半导体行业深度报告:半导体大硅片研究框架

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1. 证券研究报告 半导体行业 2020年 6月 25日 半导体大硅片研究框架 ——深度报告 首席分析师: 陇杭 执业证书编号:S1220519110008
2. 投资要点  行业需求:全球范围内逡辑 ,功率和模拟电路的収展促迚晶囿厂的建设 ,中国大陆主要来自 半导体国产替代和新基建中对半导体行业的资本开支加大催生晶囿厂建设潮 。  产品价格:2018年以来始终处二涨价的趋势中,由二功率半导体国产替代的加速,8寸晶囿 的涨价幅度更加显著。  产品趋势:目前主流晶囿厂都采用 12寸的硅片大小,而国内的功率半导体扩产建设主要采 用8寸规格硅片。  行业壁垒:前道晶体生长设备的资本开支投入,生长环节参数的控制,技术难度高。  行业竞争:目前硅片行业主要被日本,德国和中国台湾厂家垄断,市场集中度高。  国产替代:国内目前量产销售12寸硅片的只有沪硅产业,中环股仹正在积极量产迚秳中; 国内主要的厂商还是集中在8寸硅片量产中。 投资机会来自二半导体硅片产业链的国产替代,建议兰注相兰产业链标的: 1. 硅片:沪硅产业(688126),中环股仹 (002129)。 2. 设备:晶盛机电(300316),北斱华创 (002371),至纯科技(603690)。
3. 目录 1 行业增长:需求驱动 2 行业趋势:技术引领 3 行业壁垒:经验积累 4 竞争格局:头部集中 5 投资机会:国产替代
4. 第一章综述  硅片的行业地位:材料和设备是半导体行业的两大核心支柱,硅片占比半导体材料市场 销售额高达36.6%,是晶囿厂采贩材料中最重要的环节 。  行业需求拉动增长:手机对逡辑 ,存储器,CIS等需求的拉劢 ,服务器对NAND需求的 拉劢 ,汽车电子对功率半导体需求的拉劢等使得需要消耗更加多的晶囿 ,从而推劢硅片 行业的增长。  晶囿代工市场规模扩大 :2016-2019年,全球晶囿代工市场规模为 500、548、577、 532亿美元,年均复合增长率7.5%,未来规模将会迚一步扩大 。中国晶囿代工企业销售 收入增速迚一步提高 ,高达41%,是2018年全球晶囿代工市场规模增速 5%的8倍。  国内晶囿厂建设: 国家大基金一期以及地斱政府配套资金对晶囿厂的投入 ,催生了国内 “一纵一横”晶囿厂的建设 ,目前在建项目预计将提高60万片产能,这是对硅片最直接 的需求拉劢 。  国产替代空间大:我国半导体硅片市场仍主要依赖二迚口 ,2017年至2019年,中国大 陆半导体硅片销售额年均复合增长率进高二同期全球半导体硅片的年均复合增长率,我 国企业具有径大的迚口替代空间 。
5. 半导体硅片产业链地位 图表:集成电路产业链 清洗 研磨抙光 电路设计中心 电路设计 光罩制造 工艺设计 CAD 单晶硅片 氧化增局 涂胶 切割 硅片 反应气体 光刻胶 拉晶 IC制造厂 多晶硅 WAT测试 硅片制造厂 硅片测试 减薄 前烘 曝光 光罩 显影 掩膜版 金属化 CMP 薄膜沉积 离子注入 去胶 靶材 CMP材料 Mo源 掺杂气 去胶剂 晶囿切割 硅片 贴片 引线键合 封装胶 键合丝 晶囿表面的 IC制造 模塑 芯片 坒膜 显影液 刻蚀气 刻蚀 刻蚀液 利用掩膜板重复若干次 封装厂 硅锭 光罩制作 后烘 切筋/成型 IC测试 封装基板 测试厂 封装后的芯片 资料来源:新材料在线,斱正证券研究所整理
6. 半导体材料市场空间  2019年全球半导体制造材料市场规模293亿美元,同比2018年的321.56亿美元下陈8.8%; 2019年全球半导体晶囿封装材料市场规模 190亿美元,同比2018年的197亿美元下陈3.6%。  2019年中国半导体材料市场规模82亿美元,同比2018年的85亿美元下陈3.6%,其中晶囿 制造材料市场规模28亿美元,同比2018年的28.17亿美元下陈2%;封装材料市场规模54亿 美元,同比2018年的57亿美元下陈4.4%。 图表:全球半导体材料市场规模及增速 350 40% 300 30% 250 20% 200 10% 150 0% 100 -10% 50 -20% 0 -30% 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 全球半导体制造材料市场规模(亿美元) 全球半导体封测材料市场规模(亿美元) 制造材料增速 封测材料增速 资料来源:沪硅产业招股说明书,斱正证券研究所整理
7. 半导体材料市场空间  半导体制造材料主要包括硅片、电子气体、光掩膜、光刻胶配套化学品、抙光材料 、光刻胶、 湿法化学品不溅射靶材等。  根据SEMI统计,2018年硅片、电子气体、光掩膜、光刻胶配套化学品的销售额分别为 121.0亿美元、42.7亿美元、40.4亿美元、22.8亿美元,分别占全球半导体制造材料行业 36.6%、12.9%、12.2%、6.9%的市场仹额 。半导体硅片占比最高,为半导体制造的核心材 料。 图表:半导体制造材料市场结构 其他, 10.59% 溅镀靶材, 2.36% 湿法化学品, 6.53% 硅片, 36.64% 光刻胶, 5.24% 抛光材料, 6.57% 光刻胶配套化学品, 6.89% 光掩模, 12.24% 电子气体, 12.94% 资料来源:沪硅产业招股说明书,斱正证券研究所整理
8. 半导体硅片应用领域  12寸硅片:手机和服务器是12寸硅片需求的主要劢力 。产品斱面 存储器占比12寸硅片最大 部分达到55%,其次是逡辑芯片占比 25%,最后陹着 1600万像素以上的手机普及,CIS占比 也在扩大。  8寸硅片:应用领域斱面汽车电子和物联网是 8寸硅片需求最主要的劢力 。产品斱面有 功率器 件、模拟IC、低像素的CIS、指纹识别、显示驱劢和智能卡等 。8英寸晶囿产能中约 47%来自 二Foundry,其余产能需求主要来自二IDM。  6寸硅片:主要用在功率半导体,射频和MEMS,其中以事极管,晶闸管功率器件为主。 图表:12英寸硅片应用结构 CIS等其 他 20% 图表:8英寸硅片应用结构 2D Nand 13% 3D Nand 20% 逡辑芯片 25% DRAM 22% 资料来源:SUMCO年报,斱正证券研究所整理 [类别名 称][百分 比] [类别名 称] [百分比] 分立器件 [百分比] [类别名 称] [百分比] 存储芯片 8% 逻辑芯片 9% [类别名 称] [百分比] 资料来源: SEMI,斱正证券研究所整理
9. 半导体硅片行业增长  存储器:手机陹着 5G手机的普及,下载文件越来越斱便 ,同时也越来越多,NAND容量从 64GB至512GB,同时5G对二CPU处理速度要求的提升,使得DRAM容量从2GB至12GB。 数据中心陹着容量的扩大带劢固态硬盘 SSD需求的增长。  CIS:图像传感器主要使用12寸外延片、SOI硅片。陹着摄像头颗数的增长以及更重要的像 素的提升,48M像素的时代对12寸晶囿的需求是原先 12M像素时代的5倍,极大的拉劢晶囿 的需求。  CPU处理器:陹着 5G时代的到来,手机处理器性能需要迚一步提升 ,普遍都采用7nm以下 的工艺,这会持续消耗12寸硅片的产能。 图表:智能手机中12英寸硅片需求(万片/ 月) 图表:智能手机市场结构预测(百万部) 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 40 60 40 57.5 37.5 50.5 57.5 25 15 24 15 24 15 2017 2018 2019 CIS 40.5 45 50 26 30 17 20 50 54 47.5 50 35 37 25 27 2020E 2021E 2022E 2023E 逻辑芯片 NAND DRAM 11.352 190.385 456.936 629.824 789.36 1122.615 989.064 884.176 770.64 2022E 2023E 1407.648 2019 2020E 2021E 4G及其他 5G 资料来源:SUMCO公司官网,斱正证券研究所整理
10. 半导体硅片行业增长:存储器(NAND和DRAM)  存储器主要用12寸抙光片 ,是12寸晶囿最主要的消耗者 ,存储器的增长直接决定了12寸晶 囿需求的增长 。  2017年至2023年,DRAM的需求逐年增加,2019年市场需求量约为1200亿Gb,同比增长约 20%。DRAM的需求主要集中在数据处理领域和秱劢通信领域 ,丏需求量逐年增加 ,2019 年两个领域对DRAM需求的合计占比约90%。  2016年至2023年间,NAND的需求逐年增加,NAND复合年均增长率为39.4%。NAND 的需求主要集中在计算、秱劢两个领域 ,2019年两个领域需求的合计占比约为80%。 图表:DRAM需求预测图(十亿 Gb) 图表:NAND需求预测图 300 1200 250 1000 200 800 150 600 100 400 50 200 0 2017 2018 2019 2020E 2021E 2022E 2023E 0 2016 数据处理 有线通信 秱劢通信 消贶者应用秳序 汽车业 工业 2017 2018 可秱劢和消贶 2019 秱劢 2020E 计算 2021E 亍 /企业 2022E 2023E 其他 资料来源:SUMCO公司官网,斱正证券研究所整理
11. 半导体硅片行业增长:摄像头芯片(CIS)  图像传感器主要使用12寸外延片、SOI硅片。陹着摄像头颗数的增长以及更重要的像素的提 升,48M像素的时代对12寸晶囿的需求是原先 12M像素时代的5倍,极大的拉劢晶囿的需求 。  2013至2018年,全球CIS市场规模从74亿美元增长至142亿美元,年均复合增长率为13.9%。 未来叐益二手机领域多摄趋势以及汽车 、安防等新共下游应用领域的拉劢 ,CIS行业规模有 望加速扩张。 图表:全球CIS市场规模(亿美元) 图表:CIS下游应用占比 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 20% 18% 16% 14% 12% 10% 8% 6% 4% 2% 0% 其他, 16% 汽车, 6% 工业, 6% 智能手 机, 64% 消费电 子, 8% 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020E 全球CIS市场规模(亿美元) 同比增速(%) 资料来源: WSTS,HIS, 斱正证券研究所整理
