前言：12英寸硅片是一種半導(dǎo)體硅片。硅片是芯片制造“地基”，是晶圓制造耗用最大的材料。近年隨著數(shù)字經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及新技術(shù)的推出，12英寸硅片已成為電子級(jí)硅片市場(chǎng)主流產(chǎn)品，且出貨面積占比持續(xù)增大。目前在全球市場(chǎng)上，日本信越化學(xué)、日本SUMCO等因率先掌握先進(jìn)技術(shù)和具有產(chǎn)能優(yōu)勢(shì)占據(jù)著絕大部分的全球市場(chǎng)份額，且已形成良好的規(guī)模效應(yīng)，在技術(shù)、價(jià)格、產(chǎn)品豐富度等方面具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。而我國(guó)大陸企業(yè)起步晚、技術(shù)積累較少，整體規(guī)模偏小，后發(fā)劣勢(shì)短期內(nèi)無(wú)法改變，面臨較強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。因此在目前全球貿(mào)易摩擦加劇的背景下，國(guó)產(chǎn)供應(yīng)商仍需成長(zhǎng)。
一、硅片是芯片制造“地基”，市場(chǎng)占比30%
根據(jù)觀研報(bào)告網(wǎng)發(fā)布的《中國(guó)12英寸硅片行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)研究與未來(lái)投資預(yù)測(cè)報(bào)告（2024-2031年）》顯示，半導(dǎo)體硅片是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的上游，是制作芯片的核心材料，貫穿了芯片制作的全過(guò)程?？梢哉f(shuō)，半導(dǎo)體硅片是芯片制造“地基”，其純凈度、表面平整度、清潔度和雜質(zhì)污染程度不僅影響芯片制造的發(fā)展，同時(shí)也制約下游終端領(lǐng)域行業(yè)的發(fā)展。
資料來(lái)源：西安奕材招股說(shuō)明書(shū)，觀研天下整理
目前全球95%以上的半導(dǎo)體器件采用硅片作為襯底，占半導(dǎo)體器件80%的集成電路產(chǎn)品中99%以上采用硅片作為襯底。有數(shù)據(jù)顯示，2023年九大類(lèi)晶圓制造材料市場(chǎng)規(guī)模為415億美元。其中硅片市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到124億美元，占比30%，是晶圓制造耗用最大的材料。
數(shù)據(jù)來(lái)源：SEMI，觀研天下整理
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二、12英寸硅片已成電子級(jí)硅片市場(chǎng)主流產(chǎn)品，其中P型硅片占比超90%
12英寸大硅片優(yōu)勢(shì)凸顯，行業(yè)前景非常廣闊。電子級(jí)硅片按直徑大小可分為6英寸及以下、8英寸和12英寸三類(lèi)規(guī)格。一般來(lái)講，硅片面積越大，生產(chǎn)的芯片數(shù)量越多，硅片邊緣浪費(fèi)面積越小，單位芯片的成本越低。雖然對(duì)比8英寸來(lái)說(shuō)，12英寸硅片的理論面積是8英寸的2.25倍，相同工藝條件下的可使用率（單位硅片可生產(chǎn)的芯片數(shù)量）約為8英寸硅片的2.5倍。這意味著在相同的面積下，12英寸大硅片可以制造更多的芯片，從而提高了生產(chǎn)效率。此外12英寸的每片單價(jià)遠(yuǎn)高于8英寸硅片單價(jià)的2.25倍，在相同的價(jià)格下，12英寸大硅片可以提供更高的性能。因此可見(jiàn)，目前12英寸大硅片優(yōu)勢(shì)凸顯。預(yù)計(jì)隨著5G、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的快速發(fā)展，對(duì)高性能芯片的需求不斷增加，12英寸大硅片行業(yè)的前景非常廣闊。
近年來(lái)12英寸硅片行業(yè)不斷發(fā)展，到目前已成為全球電子級(jí)硅片市場(chǎng)上主流產(chǎn)品，且出貨面積占比持續(xù)增大。數(shù)據(jù)顯示，2017-2023年全球12英寸硅片的出貨面積占比從63.83%增長(zhǎng)至73.02%，已成為市場(chǎng)絕對(duì)主流。
數(shù)據(jù)來(lái)源：SEMI，觀研天下整理
P型硅片是主要產(chǎn)品，占比超過(guò)90%。根據(jù)摻雜劑種類(lèi)的不同，12英寸硅片進(jìn)一步細(xì)分為P型和N型；根據(jù)摻雜濃度的不同，不同類(lèi)別又可進(jìn)一步分為輕摻和重?fù)健ｈb于邏輯和存儲(chǔ)芯片主要采用12英寸晶圓產(chǎn)能制造，參考上表產(chǎn)品應(yīng)用場(chǎng)景，P型硅片全球12英寸硅片市場(chǎng)占比超過(guò)90%。
