 图图 9：半导体抛光片、外延片工艺制备流程图半导体抛光片、外延片工艺制备流程图 . 10 图图 10：直拉法单晶生长直拉法单晶生长 . 10 图图 11：CZ 炉构造图炉构造图 . 10 图图 12：

10、区熔法单晶生长区熔法单晶生长 . 11 图图 13：半导体硅片制造流程：切片半导体硅片制造流程：切片 . 11 图图 14：半导体硅片制造流程：研磨半导体硅片制造流程：研磨 . 12 图图 15：半导体硅片制造流程：抛光半导体硅片制造流程：抛光 . 12 图图 16：半导体硅片制造流程：清洗检查半导体硅片制造流程：清洗检查 . 12 图图 17：全球半导体销售额（亿美元）全球半导体销售额（亿美元） . 14 图图 18：中国半导体销售额（亿美元）中国半导体销售额（亿美元） . 14 图图 19：全球半导体材料市场规模（全球半导体材料市场规模（亿美元）亿美元） . 14 图图 20：2020 年

11、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 . 14 图图 21：全球半导体硅片市场规模（十亿美元）全球半导体硅片市场规模（十亿美元） . 15 图图 22：中国半导体硅片市场规模（亿元）中国半导体硅片市场规模（亿元） . 15 图图 23：2020-2024 年新增晶圆厂数量（个）年新增晶圆厂数量（个）. 16 图图 24：2021 和和 2022 年新建晶圆厂数量（个）年新建晶圆厂数量（个） . 16 图图 25：晶圆代工厂资晶圆代工厂资本支出（亿元）本支出（亿元） . 16 图图 26：晶圆代工厂产能利用率晶圆代工厂产能利用率 . 16 图图 27：全球主要晶圆厂扩产情况全球

12、主要晶圆厂扩产情况 . 16 图图 28：全球全球 12 英寸硅片出货量（千片英寸硅片出货量（千片/月）月） . 18 图图 29：全球全球 8 英寸硅片出货量（千片英寸硅片出货量（千片/月）月） . 18 图图 30：2020 年年 12 英寸晶圆终端应用市场占比英寸晶圆终端应用市场占比 . 19 图图 31：2020 年年 8 英寸晶圆终端应用市场占比英寸晶圆终端应用市场占比 . 19 图图 32：2021-2025 年全球年全球 12 英寸晶圆终端需求预测（千片英寸晶圆终端需求预测（千片/月）月） . 19 图图 33：全球全球 8 英寸晶圆厂产能（千片英寸晶圆厂产能（千片/月）月） .

13、 19 图图 34：5G 手机相比手机相比 4G 手机硬件提升手机硬件提升 . 20 图图 35：5G 对对 12 英寸硅片面积需求（平方英寸）英寸硅片面积需求（平方英寸） . 20 图图 36：全球全球 5G 通信流量对通信流量对 12 英寸硅片需求英寸硅片需求 . 20 图图 37：全球智能全球智能手机对手机对 12 英寸硅片需求（千片英寸硅片需求（千片/月）月） . 20 图图 38：PC 平板电脑的台数预测（百万台平板电脑的台数预测（百万台/月）月） . 21 图图 39：PC 平板电脑平板电脑 12 寸晶圆需求预测寸晶圆需求预测 . 21 图图 40：全球数据流量增长预测（全球数据流

14、量增长预测（ZB） . 21 图图 41：DRAM 对对 12 英寸硅片需求预测英寸硅片需求预测 . 22 图图 42：NAND 对对 12 英寸硅片需求预测英寸硅片需求预测 . 22 行业深度报告 长城证券5 请参考最后一页评级说明及重要声明 图图 43：全球新能源车销量和对半导体芯片需求全球新能源车销量和对半导体芯片需求 . 22 图图 44：全球汽车市场对各尺寸晶圆需求预测全球汽车市场对各尺寸晶圆需求预测 . 22 图图 45：2019-2020 年全球半导体硅片行业集中度分析年全球半导体硅片行业集中度分析 . 23 图图 46：2020 全球硅片前五大公司的市场份额全球硅片前五大公司的

