半导体设备-深度二硅片供需缺口扩大设备国产化大势已来

1、 行业研究机械设备2018 年 01 月 14 日证 券 研 究 报 告行 机械设备业 行业评级 推荐评级变动 维持深半导体设备深度（二）：硅片供需缺口扩大， 设备国产化大势已来度研究报告事项华创证券研究所证券分析师：李佳执业编号：S0360514110001 电话箱：证券分析师：鲁佩执业编号：S0360516080001 电话箱：证券分析师：赵志铭执业编号：S0360517110004 电话箱：联系人：吴纬烨电话：

2箱：硅片是半导体行业最重要的上游原材料，硅片材料的自主可控是行业发展的 必然趋势。在硅片供需缺口持续扩大的情况下，国内硅片项目迎来建设大潮，为硅片生产设备带来国产化的黄金机会。 主要观点1.半导体硅片供需缺口将持续扩大，量价齐升格局将持续 供给端看，半导体硅片行业的过剩产能已经得到消化，现有产能提升空间有限。供应商对新产能的扩产比较谨慎，且从投建到量产尚需 2-3 年时间，未来 2-3 年内半导体硅片的供给将维持稳定。 需求端看，半导体生产商推进先进制程量产，消费电子、汽车电子、人工智能、5G、物联网等新兴行业的需求，以及全球范围内晶圆

3、代工厂的兴建潮将不断提升半导体硅片需求，供需缺口将进一步扩大，硅片涨价趋势将持续，半导体硅片行业将持续量价齐升高景气格局。 2.国内大硅片自给率低下，上游材料自主可控势在必行 8 寸、12 寸大硅片由日、韩、台等几家巨头垄断，国内厂商仅能满足 10%的 8 寸硅片需求，12 寸硅片完全依赖进口。在大陆密集投建晶圆厂的背景下， 国内供需格局将更加严峻。 联系人：娄湘虹电话箱：推荐公司及评级上游硅材料的自主可控是我国半导体产业发展的必经之路，否则我国大力发 展的半导体产业将时刻面临材料短缺、产业链断裂的威胁。目前已有硅片巨 头为

4、给台积电等供货砍掉国内厂商订单的案例，若不实现硅片国产化的突破， 国内半导体产业的货源将不能得到保证，甚至需要提价来争抢货源。 公司名称及代码晶盛机电（300316） 北方华创（002371）评 级强烈推荐无 行业表现对比图(近 12 个月)2017-01-132018-01-123.国产硅片项目陆续上马，带来庞大设备需求 国内已有多个国产硅片项目开始建设，根据规划将达到 185 万片/月的 8 寸硅片产能，以及 144 万片/月的 12 寸硅片产能，若能顺利实现量产，将极大程度上缓解国内硅片依赖进口的局面。 根据我们的测算，硅片国产化将在 2018-2020 年间带来 220 亿的设备投资需

5、求，其中单晶炉设备需求达到 55 亿，设备的投资高峰期将在 2019、2020 年。此外随着新进入者不断进入市场，名义建设产能将不断提升，持续提高硅片生产设备的行业天花板。 28%15%2%-11%17/01 17/03 17/05 17/07 17/09 17/11 沪深300机械设备相关研究报告半导体设备深度报告：东风起，“芯芯之火” 必燎原 2017-12-26机械设备行业报告：中泰高铁合作项目开工， 煤炭深加工规划出台 2018-01-01机械设备行业周报：全年挖机销量同比翻番，4.推荐标的：国内晶体硅生长设备龙头晶盛机电 未经许可，禁止转载 行业深度研究报告新能车锂电产量未来可期司

6、8 寸半导体单晶炉已经实现产业化，获得国内知名硅片供应商肯定，12 寸单晶炉已经具备产业化能力。公司还将产品体系向磨切削设备、CMP 抛光设备等硅片深加工领域持续扩展，形成量产供应能力后将享受成倍市场空间。2018-01-08此外公司还与、无锡政府合作切入大硅片生产领域，不断加强自身的市 场地位和竞争能力。 光伏行业的景气持续和单晶加速替代多晶的趋势促使光伏厂商纷纷扩产单晶产能，公司与等光伏厂商有密切合作，17 年至今合计获得 38.6 亿光伏订单。18 年的单晶产能预计翻番，公司将持续受益于的扩产节奏，将 不断斩获光伏设备订单。 5.风险提示 硅片国产化进程不及预期，下游需求不及预期，市场竞