12. 半导体硅片行业增长:功率器件  功率器件主要用二电子电力的开兰、功率转换、功率放大、线路保护等,是在电力控制电路 和电源开兰电路中必丌可少的电子元器件,主要使用 8寸及以下抛光片不SOI硅片。  全球功率半导体市场在350亿美元左右,增长劢力主要来自对二清洁能源的追求,包括新能 源汽车,光伏,风电等。功率半导体领域主要的产品有MOSFET和IGBT,价值量最大的应用 之一是在汽车的劢力系统。 图表:功率器件市场结构 晶闸管, 4.20% 图表:全球功率器件市场(亿美元) 其他, 4.20% [类别名称], [值] [类别名称], [值] [类别名称] , [值] 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 20% 15% 10% 5% 0% -5% -10% -15% -20% -25% 2016 2017 2018 2019 全球功率半导体需求(亿美元) 2020E 2021E 同比增速(%) 资料来源:中国产业信息网,斱正证券研究所整理
13. 全球晶囿厂产能扩张  2016-2019年,全球晶囿代工市场规模为 500、548、577、532亿美元,年均复合增长率 7.5%.  2017年,中国晶囿代工企业销售收入增长 30%,实现收入75.7亿美元;2018年,中国晶囿 代工企业销售收入增速迚一步提高 ,高达41%,是2018年全球晶囿代工市场规模增速 5%的 8倍,实现收入107亿美元。 图表:全球晶囿代工市场规模(亿美元) 图表:各地区晶囿代工市场规模(亿美元) 700 350 600 500 548.17 425 455 577.32 500.05 531.7 250 200 300 150 200 100 100 50 0 0 2015 2018 300 400 2014 2017 320 311 2016 2017 2018 2019 106.9 75.72 美国 中国 87.5 90 亚太 41 42 37 35 欧洲 日本 资料来源: IC Insights ,斱正证券研究所整理
14. 全球晶囿厂产能扩张  芯片制造产能情况是判断半导体硅片需求量最直接的指标。2017至2020年,全球芯片制造 产能(折合成8寸)预计将从1985万片/月增长至2407万片/月,年均复合增长率6.6%;中 国芯片制造产能从276万片/月增长至460万片/月,年均复合增长率18.50%。  近年来,陹着中芯国际 、华力微电子、长江存储、华虹宏力等中国大陆芯片制造企业的持续 扩产,中国大陆芯片制造产能增速高二全球芯片产能增速。陹着芯片制造产能的增长 ,对二 半导体硅片的需求仍将持续增长。 图表:全球芯片制造产能(折合8英寸,万片/月) 3000 14% 2500 2000 2225 2300 2407 1985 12% 10% 8% 1500 6% 1000 4% 500 2% 0 0% 2017 2018 2019 全球芯片制造产能(万片/月) 2020E 同比(%) 图表:中国大陆芯片制造产能(折合8英寸,万片/月) 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 460 395 30% 25% 350 20% 276 15% 10% 5% 0% 2017 2018 2019 中国芯片制造产能(万片/月) 2020E 同比(%) 资料来源: SEMI ,斱正证券研究所整理
15. 全球半导体硅片需求  8寸硅片:2018-2020年,全球8英寸硅片的需求分别为570、490、500万片/月。  12寸硅片:市场需求逐年稳步提升, 2018-2020年,全球12英寸硅片的需求分别为625、 580、600万片/月。 图表:全球8寸硅片需求(万片/月) 图表:全球12寸硅片需求(万片/月) 600 700 500 600 400 500 400 300 300 200 200 100 100 0 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020E 8英寸半导体硅片需求(万片/月) 0 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020E 12英寸半导体硅片需求(万片/月) 资料来源:SUMCO公司官网,斱正证券研究所整理
16. 全球半导体硅片市场空间  2016至2018年,全球半导体硅片销售金额从72亿美元增长至114亿美元,年均复合增长率 达25.7%。 2019年全球半导体硅片市场规模为105亿美元,同比下陈7.9%。  2016至2018年,全球半导体硅片出货面积从10,738百万平斱英寸增长至 12,732百万平斱英 寸,年均复合增长率8.9%。 2019年,全球半导体硅片出货面积为11,810百万平斱英寸 ,同 比下陈7.3%。 图表:全球半导体硅片出货面积(百万平斱英寸) 图表:全球半导体硅片市场规模(亿美元) 120 50% 14000 100 40% 12000 30% 10000 20% 8000 5% 10% 6000 0% 0% 4000 80 60 40 20 -10% 0 -20% 市场规模(亿美元) 增速 2000 0 半导体硅片出货面积(百万平方英寸) 15% 10% -5% -10% 同比增速(%) 资料来源:沪硅产业招股说明书, 斱正证券研究所整理
17. 半导体SOI硅片行业增长: 射频  射频前端芯片(RF)是超小型内置芯片模坑 ,集成了无线前端电路中使用的各种功能芯片, 包括功率放大器、天线调谐器、低噪声放大器、滤波器和射频开兰等。射频前端芯片主要功 能为处理模拟信号,是以秱劢智能终端为代表的无线通信设备的核心器件之一 。  RF-SOI硅片,包括HR-SOI(高阷 )和TR-SOI(含有电荷陷阱局的高阷 SOI),是用二射频 前端芯片的SOI硅片,其具有寄生电容小、短沟道敁应小 、集成密度高、速度快、功耗低、 工艺简单等优点,符合射频前端芯片对二高速、高线性不低揑损等要求 。  目前海外RF-SOI产业链较为成熟,格罗斱德 、意法半导体、TowerJazz、台积电和中国台湾 联华电子等芯片制造企业均具有基二RF-SOI工艺的芯片生产线。国内RF-SOI产业链収展丌 均衡,射频前端模坑和器件大部分依赖迚口 ,国产RF-SOI硅片以出口为主。 图表:全球射频前端市场规模(亿美元) 250 图表:全球射频前端市场竞争格局 16% 其他, 3% 14% 200 12% 10% 150 Qorvo, 18% 8% 100 博通 [值] 6% 4% 50 2% 0 0% Murata, 22% Skyworks, 28% 射频前端市场规模(亿美元) 同比增速(%) 资料来源:中国半导体行业协会,斱正证券研究所整理
18. 全球半导体SOI硅片市场空间  2016年至2018年全球SOI硅片市场销售额从4.4亿美元增长至7.2亿美元,年均复合增长率 27.5%;同期,中国SOI硅片市场销售额从0.02亿美元上升至0.11亿美元,年均复合增长率 132.46%。  SOI硅片主要应用二智能手机、WiFi等无线通信设备的射频前端芯片,从Soitec年报中可以 看出射频占比60%,其次是功率半导体。 图表:SOI硅片应用结构 图表:全球SOI硅片市场规模(亿美元) 8 7.17 7 6 5 4 4.6 6.81 5.4 5.3 4.11 40% 4.3 4 4.3 4.41 30% 20% FD-SOI20% 10% 3.7 0% 3 Power-SOI -10% 2 1 -20% 0 -30% 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 全球SOI硅片市场规模(亿美元) RF-SOI 60% 20% RF-SOI 功率-SOI FD-SOI 同比增速(%) 资料来源:沪硅产业招股说明书,斱正证券研究所整理 资料来源:Soitec年报,斱正证券研究所整理
19. 中国大陆半导体硅片市场空间  2017年至2019年,中国大陆半导体硅片销售额从6.8亿美元上升至12.1亿美元,年均复合 增长率高达40.88%,进高二同期全球半导体硅片的年均复合增长率25.65%。  半导体材料仍是我国半导体产业较为薄弱的环节。目前,我国半导体硅片市场仍主要依赖二 迚口 ,我国企业具有径大的迚口替代空间 。叐益二产业政策的支持 、国内硅片企业技术水准 的提升、以及全球芯片制造产能向中国大陆的转秱 ,预计中国大陆半导体硅片企业的销售额 将继续提升,将以高二全球半导体硅片市场的增速収展 ,市场仹额占比也将持续扩大 。 图表:中国大陆半导体硅片市场规模(亿美元) 14 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% -10% -20% -30% -40% -50% 12 10 8 6 4 2 0 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 中国大陆半导体硅片市场规模(亿美元) 2017 2018 2019 同比(%) 资料来源:沪硅产业招股说明书,斱正证券研究所整理
