2023晶圆制造行业简析报告-2023.12

晶圆制造行业简析报告xh_属

P海嘉世营销咨询p限|司商业合作/内容转载/更多ç告01.晶圆是半ü体制

中的关键步骤••晶圆是半ü体器þ的基础材料，晶圆代ý是半ü体产业中极~重要的ÿ节，_门负责晶圆制

，~芯w设«|司提供晶圆代ý服á。半ü体产业在前期只p垂直整合一种经营模式，包括从半ü体设«、制

、测试到最终销售的全部ÿ节。随着行业Vý的O断深W，Ā积电的设立意味着半ü体设«及制

业á的V离，晶圆代ý模式k式r立。同时，_门从ÏIC芯w设«的无晶圆厂模式也r立了。半ü体产业的企业经营模式晶圆代工工艺流程硅片清洗热氧化序÷项目模式前期]理根据设计需求多次循环掩模x制作圆形转移光刻ÿ涂胶、曝光、显影Ā刻蚀ÿ干法、法Ā去胶垂直整合模式

涵盖芯w设«、晶國制

、封装测试以及后续的(IDM模式)

产品销售等ÿ节1离子注入、退火扩散晶國代ý模式

O涵盖芯w设«ÿ节，_门负责晶圆制

，~芯23(Foundry模式)

w产品|司提供晶圆代ý服á功能实Ā检测uß化学气相沉积物理气相沉积化学机械研磨晶圆测试O涵盖晶圆制

ÿ节和封装测试ÿ节，_门负责无晶圖厂模式芯w设«和后续的产品销售，将晶圆制

和封装(Fabless模式)测试外包给_业的晶圆制

、封测企业包装入库数据来源：|开数据整理；嘉世咨询研究结论；Ā源网þ02.硅w~晶圆制

的基á材料••在半ü体产业链中，半ü体材料O于制

ÿ节P游，和半ü体设备一起构r了制

ÿ节的x心P游供Þ链，O同于w他行业材料，半ü体材料是电子ÿ材料，ü精þ纯þ等都p更~o格。半ü体材料要V~晶圆制

材料和封装材料，w中晶圆制

材料中，硅w~晶圆制

基ß材料。y据SEMI数据，2021€全球晶圆制

材料中，硅w占比最高~35%。半ü体材料要细分产品情况硅w尺ûß化史材料类型要材料要用途1960年1975年1981年1985年1988年1995年2001年2017年第一代硅w，直ß~25.4毫米，相`于一英û硅w晶圆制

基ß材料氧W、ß原、除g电子气体第Ð代硅w，直ß增à到76.2毫米，相`于O英û第O代硅w，直ß达到100毫米，相`于四英û第四代硅w，直ß扩大到125毫米，相`于五英û第五代硅w，直ß~150毫米，相`于}英û第}代硅w，直ß~200毫米，相`于{英û第七代硅w，直ß~300毫米，相`于十Ð英û第{代硅w，直ß~450毫米，相`于十{英û是微电子制

Ï程中的Ā形转移ýx或母x，用于Q游电子元器þ行业批量复制生产晶圆制掩膜xZ刻胶将掩膜xP的Ā形转移到硅wP的关键材料材料电子W学品微电子、Z电子法ý艺制程中使用的各种电子Wý材料CMP材料靶材通ÏW学反ÞP物理研磨实Ā大面积坦W制备薄膜的元素ÿ材料封装基板引线框架键合丝保æ、支撑、散热，连接芯wPPCB保æ、支撑，连接芯wPPCB芯w和引线框架、基板间连接线ÿ缘打包封装材料陶瓷封装体数据来源：|开数据整理；嘉世咨询研究结论；Ā源网þ03.y球晶圆产能持续扩张••2020€以来，缺芯问题困扰半ü体产业链，Ā多芯w制

商ü_建厂扩产；P游晶圆厂扩产火热，PQ游终端需求ß入寒冬形r了鲜明ü比。2022€€p，全球晶圆总产能~2546万w/oÿ等效8英û，O含Z电子和O代半材料Ā，同比增长9.5%，2023€pp望达2783万w/o。22Q4全球等效8英û晶圆产能þ2630万w，SEMI预期2023€产能达2900万w。2020年-2025Ey球晶圆年po产能第Oý统计y球晶圆年度产能全球晶圆总产能ÿ万w/o，等效8英ûĀYOY产能ÿ万w，等效8英ûĀ装ß量ÿ万w，等效8英ûĀ铸

利用率350014%12%10%8%30000100%95%90%85%80%75%3000250020001500100050025000200001500010000500006%4%2%00%2020202120222023E2024E2025E2020Q1