7、争风险。2审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（2009）1210 号 行业深度研究报告 目录一、半导体硅片供不应求，持续量价齐升高景气6（一）行业重回景气周期，半导体硅片量价齐升6（二）12 寸硅片占主流，8 寸硅片需求稳中有升8（三）供需格局：供不应求局面将长期持续，量价齐升格局仍将持续81. 供给端：硅片产能弹性小，供给格局将保持稳定82. 需求端：四大因素促供给端需求增长9（1）12 寸硅片：消费电子、大数据、云计算将带来持续的需求提升10（2）8 寸硅片：汽车电子、智能手机、工厂自动化保障需求持续增长123. 半导体硅片供需缺口将进一步扩大，硅片价格继续上涨13二、中国硅片市

8、场：海外厂商垄断+供需缺口扩大，硅片国产化势在必行15（一）海外厂商垄断半导体硅片市场15（二）国产大硅片自给率低，晶圆厂密集投建进一步扩大供需缺口16（三）供需格局倒逼半导体硅片国产化，上游材料自主可控势在必行18三、硅片国产化带来超 200 亿设备需求，单晶炉独占 55 亿19（一）硅片生产设备梳理：单晶炉等核心设备已实现国产化191. 拉晶：直拉法是主流，国内已实现单晶炉国产化202. 磨、切、倒角设备：已部分实现国产化213. 研磨抛光设备：硅片质量的重要保障设备，已开启国产化进程23（二）设备空间：未来三年合计空间达 220 亿，单晶炉空间达 55 亿24四、推荐标的26（一）晶盛机

9、电晶体硅生长设备龙头，产品向下游不断延伸261. 晶体硅生长设备龙头，受益光伏业绩显著回升262. 国内稀缺的半导体硅生长设备龙头，已突破 12 寸硅片生产技术273. 单晶产能持续扩产，公司已获大量光伏订单28（二）北方华创：半导体前道设备龙头，单晶炉产品有望向半导体领域延伸29五、风险提示303审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（2009）1210 号 行业深度研究报告 图表目录图表 12016 年各半导体制造材料占比6图表 2 全球半导体产业月度销售额（十亿美元）7图表 3 图表 4图表 5半导体市场与硅片市场高度一致7硅片出货量同步大增7各尺寸半导体硅片市场份额（单位：百万平

10、方英寸）8图表 6 台积电 28、20/16nm 高端制程工艺销售占比快速提升9图 表 7 图 表 8 图 表 9 图表 10 图表 11 图表 12图表 13全球 12 寸晶圆代工厂数量10单台智能手机芯片需求提升带动 12 寸硅片需求提升11大数据、云计算带来大量芯片需求1112 寸硅片月需求估计11各领域 8 寸硅片需求预测12各领域 8 寸硅片需求占比12识别芯片需求量预测12图表 14 手机摄像头功能不断丰富12图表 15 图表 16 图表 17 图表 18 图表 19图表 20汽车电子市场空间估计13汽车电子所需 8 寸硅片需求预测1312 寸硅片将持续供不应求148 寸硅片将持续

11、供不应求14半导体生厂商的硅片库存水平快速下降14半导体硅片生产对纯净度、加工精度要求极高15图表 21 全球前五企业占据半导体硅片 92%份额16图表 22 全球前五企业占据 12 寸半导体硅片 98%份额1623242526272829303132中国在建或计划中的 12 英寸晶圆厂17国内规划新建/扩产的 8 寸晶圆厂项目18国产大硅片项目梳理18半导体硅片生产工艺流程19半导体硅片主要生产设备及厂商20直拉法拉制单晶硅棒21直拉法单晶炉内部结构21单晶炉外观21晶棒加工过程22晶盛机电的全自动滚磨机22图表图表图表图表图表图表图表图表图表图表4审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许

12、可（2009）1210 号 行业深度研究报告333435363738394041硅片内圆切割示意图23硅片多线切割23硅片倒角23CMP 化学机械抛光示意图24研磨、抛光前后硅片表面对比2412 寸硅片国产化对应设备需求测算258 寸硅片国产化对应设备需求测算25各细分设备合计需求空间25公司产品及对应领域26图表图表图表图表图表图表图表图表图表图表 42 晶体硅生长设备营收27图表 43 2017H1 公司各业务营收占比27图表 44 公司营业收入27图表 45 公司归母净利润27图表4647晶盛机电半导体领域产品282017 年至今公司签订的光伏硅晶体生长设备合同29图表5审核华创证券投资

13、咨询业务资格批文号：证监许可（2009）1210 号 行业深度研究报告一、半导体硅片供不应求，持续量价齐升高景气（一）行业重回景气周期，半导体硅片量价齐升硅片是最重要半导体制造原材料，占比达 1/3。硅是目前最主要的半导体基底材料，90%以上的半导体芯片产品是用硅片作为基础材料而制作出来的。硅片也是半导体芯片生产过程中的最重要原材料，在所有芯片制造原材料中的需求占比长期在 33%左右。2016 年全球半导体制造材料市场规模达 247 亿美元，其中硅片占比 32%，达到 80 亿美元，是占比最大的半导体制 造材料。 图表 12016 年各半导体制造材料占比其他15%靶材3%硅片32%化学试剂4%