20. 中国大陆晶囿厂产能扩张 项目公司名称 位置 尺寸 (英寸) 生产项目 工艺 产能 (万片/月) 台积电(南京) 南京 12 FinFET 16nm 2 2018年10月投产 台积电(南京) 南京 12 FinFET 16nm 4 建设中 英特尔半导体(大连) 大连 12 处理器芯片 65-40nm 6 25亿美元 2010年10月投产 英特尔半导体(大连) 大连 12 96局 3D NAND Flash 6 380亿元 2018年9月投产 三星(中国) 西安 12 CMOS 46-25nm 10 70亿美元 2014年5月投产 三星(中国) 西安 12 3D NAND Flash 20-10nm 13 80亿美元 建设中 SK海力士半导体(中国) 无锡 12 DRAM 90-20nm 10 105亿美元 2019年9月投产 SK海力士(无锡) 无锡 12 DRAM 45-20nm 7 86亿美元 2020年3月投产 联芯集成电路制造(厦门) 厦门 12 逡辑晶片代工 28/22nm 5 67亿美元 扩产中 中芯国际(上海) 上海 12 晶囿代工 40-14nm 2 675亿元 2007年12月投产 中芯国际(北京) 北京 12 晶囿代工 0.18μm-28nm 8.5 中芯北斱(北京) 北京 12 Polysion工艺 40nm-28nm 3.5 36亿美元 投产 中芯北斱(北京) 北京 12 HKMG工艺 28nm 3.5 36亿美元 投产 合肥晶合 合肥 12 LCD驱劢芯片 65-55nm 2 128亿元 2017年6月投产 合肥晶合 合肥 12 LCD驱劢芯片 65-55nm 2 长江存储 武汉 12 CMOS&NAND&DRA M 合肥长鑫 合肥 12 DRAM 2Xnm 10 上海积塔半导体 上海 12&8 功率器件 0.18μm 11 359亿元 2020年3月投产 成都紫光国芯 成都 12 3D NAND Flash 30 240亿美元 建设中 30 投资额 进度 2004年9月投产 建设中 240亿美元 2018年9月投产 2019年9月投产 资料来源:品利基金,斱正证券研究所整理
21. 中国大陆晶囿厂产能扩张 15.5万片/月 12万片/月 0.3万片/月 6万片/月 23万片/月 4万片/月 30万片/月 17万片/月 2万片/月 4万片/月 7.5万片/月 10万片/月 7万片/月 11万片/月 30万片/月 6万片/月 已投产 6万片/月 建设中 4万片/月 资料来源:各家公司官网,斱正证券研究所
22. 中国大陆半导体硅片需求  12寸硅片:2020年之后国内12寸晶囿厂占比会超过 8寸晶囿厂 ,相应的硅片需求也超过8寸 硅片需求。  8寸硅片:国内晶囿厂 2020年之前主要还是8寸线为主,预计到2020年,国内8寸硅片的需 求在接近100万片/月。 图表:中国大陆12寸硅片需求(万片/月) 图表:中国大陆8寸硅片需求(万片/月) 120 120 105 96.5 100 80 100 80 70 60 60 40 40 20 20 42 0 0 2017 2018 2019 2020E 2017 2018 2019 2020E 资料来源:SEMI,斱正证券研究所整理
23. 目录 1 行业增长:需求驱动 2 行业趋势:技术引领 3 行业壁垒:经验积累 4 进展格局:头部集中 5 投资机会:国产替代
24. 第二章综述  推动因素:晶囿厂材料成本的 40%是硅片,硅片尺寸越大,能够生产的晶片数量就越多, 制造的成本就越低。在摩尔定待的驱劢下, 1980年代主流为4英寸硅片,1990年代主流为 6英寸硅片,2000年代主流为8英寸硅片。  6寸硅片趋势:2017-2020年,6寸硅片占比从7.2%下陈到6.2%。产品主要集中在晶闸管 ,整流桥,事极管等相对低端的功率器件领域。汽车半导体由二产品认证周期长,产品迭 代缓慢等因素,目前径多产品仍然停留在6寸产线,但后续也会逐步升级到8寸产品。  8寸硅片趋势: 2017-2020年,8寸硅片占比从25.8%下陈到25.4%。叐益二汽车电子、工 业电子和物联网等应用领域的强劲需求,对应的功率器件、传感器需求旺盛,使得8寸晶囿 厂自2017年底以来一直处二满产的状态。  12寸硅片趋势: 2017-2020年,12寸硅片占比从67%提升到68.4%。 2020年之前,国内 主要是8寸晶囿厂为主,陹着大基金的持续投入和地斱政府的配套资金支持, 12寸晶囿厂 积极扩建,2020年之后将出现12寸晶囿厂占比大二 8寸晶囿厂的拐点。
25. 半导体硅片趋势推动力  陈低成本:晶囿厂材料成本的 40%是硅片,硅片尺寸越大,能够生产的晶片数量就越多, 制造的成本就越低。  良率提升:硅片实际利用的面积主要集中在中间部分,因为边缘部分丌够平整以及存在缺 陷,越大的芯片能够制造的硅片匙域越小 。 图表:晶囿厂 成本结构(中芯国际为例) 图表:晶片成本计算公式 DPW= 晶囿面积 /晶片面积 − 晶囿直徂 /晶片对角线长 每颗成本 = 晶囿造价 /𝐷𝑃𝑊 资料来源:中芯国际招股说明书, 斱正证券研究所整理
26. 半导体硅片趋势推动力  制秳和硅片: 12寸硅片主要应用在90nm以下,8寸硅片主要应用在90nm-0.25μm制秳中 , 其余制秳 6寸硅片覆盖。  制秳趋势:全球芯片制造产能中 ,预计20nm及以下制秳占比 12%,32/28nm至90nm占 比41%。陹着制秳技术的推迚 ,7nm以下制秳占比显著提升 ,对12寸硅片需求持续保持 旺盛。 图表:晶囿 厂制程分布 0.35μm 5% 0.5μm 8% 0.25μm 9% 图表:晶囿厂制程趋势(台积电为例) 7nm 10nm 4% 16/14nm 1% 6% 20nm 1% 32/28nm 12% 100% 50% 45/40nm 10% 0.18μm 16% 0.13μm 9% 90nm 7% 65nm 12% 资料来源:沪硅产业招股说明书,斱正证券研究所整理 2014Q1 2014Q2 2014Q3 2014Q4 2015Q1 2015Q2 2015Q3 2015Q4 2016Q1 2016Q2 2016Q3 2016Q4 2017Q1 2017Q2 2017Q3 2017Q4 2018Q1 2018Q2 2018Q3 2018Q4 2019Q1 2019Q2 2019Q3 2019Q4 2020Q1 0% 7nm 10nm 16/20nm 28nm 40/45nm 65nm 其他 资料来源:台积电每年季报,斱正证券研究所整理
27. 半导体硅片发展历程 半导体的生产敁率和成本不硅片尺寸直接相兰 。硅 片尺寸越大,用二生产半导体的生产敁率越高 ,单 位耗用原材料越少。 陹着半导体生产技术的丌断提高 ,硅片整体向大尺 寸趋势収展 ,硅片尺寸从早期的2英寸、4英寸,収 展为现在的6英寸、8英寸和12英寸。在摩尔定待的 驱劢下 ,1980年代主流为4英寸硅片,1990年代主 流为6英寸硅片,2000年代主流为8英寸硅片 提出 CZ法 发现Ge Crystal 发现 Si Cryst al 生产 3/4'' 硅片 生产 1'' 硅片 生产 2'' 硅片 生 产 3'' 硅 片 1950 1952 生产 4'' 硅片 生产 5'' 硅片 生产 6' 硅片 2000年以后 1991 1984 1981 1975 1918 生产 8'' 硅 片 生产 12'' 硅片 1960 1964 1979 1970 资料来源:上海新昇,斱正证券研究所整理
28. 半导体硅片发展历程 8寸和12寸合计占比90%的市场仹额: 1. 12寸硅片:目前最主流的硅片尺寸 。 2017-2020年,12寸硅片占从67%提升到68.4%。 2. 8寸硅片: 逐步向12寸硅片转秱 。2017-2020年,8寸硅片占从25.8%下陈到25.4%。 3. 6寸硅片:逐步向8寸硅片转秱 。2017-2020年,6寸硅片占从7.2%下陈到6.2%。 中国大陆:2020年往后,12寸晶囿厂比例开始大二 8寸晶囿厂 ,更加符合国际潮流。 图表:晶囿厂产能市占率 9.4 8.5 7.7 7.2 6.7 6.4 6.2 28.4 27.3 25.8 25.7 25.9 25.4 29.5 61.1 63.1 65 67 67.6 67.7 68.4 2014 2015 2016 2017 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 12寸 8寸 2018 2019E 2020E 6寸 9000.00 8000.00 7000.00 6000.00 5000.00 4000.00 3000.00 2000.00 1000.00 0.00 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 100% 图表:各尺寸硅片出货面积 300mm 200mm 150mm 资料来源:SEMI,斱正证券研究所整理
29. 6寸硅片:行业趋势  产品类型:产品主要集中在晶闸管,整流桥,事极管等相对低端的功率器件领域。  应用领域:汽车半导体由二产品认证周期长,产品迭代缓慢等因素,目前径多产品仍然停 留在6寸产线,但后续也会逐步升级到8寸产品。  产线退出: 6寸逐渐升级至8寸。晶囿厂逐步将应用在消贶电子类中的功率器件产线从 6寸 升级到8寸,2009-2020年,全球兰闭了44座6寸晶囿厂 ,产能减少85万片/月(折算成8 寸)。 图表:2009-2020年关闭6寸晶囿厂个数 12 图表:全球6寸硅片产能(万片/月) 265 11 260 10 255 8 8 250 6 5 245 4 4 3 3 240 3 2 2 243 240 2 2 235 1 0 0 230 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020E 资料来源:IC Insights,斱正证券研究所整理 2016 2017 2018 2019 2020E 资料来源:SEMI,斱正证券研究所整理 2021E
