半导体材料系列（三）12英寸硅片引领大尺寸化趋势-

全球半导体硅片市场呈现大尺寸化趋势，1时间成本惊人。12英寸硅片制造业务在半导体产业链中单位产能投资强度仅次于逻辑及存储晶圆厂，每10万片/月产能投入约需20亿元。10万片/月的量产线建设，此后以西安奕材、中环领先2of24 4 4 6 7 9 9 5.10.立昂微（605358.SH） 20 203of24 20 21 21 214of241.1.硅片是芯片制造的“地基”更强的数据算力、更快的数据传输、更大的数据存储和更灵敏的人机交互，而用取成本低、提纯工艺成熟，在半导体领域得到广泛应用。目前全导体器件采用硅片作为衬底，占半导体器件80%的集成电路产品中99%以上采用硅片作为衬底。在硅片衬底的基础上，通过光刻、刻蚀、薄膜沉积、离子注入等个人电脑、物联网、汽车电子、人工智能和高性能计算等终端需求持续涌现。根据WSTS统计，全球半导体市场规模从2017年的4,122亿美元提升至2024年的5of24用率不足，导致2023年全球电子级硅片市场规模同比行业景气峰值的2022年下硅片属于半导体产业链最上游，前期库存仍需一定时间消化，导致电子级硅片市宏观政治环境维持稳定的情况下，预计2025年电子级硅片市场规模同比80.0060.0040.0020.00aa市场规模（亿美元）——YOY求以及全球芯片产能紧缺等因素推动下，全球半导体产业迎来上行周期。根据半导体行业处于去库存周期及国际局势紧张等多重影响，半导体行业短期有所下6of2480.0060.0040.0020.00a2010年至2013年，中国大陆半导体硅片市场进步与中国半导体终端产品市场的飞速发展，中国大陆半导体硅片市场步入了高速发展阶段。受全球半导体周期影响，2023年中国大陆半导体硅片市场规模较2022年略有下滑，但过去几年仍呈上升趋势；2016年至2023年，中国大陆半导aa市场规模（亿美元）—YOY长期来看，智能化是全球经济发展的必然趋势，而半导体是人工智能时代的核心基础设施。随着全球贸易格局变化，各国已将半导体产业，尤其是半导体产业链的制造产能视为战略资源，美国、日本、韩国、欧盟与我国等纷纷推动半导体产业振兴相关政策，战略扶持本土半导体产业链以及先进半导体技术的研发。根据全球半导体硅片市场规模届时有望翻倍，预计超过200亿美元。7of24超平坦度、超清洁度和外延膜层形貌与电学性能提出了更苛刻的要求。对于拉晶超导磁场等方面施加更为精密控制，不断提升晶体缺陷控制水平；对于成型、抛新工艺研发，增加认证种类，确保规模效应，消化固定成本；一方面需要通过工技术和经济效益动态均衡的产品。半导体硅片正在不断向大尺寸的方向发展。在圆形的硅片上制造矩形的芯片会使硅片边缘处的一些区域无法被利用，必然会浪费部分硅片。硅片面积越大，生产理论面积是8英寸硅片的2.25倍，相同工艺条件下的可使用率（单位硅片可生产的芯片数量）约为8英寸硅片的2.5倍。12英寸硅片每片单价远高于8英寸硅片发展。在圆形的硅片上制造矩形的芯片会使硅片边缘处的一些区域无法被利用，必然会浪费部分硅片。因素的影响，6英寸及以下小尺寸硅片出货量基本维持在相近年来，12英寸硅片和8英寸硅片出货面积市场份额持续维持在较高水平，2024体硅片下游市场需求的主要尺寸。随着全球半导体硅片出货面积的增长，6英寸4.17%。2019年起，受全球贸易摩擦及全球智能手机、SEMI预测，8英寸半导体硅片预计到2025年将重拾增长态势，2,412百万平方英寸。半导体硅片直径的提升使得硅片面积平方级增长，进而使得单片硅片能产出的芯片数量也翻倍增长。硅片直径越大，芯片的平均生产成本越低，进而提供更经济设备性能提升，也将在投产初期要求厂商更高的固定成本投入。