14、光刻胶5%光刻胶配套试剂6%CMP材料7%掩模版14%电子气体14%资料来源：SEMI，华创证券半导体行业重回景气周期，全年销售额直逼 4000亿美元大关。2016 年下半年起，全球半导体销售额开始重回增长轨道，月度销售额同比增速开始由负转正，半导体行业进入新一轮景气周期。截止 2017 年 11 月，半导体销售额已连续 14 个月超过 300 亿美元，不断刷新历史记录。2017 年 1-11 月全球半导体销售总额已经达到 3671 亿美元，同比增长 21%，SEMI 认为 全年销售额突破 4000 亿美元大关基本没有悬念，到 2019 年则有望达到 5000 亿美元。 6审核华创证券投资咨询

15、业务资格批文号：证监许可（2009）1210 号 行业深度研究报告图表 2 全球半导体产业月度销售额（十亿美元）403530252015105080%全球半导体月度销售额（十亿美元） 月度同比60%40% 20%0% -20%-40%-60%2001-082003-082005-082007-082009-082011-082013-082015-082017-08资料来源：美国半导体产业协会，华创证券量升：半导体市场与硅片市场存在高度的一致性，半导体销售额的强势复苏伴随着硅片出货量的同期大增。SEMI 的统计数据显示，2017 年 Q3 全球半导体硅片出货量合计达到 2997 百万平方英寸，

16、同比增长 9.8%，已连续 6 个季度刷新最高出货量记录。2016Q4-2017Q3 这一年期间，半导体硅片出货量达到 11597 百万平方英寸，同比增长 10.7%，呈现出与半导体市 场复苏的高度一致性。 图表 3 半导体市场与硅片市场高度一致图表 4 硅片出货量同步大增31003000290028002700260025002400230014%12%10%8%6%4%2%0%-2%-4%-6%2016Q12016Q32017Q12017Q3同比增长 硅片出货量（百万平方英寸） 资料来源：SUMCO，华创证券资料来源：SEMI，华创证券价升：半导体硅片的供需逆转导致硅片的价格开始了飙涨之路

17、，2017 年内，日本信越(ShinEtsu)、SUMCO 等全球半导体硅片主要供应商已经连续多次调涨 12 英寸硅片价格， 且涨价趋势正快速从 12 英寸硅片向 8 英寸、6 英寸硅片蔓延。SUMCO 的 12 英寸硅片签约价 已提高到每片 120 美元，相比 16 年底的 75 美元上涨幅度达到 60%。晶圆、台胜科等硅 硅片的涨价促使台积电等主要的晶圆代工厂商纷纷倾向与硅片供应商签订长期的保量不保价合约，以保证未来的扩产计划不受影响。而一些规模较小的半导体新进入者，只能通过溢价的方式来争抢货源，包括合肥晶合、合肥睿力等，都提出 20%的溢价来和台积电争抢硅片原材 料。 7审核华创证券投资

18、咨询业务资格批文号：证监许可（2009）1210 号 行业深度研究报告（二）12 寸硅片占主流，8 寸硅片需求稳中有升半导体硅片向大尺寸发展，12 寸硅片占据主流。硅片的尺寸越大，单个硅片上可以排布的芯片数量越多，单个芯片的生产成本就越低。在降低生产成本的驱动下，半导体硅片不断向着大尺寸发展，基本上每十年提升一个台阶。目前用于生产的半导体硅片中，12 寸（300mm）硅片占据主流，2016 年 12 寸硅片的市场份额达到 78%，且占比在不断提升，2020 年 12 寸硅片占比预计达到 84%。12 寸硅片市场份额的快速增长主要来自手机等智能终端中的逻辑芯片、 储存芯片的需求的快速提升。 8

19、寸硅片需求较为稳定，仍有增长空间。2011-2016 年间，8 寸硅片的需求都较为稳定，在2000-2100 百万平方英寸中波动，SEMI 预计 2017-2020 年 8 寸硅片的需求将维持这一现状。然而事实上随着汽车电子、工业自动化、以及的市场需求仍有一定的提升空间。 识别等技术在智能手机上的普及，8 寸硅片 至于其他尺寸硅片，6 英寸及以下的硅片市场需求将逐步萎缩，更大尺寸的 450mm（18 寸）硅片则至少要到 2020 年才能达到量产的要求，因此未来 3 年内，12 寸硅片占据市场主流，8 寸硅片需求稳中有升的局面仍将持续。 图表 5 各尺寸半导体硅片市场份额（单位：百万平方英寸）1