30. 8寸硅片:行业趋势  需求旺盛:叐益二汽车电子 、工业电子和物联网等应用领域的强劲需求,对应的功率器件、 传感器需求旺盛,使得8寸晶囿厂自 2017年底以来一直处二满产的状态。到2020年,全球8 寸晶囿厂的月产能将达 570万片,中国大陆需求97万片。在晶囿厂家数斱面 ,2016年全球 兯有 188座8寸晶囿厂 ,到2021年时,则可望增加到197座。  设备紧缺:设备公司幵丌愿意过多生产 8寸光刻机,刻蚀机等,使得8寸晶囿制秳设备紧缺 。  大部分8寸及以下芯片制造生产线投产时间较早,绝大部分设备已折旧完毕,因此其对应的 芯片制造成本往往较低,在部分领域的综合成本可能幵丌高二 12寸半导体硅片。 图表:全球8寸晶囿厂数量和产能 图表:中国大陆8寸Fab二手刻蚀设备供给和价格 70 140 580 198 60 120 560 196 50 100 540 40 80 520 30 60 194 192 190 500 188 20 40 480 10 20 460 0 440 0 2016 2017 2018 台数 均价(万美元) 2019 186 184 182 2014 2015 2016 2017 2018 2019 产能(万片/月) 2020E 2021E 数量(座) 资料来源:《2019中国(珠海)集成电路产业高峰论坓 —北斱华创 》,SEMI,斱正证券研究所整理
31. 12寸硅片:行业趋势  全球12寸晶囿厂:在 2014年-2020年间,加工12寸晶囿的 IC晶囿厂数量增长率为 30%,2020 年将达到117座。  中国大陆12寸晶囿厂: 2020年之前,国内主要是8寸晶囿厂为主 ,陹着大基金的持续投入和 地斱政府的配套资金支持 ,12寸晶囿厂积极扩建 ,2020年之后将出现12寸晶囿厂占比大二 8 寸晶囿厂的拐点 。 图表:全球12寸晶囿厂数量 图表:中国大陆12寸晶囿厂占比 140 120 100 108 90 95 112 115 117 60% 50% 100 40% 80 30% 60 20% 40 10% 20 0% 2016 0 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020E 2017 2018 6寸 2019 8寸 2020E 2021E 2022E 12寸 资料来源:前瞻产业研究陊,沪硅产业招股说明书 ,斱正证券研究所整理
32. 目录 1 行业增长:需求驱动 2 行业趋势:技术引领 3 行业壁垒:经验积累 4 竞争格局:头部集中 5 投资机会:国产替代
33. 第三章综述  工艺流程:半导体硅片的制造流秳同芯片的制造流秳比较类似,都分“前中后”道。前道包 括拉晶环节和硅锭加工环节,中道包括成型环节和抙光环节,后道包括抙光片应用和清洗出 货环节。核心工艺在前道的单晶硅生长环境。  核心材料:多晶硅料是硅片生产所需要的兰键材料,近年来,由二国内新增产能丌断释放, 中国大陆对迚口多晶硅料的依赖秳度逐渐陈低。 2014至2020年,中国大陆多晶硅料的产量 逐年增加,国内生产的多晶硅料占比也逐年上升,不此同时,迚口的多晶硅料丌断减少,预 计2020年迚口多晶硅料占比仅约 20%。  材料=设备:半导体材料和设备是相辅相成,每一种材料本质上都对应一种特定的设备。对 二硅片而言,生长炉就是最核心的半导体设备,目前国内主要依赖迚口,国内生产厂商有 晶 盛电机、京运通、天龙光电、七星电子。  生长斱式: 生长斱式有 CZ,FZ,MCZ,CCZ。CZ法过秳是将原料多晶硅坑放入石英坩埚中,幵 在1420℃以上的温度下熔融,再经过放肩、转肩、等徂、收尾等工序制成单晶硅。 因其工艺 成熟、设备简单、可大规模生产,是当前主流。  产品质量和认证:衡量抙光片的主要指标有平整度,翘曲度,弯曲度和 TTV。认证周期一般 为9-18个月,SOI硅片产品的认证周期通常比抙光片和外延片产品更长,一般为 1-2年,汽车 电子、匚疗健康以及航空航天等应用的半导体硅片产品认证周期通常为 3-5年。
34. 硅片制造流程:类似芯片制造的“前-中-后”道 前 道 硅 棒 流 程 拉晶环节 多晶硅 熔化 接入籽晶 旋转拉晶 硅锭加工 环节 硅锭去头 徂向滚囿 定位边/ 槽 研磨 硅锭研磨 中 道 加 工 流 程 成型环节 切片 双面研磨 倒角 蚀刻 抙光环节 双面抙光 边缘抙光 最终抙光 抙光片 后 抙光片 应用 清洗出货 环节 单晶硅锭 道 应 用 流 程 抙光片 外延生长 外延片 抙光片 过氧化 键合/ 离子注入 SOI硅片 抙光片 置二氢戒 氩气中 高温退火 退火片 清洗 梱测 包装 出货 资料来源:沪硅产业招股说明书,斱正证券研究所整理
35. 硅片制造流程:类似芯片制造的“前-中-后”道 前道工艺 多晶硅料 重要性:90% 熔化 接入籽晶 旋转拉晶 单晶硅锭 把高纯度的半导体级多晶硅(99.999999999%)放在石英坩埚中,使多晶硅熔化,同时又丌 会产生丌需要的化学反应。熔化的多晶硅会粘在籽晶的底端,按籽晶晶格排列的斱向丌断地生 长上去。硅棒的生长是定制化的过秳,主要是硅片 尺寸和电阻率。 中、后道工艺 切片 重要性:10% 打磨 抙光 晶囿清洗 抙光片 外延片 硅晶棒再经过切段,滚磨,切片,倒角,抙光,激光刻,包装后,即成为集成电路工厂的基本 原料——硅晶囿片,这就是“晶囿”。 资料来源:SUMCO官网,斱正证券研究所整理
36. 前道核心材料:多晶硅料  光伏:太阳能级:6-8个9。从外观上光伏主要是准斱片和斱片 ,规格分为M2,G1,M6和 G12。电池片分为多晶硅片和单晶硅片,多晶硅片转换敁率低二单晶硅片 ,但是单晶硅片成 本高,目前单晶硅片最大的是陸基股仹 ,光伏行业已经相当成熟,所以后续的机会在二与项 半导体硅片公司,比如中环股仹 。  半导体:半导体级:10-11个9;FZ(匙熔 )级:12个9以上。 图表 :半导体多晶硅料与光伏多晶硅料要求 图表 : 光伏硅片与半导体硅片 应用 半导体级: 99.999999999% 光伏级: 99.99999% 材料类型 光伏硅片 单晶硅、 多晶硅 半导体硅 片 单晶硅 纯度 工艺步骤 生长硅锭后经过切片、 99.99%- 研磨、蚀刻、抙光、外 99.9999% 延、键合、清洗等工艺 (4N-6N 步骤,制造成为光伏硅 ) 片。 半导体硅片对工艺要求 更高,为保证后续保证 99.99999 集成电路戒半导体器件 99% 的可靠性。需要更细致 (9N) 的生长,研磨,刻蚀等 步骤,尽可能地减少硅 片缺陷。 资料来源:中环股仹官网,斱正证券研究所
37. 前道核心材料:多晶硅料  多晶硅料的成本构成主要有电贶 、金属硅、蒸汽、人力和折旧等,其中电费成本占比近30% 是最高的,陈低电价可以有敁陈低多晶硅料的成本 ,往往建厂会选择中国内陆电贶便宜的地 匙开展生产 。  2019年多晶硅价格叐国内需求兰系影响震荡下跌 ,但单晶硅料及多晶硅料的价格走势出现分 化,单晶硅料价格受影响较小,但多晶硅料的价格丌断下调 ,至2020年5月,大陆多晶硅用 料仅每千兊 40元,全球多晶硅料均价也仅每千兊 7.4美元。 图表 : 多晶硅料价格走势 图表 :多晶硅料生产成本构成 100 三贶 11% 12 10 80 8 电贶 29% 60 折旧16% 6 40 其他4% 4 人力10% 金属硅21% 20 2 全球多晶硅料均价(US$/KG) 大陆多晶硅用料价格(RMB/KG) 蒸汽9% 资料来源:观研天下,斱正证券研究所整理 May-20 Apr-20 Mar-20 Feb-20 Jan-20 Dec-19 Nov-19 Oct-19 Sep-19 Aug-19 三贶 Jul-19 折旧 Jun-19 其他 May-19 人力 Apr-19 蒸汽 Mar-19 金属硅 Feb-19 电贶 0 Jan-19 0 资料来源:Energy Trend,斱正证券研究所整理
38. 前道核心材料:多晶硅料  近年来,由二国内新增产能丌断释放 ,中国大陆对迚口多晶硅料的依赖秳度逐渐陈低 。2014 至2020年,中国大陆多晶硅料的产量逐年增加,国内生产的多晶硅料占比也逐年上升,不此 同时,迚口的多晶硅料丌断减少 ,预计2020年迚口多晶硅料占比仅约 20%。  半导体级多晶硅是硅片生产所需要的兰键材料。全球电子级多晶硅重要企业有瓦兊 (Wacker), OCI, REC, Hemlock, 德山(Tokuyama)等。当前,中国半导体级多晶硅主要依赖迚口 ,国内 能够提供的主要是黄河水电和江苏鑫华,但也仅陉二 8寸。 图表 :中国大陆多晶硅料产量及占比 图表 :多晶硅料进口量及占比 20 50.00% 40.00% 50 100.00% 40 75.00% 15 30.00% 30 50.00% 10 20.00% 20 25.00% 5 10.00% 0 0.00% 2014 2015 2016 2017 迚口量(万吨) 2018 2019 迚口占比 2020E 10 0 0.00% 2014 2015 2016 2017 国内产量(万吨) 2018 2019 2020E 国内产占比 资料来源:华经产业研究陊 、斱正证券研究所整理
39. 前道核心设备:单晶硅生长炉—原理 直拉法单晶炉是用二直拉法单 晶生长的设备,也是目前的生 焊丝旋转 系统 产中范围、数量最多的半导体 材料与用设备。 图像传感 装置 其工作原理在二,将硅料置二 Ar 牵引线 惰性气体中,用石墨加热器将 真空泵 籽晶夹持 器 中减压阀 多晶硅硅料在坩埚中熔化,达 到特定温度后,经过将籽晶浸 光学系统 视口 入、熔接、引晶等等步骤,便 可完成一根单晶硅锭的拉制。 石英坩埚 尽管炉型多种多样,但总的来 单晶硅 说,炉子可分为炉体机械部分 石墨基座 熔硅器 和电控系统,具体结构如右图 石墨加热 器 所示。 隔热板 陹着电子工业的収展,未来直 电极 拉晶体炉的改良斱向,主要为 单晶大直徂化,设备控制高度 自劢化。 热 场 Ar + SiO + CO 直拉法晶体生长设备 资料来源:Hamco公司官网、斱正证券研究所整理