此外半导体硅片制造商与下游芯片制造企业对硅片的需求具有伴生性，半导体硅片尺寸的增加需9of24人工智能时代需要更强的数据算力、更快的数据传输、更大的数据存储和更灵敏设备支出预计将达到创纪录的4,000亿美元。其中2025年将首次突破1,000亿美元，达到1,232亿美元，这一数字基本与DRAM产品的3倍。此外，随着NANDFlash堆叠层数提升至2片。其中测试片用于晶圆厂对产线设备工艺环境的调试和检测，并不直接用于晶圆制造。一般情况下，新进入者需首先通过客户端测试片验证，方可进一步验证后经过成型、抛光、清洗三道工序形成抛光片，部分产品再进行外延工序后形成应用于部分制程工艺的模拟芯片（显示驱动芯片、电源管理芯片等）等；外延片置于氢或氩气氛中，按照一定的程序进行升温、降温过程制得，可以消除氧对硅制造。SOI硅片是抛光片经过氧化、键合或离子注入等工艺处理后制成，通过在顶层硅和支撑衬底之间加入一层氧化物绝缘埋层，可以实现集成电路中元器件的介质隔离，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，主要用能瓶颈的最关键环节，并且其工艺难度随尺寸放大呈非线性增加，直接锁死了后续加工的良率上限。拉晶工艺关键的核心原因在于，第一是晶体质量的根源性，界面的稳定性控制难度剧增，必须实现无位错、无滑移的生长，才能保证单晶的缺陷密度在晶棒径向和轴向的高度一致；第四是产能与良率的核心瓶颈，大尺寸晶体的稳定、高效、高品质生长能力直接决定了生产效率和成本，拉晶环锁定了全球主流企业硅片约80%的初始良率，晶锭多线切割成独立的硅片，再对各硅片表面的切割损伤层通过倒角、研磨在成型工艺基础上，经过双面抛光、边缘抛光、最终抛光等步骤对硅片进一步加工，提升硅片表面的局域平坦度、使用多种化学试剂对硅片循环进行清洗和检测，去除硅片表面的金属离子、颗粒和有机物污染，确保硅片表面清洁度满足客用外延设备对清洗后的抛光片采用化学气相沉积方法沉积一层单晶外延膜形成外延片，之后在此循环级的特点。其技术难点体现在以下三个维度：第一是控制精度的全面升维，本质上是对物理极限的持续挑战，从拉晶的温度场控制，到切片的面形控制，再到抛光的表面平整度和减薄的厚度控制，整个流程的精度要求已从微米级全面迈入亚微米乃至原子尺度。第二是缺陷与污染的“零容忍”与不可逆传导，拉晶环节的微小缺陷会遗传至成品片，而成型加工中的应力或损伤则会影响外延层质量，整个工艺流程中，前道工序的缺陷会不可逆地传导并放大至后道，因此必须在每个环节实现近乎极致的纯净度和完整性。第三是工艺k技术难点不仅在于单台设备的性能，更在于如何将工艺经验转化为设备的精确控是突破技术壁垒、实现国产替代的关键卡脖子环节。即使同一制程同一品类芯片制造，不同客户的工艺平台会有差异，对所采购硅片规格具有差别。同时，基于经济性考虑和产业技术水平迭代升级趋势，以功率分的掺杂剂主要为硼（BN型硅片的掺杂剂主要为磷电子级硅片对于原子排列缺陷、几何形貌、电阻率、表面洁苛刻要求。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。同时，全球前五大厂商已提前布局硅片制造领域的专利，形成较强的专利壁垒，对后续进入者带主流厂商或自主研发制造，或者购买第三方的拉晶设备供应商产品，并对与设备具有国际友商知识产权的设备。即使采购第三方拉晶设备，也需硅片厂商自主设能保证晶体品质。此外，成型、抛光、清洗、外延等其他环节设备也关乎产品品质，相应设备大致有120余种，大部分设备需要不断优化术实力、生产能力等条件后，要求半导体硅片供应商先行提供测试片进行试生产年；正片验证通过后，方可实现正片的量产供货，后续根据定期评价增减供货比格更高的高端正片的认证周期更长，再考虑前期工厂建设、设备交付和调试以及工艺研发所耗周期，时间成本惊人。