20、500090%80%1200070% 60% 9000 50%40%600030%20%300010% 00%2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 20152016 2017E 2018E 2019E 2020E6英寸及以下8英寸12英寸12寸占比资料来源：SEMI，华创证券（三）供需格局：供不应求局面将长期持续，量价齐升格局仍将持续1.供给端：硅片产能弹性小，供给格局将保持稳定由于半导体硅片产业经历了多年的，过剩产能得到消化，目前全球主要的硅片生产商的 12 寸硅片产能已经全开，难以向上提升，8 寸硅片产能还有一定提升空间。新增产

21、能方面， 8审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（2009）1210 号 行业深度研究报告过去几年硅片生产商几乎没有扩产，短期内看不到可以很快达产的产能。且新增硅片产能需要大量的资金投入，1 万片 12 英寸硅片的月产能需要 10-12 亿元的投资，对于规模较小的硅片提供商来说，它们更倾向于通过现有产能实现盈利，对投资新建产能持谨慎态度。SUMCO 等全球领先的半导体硅片生产商具有扩产意向，但新建产能从兴建到达产尚需 2-3 年时间。因此 半导体硅片的供给格局比较稳定，在未来 2-3 年内 12 寸硅片供给几乎不会有增长，8 寸硅片 供给有少量增长，总的来说硅片产能将不会实现显著的提升

22、。 2.需求端：四大因素促供给端需求增长需求端来看，四大方面的因素促使半导体硅片的需求进一步提升。因素一：台积电、三星等全球主要半导体生产商进入高端制程工艺竞赛。目前台积电、三星 的最先进量产芯片制程已经达到 10nm，并继续往更低制程领域拓展，力求在技术上占据竞争的优势。台积电 7nm 制程已签下 40 多家客户，涵盖移动通讯、高速运算和人工智能(AI)等领域，包括苹果 iPhone 处理器芯片大单，并计划于 2020 年量产 5nm 制程工艺。三星的 7nm制程工艺也在布局中，并计划于 2020 年推出 4 纳米制造工艺，瞄准台积电的 5 纳米工艺。 高端制程工艺竞赛将进一步加速半导体产品

23、的小制程化，20nm 及以下先进工艺在晶圆代工中的比例会越来越高。先进的制程工艺要求将为表面质量更高的 12 寸硅片带来巨大的需求，同时先进工艺的较低生产良率也加大了硅片的消耗。 图表 6 台积电 28、20/16nm 高端制程工艺销售占比快速提升100%21%19%15%5%80%7%7%11%12%14%14%60%14%16%26%27%40%33%29%20%21%9%0%201416/20 nm201565 nm2016大于90nm28 nm40/45 nm90 nm资料来源：台积电，华创证券因素二：储存器市场仍将火爆，厂商扩产带动 12 寸硅片需求。DRAM、NAND 等储存器芯片

24、的价格大涨是 2017 年半导体行业销售额同比大增的重要因素，ICinsights 预计 2017 年DRAM、NAND 销售额同比增幅达到 74%、44%。在储存器价格维持高位、市场需求仍旺盛的情况下， 三星、SK 海力士、英特尔等厂商纷纷扩产 DRAM 与 3D NAND，新建产能已陆续投产。储存 器生产主要采用 12 寸硅片，扩产将带来 12 寸硅片需求的进一步提升。 因素三：消费电子、汽车电子、人工智能、5G、物联网等行业的新需求导致半导体芯片应用 领域快速扩张。以智能手机为例，随着手机双摄像头、识别、人脸识别、无线充电等新 9审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（2009）1

25、210 号 行业深度研究报告功能的普及，单台手机所需的芯片数量快速增加。而汽车电子、人工智能、物联网行业近年来呈现快速发展的趋势，对各类控制芯片和管理芯片的需求呈现高速增长态势，为半导体芯片的 需求带来了新的增量空间。 因素四：全球范围内兴建晶圆代工厂，势必提升原材料硅片需求。SEMI 预计 2017-2020 年间，全球将有 62 座新建晶圆厂投入营运。这 62 座晶圆厂中，只有 7 座是研发用的晶圆厂， 其他晶圆厂都是量产型厂房。IC insights 则预计全球 12 英寸晶圆厂数量将在 2020 年达到 117 座，较 2015 年增加 22 座。考虑到中国也在大量投建 12 寸晶圆厂