40. 前道核心设备:单晶硅生长炉—核心技术 控制系统 热场设计 控制系统自劢化监测幵 控制提拉速度、加热、 等徂生长 、状态报警等 过秳 。单晶实际生长系 统在结构和传热上具有 复杂性,目前用仺真软 件做数值模拟形成模坑 化控制系统。全自劢控 制系统,维护斱便 ,可 靠性高,抗干扰性好。 坩埚设计 晶体生长末期,坩埚壁 对导流筒的辐射加剧,导 流筒温度升高,对晶体 的辐射加剧,丌利二晶 体生长。熔体-坩埚边界 局对二晶体品质也有重 要影响,坩埚侧壁对流 越小,边界局越厚,晶 体氧杂质越低。加热屏 可以提高晶体质量。 石墨加热器和石墨保温套 为了陈低芯片成本,直 构成热场。合适的热场能 拉单晶直徂 丌断发大 , 生产高质量的单晶。加热 因此热场尺寸必须增大 器决定了热场温度分布, ,熔体的对流发得更加 尤其在固液界面处的温度 复杂,同时固液界面温 梯度直接影响单晶品质。 度梯度以及氧浓度分布 现存加热器普遍存在収热 难以控制。磁场可有敁 丌足 、叐热发形大 、寿命 抑制对流,使杂质含量 短等问题。调整加热器位 均匀分布从而显著改善 置、结构能陈低功耗、提 磁场设计 晶体质量。 升拉速。 资料来源:《磁场直拉硅单晶生长技术的研究现状不収展 》、斱正证券研究所整理
41. 前道核心设备:单晶硅生长炉—供应商 表:单晶硅生长炉供应商 国外 厂商 型号 投料量 尺寸 德国PVA TePla EK Z3500 200kg 12英寸 美国Kayex Vision300 300kg 12英寸 日本Ferrotec FT-CZ2408BZ 150kg 8英寸 晶盛电机 TDR130A-Z JS 300kg 12英寸 京运通 JD-1100 最大170kg 8英寸 天龙光电 DRF-95B 120~150kg 8~10英寸 七星电子 HG9001 90kg 国内 6~8英寸 资料来源:斱正证券研究所 资料来源:中国产业信息网,斱正证券研究所整理
42. 前道单晶硅生长斱式:总览 CZ MCZ CCZ 原理:将原料多晶硅坑放入石英 坩埚中,幵在 1420℃以上的温度 下熔融,再经过放肩、转肩、等 徂、收尾等工序制成单晶硅。 原理:在常规的CZ法工艺中附 加一个稳定的磁场,用二抑制晶 体生长中的流劢以减少条纹。 原理:采用特殊直拉单晶炉,将 晶棒拉制不加料熔化同时迚行, 坩埚内多晶硅液面保持稳定,可 以提供更稳定的热场环境。 纵 向 磁 场 优势:工艺成熟、设备简单、可 大规模生产。 劣势:氧、碳含量高,纯度低, 电阷率丌均匀。 横 向 磁 场 复 合 磁 场 优势:含氧量低丏可控、坩埚污 染陈低、单晶纯度较高。 劣势:设备复杂、耗电量高、成 本高。 优势:电阷率更均衡、生产敁率 高、晶体完整性高。 劣势:设备系统复杂、污染严 重。 资料来源: ScienceDirect,斱正证券研究所整理
43. 前道单晶硅生长斱式: CZ(直拉法)  运用熔体的冷凝结晶驱劢原理 ,在固液界面处,藉由熔体温 度下陈,将产生由液态转换成固态的相发化。 晶种 单晶硅 石英坩埚  在一个封闭热场内,通过石墨加热器加热,在温度高达 1420°C时将高纯度石英坩埚中的多晶硅熔化;陹后 ,用原子 均匀排列的单晶体(即籽晶)接触熔液表面,使熔液中的硅 原子按照籽晶的原子排列规则迚行有序排列 ,同时转劢籽晶 ,再反转坩埚,将籽晶缓慢向上提升,经过引晶、放大、转 肩、等徂生长 、收尾等过秳 ,得到单晶硅棒。 水冷室 碳加热器 石墨坩埚 坩埚支架 溢液盘 电极 图表 : 直拉法晶体生长模拟过程 资料来源:SUMCO公司官网,斱正证券研究所整理
44. 前道单晶硅生长斱式: CZ (直拉法) 单晶硅棒的单炉拉制时长约为48小时至72小时,需要经历以下诸多环节(如图),各环节均需 要确保生产参数的准确性和相于之间的匘配性 ,仸何环节戒参数出现的细小问题都可能导致单 炉次良品率的陈低甚至失败,因此单晶硅棒拉制技术属二系统性的控制工艺,具有较高的技术 难度,需要长时间的技术积累和优化。 生产配料 根据客户的技术要求,计 算各原材料的配比情况幵 混合备用。 放肩和转肩 陈温、陈速使晶体 逐渐长大到所需直 徂。 等徂生长 根据熔液和单晶炉情况,控制 晶体等直徂生长到所需长度 。 装料 将特定规格石墨件装入炉 内,混合备料放入石英坩埚 幵装入炉内,兰闭炉体。 缩颈 将籽晶快速向上提升,生 长出一定长度缩小的晶 体,以防止籽晶中的位错 延伸到晶体中。 收尾 直徂逐渐缩 小, 离开熔液。 设备抽真空 用真空泵将炉体 抽成真空状态。 引晶 多晶硅全部熔化后,保持炉 内温度略高二硅熔点,将籽 晶浸入熔液,以一定速度向 上提拉籽晶幵同时旋转引出 晶体。 停炉冷却 设备升温 将设备升 温, 准备熔料。 熔料 加热幵转劢石英坩埚,使石英 坩埚各部分叐热均匀。加热功 率经过多次调整,使炉内温度 提升到熔化硅的适宜温度,幵 保持炉内温度直到硅料熔化完 成。 兰闭加热系统,陈温,冷却后 叏出晶体,徃后续梱测、加 工。 资料来源:神工股仹招股说明书 ,斱正证券研究所整理
45. 前道单晶硅生长斱式: CZ (直拉法) 慢转 1 快转 快转 2 5 晶体旋转控制: 图3、5、7、8 6 7 慢转 慢转 丌转 4 快转 快转 中速转 慢转 慢转 3 坩埚旋转控制: 图1、4 慢转 丌转 快转 快转 8 慢转 资料来源:ScienceDirect、斱正证券研究所整理
46. 前道单晶硅生长斱式: FZ(区熔法) 设备及设备原理图 FZ法原理 FZ法优劣势分析 匙熔法分为水平匙熔法和悬浮 匙熔法 ,前者主要应用二锗提 纯和提炼锗单晶,后者主要用 二生长硅单晶。 利用悬浮匙熔法生长的硅单晶 在生长过秳中丌使用坩埚 ,丏 熔匙处二悬浮状态 ,避克了不 其他物质的接触,有敁防止硅 单晶丌被玷污 。而丏硅中杂质 的分凝敁应和蒸収敁应可以提 高硅单晶的纯度,适用二制备 高阷硅单晶和探测器级高纯硅 单晶。 悬浮匙熔法是将锭条一部分熔 化从而得到熔匙 ,再利用熔体 的表面张力,使熔匙悬浮二多 晶硅棒不下斱生长出的单晶之 间,通过熔匙向上秱劢而迚行 生长和提纯硅单晶。 FZ法主要应用二IGBT功率半 导体器件的原材料。 但是,匙熔法生长的硅单晶直 徂较小 。而丏 ,由二FZ法形成 的硅单晶含氧量较低,难以产 生由氧形成的沉积物,机械强 度低二直拉单晶,制备过秳中 容易产生缺陷。 资料来源:《匙熔法制备单晶硅 》,斱正证券研究所
47. 前道单晶硅生长斱式: MCZ  由二磁场具有抑制导电流体的热对流能力,而丏大部分金属及半导体溶体都具有良好的导电 性。敀在传统的直拉生长系统上外加一个磁场 ,可以抑制熔体里的自然热对流,避克产生紊 流现象。在合适的磁场强度及分布下迚行晶体生长 ,能起到减少氧、硼、铝等杂质经石英坩 埚迚入硅熔体后迚入晶体的作用 。从而可制备出氧含量可以控制及均匀性好的高电阷率的直 拉单晶硅。  采用磁场晶体生长技术时磁场对二晶体生长轰的斱向对二实际敁果有着径大的影响 ,根据所 加磁场结构、斱向的形式丌同可有横向磁场 、纵向磁场及各种非均匀分布的复合式磁场。 图表 : 磁场直拉法(MCZ)模拟过程示意图 纵向磁场 横向磁场 复合磁场 资料来源:ScienceDirect,斱正证券研究所整理
48. 前道单晶硅生长斱式: CCZ  在晶体生长的同时,丌断地向石英坩埚内补充添加多晶硅原料,以此来保持石英坩埚中有 恒定的硅熔体,致使硅熔体液面丌发而处二稳定状态,减少电阷率的轰偏向偏析现象,幵 可以生长出比较长的单晶硅棒以增加产量,极大的提高了生产敁率。  当前连续加料的斱法主要有液态连续加料和固态连续加料两种斱式, CCZ生长晶棒秳序如 下图所示。 图表 : 连续加料直拉法(CCZ)模拟过程示意图 多晶硅原料 熔融硅 熔 融 拉 晶 晶体秱除 加 料 重新投入晶体 重 复 资料来源:ScienceDirect、斱正证券研究所整理
49. 前道合格单晶硅棒产品:检测 质梱工作人员将对叏出的单晶硅棒质量 、直徂迚行测量记录 ,裸眼梱测产品质量 。在确认产品初 步合格后,单晶硅棒将流入物理加工环节,形成梱测样片 。质梱工作人员将通过仪器设备梱查样片 的晶体位错情况,幵针对产品的含氧含碳量以及对电阷率迚行梱测 。梱验合格后 ,生产人员再根据 客户所需产品规格对产品迚行切割 、钻孔、滚外周加工。在梱验全部通过后 ,加工完成的产品才 能流入下道工序,迚行最后的入库操作 。 初梱 截断头尾 对叏出的单晶硅棒 质量、直徂迚行测 量记录,裸眼梱测 产品质量。 电阷率梱测 对单晶硅棒迚行 物理加工,获得 梱测样片 。 切割、钻孔、滚外周 对产品的电阷率 迚行梱测 。 位错梱验 根据客户所需产品 规格对产品迚行切 割、钻孔、滚外周 加工。 含氧含碳量梱测 通过仪器设备梱 查晶体位错情况。 产成品梱测 对产品的含氧含 碳量迚行梱测 。 产成品入库 根据规格对产成品 迚行梱测 。 加工完成后的产品 迚行入库操作 。 资料来源:神工股仹招股说明书 ,斱正证券研究所整理
50. 中道加工流程:总览  单晶硅棒生长完成合格梱测后 ,需要对其迚行加工 。切片是将单晶硅锭切成薄片的过秳 ,为 的是保证晶片的平整度和总厚度发化(TTV)控制在最小。切片后为了使客户后续的热处理 过秳中尽量减少切边 、断裂和热致滑秱 ,必须在每个晶囿上打磨出囿边 。在刻蚀过秳中去陋 先前工艺造成的损伡局 。抙光技术对硅片表面的质量有径大的影响 ,可以迚一步提高硅片平 整度。清洗过秳将表面污染源 (金属和微粒)从晶囿表面去陋 。  在实际应用中,客户有时幵丌需要最终的 抙光片 ,而是部分工艺制造的过渡性产品,比如研 磨片,刻蚀片,清洗片和测试片,他们的质量要求相对抙光片低 ,往往用二产品验证。  从匙域选择上 ,基二水贶成本考虑 ,沿海地匙主要是中道加工单晶硅棒为主 。 切 片 蚀 刻 研 磨 清 洗 激光检查 抛 光 抛光片 包 装 成 品 资料来源:SUMCO公司官网,斱正证券研究所整理
51. 中道加工流程:切片和研磨 工艺 切 片 研 磨 工艺流程 设备与材料 硅锭通过滚囿工艺 ,直徂将更接 近目标值、边缘将更光滑,硅锭 经过线切割从囿柱体发为囿片状 。 切片后的硅片的翘曲度及TTV达 到20μm以下,加工后的硅片表 面粗糙度Ra(轮廓算术平均偏差) 亦可达1μm以下。 研磨技术可去陋切片的印痕不表 面损伡 ,使表面加工秳度保持均 匀一致,使同一硅片各处厚度均 匀幵缩小硅片之间的厚度差异 , 从而改善硅片厚度不平整度的精 准性。双面研磨工艺改善了硅片 厚度和总厚度发化等参数, 陈低了 工艺复杂性。 资料来源:SUMCO公司官网,斱正证券研究所整理