15、市场份额 . 23 图图 47：全球硅片厂商五大龙头发展历史全球硅片厂商五大龙头发展历史 . 24 图图 48：重要企业资本支出重要企业资本支出汇总（万元）汇总（万元） . 25 图图 49：全球五大硅片全球五大硅片厂商扩产计划厂商扩产计划 . 25 图图 50：中国主要厂商中国主要厂商 8/12 英寸硅片产能情况英寸硅片产能情况 . 26 图图 51：2018-2022 年中国硅晶圆产能（万片年中国硅晶圆产能（万片/月）月） . 26 图图 52：中国内地抛光片产能情况（千中国内地抛光片产能情况（千/月）月） . 26 图图 53：中国内地外延片产能情况（千中国内地外延片产能情况（千/月）月

16、） . 26 图图 54：晶圆厂晶圆厂 12 英寸硅片库存趋势英寸硅片库存趋势 . 27 图图 55：全球全球 12 英寸晶圆供需情况预测（千片英寸晶圆供需情况预测（千片/月）月） . 27 图图 56：沪硅产业发展历程沪硅产业发展历程 . 28 图图 57：沪硅产业主要客户沪硅产业主要客户 . 28 图图 58：公司各产品收入情况（亿元）公司各产品收入情况（亿元） . 29 图图 59：公司公司 2021 年各产品收入占比年各产品收入占比 . 29 图图 60：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 . 30 图图 61：公司公司净利润、净利率及净利润、净利率及

17、 ROE . 30 图图 62：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 . 30 图图 63：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 . 30 图图 64：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 图图 65：公司各产品收入情况（亿元）公司各产品收入情况（亿元） . 31 图图 66：公司公司 2021 年各产品收入占比年各产品收入占比 . 31 图图 67：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 . 31 图图 68：公司公司净利润、净利率及净利润、净利率及

18、 ROE . 31 图图 69：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 . 32 图图 70：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 . 32 图图 71：募集资金具体投资项目概况募集资金具体投资项目概况 . 32 图图 72：中环股份发展历程中环股份发展历程 . 33 图图 73：公司各产品收入情况（亿元）公司各产品收入情况（亿元） . 33 图图 74：公司公司 2021 年各产品收入占比年各产品收入占比 . 33 图图 75：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 . 3

19、4 图图 76：公司公司净利润、净利率及净利润、净利率及 ROE . 34 图图 77：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 . 34 图图 78：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 . 34 图图 79：募集资金具体投资项目概况募集资金具体投资项目概况 . 34 图图 80：公司各产品收入情况（亿元）公司各产品收入情况（亿元） . 35 图图 81：公司公司 2021 年各产品收入占比年各产品收入占比 . 35 图图 82：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 . 3

20、5 图图 83：公司公司净利润、净利率及净利润、净利率及 ROE . 35 图图 84：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 . 36 图图 85：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 . 36 图图 86：募集资金募集资金具体投资项目概况具体投资项目概况 . 36 图图 87：公司各产品收入情况（亿元）公司各产品收入情况（亿元） . 37 行业深度报告 长城证券6 请参考最后一页评级说明及重要声明 图图 88：公司公司 2021 年各产品收入占比年各产品收入占比 . 37 图图 89：公司营业收入（亿

21、元）、增速及毛利率公司营业收入（亿元）、增速及毛利率 . 37 图图 90：公司公司净利润、净利率及净利润、净利率及 ROE . 37 图图 91：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 . 37 图图 92：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 . 37 图图 93：募集资金具体投资项目概况募集资金具体投资项目概况 . 38 行业深度报告 长城证券7 请参考最后一页评级说明及重要声明 1. 半半导体硅片：半导体制造的核心材料导体硅片：半导体制造的核心材料 1.1 硅片硅片是重要半导体制造材料是重要半导体

22、制造材料 半导体材料是指在常温下导电能力介于绝缘体和导体之间的材料，具有热敏特性、光电特性、导电特性、掺杂特性、整流特性等优良的物理化学属性。其发展历程可大致分为三代，第一代半导体材料以硅基、锗基半导体为首，工艺技术成熟，成本稳定，应用广泛。第二代半导体材料以砷化镓（GaAs）、磷化铟（InP）为代表。第三代半导体材料主要包括碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）、硒化锌（ZnSe）等，因其禁带宽度较大，又被称为宽禁带半导体材料。三代半导体材料之间并非替代关系而是在部分运用领域存在相似特性，在运用领域根据产品具体的特性要求，选择的半导体材料也不尽相同，其综合性能及性价比各有所长。 图图 1：三代半