2020Q2

2020Q3

2020Q4

2021Q1

2021Q2

2021Q3

2021Q4

2022Q1

2022Q2

2022Q3

2022Q4数据来源：|开数据整理；嘉世咨询研究结论；Ā源网þ04.中国大Ø产能将以à行业的Ÿ度增长••中ÿ大Øo来3€的产能增Ÿ都à高于w他ÿ家/地区。预«2023-2025€中ÿ大Ø自晶圆产能将同比增长18.8%/19.6%/17.4%。在半ü体设备出口管制的影响和美ÿ排他性条款的影响Q，外资产能建设缓，o来中ÿ大Ø的要增量来自中芯ÿ×4个12英û晶圆厂的建设和爬坡，以及长`、长鑫的`储产能提升。各国晶圆厂自产能增Ÿ各地区产线产能增Ÿ202120222023E2024E2025E202120222023E2024E2025E45.0%40.0%35.0%30.0%25.0%20.0%15.0%10.0%5.0%35.0%30.0%25.0%20.0%15.0%10.0%5.0%0.0%0.0%中ÿ大Ø中ÿĀ~韩ÿ日q美ÿ欧洲w他中ÿ大Ø中ÿĀ~韩ÿ日q美ÿ欧洲w他数据来源：|开数据整理；嘉世咨询研究结论；Ā源网þ05.晶圆行业的两大经营模式•晶圆行业VrIDM模式、Pure

Foundry模式，

IDMPPure

Foundry的产能占比~7:3。头部`储|司以IDM模式经营，故IDM模式的产能占比较大。2022€以IDM模式经营的|司产能~1810万w/o。••IDM|司的产能中，63.2%~`储器|司，28.3%~营模拟&ß率类的|司，仅p8.4%的»辑芯w产能是以IDM模式生产的，要是Intel的产能。IDM模式前ßÏ程或pV歧，代ý产能供OÞ求。一方面，大多数ß率&模拟|司向大尺ûÐß，TI、Infineon等大举ð建12英ûfab；另一方面，安森美Ø续出售多个晶圆厂，执行fab-lite战略。预«22-25€IDM和纯晶圆厂的产能CAGRV别~8.8%/9.9%。2022年O\经营模式的晶圆产能分_O\类型IDM厂商的产能ÿ按公ø营业务分类ĀPureFoundryIDMmemorylogicanalog&power250020001500100050028.9%71.1%02020202120222023E2024E2025E数据来源：|开数据整理；嘉世咨询研究结论；Ā源网þ06.晶圆厂投资成qg高•••y据摩尔定律，þ18o集r电路晶体管数量将增à一倍，技术持续发展Q集r电路线宽O断缩小，集r电路的设备投资呈指数ÿP升势。y据IBS统«，5nm产线的设备投资高达数€亿美元，是16/14nm产线投资的n倍以P，是28nm的四倍þ右。~实Ā高性能«算，调整每个矢量Ù得来困难。芯w设«更à复g，Yß制程的投资额大幅提升，5万w晶圆的5nm产能设备投资额达到150亿美金，相Þ的带来生产rq的抬升；l外芯w大尺û`带来良率问题。O\制程工艺Q芯w制

成q每5万w晶圆产能的设_投资ÿ百万美元Ā2500020000150001000050000654321045nm32nm28nm20nm14/16nm7nm5nm数据来源：|开数据整理；嘉世咨询研究结论；Ā源网þ07.设_占晶圆厂扩产开支的

80%•生产设备是晶圆厂扩产中要支出投入。据:屹唐股份招股说明书;，ð建晶圆厂资q开支结构中，70%-80%的投资用于设备购买，w中跟芯w制

相关的x心设备又占设备投资的78%-80%。业界头部厂商的资q开支，ü设备行业的¬单状况p较大影响。õ建晶圆厂资q开支结构大ÿ节具体ÿ节üà设_设«:2%-7%-土建设地:30%-

40%-厂建设:20/-30%机电系统:25%/-35%洁净ý系统:25%-35%长晶&W磨批设备:2%薄膜沉积设备:18%Z刻设备:17%洁净ýVý:50%-70%硅w制

:1%/-3%刻蚀/去胶设备:18%退火/扩散/注入设备:5%ý艺控制设备:11%(涂胶4%)清洗/CMP设备:8%w他àý设备:10+%封装测试:40%-

45%CP&FT测试设备:

55%-60%设备投资:

70%-80%芯w制

:78%/-80%封装测试:

18%/-20%数据来源：|开数据整理；嘉世咨询研究结论；Ā源网þ08.通过O\测试保持晶圆产品质量••••在半ü体芯w的生产Ï程中，FT测试ÿFinal

TestĀ、WAT测试ÿWafer

Acceptance

TestĀCP

测试ÿChip

Probe

TestĀV别适用于O同生产ý艺阶段，用于确保晶圆的°量并排除O良产品。WAT测试是在芯w制

Ï程的早期阶段ß行的，在晶圆制

完r后而芯wV离和封装之前，针ü晶圆ß行测试。CP测试是在晶圆V离r多个芯w之后而芯w封装之前ß行的，在芯wP安装探针，以在芯w的金属引脚P执行测试。FT测试是在芯w封装之后的最终测试阶段ß行的，封装后的芯w外观更接à最终产品，包括封装、引脚和封装材料。激Z雷达行业Ó展势WAT测试CP测试FT测试晶圆ÿ接Øþ测试晶圆ÿ晶圆测试晶圆ÿr品测试芯wÿ要是晶圆制

结束后测试(偶尔用于制

Ï程中)监控ý艺稳定性、检测ý艺窗口、判断晶圆出¯标准测试机+探针Ā封测ý艺前的测试筛选来料良率、减少封装rq测试机+探针Ā封测ý艺完r后的测试筛选最终出¯芯w产品良率测试机+V拣机数据来源：|开数据整理；嘉世咨询研究结论；Ā源网þ09.头部晶圆厂聚焦12英û高歌猛ß••目前满产的8、12英û各p120条和84条，另p17条8英û线尚处爬坡中；但规划à建/在建的产线基q以12英û~，规划à建+已在建的12英û产线合«设«产能超Ï400万w/o。头部晶圆厂扩产也基q以12英û~，TSMCô力于扩大全球制

足迹，满足O同地区û户需求，除了中ÿĀ~的q土ý厂外，ßp美ÿArizona

P1、P索|合资的日q熊qFab23在建。y球各状态晶圆产线数量分_ÿgĀ头部半ü体晶圆厂og要扩增产线140规划产能(万w/o)公ø产线产线状态产线地址预计建成时间制程总投资Fab19

P1

(N4)Fab19

P2

(N3)Fab23

P1在建美ÿArizona

Phoenix235.5//////565/2.75310410102024€2026€2024€ß2024€Ø续建rØ续建r2024€2025€2025€2024€2024€N4N3合«400亿120100806040200美元规划à建

美ÿArizona

PhoenixTSMC在建在建在建在建在建在建日q熊q县中ÿĀ~高雄中ÿĀ~Ā南韩ÿPyeongtaek美ÿTaylor,Texas美ÿBoise,Idaho美ÿ纽þClay以色列KiryatGat美ÿChandler,Arizona美ÿ俄亥俄州Ohio德ÿMagdeburg中ÿĀ~Ā南ðà坡沙22/28nm、

12/16nm86亿美元/Fab22

.7nm3nm//Fab18

P7-P9PyeongtaekP4~

P6US

FabNew

ldahoFab美ÿ中部Mega

fab

规划à建Fab38

P1Fab52、Fab62OhioFab1&2德ÿmega-fabFab12A

P6/100万亿韩元170亿美元150亿美元200亿美元100亿美元200亿美元200亿美元170亿欧元30亿美元50亿美元76亿美元23.5亿美元88.7亿美元75亿美元SamsungMicronYßDRAM在建在建在建规划à建爬坡中在建爬坡中爬坡中在建7nm/4nm2nmIntelUMC2025€ß2027€2nm/2023Q2.2024€ß2022€ß2022€ß2023€ß2024€28nm及以P22/28nm28nm及以P28nm及以P28nm及以P180~

28nmFab12i

P3中芯京城(1期)中芯深圳ð厂P海临港基地天津西青ý厂X京深圳P海天津中芯国×规划代建满产爬坡中在建在建数据来源：|开数据整理；嘉世咨询研究结论；Ā源网þ10.五大巨头拥py球五成以P晶圆产能•截ó2022€ß，全球Top5|司合«o产能1304万w，占全球总产能的51.2%。半ü体Q行期，`储企业大幅削减资q开支，Micron预«FY2023€，用于晶圆制

设备的资q开支Q降þ50%，SKHynix也«划削减超50%的资q开支，Samsung«划维持22€的资q开支，但将ß行p效减产。•2022€全球WFEÿ晶圆厂设备支出Ā达950亿美元，KLA预«今€将Q降20%ó750亿美元，w中`储降幅达35%-40%，代ý/»辑Q降þ10%。头部半ü体晶圆厂资q开支变化ÿ亿美元Āy球半ü体晶圆产能TOP5ÿ等效8英ûĀ202120222023E2021年p产能(万w/o)2022年p产能(万w/o)公ø]ĀSamsungTSMC总部所在地韩国\比变化

y球份额占比40035030025020015010050405.0259.5198.3201.6134.31198.8448.4287.6220.5203.6143.31303.510.70%10.80%11.20%1.00%17.60%11.30%8.70%中国台~韩国SK