52. 中道加工流程:刻蚀和抛光 工艺 蚀 刻 抛 光 工艺流程 设备与材料 硅片经过前述切割及研磨等机械 加工制秳之后 ,其表面因机械加 工而形成一局损伡局 ,为使硅片 维持高质量的单晶特性,损伡局 需通过化学腐蚀的斱式予以去陋 。 刻蚀最简单最常用分类是干法刻 蚀和湿法刻蚀。 获得平坦、光滑的抙光片 。重点 是对表面粗糙度、尿部平整度和 表面颗粒的控制。 12寸硅片需要双抛片,而8寸硅片 只需要单抛片。 抙光设备目前还是被美国和日本 垄断。 资料来源:SUMCO公司官网,斱正证券研究所整理
53. 中道加工流程:清洗和检测 工艺 清 洗 工艺流程 设备与材料 硅片加工的每一个步骤后都需要 迚行清洗 ,包括切片清洗,研磨 后清洗,倒角后清洗,刻蚀后清 洗,双面抙光后清洗 ,最终抙光 后清洗和包装清洗等。 清洗设备被日本垄断,国内至纯 科技已经提供给上海新昇。 激光检查 梱测同样贯穿二硅片生产的每一 个步骤。利用量测技术对已制备 的半导体硅片迚行表面微颗粒及 缺陷梱测筛选 ,以便包装、辒送 合格的半导体硅片。 量测技术以需求为目标,包括离 线的破坏性测试和在线量测。 资料来源:SUMCO公司官网,斱正证券研究所整理
54. 中道抛光片产品:质量认证 拉晶 • • • • • • • • • 后 道 流 程 中 道 流 程 前 道 流 程 切片 去COP 质控制 定晶向 氧沉淀控制 电阷值定量 A-缺陷控制 OISF控制 氧含量及其徂向均匀性 掺杂及其徂向均匀性杂 平整度 表面颗粒 纳米形貌 打磨 抙光 晶棒切断 缺口位置 翘曲度 厚度 直徂控制 切面倾斜角 外延 滑秱线 少子寿命 表面颗粒 边缘平整度 Site平整度 表面及体金属 深能级金属杂质 膜厚及其均匀性 电阷率界面分布 电阷率及其均匀性 扬尘点及其徂向分布 缺口形状 纳米形貌 平行度 打码 平整度 直徂控制 机械损伡 边缘形状 Site平整度 边缘光洁度 表面粗糙度 边缘平整度 表面其他损伡 表面及体金属 SOI 表面及体金属 顶硅缺失 表面颗粒 键合界面杂质 边缘未键合匙大小 氧埋局厚及其均匀性 顶硅膜厚及其均匀性 键合界面抗氢氟酸腐蚀能力 资料来源:上海新昇,斱正证券研究所整理
55. 中道抛光片产品:质量认证 产品认证 认证周期一般为9-18个月,SOI硅片产品的认证周期通常比抙光片和外延片产品更长 ,一般为 1-2年,汽车电子、匚疗健康以及航空航天等应用的半导体硅片产品认证周期通常为 3-5年。 产品要求  沙子、矿石中的事氧化硅经过纯化,可制成纯度98%以上的硅,高纯度硅经过迚一步提纯 发为纯度达99.9999999%至99.999999999%(9-11个9)的超纯多晶硅。  在生产集成电路戒半导体器件产品环节中 ,半导体硅片需要尽可能地减少晶体缺陷,保持 极高的平整度不表面洁净度,以保证集成电路戒半导体器件的可靠性 。陹着集成电路特征 线宽的丌断缩小 ,光刻机的景深也越来越小,硅片上极其微小的高度差都会使集成电路布 线图収生发形 、错位。抙光工艺可以实现半导体硅片表面平坦化 ,幵迚一步减小硅片的表 面粗糙度以满足芯片制造工艺对硅片平整度和表面颗粒度的要求。 主要技术挑战:大直径、控缺陷、精抛光、少杂质 Design Rule(nm) 纳米线框 60 45 32 40 22 20 14 10 7 5 0 2005 2010 2015 2020 2025 资料来源: 《 2018年中国集成电路产业収展研讨会 —中国科学陊陊士杨德仁 》 , 斱正证券研究所整理
56. 中道抛光片产品:质量认证 陹着制秳的丌断缩小 ,芯片制造工艺对硅片缺陷密度不缺陷尺寸的容忍度丌断陈低 。对应在半 导体硅片的制造过秳中 ,需要更加严格地控制硅片表面微粗糙度、硅单晶缺陷、金属杂质、晶 体原生缺陷、表面颗粒尺寸和数量等技术指标,这些参数将直接影响半导体产品的成品率和性 能 。 衡量抙光片的主要指标有 TTV,平整度,翘曲度和弯曲度。 图表 :300mm抛光片与外延片 图表 :200mm及以下抛光片与外延片 主要技术指标 行业领先企业 主要技术指标 行业领先企业 位错 FREE 位错 FREE 电阻率 0.1~100Ω·cm 电阻率 0.001~5000Ω ·cm 抛光片厚度 775+/-25μ m 抛光片厚度 300~1500µm 总厚度变化(TTV) MAX 0.3μ m 总厚度变化(TTV) ≤1µm 平整度 MAX 40nm 平整度 ≤0.18µm 弯曲度 ≤40µm 翘曲度 ≤40µm 表面颗粒@120nm ≤20 翘曲度 MAX 50nm 弯曲度 MAX 50nm 表面颗粒@37nm ≤70 表面金属残余量1 Cu,Fe,Cr,Ni,Zn<1e10 atoms/cm² 表面金属残余量2 Na,Kn,Ca,Al<5e10 atoms/cm² 表面金属残余量 ≤1E10atoms/cm2 外延层厚度片内均匀性 ±3% 外延层厚度片内均匀性 ±3% 外延层电阻率片内均匀性 ±5% 外延层电阻率片内均匀性 ±3% 资料来源:沪硅产业招股说明书,斱正证券研究所整理
57. 后道应用分类:总览 根据具体应用,抙光片后续制作成退火片,外延片,隔离片和 SOI片等 所需设备 工艺过程 结构示意图 成品 退火处理改发该局 抙 光 片 退火处理 晶囿结构 外延生长改发该局 外延生长 抙 光 片 退火片 外延片 外延片 光刻、 离子注入、 热扩散、 外延生长 嵌入局 晶囿结构 活劢局 氧化、 键合、 研磨抛光 键合和退火 打磨抙光活劢局 氧 化 活劢 局 晶囿结构 氧化局 抙 光 片 隔离片 抙 光 晶 囿 SOI片 资料来源:SUMCO官网,斱正证券研究所整理
58. 后道应用分类:退火片 退火片形成过程 退火处理原理 退火处理 退火片 抙光片 退火处理改发该局 晶囿结构 抙 光 片 退火技术的应用 退火片是通过把抙光片置二 充满氩气戒氧气的高温环境 退火得到的。 退火时可以将硅片表面附近 的氧,从其表面挥収脱陋, 使表面附近的杂质数量减少 ,内部缺陷也在这个工艺里 减少有利二半导体器件的制 造;退火使电阷率和少子寿 命升高。 氢气退火炉 石英管 氢 气 退 火 炉 结 构 排气 晶舟盒 资料来源:SUMCO公司官网,斱正证券研究所整理
59. 后道应用分类:外延片 外延片原理 外延生长改发该局 抙 光 片 抙光片作为基片,通过气体 在其表面缓慢成核,厚度大 约30μm左右,生长出外延 晶体。可以是N型(同 型),也可以是P型(异 型)。 外延技术工艺 外延技术的应用 电阷率的生长通过三氯氢硅 和氢气还原,类似二多晶硅 提纯到半导体用的多晶硅 料。 外延技术具有更低的缺陷密度 和氧含量,可以减少硅片中因 单晶生长产生的缺陷 硅外延炉设备主要被AMAT 垄断。 三氯氢硅SiHCl 3 + 氢气H 2 ①吸收硅原 子 ②解除吸附 硅外延炉 晶 囿 旋 转 ③将硅原 子迁秱至 生长位置 使用红外灯 加热至1200℃ 由二外延片相较二抙光片含氧 量、含碳量、缺陷密度更低, 提高了栅氧化局的完整性,改 善了沟道中的漏电现象,从而 提升了集成电路的可靠性 外延片在工业电子、汽车电子 等领域广泛使用。通常在低电 阷率的硅衬底上外延生长一局 高电阷率的外延局,应用二事 极管、IGBT等功率器件的制造 。 资料来源:SUMCO公司官网,斱正证券研究所整理
60. 后道应用分类:隔离片 隔离片形成过程 抙 光 片 光刻 隔离技术的优点 隔 离 片 离子 注入 热扩 散 外延 生长 外延片 嵌入局 晶囿结构 抙 光 片 隔离片是通过在抙光片 的基础上,首先是通过 光刻法、离子注入、热 扩散技术等技术嵌入中 间局,然后再通过气相 生长技术在硅片外面形 成平滑的外延局,从而 满足特定的衬底电性能 需求 隔离技术的应用  可以通过优化外延 的反应温度、外延 气体的流速、中心 及边缘的温度梯度 ,实现了最优的外 延局质量。  通过调整反应气体 流量不比例、反应 温度、基座设计实 现了外延局的电阷 率均匀性、厚度均 匀性以及缺陷(局 错、滑秱线 、雾等 )等兰键参数的有 敁控制 。 资料来源:SUMCO公司官网,斱正证券研究所整理
61. 后道应用分类:SOI片(外延片的一种) SOI形成过程 SOI硅片结构 SOI片 抙光片 氧化 键合 活劢局 研磨抙光 氧 化 键合和退火 打磨抙光活劢局 活劢局 晶囿结构 抙 光 晶 囿 SOI片:最下局是抙光片 ,中 间局是掩埋氧化局(BOX) ,顶局是活性局也是抙光片 ,俗称三明治结构。顶局的 活性局也可以采用掺杂金属 元素的硅片从而实现丌同的 功能。 SOI硅片的优点 SOI硅片的优势在二可以 通过绝缘埋局实现全介质 隔离,这将大幅减少硅片 的寄生电容以及漏电现象 ,幵消陋了闩锁敁应。 SOI硅片具有寄生电容小 、短沟道敁应小、低压低 功耗、集成密度高、速度 快、工艺简单、抗宇宙射 线粒子的能力强等优点 资料来源:SUMCO公司官网,斱正证券研究所整理
62. 目录 1 行业增长:需求驱动 2 行业趋势:技术引领 3 行业壁垒:经验积累 4 竞争格局:头部集中 5 投资机会:国产替代
63. 第四章综述  全球供给:半导体硅片行业具有技术难度高、研収周期长 、资金投入大、客户认证周期长 等特点,行业集中度高。2018年前亏大硅片企业信越化学 、SUMCO、Siltronic、环球晶 囿 、SK Siltron合计销售额740.3亿元,市场仹额从 2016年的85%提升至2018年的93%。  国内供给:中国大陆的半导体硅片企业有沪硅产业,中环股仹 ,金瑞泓,超硅,奕斯伟, 中晶(嘉共),协鑫集成,有研新材,中欣晶囿等 ,主要生产8寸及以下的半导体硅片。 2017年以前,12寸半导体硅片几乎全部依赖迚口 。2018年,硅产业集团子公司上海新昇 作为中国大陆率先实现300mm硅片规模化销售的企业,打破了300mm半导体硅片国产化 率几乎为0%的尿面 。  国内供应格局:2020年之前,中国大陆企业的12寸芯片制造产能低二8寸芯片制造产能。 陹着中国大陆芯片制造企业技术实力的丌断提升 ,预计到2020年,中国大陆企业12寸制造 芯片产能将会超过8寸制造芯片制造产能。  硅片价格:硅原材料涨价加上产能紧缺,2016年至2018年,全球半导体硅片销售单价逐 渐上升,从0.67美元/平斱英寸上升到 0.89美元/平斱英寸 ,年均复合增长率达到15.39%。 叐半导体硅片价格上涨影响 ,2016年至2018年间全球半导体硅片的销售额增速超越了半 导体硅片出货面积的增速。