23、导体材料对比分析三代半导体材料对比分析 材料材料 特点特点 第一代单晶半导体 硅 Si、锗 Ge 在分立器件、集成电路、电子信息网络工程、电脑、手机、航空、新能源、硅光伏产业得到广泛应用 第二代化合物半导体 砷化镓 GaAs、磷化铟 InP 用于制作高速、高频、大功率以及发光电子器件。广泛应用于卫星通讯、移动通讯、发光二极管、太阳能电池和 GPS 导航系统等领域 第三代宽禁带半导体 碳化硅 SiC、氮化镓 GaN、硒化锌 ZnSe 具有宽禁带宽度，高击穿电场、高热导率、高电子饱和速度，耐辐射的特点。广泛应用于高电压、高功率、高频等领域，如半导体照明、电力电子器件、激光器、探测器、无线通信等 资

24、料来源：长城证券研究院 半导体硅片是指由硅单晶锭切割而成的薄片，又称硅晶圆片，是半导体、光伏等行业广泛使用的基底材料。硅元素在地壳中占比约为 27%，储量丰富并且价格低廉，故成为全球应用最广泛、产量最大的半导体基础材料，目前 90%以上的半导体产品使用硅基材料制造。 通过对硅片进行光刻、离子注入等手段，可将其制作成集成电路和各种半导体器件。适用于集成电路行业的半导体硅片对产品质量有极高的要求，纯度必须达到 99.9999999%（9 个 9）以上，最先进的工艺则需要达到 99.999999999%（11 个 9），光伏行业对单晶硅片的需求是 99.9999%（6 个 9），制备难度远远小于半导

25、体硅片。 半导体产业链可分为半导体材料与设备、半导体制造以及下游应用终端三个环节，具有投资规模大、技术难度高、产业链长、更新迭代快、终端应用广泛的特点。半导体硅片行业属于产业链的上游，是半导体制造关键性的材料，是半导体行业的基石。下游终端应用涵盖移动通信、人工智能、汽车电子、物联网、工业电子、大数据等多个行业。 图图 2：半导体硅片产半导体硅片产业链概况业链概况 行业深度报告 长城证券8 请参考最后一页评级说明及重要声明 资料来源：上海合晶招股说明书，长城证券研究院 1.2 硅片常见三种分类方式硅片常见三种分类方式 根据硅片尺寸分类，一般以直径区分规格，通常有 6 英寸、8 英寸、12 英寸等

26、。从 1965年首次生产 2 英寸硅片到 2000 年 12 英寸硅片实现量产，半导体硅片向大尺寸方向不断发展。半导体的生产成本和效率与硅片尺寸直接相关，硅片直径的提升可降低单位芯片的平均生产成本，进而提供更高的规模经济效益。但大尺寸硅片由于纯度较高，技术研发与规模化生产难度高，需要对生产工艺改进并且对设备性能进行提升，同样会给生产商带来更高的成本投入。 上世纪 80 年代 4 英寸硅片是主流，90 年代主流为 6 英寸硅片，2000 年代主流为 8 寸硅片。当前全球硅片市场最主流的产品是 8 英寸硅片和 12 英寸硅片。2020 年，8 英寸与 12英寸硅片占硅片总体市场份额分别为 23.9

27、4%和 69.15%，占比合计超过 90%。 图图 3：半导体硅片尺寸分类半导体硅片尺寸分类 晶圆尺寸 （毫米）晶圆尺寸 （毫米） 晶圆尺寸 （英寸）晶圆尺寸 （英寸） 厚度（微米）厚度（微米） 面积（平方厘米）面积（平方厘米） 重量（克）重量（克） 50.8 2 279 20.26 1.32 76.2 3 381 45.61 4.05 100 4 525 78.65 9.67 125 5 625 112.72 17.87 150 6 675 176.72 27.82 200 8 725 314.16 52.98 300 12 775 706.21 127.62 资料来源：前瞻产业研究院，长城

