2022年硅片行业发展现状及供需情况分析

1、2022年硅片行业发展现状及供需情况分析1.硅片行业：硅片是半导体核心原材料之一1.1 硅片是晶圆制造材料市场中占比最高的材料集成电路的制造过程是通过在硅片上进行一系列物理、化学操作来实现的。据 SEMI 统计，全球晶圆制造材料市场中，市场份额超过 10%的材料有硅片、光掩模、光 刻胶及附属产品、电子特气等。2020 年全球晶圆制造材料市场中，硅片的市场份额为 37%，是晶圆制造材料市场中占比最高的材料。1.2 硅片制备工艺难度大半导体硅片的制备工艺包括单晶工艺、成型工艺、抛光工艺、外延工艺、掺杂工 艺等。其中，单晶工艺、掺杂工艺技术难度较大；成型工艺是指切割、倒角、磨片、 酸碱腐蚀后形成硅单

2、晶片的过程；抛光工艺是通过抛光工序形成硅抛光片的过程;外延 工艺是通过外延生长工序最终形成硅外延片的过程。单晶工艺是把半导体级的多晶硅通过单晶炉中的晶体生长后形成单晶硅的过程， 技术难度较大。生长后的单晶硅被称为硅锭。制备单晶硅锭的技术有直拉法和区熔法 两种。直拉法具有表面附着力强，硅芯合格率高等优点，是用于硅片制备的最普遍的 技术。掺杂工艺是通过加入少许其他元素而改变硅的结构的过程。掺杂工艺包括淀积、 推进与扩散、激活等步骤。通过掺杂工艺，可以显著增加硅的导电性。与硅相邻的 A 和 V A 两族的元素通常用于掺杂。硅元素位于元素周期表的 A 族，所有价电子层被共价键完全填充，共价键把硅原子结

3、合在一起形成稳定的、固态 的绝缘材料。 A 族元素具有三个价电子，三价掺杂增加了空穴的数目（p 型）；V A 族 元素具有五个价电子，五价掺杂增加了自由电子的数目（n 型）。1.3 不同规格的硅片应用于不同器件硅片的种类可根据不同的分类方式进行划分。按照尺寸，硅片可分为 200mm 及以 下和 300mm 两类；按照掺杂程度，分为轻掺、重掺两类；按照工艺，分为抛光片、外 延片和 SOI；按照应用场景，分为正片、陪片、测试片。硅片在半导体领域的下游应用 主要为逻辑芯片、存储芯片、微处理芯片、模拟芯片、分立器件和传感器等。1.4 硅片的工艺标准有严格规定半导体行业的飞速发展对半导体硅片技术提出了更

4、高的要求，主要体现在以下三 个方面：增大半导体硅片的尺寸，减少半导体硅片晶体缺陷、表面颗粒和杂质，提高 半导体硅片表面平整度、应力和机械强度等。硅单晶抛光片的电学性质、物理性质和 化学性质以及加工工艺过程的精度将对芯片的成品率产生直接影响。我国制定了国家标准 GB/T 12964-2018 对硅单晶抛光片的理化性能、电学性质、 几何参数、氧化诱生缺陷、表面金属、体金属（铁）、边缘轮廓、表面质量等做出了详 细规定。2. 供需：产能紧张向上游传导，硅片行业龙头积极扩产2.1 需求端：全球硅片市场规模持续增长，硅片大尺寸趋势明显全球硅片市场规模持续增长。根据 SEMI 数据，2021 年全球硅片市场

5、规模达 126.2 亿美元，同比增长 13%；出货量达 141.65 亿平方英尺，同比增长 14%。8 寸需求向 12 寸转移，硅片大尺寸趋势明显。根据 SEMI 数据，全球市场对 12 寸 硅片的需求量持续提升，对 8 寸硅片的需求量较为稳定。大尺寸硅片的优势包括：1） 生产效率更高。12 寸硅片和 8 寸硅片的面积分布为 706.21mm 2、314.16 mm 2，12 寸面积 约为 8 寸的 2.25 倍；12 寸和 8 寸上分别可生产芯片的数量为 88 颗、232 颗，12 寸生 产芯片的数量是 8 寸的 2.64 倍，12 寸硅片单位生产效率约比 8 寸硅片高。硅片边缘的 芯片减少

6、，生产成品率更高。2）生产成本更低。每块芯片的加工和处理时间减少，12 寸硅片可以把每块芯片的生产成本减少 30%。3）设备的重复利用率提高。同一个工艺 过程中生产出更多的芯片。12 寸硅片需求量持续上升。根据 SUMCO 预测，产能利用率方面，2022-2026 年， 硅片制造商 12 寸产线将保持满产；硅片需求量方面，12 寸硅片需求量将保持上升趋势， 2026 年全球 12 寸硅片月需求量将达 1,100 万片，2021-2026 年 CAGR 达 8.4%。2.2 供应端：全球硅片市场呈寡头垄断，产能紧张积极扩产全球硅片市场呈寡头垄断。全球硅片主要生产商集中于日本、中国台湾、德国、 韩

7、国。全球硅片市场呈寡头垄断的局面，排名前五的公司在全球硅片市场的市场份额 共占 86.6%，分别为日本 Shin-Etsu、日本 Sumco、中国台湾地区 Global Wafer、德国 Siltronic、韩国 SK Siltron。硅片产能持续紧张，行业龙头积极扩产。2020 年四季度以来，全球芯片紧缺危机 持续发酵。作为芯片制造上游用量最大的材料，硅片供应不足的问题同样严峻。根据 SUMCO 数据，2021 年 12 寸硅片逻辑、内存客户库存逐月下降。SUMCO 表示，硅片 下游市场逻辑芯片、存储芯片、汽车电子等行业需求强劲，目前供不应求，包括新建 工厂的产能在内，硅片供需紧张情况将持续到 2026 年。国际硅片制造龙头宣布投资计划，积极扩产