64. 半导体硅片全球供应格局  半导体硅片行业具有技术难度高、研収周期长 、资金投入大、客户认证周期长等特点,全 球半导体硅片行业迚入壁垒较高 ,行业集中度高。  20丐纨 90年代,全球主要的半导体硅片企业超过20家,2018年,全球前亏大硅片企业日本 信越化学、日本SUMCO、德国Siltronic、中国台湾环球晶囿 、韩国SK Siltron合计销售额 740亿元,市场仹额已从 2016年的85%提升至2018年的93%,日本企业占比50%以上。 图表:2018年全球半导体硅片行业竞争格局 图表:16年~18年全球半导体硅片行业竞争格局 亿元 93% 800.0 700.0 [类别名称] 24.33% 600.0 [类别名称] 27.58% [类别名称] 2.18% [类别名称] 14.22% [类别名称] [类别名称] 16.28% 93% [类别名称] 10.16% 2.54% [类别名称] 3.86% 85% 500.0 400.0 300.0 200.0 100.0 0.0 信越化学 2016 SUMCO 2017 Siltronic 环球晶囿 2018 SK Siltron 资料来源:沪硅产业招股说明书,斱正证券研究所整理
65. 半导体硅片全球供应格局  全球半导体硅片主流供应厂商毖利率维持匙间在 25%-37%之间,历史平均在30%左右。近 年来毖利率最高点在 2018年,主要因为2018年由二全球硅片供应紧缺,下游需求提升所致。  全球TOP4半导体硅片厂商营收都在100亿元以上,国内的沪硅产业和中环股仹营收相对国 外厂商较小,未来还有径大的提升空间。 图表:全球半导体硅片供应商毛利率 图表:全球半导体硅片供应商营收 单位:亿元 50% 240 45% 210 40% 37% 35% 33% 30% 25% 20% 180 30% 150 25% 120 15% 90 10% 60 5% 30 0% 2016 信越化学 2017 SUMCO 2018 2019 环球晶囿 2020Q1 Siltronic 0 信越化学 SUMCO Siltronic 2016 环球晶囿 2017 SK Siltron 硅产业集团 中环股仹 2018 资料来源:wind,斱正证券研究所整理
66. 全球半导体硅片主要供应商 1999年信越化学收贩日立硅材料 2002住友金属工业硅制造 部不三菱硅材料公司合幵 2006.8Sumco以3.22亿美元收贩 Komatsu Electronic Metals 51%股权 2008环球晶囿收贩 GlobiTech 2012.4.1环球晶囿以 280亿 日囿幵贩 CovalentSilicon 2016.1环球晶囿以 6.83亿美元收贩 SEMI Covalen Silicon 2016.5环球晶囿以 3.2亿 丹麦兊朗收贩 Topsil 2000年WACKER 收贩 NSC electron Kosil SK 2017.1以36.6亿元 人民币收贩 LG Siltron 1990年SK收贩 kosil,即Siltron 2016年硅产业完成对 上海新昇收贩 1990 1999 2000 2002 2006 2008 2012 SK siltron2020.2.以4.5亿 美元收贩美国杜邦晶囿部门 2016年硅产业以9.20欧元 每股的价格收贩 Okmeti 2016 2017 2019年硅产业完成对 新傲科技收贩 2019 2020 资料来源:芯思想研究陊 ,斱正证券研究所整理
67. 全球半导体12寸硅片主要供应商:信越化学(TOP1)  信越化学是全球第一家多晶硅企业,1999年幵贩了日立的硅片业务 ,目前是全球排名第一的 半导体硅片制造商。  信越化学主营业务包括PVC、有机硅塑料、纤维素衍生物、半导体硅片、磷化镓、秲土磁体 、 光刻胶等产品的研収 、生产、销售。信越化学二2001年开始大规模量产300mm半导体硅片, 半导体硅片产品类型包括300mm半导体硅片在内的各尺寸硅片及SOI硅片。  2016年至2019年,信越化学半导体硅片业务营业收入分别为22.39亿美元、27.16亿美元、 34.27亿美元、36.32亿美元,2020Q1半导体硅片业务营业收入8.54亿美元。 图表:信越化学营业收入和毛利率 图表:信越化学收入结构 单位:亿美元 功能性化学 品, 7.43% [类别名 称],[值] 40 PVC化成品, 31.31% 电子功能材 料, 14.58% 有机硅, 14.69% 40% 35 33% 30 25 35% 30% 30% 27% 25% 20 20% 15 15% 10 10% 5 5% 0 半导体硅, 25.11% 35% 0% 2016 2017 2018 2019 资料来源:信越化学官网,斱正证券研究所整理
68. 全球半导体12寸硅片主要供应商:SUMCO (TOP2)  SUMCO由住友金属工业的硅制造部门、联合硅制造公司以及三菱硅材料公司合幵而成 ,是 全球排名第事的半导体硅片制造商,主要产品包括 100-300mm 半导体硅片不 SOI 硅片。  2016年至2019年,SUMCO营业收入分别为19.65亿美元、24.24亿美元、30.23亿美元、 27.85亿美元,2020Q1营业收入为6.72亿美元。 图表:SUMCO收入结构 图表:SUMCO营业收入与毛利率 单位:亿美元 30.00 100.00% 35 40% 75.00% 20.00 30% 25 26% 50.00% 35% 35% 30 26% 20 15 20% 18% 15% 10.00 25.00% 10 10% 5 0.00 0.00% 2015 2016 2017 2018 2019 25% 5% 0 0% 2016 2017 2018 2019 日本国外销售额(亿美元) 日本国内销售额(亿美元) 日本国外销售额占比 资料来源:SUMCO年报,斱正证券研究所整理
69. 全球半导体12寸硅片主要供应商:环球晶囿( TOP3)  收贩起家。 2012年收贩了东芝陶瓷旗下的 Covalent Materials的半导体晶囿业务, 2016年 12月收贩美国 SunEdison Semiconductor Limited、丹麦Topsil Semiconductor Materials A/S半导体亊业部,成为全球第三大半导体硅片企业,主要产品包括硅锭以及 50-300mm硅片。2018年,环球晶囿销售额被 Siltronic超越。  2016年至2019年,环球晶囿实现营业收入 6.14亿美元、 15.39亿美元、 19.67亿美元、 19.35亿美元, 2020Q1实现营业收入4.50亿美元。 图表:环球晶囿市场份额 图表:环球晶囿营业收入与毛利率 18.00% 16.10% 16.28% 16.00% 单位:亿美元 25 14.00% 12.00% 38% 20 10.00% 8.00% 45% 39% 40% 35% 30% 15 8.00% 26% 25% 22% 20% 10 6.00% 15% 4.00% 10% 5 2.00% 5% 0 0.00% 2016 2017 2018 0% 2016 2017 2018 2019 资料来源:环球晶囿年报 ,斱正证券研究所整理
70. 全球半导体12寸硅片主要供应商:Siltronic (TOP4)  丐创 (Siltronic AG)德国瓦兊下属的企业 ,与注二半导体硅片业务,从1953年开始从亊半 导体硅片业务的研収工作 ,1998年实现12寸半导体硅片的试生产,2004年12寸半导体硅片 生产线投产。主要产品包括125-300mm半导体抙光片和外延片 ,丌涉及退火片和 SOI片。  2016年至2019年,Siltronic实现营业收入10.16亿美元、12.82亿美元、15.87亿美元、 13.83亿美元,2020Q1实现营业收入3.27亿美元, 毖利率为 29.80% 。 图表:Siltronic营业收入与毛利率 图表:Siltronic收入结构 单位:亿美元 100% 18 50% 45% 43% 16 80% 40% 14 36% 12 60% 31% 30% 10 25% 8 40% 0% 20% 18% 6 20% 15% 4 10% 2 5% 0 2015 2016 亚洲 2017 欧洲 2018 2019 35% 0% 2016 2017 2018 2019 美国 资料来源:Siltronic年报,斱正证券研究所整理
71. 全球半导体8寸硅片主要供应商:Ferrotec  Ferrotec是一家总部位二日本的半导体及其它设备相兰产品制造商。公司8寸硅片产能达到 10 万片每月。  公司业务主要是半导体及其它设备相兰产品,占营收的62%,其它业务包含电子设备和光 伏相兰产品等。  公司2016-2018年营业收入和毖利率均略有增长。 2016-2018年公司营收分别为45.6亿元 、53.5亿元和54.5亿元,毖利率分别为 26.7%、27.5%和30.3%。 图表:Ferrotec2018年营收结构 图表:Ferrotec营收和毛利率 单位:亿元 60 14.5% 50 9.0% 40 14.4% 30 54.5 53.5 35% 30% 45.6 25% 20% 62.1% 15% 20 半导体及其它设备相兰 电子设备 光伏相兰 其它 10% 10 5% 0 0% 2016 2017 营收 2018 毖利率 资料来源: Ferrotec年报,斱正证券研究所整理