26、，2020 实际上的 12 寸晶圆厂数量可能会远超 IC insights 的预期。 图表 7 全球 12 寸晶圆代工厂数量140117115120112108100951009082817873806868636051434029191520020022004200620082010201220142016F2018F2020F资料来源：IC insights，华创证券（1）12 寸硅片：消费电子、大数据、云计算将带来持续的需求提升消费电子智能化、高性能化发展提升 12 寸硅片需求。12 寸半导体硅片主要用于生产大批量的、功能复杂的芯片，例如电脑、手机等消费电子产品上的 CPU、GPU、CI

27、S 等逻辑芯片， 以及 DRAM、NADA 等储存器芯片。虽然电脑、平板电脑、手机等消费电子产品近年来的出货量已经基本见顶，但单个产品由于功能的丰富和智能化程度的提高，对于半导体芯片的需求量也随之提升。例如目前的智能手机，双摄像头逐渐成为标配，苹果手机则掀起了识别、面部识别、无限充电的潮流，此外手机、电脑的处理芯片性能不断提升，储存空间和内存不断增大，这些消费电子产品的发展趋势都极大的提升了半导体芯片，进而提升了 12 寸半导体硅 片的市场需求。 SUMCO 预计到 2020 年，单台智能手机上用于逻辑处理、图像处理和储存的芯片将达到约 5.8平方英寸，相较 2016 年的 4.5 平方英寸提

28、升近 30%，用于智能手机的 12 寸半导体硅片需求则预计从每月的 170 万片增长至每月 220 万片。 10审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（2009）1210 号 行业深度研究报告图表 8 单台智能手机芯片需求提升带动 12 寸硅片需求提升资料来源：SUMCO，华创证券除了消费电子产品外，物联网、大数据、云计算、数据中心等新兴行业同样带来了对储存器芯 片、逻辑芯片等半导体芯片大量的新增需求。SUMCO 预计 2016-2020 年期间，12 寸硅片的 月总需求将从 530 万片增长至 640 万片，增长主要来自于逻辑芯片、DRAM 和 NADA。 此外区块链技术的发展也使得比

29、特币等虚拟货币的挖矿需求不断上升，比特币挖矿芯片进而带来12 寸硅片的新增需求，据报道今年 1 月比特大陆已经紧急向台积电下单，规模达到 10 万片挖矿芯片。 图表 9 大数据、云计算带来大量芯片需求图表 1012 寸硅片月需求估计资料来源：SUMCO，华创证券资料来源：SUMCO，华创证券11审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（2009）1210 号 行业深度研究报告（2）8 寸硅片：汽车电子、智能手机、工厂自动化保障需求持续增长8 寸硅片目前主要用于电源管理芯片、功率器件、微控制器等半导体产品的生产。2016 年以来，智能手机、汽车电子、工厂自动化行业需求的提升导致 8 寸硅片的

30、市场需求不断提高。2017 年第二季度起，8 寸硅片的需求开始超过产能，8 寸硅片的供给开始趋紧。 8 寸硅片需求将增长 25%。根据 SUMCO 的估计，2016-2020 年间，8 寸硅片的需求量将从 460 万片/月增长至 574 万片/月，增长幅度最大的领域来自于智能手机。但从增长的绝对值 上看，汽车电子领域的增长幅度最大，到 2020 年，汽车电子领域对于 8 寸硅片的需求将占到总需求的 1/3，工业自动化则将占 27%的需求，位居第二。 图表 11 各领域 8 寸硅片需求预测图表 12 各领域 8 寸硅片需求占比资料来源：SUMCO，华创证券资料来源：SUMCO，华创证券8 寸硅片

31、在智能手机上的应用主要包括识别芯片和图像传感器芯片。如今识别在中高端手机中基本标配，在千元机型逐渐开始标配，未来 2-3 年仍将持续放量，预计 2017、2018 年全球识别芯片需求量将达 10 亿、12 亿片，同比增长 33%、20%，预计将带来 同样水平的 8 寸硅片需求增长。而手机摄像头功能的不断丰富，以及双摄像头配置的不断普及，也使得 CIS 图像识别芯片的需求高速增长。预计在消费电子和汽车电子的共同驱动下， CIS 芯片的市场规模将从 2015 年的 103 亿美元增长至 2021 年的 188 亿美元，复合增长率 达到 10.4%。 图表 13图表 14 手机摄像头功能不断丰富识别

32、芯片需求量预5864.842.120.502013201420152016E2017E2018E资料来源：CCID，华创证券资料来源：MEMS，华创证券12审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（2009）1210 号 行业深度研究报告汽车正从一个机械产品向电子产品发展，越来越多的电子功能被搭载到汽车上，包括高级驾驶辅助系统（ADAS）、车载娱乐系统、自动制动系统、自动驾驶系统等，涉及到功率半导体、控制芯片、电源管理芯片等多种半导体产品。汽车电子的市场空间预计将从 2016 年的3000 亿美元增长至 2020 年的 4000 亿美元，对 8 寸硅片的需求也将从