不同類(lèi)型硅片對(duì)應(yīng)的具體應(yīng)用場(chǎng)景如下
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硅片類(lèi)型 |
主要應(yīng)用場(chǎng)景 |
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P型 |
拋光片 |
輕摻 |
存儲(chǔ)芯片（DRAM、NANDFlash、部分制程NorFlash）、CIS芯片中邏輯晶圓、模擬芯片（部分制程顯示驅(qū)動(dòng)芯片、電源管理芯片等） |
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外延片 |
輕摻 |
邏輯芯片、存儲(chǔ)芯片（部分制程NorFlash）、模擬芯片（部分制程顯示驅(qū)動(dòng)芯片等） |
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重?fù)?span> |
CIS芯片中像素傳感器晶圓等 |
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N型 |
拋光片 |
輕摻 |
功率器件（IGBT） |
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輕摻 |
功率器件（MOSFET） |
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外延片 |
重?fù)?span> |
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資料來(lái)源：公開(kāi)資料，觀研天下整理
預(yù)計(jì)未來(lái)全球12英寸硅片出貨面積占比將進(jìn)一步提升，規(guī)模不斷增長(zhǎng)，主要基于以下兩大原因：
一方面數(shù)字經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展要求芯片具有更強(qiáng)的算力、更快的數(shù)據(jù)傳輸速度和更大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力，從而帶動(dòng)12英寸硅片市場(chǎng)需求。目前技術(shù)迭代最快、制程最先進(jìn)的邏輯和存儲(chǔ)芯片均采用12寸晶圓制造工藝。同時(shí)，基于成本考慮，部分功率器件、模擬芯片和CIS芯片也不斷轉(zhuǎn)向12英寸晶圓制造工藝。12英寸產(chǎn)能是全球晶圓廠擴(kuò)產(chǎn)的主力方向。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)，2025—2027年，全球12英寸晶圓廠設(shè)備支出預(yù)計(jì)將達(dá)到創(chuàng)紀(jì)錄的4,000億美元。其中2025年將首次突破1,000億美元，達(dá)到1,232億美元。
另一方面新產(chǎn)品新技術(shù)催生12英寸硅片更多消耗。以人工智能催生下目前供不應(yīng)求的高帶寬內(nèi)存（HBM）產(chǎn)品為例，由于生產(chǎn)良率、堆疊工藝復(fù)雜度以及更大的芯片尺寸，同等存儲(chǔ)容量的HBM對(duì)12英寸硅片的需求量是目前主流DRAM產(chǎn)品的3倍。此外，隨著NANDFlash堆疊層數(shù)提升至200層、300層，甚至400層，按目前業(yè)內(nèi)技術(shù)路線共識(shí)，所有廠商均會(huì)切換至通過(guò)2片晶圓鍵合制作1個(gè)NANDFlash完整晶圓的工藝，相當(dāng)于12英寸硅片需求翻倍。
三、全球12英寸硅片市場(chǎng)呈現(xiàn)前五大廠商寡頭壟斷格局，國(guó)產(chǎn)供應(yīng)商短期仍需成長(zhǎng)
由于12英寸硅片行業(yè)具有技術(shù)難度高、客戶認(rèn)證周期長(zhǎng)等特點(diǎn)，目前在全球市場(chǎng)上，日本信越化學(xué)、日本SUMCO等因率先掌握先進(jìn)技術(shù)和具有產(chǎn)能優(yōu)勢(shì)占據(jù)著絕大部分的全球市場(chǎng)份額，且已形成良好的規(guī)模效應(yīng)，在技術(shù)、價(jià)格、產(chǎn)品豐富度等方面具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。而我國(guó)大陸企業(yè)起步晚、技術(shù)積累較少，整體規(guī)模偏小，后發(fā)劣勢(shì)短期內(nèi)無(wú)法改變，面臨較強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。