28、证券研究院 根据硅片应用场景分类，硅片主要可分为正片、陪片和刻蚀电极。陪片按功能又分为测试片、挡片和控片。 正片可以在晶圆制造中直接使用；测试片是用来实验和检查制造设备运行初期的状态，以改善其稳定性；挡片是用于新产线的调试以及在晶圆生产过程中对正片的保护；控片是在正式生产前对新工艺测试和监控良率。 行业深度报告 长城证券9 请参考最后一页评级说明及重要声明 挡片和控片是由晶棒两侧品质较差部分切割来的，用于暖机、填充空缺、测试生产设备的工艺状态或某一工艺的质量状况。为了提高产品质量、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。65nm 制程中每投 10 片正

29、片需要加 6 片挡控片， 28nm 及以下制程中每投 10 片正片需要加 15-20 片挡控片。 由于挡控片作为辅助生产材料耗费量巨大，晶圆厂将其经过抛光研磨等工序后再利用。挡片的重复使用次数有上限，一旦超过门限值就只能用作光伏级硅片使用。控片情况较为特殊，用在某些特殊制程工艺中的控片直接报废，不可重复利用。可重复回收利用的挡控片又称可再生硅片。 图图 4：半导体硅片按应用场景分类半导体硅片按应用场景分类 资料来源：芯思想，长城证券研究院 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

30、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。 抛光片是在研磨片的基础上经过双面抛光、边缘抛光、表面抛光等工序制造而来，抛光工艺可去除加工表面残留的损伤层，实现半导体硅片表面平坦化，并进一步减小硅片的表面粗糙度以满足芯片制造工艺对硅片平整度和表面颗粒度的要求；外延是通过化学气相沉积的方式在抛光面上生长一层或多层，掺杂类型、电阻率、厚度和晶格结构都符合特定器件要求的新硅单晶层；退火片是指将抛光片置于退火炉中，经退火热处理制造出硅退火片；SOI 硅片即绝缘体上硅，是常见的硅基材料之一，其核心特征是在顶层硅和支撑衬底之间引入了一层氧化物绝缘埋层。 SOI 硅片的优势在于

31、可以通过绝缘埋层实现全介质隔离，这将大幅减少硅片的寄生电容以及漏电现象，并消除了闩锁效应。 图图 5：退火片退火片 图图 6：外延片外延片 资料来源：SUMCO，长城证券研究院 资料来源：SUMCO，长城证券研究院 图图 7：结隔离硅片结隔离硅片 图图 8：SOI 晶片（绝缘体上晶）晶片（绝缘体上晶） 行业深度报告 长城证券10 请参考最后一页评级说明及重要声明 资料来源：SUMCO，长城证券研究院 资料来源：SUMCO，长城证券研究院 1.3 半导体硅片制备工艺复杂，流程繁多半导体硅片制备工艺复杂，流程繁多 半导体硅片制造流程复杂，主要分为脱氧提纯、提炼多晶硅、单晶硅棒制备、滚磨、切片、研磨

32、、抛光、清洗、测试、包装等。 硅元素以二氧化硅和硅盐酸的形式大量存在于沙子、岩石、矿物质中，将沙子、矿石中的二氧化硅经过高温纯化后可得到纯度为 98%以上的冶金级硅。将粉碎的冶金级硅与气态氯化氢进行化学反应，生成液态的硅烷，再通过蒸馏和化学还原工艺，最终得到纯度达 99.9999999%（9 个 9）以上的电子级多晶硅。硅晶圆厂商再将电子级多晶硅加工成硅片，主要包括拉单晶和硅片的切磨抛外延等工艺。 图图 9：半导体抛光片、外延片工艺制备流程图半导体抛光片、外延片工艺制备流程图 资料来源：沪硅产业募股说明书，长城证券研究院 单晶生长是抛光片生产中最核心的一环工序，决定了硅片的质量和纯度，其技术主

33、要分为直拉法 （CZ） 和区熔法 （FZ） 。 直拉法生产的单晶硅多用于生产低功率的集成电路元，区熔法制得的单晶硅主要用来生产高功率器件。 直拉法加工工艺：将金属杂质浓度数高纯度化至 ppb 以下(1ppb=十亿分之一)的多晶硅与硼酸(b)和磷(p)一起放入石英坩埚中，在约 1420下熔融。加入的微量硼酸和磷等杂质是为了调整最终完成的半导体的电阻，决定其特性。在坩埚内熔化的硅的液面上蘸上籽晶硅棒，一边旋转一边拉起，就完成了与籽晶原子排列相同的单晶锭。 图图 10：直拉法单晶生长直拉法单晶生长 图图 11：CZ 炉构造图炉构造图 行业深度报告 长城证券11 请参考最后一页评级说明及重要声明 资料