33、 115 万片/月增长到 1900 万片/月，增长幅度将超过硅片供给增加。 图表 15 汽车电子市场空间估计图表 16 汽车电子所需 8 寸硅片需求预测资料来源：HIS，华创证券资料来源：SUMCO，华创证券3.半导体硅片供需缺口将进一步扩大，硅片价格继续上涨根据前面的分析，直到 2020 年，12 寸硅片的供给基本不会有大的变化，8 寸硅片通过利用部分闲置产能有一定的提升空间，但提升幅度有限，总的来说半导体硅片的供给将维持稳定。而下游智能手机、汽车电子等行业需求的不断提升将导致半导体硅片的需求同步提升。 2017 年 Q2 起，半导体硅片市场已经出现了供不应求的情况，未来三年内半导体硅片的供

34、不应求将是常态化现象，且供需缺口有不断扩大的趋势。SUMCO 预测 2018 年 12 寸硅片的 供需缺口将达到 80-90 万片/月，8 寸硅片需求缺口将达到 20-25 万片/月。 目前许多半导体芯片生产商通过使用库存硅片的方法应对短期硅片材料的缺口，长期供给则通过于硅片生产商签订长期协议的方式，且协议基本上都采用保量不保价的形式，可以预见未来几年硅片市场都将是卖方市场，硅片生产商将不断上涨硅片价格来应对供需的失衡。作为下游客户的晶圆代工厂等芯片生产商，则只能被动的接受价格，并将价格转移至其下游客 户，事实上今年一季度台积电等主要的晶圆代工商已经将代工价格提升了 5%-10%。 13审核华

35、创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（2009）1210 号 行业深度研究报告图表 1712 寸硅片将持续供不应求图表 188 寸硅片将持续供不应求资料来源：SUMCO，华创证券资料来源：SUMCO，华创证券图表 19 半导体生厂商的硅片库存水平快速下降资料来源：SUMCO，华创证券14审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（2009）1210 号 行业深度研究报告二、中国硅片市场：海外厂商垄断+供需缺口扩大，硅片国产化势在必行（一）海外厂商垄断半导体硅片市场半导体硅片生产对于纯净度、加工精度有极高的要求。目前最先进的半导体芯片量产制程已经达到 10nm 级别，意味着相邻线路间只有 1

36、0 个原子的间距，是头发宽度的一万分之一。要保证最后的产品能实现预定的功能，半导体硅片的纯净度和表面平整度都要达到很高的标 准。 生产过程方面，晶体生长步骤必须保证晶棒内部晶向的完全一致性，从原子层面防止内部缺陷的产生，其后的打磨、抛光等过程，则要实现硅片表面的完全平整，用于最先进制程的硅片要达到表面的高度差不超过百分之一纳米。 纯净度方面，首先作为硅片生产的原材料多晶硅，其纯度要达到 99.9999999%（9 个 9）， 最先进的制程工艺则要达到 99.999999999%（11 个 9）的纯度，而光伏硅片只需达到 5-7 个 9 的纯度。另外在硅片生产完成后，还需对硅片进行严格的清洗步骤

37、，保证表面微粒大小 小于百分之一纳米水平，杂质含量小于百亿分之一的水平。 图表 20 半导体硅片生产对纯净度、加工精度要求极高 资料来源：SUMCO，华创证券半导体硅片行业呈寡头垄断格局，海外厂商占据 9 成以上份额。半导体硅片生产的严苛要求导致该行业具有很高的技术和资金壁垒，全球范围内只有少数企业具有大量提供半导体硅片的实力和能力。目前日本信越半导体（Shin-Etsu）、日本胜高科技（SUMCO），晶圆（Global Wafers,2016 年收购美国SunEdison Semiconductor 后市场份额跃居第三）， 德国 Siltronic，韩国 LGSiltron 五家企业占据半导

38、体硅片 92%的市场份额，形成寡头垄断的市场格局。在 300mm（12 寸）大硅片上，以上五家企业的垄断形式更加明显，占据近 98%的市场份额。 15审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（2009）1210 号 行业深度研究报告半导体硅片市场份额超 9 成被海外厂商垄断。硅片是半导体生产所需的重要材料，占到各类材料价值比重的 32%。相比于光伏硅片，半导体硅片在硅材料的纯度，材料的切割、打磨等加工过程的精度方面有更为严苛的要求，对于硅片生产商形成了很高的技术壁垒。目前全球半导体硅片供应呈现寡头垄断的竞争格局，日本信越半导体、胜高科技，晶圆，德国Siltronic，韩国 LG 五家企业占