12英寸硅片行業(yè)壁壘
| 行業(yè)壁壘 | 相關(guān)情況 |
| 技術(shù)壁壘 | 電子級(jí)硅片對(duì)于原子排列缺陷、幾何形貌、電阻率、表面潔凈度等核心指標(biāo)有著苛刻要求。芯片制造工藝對(duì)硅片缺陷尺寸與缺陷密度容忍度極低，技術(shù)節(jié)點(diǎn)越先進(jìn)，特征尺寸越小，對(duì)上述指標(biāo)的控制越嚴(yán)格，技術(shù)壁壘越高。同時(shí)，全球前五大廠商已提前布局硅片制造領(lǐng)域的專(zhuān)利，形成較強(qiáng)的專(zhuān)利壁壘，對(duì)后續(xù)進(jìn)入者帶來(lái)一定的挑戰(zhàn)。 |
| 設(shè)備壁壘 | 12英寸硅片的核心設(shè)備是拉晶設(shè)備。目前國(guó)際主流廠商或自主研發(fā)制造，或者購(gòu)買(mǎi)第三方的拉晶設(shè)備供應(yīng)商產(chǎn)品，并對(duì)與設(shè)備商聯(lián)合研發(fā)的IP和Know-How簽有嚴(yán)格的技術(shù)保密協(xié)議，其他廠商無(wú)法直接購(gòu)買(mǎi)具有國(guó)際友商知識(shí)產(chǎn)權(quán)的設(shè)備。即使采購(gòu)第三方拉晶設(shè)備，也需硅片廠商自主設(shè)計(jì)所匹配的熱場(chǎng)、石英坩堝和磁場(chǎng)等核心部件，形成自身的IP和KnowHow，方能保證晶體品質(zhì)。 |
| 認(rèn)證壁壘 | 根據(jù)行業(yè)慣例，晶圓廠在引入新供應(yīng)商時(shí)，會(huì)在審查通過(guò)供應(yīng)商的生產(chǎn)資質(zhì)、技術(shù)實(shí)力、生產(chǎn)能力等條件后，要求半導(dǎo)體硅片供應(yīng)商先行提供測(cè)試片進(jìn)行試生產(chǎn)認(rèn)證（周期為3-6個(gè)月），待測(cè)試片認(rèn)證通過(guò)后，然后進(jìn)一步開(kāi)展正片驗(yàn)證（周期為9個(gè)月-1年），期間至少需要1-2年周期（價(jià)格更高的高端正片的認(rèn)證周期更長(zhǎng)）。再考慮前期工廠建設(shè)、設(shè)備交付和調(diào)試以及工藝研發(fā)所耗周期，時(shí)間成本驚人。 |
| 資金和產(chǎn)能壁壘 | 12英寸硅片制造業(yè)務(wù)在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中單位產(chǎn)能投資強(qiáng)度僅次于邏輯及存儲(chǔ)晶圓廠。例如西安奕材第一工廠（50萬(wàn)片/月產(chǎn)能）總投資額高達(dá)110億元，80%為設(shè)備支出，每10萬(wàn)片/月產(chǎn)能投入約需20億元。 |
| 人才壁壘 | 12英寸硅片的研發(fā)和生產(chǎn)過(guò)程復(fù)雜，涉及機(jī)械、化學(xué)、材料等多學(xué)科領(lǐng)域交叉，故需要具備綜合專(zhuān)業(yè)知識(shí)和豐富生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的復(fù)合型人才。尤其是國(guó)內(nèi)缺乏具有產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗(yàn)的管理和技術(shù)人才，對(duì)后續(xù)進(jìn)入者形成了較大的阻礙。 |
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1、全球市場(chǎng)：形成全球前五大廠商寡頭競(jìng)爭(zhēng)供給格局
當(dāng)下全球12英寸硅片市場(chǎng)已形成全球前五大廠商寡頭競(jìng)爭(zhēng)的供給格局。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，考慮目前國(guó)內(nèi)外12英寸硅片廠商達(dá)產(chǎn)產(chǎn)能規(guī)模，全球前五大半導(dǎo)體硅片廠商12英寸硅片產(chǎn)能占比仍高達(dá)80%，出貨量占比預(yù)計(jì)高達(dá)85%，尤其是前兩大日本廠商，約占據(jù)全球12英寸硅片產(chǎn)能和出貨量的50%。
假設(shè)全球前五大廠商12英寸硅片產(chǎn)能與2023年末一致。截至2024年三季度末全球12英寸硅片產(chǎn)能估計(jì)為950萬(wàn)片/月，約80%被日本信越化學(xué)、日本SUMCO等全球前五大廠商占據(jù)。
全球主要廠商12英寸硅片產(chǎn)能及其占比情況
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公司 |
國(guó)家或地區(qū) |
截至2024年三季度末投產(chǎn)產(chǎn)能（萬(wàn)片/月） |
截至2024年三季度末全球產(chǎn)能占比 |