HynixMicron美国8.00%Kioxia/WDC日本6.70%5.60%合计8.70%51.20%0TSMCSamsungIntelGlobalUMCTISMIC数据来源：|开数据整理；嘉世咨询研究结论；Ā源网þ11.头部晶圆企业重点_局美国^场•Ā积电在美ÿÞ利桑那州建设晶圆厂，生产采用4纳米和3纳米ý艺的芯w，预«将于2024€和2026€开始大规模生产。投资规模将`超Ï400亿美金。Ā积电在中ÿĀ~建设的3纳米及2纳米晶圆厂合«将超Ï10ÿ，以Yß制程o产能3万w晶圆厂投资金额þ200亿美元估算，总投资金额将超Ï2000亿美元。•O星电子~了满足企业û户定制芯w的需求，并ÿ能在美ÿ建立ð的ý厂。O星已经在美ÿ德克萨ï州奥ï汀ß营一个代ý芯w设施，并`ü_在德克萨ï州泰勒投资170亿美元，将于2024€开始用3nm节点ß行大批量生产

。l外，考虑投资2000亿美元在德克萨ï州建立另外11个芯wý厂。台ÿ电PO星2021年-2023年产能规模2021年规模2022年规模2022产能2023产能2021capex2022capex2023capex1500-1600万w1€1600-1700万w1€台ÿ电570亿美元758亿美元300亿美元363亿美元320-360亿美元295亿美元(含`储)390亿美元(含`储)390亿美元(含`储)O星代工业务83亿美元94亿美元--数据来源：|开数据整理；嘉世咨询研究结论；Ā源网þ12.2nm引领og晶圆行业的技术走向•••摩尔定律k接à物理极限使得晶体管微型WÙ得来困难，全周围栅极ÿGAAĀ技术~制程突破提供了ÿ行解决方案。从各晶圆厂技术路ß规划来看，2nm采用GAAr~业内n遍选择。在GAA晶体管中，栅极材料包围了晶体管的源和漏，从而提供了更好的电流控制。àÿ以帮û减少量子隧道效Þ，从而使得在2nm甚ó更小的制程Q的芯w制

r~ÿ能。从Ā积电、O星、intel的规划来看，2022-2023€ß入3nm节点，2025€ß入2nm商业W阶段。Yß制程技术规划2018201920202021202220232024202520262027TSMCFETN7N7+FinFETEUVN5FinFETEUVN3(2H22)FinFETEUVN3EFinFETEUVN2GAA？FinFETDUVDUV/EUVSamsungFETN8N7FinFETEUVN5FinFETEUVN3N2？N1.4？FinFETDUVGAAEUVDUV/EUV？？IntelFETIntel

10FinFETDUVIntel

7FinFETDUVIntel

4(2H22)

Intel

3(2H23)Intel

20ARibbonFETEUVIntel

18A2ndGenRibbonFinFETEUVFinFETEUVDUV/EUVHigh-NAEUV数据来源：|开数据整理；嘉世咨询研究结论；Ā源网þ13.晶圆行业遭遇四大挑战国内晶圆制造与国际水平差距较大晶圆价格下跌明显晶圆制

是规模经济，xp投资大、回ç慢的特点，sÿPÿ×技术水差距较大，发展`在天然门槛。相较于芯w产业链中设«业O断利好€策出Ā，晶圆制

ÿ节由于资q支出高、回ç周期长Ø到忽视，üô^场占p率O断Q滑，Pÿ×Yß水差距O断拉大。由于全球半ü体^场的持续Q滑，部V8英û晶圆的需求转向12英û晶圆代ý，üô8英û晶圆代ý产能利用率Q降。~了维持产能利用率，部V12英û晶圆代ý厂也已开始面向r熟制程ß行了ÿ格降P。

8英û晶圆代ý产能利用率持续P迷也是üô降ÿ的重要原因之一。0102国×贸易摩擦晶圆代工厂的整体需求仍然低迷美ÿ联合日q、荷qü中ÿ半ü体设备的围追堵截愈演愈烈，美ÿ发_的出口管制条例，要限制Yß半ü体设备。若o来制裁蔓延到用于r熟制程扩产的半ü体设备，则中ÿ大Ø较多已ü_的项目`延期或停滞，ÿ内晶圆企业¬单增Ÿ将大幅Q滑。