由于认证周期较长并且认证成本较高，一旦认证通过，晶圆厂商通常不会轻易更换供应商，双方就此建立长期、稳固的合作12英寸硅片制造业务在半导体产业链中单位产能投资强度仅次于逻辑及存储晶片/月，年复合增长率达到8.9%，下游晶圆厂产能的快速扩张将大幅拉升12英寸三星和SK海力士DRAM/HBM和逻辑芯片扩张IntelFoundry服务启动，AI片，仍大部分依赖进口，供需结构矛盾影响我国半导体产业链的供应链安全。全球12英寸半导体硅片市场呈现出典型的寡头垄断特寸硅片产能的72%，尤其是前两大厂商的产能占比在40%以上。信越化学凭借其在聚氯乙烯（PVC）等上游原材料的垂直整合能力，拥有显著的成本控制优势；星电子的内部需求与外部扩张，亦占据重要席位。德国世创虽曾试图被环球晶圆国家安全与供应链自主可控政策的制约，外延式扩张难度加大，存量竞争将更加公司国家或地区截至20-数据来源：西安奕材招股说明书，TECH尽管全球格局固化，但在地缘政治博弈与供应链安全诉求下，市场正迎来结构性体技术限制升级，国内晶圆厂出于供应链安全考虑，加速导入国产硅片供应商，为本土企业提供了宝贵的“试错”与“迭代”窗线建设，首次实现规模化量产。此后以西安奕材、中环领先为代表的多家厂商进--由于近年来国内厂商加快扩产节奏，技术尚处于追赶阶段和客户验证周期较长导致爬坡期较长，因而国内厂商出货量合计占比20%左右，低于国料、电子材料、功能材料、专业服务四大事业部，其中电子材料业务（包含电子片的厂商，具有领先的技术和稳定的市场份额，是业内唯一一家常年持立，过去十年借助一系列并购整合快速发展，目前是全球产能和出货量排名第二的电子级硅片制造商，也是电子级硅片领域申请专利最多的厂商。公司目前专注主。根据其年报披露，SUMCO应用于先进制程逻辑芯片的外延片全球市占率居要产品面向三星、SK海力士等存储IDM客户，是韩国唯一一家电子制造商，发展期间受到韩国政府与韩国厂商的大力支持，当前全球产能和出货量寸硅片厂商中供货量第一或第二大的供应商，已成为国内一线逻辑晶圆代工厂中试片超过490款，量产正片超过100款，其计划2026年达产。截至2024年末，公司通过技术革新和效能提升，已将第一工公司高度重视自主技术研发和知识产权保护，进入该领域之初即对全球前五大厂拉晶、成型、抛光、清洗和外延五大工艺环节的核心技术体系，产品的晶体缺陷控制水平、低翘曲度、超平坦度、超清洁度和外延膜层形貌与电学性能等核心指标已与全球前五大厂商处于同一水平。公司产品已量产用于2YY层NA存储芯片、先进际代DRAM存储芯片和先进制程逻辑芯片；更先进制程NAND硅片均已经在主流客户验证。人工智能高端芯片领域，除了公司正在验证适配先进制程的高性能专用逻辑芯片外，公司也在同步配合客户开发下一代高端存储芯斗者为本、以自省促卓越”的核心价值观，秉持“成为半导体硅材料领域受人尊敬的伟大企业”的企业愿景，始终将提升产品品质、提高技术能力、丰富产品结构和股东价值最大化作为推动企业发展的重要经过多年持续的技术研发和生产实践经验积累，公司目前已突破大尺寸半导体硅片生产的技术壁垒，全面掌握了半导体硅片制造完整工艺环节的核心技术，包括工程系统及控制体系、计算机集成辅助、质量控制系统、装备优化等各环节，并从技术角度，公司自主研发的“先进制程用单晶硅生长炉系统及晶体生长技术的通过国家工业和信息化部批准，荣获由国家工信部直属的国家工业信息安全发展从专业角度，上海超硅作为中国大陆唯一一家参为行业标准化建设贡献专业力量。从市场角度，凭借先进的生产制造技术、高效上海新昇是沪硅产业（688126.SH）的厂商，在功率半导体用重掺硅片领域具有较强优势。