34、来源：SUMCO，长城证券研究院 资料来源：SUMCO，长城证券研究院GGII，长城证券研究院 区熔法加工工艺：多晶硅棒首先在真空或稀有性气体的情况下使用电场对其进行加热，直至多晶硅在受热区内融化， 从而形成熔融区。 然后将种籽晶与熔融区接触， 使之融化。在籽晶缓慢转动、向下伸展的情况下，熔融区继续向上移动，最终形成了单晶硅棒。 图图 12：区熔法单晶生长区熔法单晶生长 资料来源：智东西 芯片投资黄金坑？解密七大半导体材料和17家中国龙头企业，长城证券研究院 硅片加工的五个工序：硅片加工的五个工序： 1）切片：采用先进的线切割机与工艺，将单晶晶棒切割成适当的厚度。 图图 13：半导体硅片制造流

35、程：切片半导体硅片制造流程：切片 资料来源：SUMCO，长城证券研究院 行业深度报告 长城证券12 请参考最后一页评级说明及重要声明 2）粗研磨：将晶片两面调整为平行，同时用氧化铝研磨材料将切片抛光到所需的厚度，研磨的目的是为了去除在切片工序中因切割产生的表面机械应力损伤层和表面的各种金属离子等杂质污染，从而在硅片上形成一个平整的表面。 图图 14：半导体硅片制造流程：研磨半导体硅片制造流程：研磨 资料来源：SUMCO，长城证券研究院 3）蚀刻：硅片经过切片和磨片后，由于工艺压力，会在硅片的表面形成一层破坏层，化学蚀刻是利用混酸消除前一工序之前在晶片表面上附着的机械加工造成的损伤，使整片硅片维

36、持高质量的单晶特性。 4）抛光：将硅片通过抛光及洗净操作，得到电阻率、几何参数及颗粒数据等符合客户规范的抛光片成品。 图图 15：半导体硅片制造流程：抛光半导体硅片制造流程：抛光 资料来源：SUMCO，长城证券研究院 5）清洗检查：洗净的目的在于去除硅片经过抛光后表面残留的有机物、颗粒、金属等，以确保硅片表面的洁净度，使之达到后道工序的品质要求。 图图 16：半导体硅片制造流程：清洗检查半导体硅片制造流程：清洗检查 行业深度报告 长城证券13 请参考最后一页评级说明及重要声明 资料来源：SUMCO，长城证券研究院 1.4 半导体硅片行业壁垒深厚半导体硅片行业壁垒深厚 （1）技术壁垒 半导体硅片

37、在尺寸、纯度、电阻率、翘曲度、弯曲度、表面洁净度等指标有很高的要求。芯片制造工艺对硅片缺陷尺寸与缺陷密度容忍度极低， 技术节点越先进， 特征尺寸越小，对上述指标的控制越严格，技术壁垒越高。 （2）设备壁垒 制造硅片的核心设备是单晶炉。国际主流厂商的单晶炉都是自己制造研发，或者购买独立的单晶炉供应商产品，签有严格的保密协议，其他厂商无法购买。国内厂商进入全球主流供应商首先需要解决设备问题。 （3）认证壁垒 晶圆生产商对硅片质量有着严苛的要求，对供应商的选择非常谨慎，进入其供应商名单具有较高的要求，并且具有一定的客户粘性。为了保证产品质量的稳定性和一致性，芯片制造企业会要求硅片厂商提供一些硅片供其

38、试生产，大多用在测试片，待通过生产认证后，会将产品送至下游客户处，获得客户认可后才会对硅片厂商进行最终认证。硅片加入芯片制造商的供应链需要经历较长的时间， 对于新供货商最短的周期也要 9-18 个月，终端用于航空航天、汽车电子等领域的硅片认证周期更久，通常是 3-5 年。 （4）资金壁垒 由于半导体硅片的制造工艺非常复杂，需要购买昂贵先进的生产设备，亦需要根据客户需求不断进行修改或调试，前期固定资产投入量大。 （5）人才壁垒 半导体硅片的生产研发过程较为复杂，需要复合型人才，涉及物理、热力学、量子力学、化学等多学科交叉。 行业深度报告 长城证券14 请参考最后一页评级说明及重要声明 2. 硅片