39、据半导体硅片 92%的市场份额。在 300mm（12 寸）大硅 片上，以上五家企业的垄断形式更加明显，占据近 98%的市场份额。 图表 21 全球前五企业占据半导体硅片 92%份额图表 22 全球前五企业占据 12 寸半导体硅片 98%份额2%信越半导体 信越半导体 8%11%胜高科技 胜高科技 9%27%28%晶圆晶圆16%13%SiltronicSiltronicLGLG15%17%26%28%其他其他资料来源：华创证券整理资料来源：华创证券整理（二）国产大硅片自给率低，晶圆厂密集投建进一步扩大供需缺口国内企业仅少数能提供 8 寸硅片，12 寸硅片尚无量产能力。目前中国大陆小尺寸的 4-6

40、 寸 硅片（含抛光片、外延片）的年产量已经达到 5200 万片，基本上实现了自给自足。但是受制于硅材料纯度和大硅片的生产良率，仅有浙江金瑞泓、昆山中辰(晶圆)、北京有研总院、河北普兴、南京国盛、中国电科 46 所以及上海新傲等数家厂商具有量产 8 寸硅片及外延片的能力，12 寸硅片目前只有上海新昇为中芯国际等代工企业提供少量的样片和测试片，尚无大规模量产的能力。 国内大硅片存在巨大供需缺口。国内 8 寸硅片的合计产能为每月 23.3 万片，而 8 寸硅片需求则达到 80 万片/月，2016 年我国生产的 8 寸硅片数量仅为 120 万片，只满足了 12.5%的国内需求，2017 年产能利用率有

41、所提高，但即使产能全开也仅能实现 30%的自给率，缺口部分依赖进口。12 寸硅片的国内需求则达到约 50 万片/月，完全依赖进口来满足需求。 中国大陆将迎来晶圆产线建设高峰期，硅片供需缺口将进一步扩大。根据 SEMI 的预测， 2017-2020 年间，全球将有 62 座新建晶圆厂投入营运，其中 26 座将位于中国大陆，占新增晶圆厂的比重达 42%。目前已经统计到有近 30 条晶圆产线的建设规划，其中 17 条已经开工建设，将在未来几年内陆续投入运营。而半导体行业的高景气度和中国大力发展半导体产业的决心预计将带来更多的晶圆产线规划，并促使更多的晶圆产线从规划转为落地。在晶圆产线建设大潮到来的背

42、景下，国内半导体硅片的供需缺口势必将进一步扩大。预计国内 8 寸 硅片需求到 2020 年将提升至 120 万片/月，增长 50%。而 12 寸硅片需求将达到 150-200 万 片/月，是目前的 3-4 倍。 16审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（2009）1210 号 行业深度研究报告图表 23 中国在建或计划中的 12 英寸晶圆厂资料来源：华创证券整理17审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（2009）1210 号编号 公司 地点 生产项目 技术节点 投 资 金额 （亿元） 月产能（千片/月） 开建时间 1紫光集团 南京 3D NAND,DRAM6591002017

43、年 2 月 2成都 DRAM12 寸 14493深圳 图像传感器，逻辑电路 45nm66402016 年 9 月 4中芯国际 上海 逻辑晶片 28/14/10/7675702016 年 10 月 5宁波 659206北京 逻辑晶片 28nm231352016 年 10 月 7北京 逻辑晶片 28-14nm263358深圳 逻辑晶片 65/55nm165409长江存储 武汉 逻辑芯片，3D NADA5271002016 年 3 月 10武汉 3D NADA5271002016 年 12 月 11武汉 DRAM52710012台积电 南京 逻辑晶片 16nm198202016 年 6 月 13三星

44、 西安 3D NADA2831002016 年 10 月 14美国 AOS重庆 MSDFET 新功率半导体器件 66702016 年 3 月 15联芯 厦门 逻辑芯片 55-40nm408502015 年 10 月 16力晶（晶合） 合肥 LCD 驱动芯片 65-55nm135402015 年 3 月 17华力微电子 上海 逻辑芯片 28/14nm387402016 年 12 月 18合肥长鑫/ 兆易创新 合肥 DRAM19nm4942017 年 5 月 19格芯 成都 FD-SOI22nm659652017 年 3 月 20成都 逻辑芯片 180-130nm2021福建晋华 泉州 DRAM

45、及 NAND Flash32-20nm370602016 年 7 月 22德科玛 淮安 CIS 芯片及封测 65nm99202016 年 3 月 23SK 海力士 无锡 扩大 NADA Flash 产能 45-25nm237402017 年 7 月 24无锡 DRAM10nm56820025英特尔 大连 3D NAND,Xpoit3635026华虹宏力 无锡 芯片代工 65-55nm6604027士兰微 厦门 MEMS、功率半导体器件 90-65nm17030 行业深度研究报告图表 24 国内规划新建/扩产的 8 寸晶圆厂项目资料来源：华创证券整理（三）供需格局倒逼半导体硅片国产化，上游材料自