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信越化學(xué) |
日本 |
約230 |
24.21% |
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SUMCO |
日本 |
約210 |
22.11% |
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環(huán)球晶圓 |
中國(guó)臺(tái)灣 |
三家合計(jì)約300 |
三家合計(jì)約32% |
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德國(guó)世創(chuàng) |
德國(guó) |
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SKSiltron |
韓國(guó) |
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上海新昇 |
中國(guó)大陸 |
65 |
6.84% |
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中環(huán)領(lǐng)先 |
中國(guó)大陸 |
50 |
5.26% |
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立昂微 |
中國(guó)大陸 |
35 |
3.68% |
|
中欣晶圓 |
中國(guó)大陸 |
30 |
3.16% |
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山東有研艾斯 |
中國(guó)大陸 |
20 |
2.11% |
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上海超硅 |
中國(guó)大陸 |
10 |
1.05% |
|
合計(jì) |
950 |
100.0% |
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資料來(lái)源：西安奕材招股說(shuō)明書(shū)，觀研天下整理
2、國(guó)內(nèi)市場(chǎng)：國(guó)產(chǎn)化率低，短期仍需成長(zhǎng)
由于本土廠商技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化起步較晚，我國(guó)12英寸硅片制造基礎(chǔ)相對(duì)薄弱，大部分仍依賴(lài)進(jìn)口，例如制造所需的設(shè)備、材料和耗材主要向日本、韓國(guó)、歐洲和美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家進(jìn)口，國(guó)產(chǎn)化率極低。在目前全球貿(mào)易摩擦加劇的背景下，國(guó)產(chǎn)供應(yīng)商短期仍需成長(zhǎng),從而對(duì)國(guó)內(nèi)12英寸硅片廠商的供應(yīng)鏈安全產(chǎn)生制約。目前成規(guī)模國(guó)內(nèi)廠商有上海新昇、中環(huán)領(lǐng)先、立昂微、中欣晶圓、山東有研艾斯、西安奕材7家，各自12英寸硅片產(chǎn)能現(xiàn)狀如下：
目前國(guó)內(nèi)12英寸硅片主要廠商產(chǎn)能情況
| 公司名稱(chēng) | 現(xiàn)有產(chǎn)能（萬(wàn)片/月） | 國(guó)內(nèi)產(chǎn)能占比 |
| 上海新昇 | 50 | 23.81% |
| 中環(huán)領(lǐng)先 | 35 | 16.67% |
| 立昂微 | 30 | 14.29% |
| 中欣晶圓 | 20 | 9.52% |
| 上海超硅 | 未披露 | 未披露 |
| 山東有研艾斯 | 10 | 4.76% |
| 西安奕材 | 65 | 30.95% |
| 合計(jì) | 210 | 100.00% |
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當(dāng)前我國(guó)12英寸硅片供需結(jié)構(gòu)矛盾?chē)?yán)重影響著我國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的供應(yīng)鏈安全。預(yù)計(jì)隨著國(guó)際貿(mào)易摩擦加劇，國(guó)內(nèi)尤其是內(nèi)資晶圓廠客戶對(duì)國(guó)產(chǎn)12英寸硅片廠商合作態(tài)度日益開(kāi)放，甚至是必選項(xiàng)，12英寸硅片國(guó)產(chǎn)化率提升將成為長(zhǎng)期趨勢(shì)。（WW）
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