39、市场再添暖意， 下游需求保持旺盛硅片市场再添暖意， 下游需求保持旺盛 2.1 半导体半导体需求高增长，拉动产业链景气上行需求高增长，拉动产业链景气上行 全球半导体规模持续扩张，5G、汽车、工业等下游应用拉动产业链需求上升。2000 年以来全球半导体销售额整体呈向上趋势，2021 年在全球芯片持续短缺的情况下,半导体公司产销旺盛，全球半导体销售额达 5475.8 亿美元，同比增长 21.6%，创历史新高。中国作为全球最大的半导体市场，2021 年的半导体销售额为 1925 亿美元，同比增长 27.1%，高于全球平均增速。 图图 17：全球半导体销售额（亿美元）全球半导体销售额（亿美元） 图图 1

40、8：中国半导体销售额（亿美元）中国半导体销售额（亿美元） 资料来源：iFinD，长城证券研究院 资料来源：iFinD，长城证券研究院 全球半导体材料市场规模创新高，硅片在半导体材料占据重要地位。半导体材料可分为半导体晶圆制造材料和封装材料，硅晶圆制造材料市场随着半导体规模的扩张也在逐步增长。全球半导体材料市场 2021 年收入高达 643 亿美元，同比增长 15.9%。所有地区都实现了两位数或者高个位的增长， 其中中国和欧洲增长率达 21.9%。 从半导体材料分类来看，硅片在半导体制造材料市场中销售额占比最高。据 SEMI 统计，2020 年在全球半导体制造材料市场中占比约为 33%，晶圆制造

41、材料市场中占比最高的材料，是晶圆厂采购的重要环节。电子特气与光掩模板分别占 14%、13%，其余市场份额由抛光液、光刻胶、湿电子化学品、溅射靶材等产品占据。 图图 19：全球半导体材料市场规模（全球半导体材料市场规模（亿美元）亿美元） 图图 20：2020 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 -30%-20%-10%0%10%20%30%40%0.001,000.002,000.003,000.004,000.005,000.006,000.007,000.0020002002200420062008200022E全球半导体销售

42、额（亿美元）YOY（%）-15%-10%-5%0%5%10%15%20%25%30%35%0.00200.00400.00600.00800.001,000.001,200.001,400.001,600.001,800.002,000.002015 2016 2017 2018 2019 2020 2021中国半导体销售额（亿美元）YOY（%） 行业深度报告 长城证券15 请参考最后一页评级说明及重要声明 资料来源：SEMI，长城证券研究院 资料来源：与非研究院，长城证券研究院 2017 年以来，半导体终端市场需求持续旺盛，传统应用领域移动通信、固态硬盘、工业电子市场持续增长，新兴领域人工智

43、能、区块链等也在快速发展阶段。2018 年全球硅片市场开始突破百亿，2021 年全球硅片销售收入达 126.2 亿美元，同比增长 13%，创历史新高。据 SUMCO 统计，目前国内晶圆需求量占全球市场 6%左右，加上国外在大陆建厂的晶圆制造厂商，总体需求占全球晶圆需求的 15%，且未来需求仍将持续提升。 中国大陆是全球最大半导体终端产品消费市场，当前半导体产业链正经历第三次转移，国内半导体硅片市场规模呈稳定上升趋势，据 SEMI 统计，2021 年中国半导体硅片市场需求为 197.8 亿元，预计 2022 年我国半导体硅片市场规模将超 200 亿。 图图 21：全球半导体硅片市场规模（十亿美元

44、）全球半导体硅片市场规模（十亿美元） 图图 22：中国半导体硅片市场规模（亿元）中国半导体硅片市场规模（亿元） 资料来源：SEMI，长城证券研究院 资料来源：IC Mtia，长城证券研究院 全球晶圆厂持续扩产，新增晶圆厂数量不断增长。随着半导体下游需求不断提升，2021年半导体供需趋紧，全球晶圆代工产能紧缺，各大晶圆厂加速扩产或新建晶圆厂。根据SEMI 统计，2021-2022 年全球半导体厂商将建设 29 座新的高产能晶圆厂，中国大陆和台湾地区将各有 8 座新晶圆厂，美洲 6 座，欧洲和中东共有 3 座，日本和韩国各 2 座。这29座晶圆厂每月可生产多达260万片等效于8英寸晶圆， 从而全球