立昂微控股的金瑞泓微电子有研艾斯是有研硅（688432.SH）的参股子公司，有半导体行业具有显著的周期性特征，硅片作为上游材料，其需求波动往往被下游宏观经济与终端需求疲软：全球宏观经济环境的波动是影响半导体需求的核心变量。若全球经济陷入衰退或增长放缓，消费者信心不足，将直接导致智能手机、用量中的占比尚不足以完全对冲消费电子的周期性下滑。一旦终端去库存周期延长，晶圆厂将率先削减产能利用率，进而向上游传导，导致硅片订单减少、价格承压。在行业下行周期中，硅片厂商的产能利用率可能从高位迅速滑落，对固定成本分摊造成巨大压力，严重侵蚀毛利率。库存周期的错配风险：半导体产业链的库存调整然而，一旦需求拐点出现，渠道库存高企将引发剧烈的去库存行为。当前，虽然部分存储芯片价格已现回升迹象，但逻辑芯片库存水位仍需观察。若下游晶圆厂（如台积电、三星、中芯国际等）因需求不明朗而推迟扩产计划或延长设备采购成品库存，若未能及时预判周期拐点，高企的库存将占用大量营运资金，增加减值风险。的演变存在不确定性。例如，若Chiplet技术或先进封装技术（的普及速度快于预期，可能会改变对单一大尺寸硅片的依赖逻辑，或者改变对硅片性能的具体要求。若硅片厂商未能及时适配这些结构性变化，可能面临产品结先进制程适配难度：在先进逻辑制程中，硅片需要经历更多的光刻和刻蚀步骤，市场的应用比例极高，技术壁垒远高于抛光片。若国内企业在晶体生长、切片、研磨、抛光及外延沉积等核心工艺环节的技术突破速度慢于下游制程演进速度，将难以进入先进制程供应链，只能停留在成熟制程市场，面临激烈的价格竞争。一步提升，研发滞后可能导致产品被市场淘汰。研发投入与产出失衡：硅片行业是典型的技术密集型行业，维持竞争力需要持续的高强度研发投入，国际巨头如信越化学、SUMCO的研发费用率常年保持在较高水平。对于正在追赶的国内企业而言，若研发资金投入不足，或研发方向出现更甚者，若核心技术人员流失，可能导致技术迭代中断，拉大与国际领先水平的（绝缘体上硅）硅片在射频和功率领域的应用也在变化，技术路线的更迭要求企20of24业处于半导体上游，虽不直接涉及先进制程制造，但其生产设备和部分原材料仍德国及美国企业主导。若美国及其盟友进一步收紧对华半导体设备出口管制，将直接限制国内硅片厂商的产能扩张速度和技术升级能力。特别是针对能够生产代，而国产设备在稳定性和精度上仍需时间验证，这中间的时间差可能成为产能释放的瓶颈。晶硅生产大国，但用于半导体级的高纯度电子级多晶硅仍部分依赖进口（如德国布局。然而，在地缘政治紧张背景下，海外晶圆厂（尤其是美系、韩系厂商）在供应链选择上可能受到政治压力，倾向于维持与原有国际供应商的合作，或对引入中国供应商设置更严格的审查门槛。这不仅限制了国内企业的市场空间，也可下游晶圆厂扩产，各大硅片厂商均在加大资本开支，潜在的产能过剩风险正在积行业产能集中释放：过去几年，主要硅片厂商均宣布了大规模的扩产计划。若这些产能在同一时间窗口集中释放，而下游需求增速未能匹配，将导致供需关系逆转。特别是在成熟制程领域，由于技术门槛相对较低，新进入者较多，更容易出现结构性产能过剩。一旦供过于求，厂商为维持产能利用率，可能被迫发起价格战，导致产品销售价格下滑。对于高固定成本的硅片行业，价格的小幅下跌可能导致利润的大幅缩水，甚至出现亏损。折旧费用。在产能爬坡期或产能利用率不足时，单位产品分摊的折旧成本将显著投资者需密切关注企业的资本开支计划与现金流状况，警惕过度扩张导致的资金链紧张。日趋激烈。为了争夺有限的国产验证机会，部分企业可能采取激进的定价策略。半导体材料具有极高的客户粘性，认证周期长、壁垒高，这既是护城河，也是风21of24间，企业需投入大量人力物力配合客户调试，且无确定性收入。若最终认证未通售占比通常很高。若主要客户（如中芯国际、华虹、长江存储等）因自身经营问题、产