46、主可控势在必行上游硅材料的自主可控是我国半导体产业发展的必经之路。硅片是半导体产业发展的基础材料，若是不能保证硅片材料的自主可控，我国大力发展的半导体产业将时刻面临材料短缺、产业链断裂的威胁，美国、日本、韩国、等地区都具有自主的硅片生产能力。目前信越、SUMCO 等半导体硅片巨头与三星、英特尔、台积电等半导体生产巨头都已具有长期合作的基础，且能保证数额较大的需求量，因此在产能有限的情况下，硅片巨头会优先给台积电等厂商供货。17 年 到足够的硅片货源，然而并不能保障充足的供应，也会增加自身的成本，唯 一的解决办法是实现半导体硅片材料的自主生产、自主可控。 紧张的供需格局倒逼半导体硅片国产化，国产

47、项目陆续上马。2017 年以来，中国大陆陆续已有十个国产硅片项目公布规划，并有数个项目已开工建设，部分项目已经具有一定的 8 寸硅片产能。12 寸硅片方面，上海新昇的 300mm 大硅片 17 年二季度已经开始向中芯国际等芯片代工企业提供样片进行认证，并有挡片、陪片、测试片等产品实现销售，目前测试线产能为 1 万片/月，预计在 2018 年将月产 15 万片 300mm 大硅片,未来会扩大产能至月产 60万片，将填补我国 12 寸大硅片生产的空白。 这些国产硅片项目已公布的产能规划达到 185 万片/月的 8 寸硅片，以及 144 万片/月的 12寸硅片，若能顺利实现量产，将极大程度上缓解国内

48、硅片依赖进口的局面，并使国内半导体产业具有一定的硅片自主保障能力。 图表 25 国产大硅片项目梳理18审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（2009）1210 号企业 8 寸规划产能（万片/月） 12 寸规划产能 （万片/月） 投资（亿元） 项目规划及进度 金瑞泓科技 401050一期投资 7 亿，月产 10 万片 8 英寸硅片已投产 重庆超硅 50550 亿 一期已建成，月产 15 万片 成都超硅 50 亿 将在邛崃市建设超硅半导体生产基地 上海新昇 6068一期投资 23 亿，产能 15 万片/月 申和热磁/银和 302060已形成月产 15 万片的 8 寸硅片产能 郑州合晶 20

49、2553一期产能为 200 毫米硅材料衬底片 20 万片/月，二期 产能为 300 毫米硅材料衬底片 25 万片/月和外延片 9公司 地点 技术节点 投资金额/亿 月产能（K） 中芯国际 天津 8 英寸 99105燕东 北京 4850士兰集成 杭州 1020德科玛 淮安 0.18-0.11um6640大连宇宙 大连 半导体功率器件 24240 行业深度研究报告资料来源：华创证券整理三、硅片国产化带来超 200 亿设备需求，单晶炉独占 55 亿（一）硅片生产设备梳理：单晶炉等核心设备已实现国产化半导体硅片的生产流程包括拉晶滚磨线切割倒角研磨腐蚀热处理边缘抛光正面抛光清洗检测外延等步骤。其中拉晶、

50、研磨和抛光是保证半导体硅片质量的关键。涉及到单晶炉、滚磨机、切片机、倒角机、研磨设备、CMP 抛光设备、清洗设备、检测设备等多种生产设备。 图表 26 半导体硅片生产工艺流程资料来源：上海新阳，华创证券19审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（2009）1210 号企业 8 寸规划产能（万片/月） 12 寸规划产能 （万片/月） 投资（亿元） 项目规划及进度 万片 无锡 30 亿美元 2017/12/18 开工 奕斯伟 100江苏协鑫 Ferrotec 杭州中芯晶圆 4524602017 年 12 月 18 日开工 合计 185144 行业深度研究报告图表 27 半导体硅片主要生产设备及厂商资料来源：华创证券整理1.拉晶：直拉法是主流，国内已实现单晶炉国产化硅片的生产原料是石英砂（SiO ），通过与碳发生氧化还原反应得到工业级硅，将工业级硅与盐酸反应得到三氯硅烷，对三氯硅烷进行多次精馏，使其纯度达到 9 个 9 以上，最后通过超高纯的氢气进行还原反应得到高纯的多晶硅。半导体硅片生产所需的硅要达到电子级的 纯度（9-11 个 9），才能保证后续硅片的纯净度。 将多晶硅拉制成单晶硅棒主要有两种技术