45、硅片需求进一步提升。据 SEMI 统计，2020 年至 2024 年中国大陆将新建 8 英寸晶圆厂 14 座，12 英寸晶圆厂 15座。2021 年及 2022 年中国大陆新建晶圆厂分别为 5 座和 3 座。 -4%-2%0%2%4%6%8%10%12%14%16%18%00500600700200021市场规模同比增长硅片32.90%电子特气14%光掩模12.60%抛光液和抛光垫7.20%光刻胶配套试剂6.90%光刻胶 6%湿电子化学品 4%溅射靶材3%其他材料13.20%-20%-15%-10%-5%0%5%10%15%20

46、%25%30%35%02468101214销售额同比0%5%10%15%20%25%30%35%05002002020212022E市场规模同比 行业深度报告 长城证券16 请参考最后一页评级说明及重要声明 图图 23：2020-2024 年新增晶圆厂数量（个）年新增晶圆厂数量（个） 图图 24：2021 和和 2022 年新建晶圆厂数量（个）年新建晶圆厂数量（个） 资料来源：SEMI，长城证券研究院 资料来源：SEMI，长城证券研究院 在全球缺芯潮的背景下，半导体行业产能供不应求，晶圆代工厂商不断加大资本支出，产能利用率基本超过 100%， 提升终

47、端市场生产能力， 扩产意愿强烈。 根据台积电、 联电、格芯、中芯国际、世界先进、力积电已经公布的数据统计，几家公司 2022 年资本支出合计达 548-588 亿美元。 图图 25：晶圆代工厂资晶圆代工厂资本支出（亿元）本支出（亿元） 图图 26：晶圆代工厂产能利用率晶圆代工厂产能利用率 资料来源：iFinD，长城证券研究院 资料来源：各公司财报，长城证券研究院 在全球芯片制造企业不断扩张的市场背景下，作为芯片制造的关键原材料，半导体硅片的市场需求量将明显增加，国内半导体硅片企业也将迎来发展的重要时间窗口。随着晶圆厂新增产能逐步进入释放期，国内硅片需求占比也将持续提升，逐渐增大的硅片需求就为国

48、内硅片厂国产替代提供广阔的增量空间。 图图 27：全球主要晶圆厂扩产情况全球主要晶圆厂扩产情况 公司公司 扩产扩产 投资投资 扩产情况 （月增产能）扩产情况 （月增产能） 预估产能预估产能释放时间释放时间 中芯国际 天津 扩增 4.5 万片 8 英寸 2021-2023 中芯国际 北京 扩增 1 万片 12 英寸28 纳米及以上 2021-2022 中芯国际 深圳 23.5 亿美元 新建 4 万 12 英寸 282022-2023 0558英寸12英寸0246850002500200202021台积电联华电

49、子华虹半导体中芯国际80%85%90%95%100%105%110%115%中芯国际联电华虹 行业深度报告 长城证券17 请参考最后一页评级说明及重要声明 纳米及以上 中芯京城 北京 76 亿美元 新建 10 万 12 英寸 28纳米及以上 2024-2025 中芯东方 上海 88.7 亿美元 新建 10 万 12 英寸 28纳米及以上 2024-2026 华虹集团 无锡 52 亿元 扩增至6.5万片12英寸 90-65/55 纳米 2021-2022 晶合集成 合肥 165 亿元 新增 N2 厂 4 万片 12英寸 55-40 纳米 2021-2023 粤芯半导体 广州 65 亿元 二期扩增

50、4万片12英寸 2021-2022 海辰半导体 无锡 14 亿美元 11.5万片8英寸2021 2021-2023 绍兴中芯 绍兴 扩增至 9 万片 8 英寸 2021-2022 宁波中芯 宁波 新增 3 万片 8 英寸 2022-2023 台积电 南京 28.87 亿美元 新建 2 万片 12 英寸28 纳米及以上 2022-2024 台积电 美国泰勒 120 亿美元 新建 2 万片 12 英寸 5纳米 2024-2029 台积电 高雄、 台南、 竹科 270 亿美元 扩增 3 纳米、5 纳米和 7 纳米等先进工艺 2023-2027 台积电 竹科宝山、 台南 新建 2 纳米工厂 2025-