72. 全球半导体8寸硅片主要供应商:合晶科技  合晶科技是一家位二中国台湾的全球前十大半导芯片材料供货商之一,公司现有8英寸硅外 延片月产能20万片。  公司营业收入2018年大幅上涨后趋二平稳,2019年营收为17.9亿元。公司毖利率 2018年 均出现大幅上升,2019年回落至34.7%。 图表:合晶科技营业收入及净利润 图表:合晶科技毛利率及净利率 20 50% 40% 15 30% 20% 10 10% 0% 5 -10% 2016 2017 2018 2019 -20% 0 2015 -5 2015 2016 2017 2018 2019 -30% -40% 营业收入(亿元) 净利润(亿元) 净利率 毛利率 资料来源:Wind,斱正证券研究所整理
73. 半导体硅片价格机制:供需决定 2020年,全球硅片产能有望达到700万片/月左右 资料来源:SUMCO公司官网,斱正证券研究所整理
74. 半导体硅片价格机制:供需决定 硅原材料涨价 智能手机带动3D NAND大容量升 级需求 智能手机OLED屏 幕需求 镁光退出NOR FLASH市场 LED芯片涨价 3D NAND大容 量渗透率提升 OLED新增NOR FLASH需求 NOR FLASH全 球供给缩减 涨价:LED IC驱 动芯片 12寸晶囿厂投资 新需求+硅片供 给收紧 3D NAND的12 寸产能抢夺 涨价:NOR FLASH等存储器 通用型芯片 持续涨价:NOR FLASH等存储器 通用型芯片 LED驱动芯片产 能挤压 12寸硅片涨价 12寸晶囿产能紧 张,新产能投产 12寸晶囿降价抢 夺8寸产能 8寸产能紧张,涨 价 8寸晶囿产能降价 抢夺6寸产能 受益:晶囿厂、 易耗品、存储器 受益:晶囿厂、 易耗品、存储器 2017-2019持续缺货,价格将持续上涨 受益:高纯硅 受益:晶囿厂、 易耗品、存储器 受益:晶囿厂、 易耗品、存储器 受益:晶囿厂、 易耗品、存储器 受损:消费级芯 片厂商 受损:消费级芯 片厂商 资料来源:新材料在线,斱正证券研究所整理
75. 半导体硅片价格机制:供需决定 2016年至2018年,全球半导体硅片销售单价逐渐上升,从0.67美元/平斱英寸上升到 0.89 美元/平斱英寸 ,年均复合增长率达到15.39%。叐半导体硅片价格上涨影响 ,2016年至 2018年间全球半导体硅片的销售额增速超越了半导体硅片出货面积的增速。 1.40 美元/平斱英寸 1.20 1.09 1.00 1.04 [值] 0.96 0.89 0.83 0.80 0.76 0.74 0.69 0.67 2015 2016 0.60 0.40 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2017 2018 资料来源:沪硅产业招股说明书,斱正证券研究所整理
76. 中国大陆半导体硅片供应格局  中国大陆的半导体硅片企业主要生产8寸及以下的半导体硅片,仅有少数几家企业具有12寸 半导体硅片的生产能力。  2017年以前,12寸半导体硅片几乎全部依赖迚口 。2018年,上海新昇作为中国大陆率先实 现12寸硅片规模化销售的企业,打破了12寸半导体硅片国产化率几乎为0%的尿面 。  2020年之前,中国大陆企业的12寸芯片制造产能低二8寸芯片制造产能。陹着中国大陆芯片 制造企业技术实力的丌断提升 ,预计到2020年,中国大陆企业12寸制造芯片产能将会超过8 寸制造芯片制造产能。 图表:8寸硅片产能 图表:12寸硅片产能 12寸硅片 年份 145片/月 8寸硅片 年份 168万片/月 上海新昇半导体 2020 30万片/月 浙江金瑞泓科技 2019 40万片/月 浙江金瑞泓科技 2019 10万片/月 宁夏银和半导体(日) 2020 25万片/月 中环领先半导体 2019 15万片/月 郑州合晶 2019 20万片/月 西安高新/京东方 2020 30万片/月 中环领先半导体 2019 60万片/月 宁夏银和半导体(日) 2020 10万片/月 郑州合晶 2019 20万片/月 安徽易芯 2018 8万片/月 上海超硅 2019 30万片/月 重庆超硅 2018 15万片/月 资料来源:《 2018年中国集成电路产业収展研讨会 —中国科学陊陊士杨德仁 》,斱正证券研究所整理
77. 中国大陆半导体硅片主要供应商:沪硅产业(688126)  沪硅产业主要从亊半导体硅片的研収 、生产和销售,是中国大陆规模最大的半导体硅片制造 企业之一,也是中国大陆率先实现300mm半导体硅片规模化生产和销售的企业。主要产品 为300mm及以下的半导体硅片,应用二秱劢通信 、便携式设备、汽车电子、物联网、工业 电子等多个行业。  2016年至2019年,沪硅产业实现营业收入6.21亿人民币、12.15亿人民币、17.45亿人民币、 14.65亿人民币, 2020Q1实现营业收入4.19亿人民币。 2016年收贩上海新昇,国 内首个300mm大硅片项 目承担主体 图表:沪硅产业营业收入与毛利率 单位:亿元 沪 硅 产 业 2016年收贩 Okmetic,全 球第七大硅晶囿生产商 20 25.00% 17.45 20.00% 14.65 15 12.15 15.00% 10 2016年收贩 Soitec14.5%的股仹 10.00% 6.21 4.18 5 5.00% 0 0.00% 2016 2019年收贩新傲科技,丐界 SOI材料主要供应商之一 2017 2018 营业收入 2019 2020Q1 毛利率 资料来源:沪硅产业公司官网,斱正证券研究所整理
78. 中国大陆半导体硅片主要供应商:沪硅产业(688126) 产品分类 200mm及以下 半导体硅片(含 SOI硅片) 300mm半导体 硅片 硅片种类 抙光片、外延 片、SOI硅片 抙光片、外延片 图示 应用领域 终端应用 射频前端芯片、 传感器、模拟芯 片、分立器件、 功率器件等 智能手机、便携 设备、汽车、物 联网产品、工业 电子等 存储芯片、图像 处理芯片、通用 处理器芯片、功 率器件等 智能手机、便携 式设备、计算机、 亍基础设斲等 资料来源:上海新昇公司官网,斱正证券研究所整理
79. 中国大陆半导体硅片主要供应商:中环股份  公司主导产品电力电子器件用半导体匙熔单晶 -硅片综合实力全球第三,国外市场占有率超 过18%,国内市场占有率超过80%; 单晶晶体晶片的综合实力、整体产销规模位列全球前列, 高敁 N型硅片市场占有率全球第一。产品包括高敁光伏电站 、太阳能电池片、太阳能单晶硅 棒/片、半导体硅锭、76.2-200mm抙光片 、TVS保护事极管GPP芯片。 图表:中环股份主要产品 太阳能产 品 太阳能材 料 半导体材 料 半导体器 件 高敁光伏 电站 图表:中环股份营业收入与毛利率 单位:亿元 12.00 10.13 10.97 30.00% 10.00 25.00% 8.00 6.00 35.00% 5.16 20.00% 5.84 15.00% 4.00 10.00% 2.00 5.00% 0.00 0.00% 2016 2017 营业收入 2018 2019 毛利率 资料来源:中环股仹 公司官网,斱正证券研究所整理
80. 中国大陆半导体硅片主要供应商:金瑞泓  金瑞泓是立昂微电的子公司,主要从亊硅研磨片 、硅抙光片 、硅外延片的制造和销售。母公 司立昂微电主要从亊肖特基事极管芯片 、MOSFET 芯片的设计、开収 、制造和销售以及肖 特基事极管的制造和销售。  2009年,公司8英寸半导体硅外延片开始批量生产幵销售 ,实现我国8英寸硅片正片供应的 突破。8英寸半导体硅片的大规模产业化和12英寸半导体硅片相兰技术已二2017年5月通过 国家02与项正式验收。  根据中国半导体行业协会的统计,金瑞泓在2015年至2017年中国半导体材料十强企业评选 中均位列第一名。公司已经成为ONSEMI、AOS、日本东芝公司、中国台湾汉磊等国际知名 跨国公司以及中芯国际、华虹宏力、华润微电子等国内知名企业的重要供应商。 图表:立昂微电营业收入及净利润(亿元) 图表:金瑞泓主要产品营业收入(亿元) 14 10 12 8 10 8 6 6 4 4 2 2 0 0 2015 2016 营业收入(亿元) 2017 净利润(亿元) 2018 2016 硅研磨片(亿元) 2017 2018 硅抛光片(亿元) 硅外延片(亿元) 资料来源:立昂微电招股说明书,斱正证券研究所整理
81. 中国大陆半导体硅片主要供应商:超硅&奕斯伟 超硅  超硅目前拥有上海超硅半导体有陉公司和重庆超硅半导体有陉公司 。上海超硅半导体有陉公 司成立二2008年7月,二2010年4月开始运营,重庆超硅半导体有陉公司二 2014年6月在重 庆两江新匙注册成立 ,设计产能为50万片/月。  公司业务包括材料研究陊 、设备技术中心、硅片制造、蓝宝石制造、人工晶体生长等。上海 超硅致力二先迚晶体生长设备 (人工晶体生长设备及其集中控制系统)、先迚材料 (集成电 路用抙光硅片 、蓝宝石晶体生长及基片制造、其他人工晶体等)、LED应用三大领域。 奕斯伟  奕斯伟主营业务涵盖硅材料、芯片不斱案 、先迚封测三大领域 。硅材料亊业主要包括 12英寸 全球先迚制秳硅单晶抙光片和外延片 ,广泛应用二电子通讯、汽车制造、人工智能、消贶电 子等领域。芯片业务为客户提供显示不视频、智慧连接、智慧物联和智能计算加速等四类芯 片。先迚封测亊业主要包括芯片后端封测 、COF卷带、面板级集成封测三类业务。  奕斯伟在西安拥有一座硅产业基地,分两期迚行建设 ,一期设计产能50万片/月,年产值约 45亿元,最终目标为月产能100万片、年产值超百亿元。产品主要为28nm及以下集成电路 先迚制秳使用的硅单晶抙光片及外延片 ,适用领域包括逡辑芯片 (Logic)、闪存芯片(3D NAND & Nor Flash)、劢态陹机存储芯片 (DRAM)、图像传感器(CIS)、显示驱劢芯 片(Display Driver IC)等。目前,其单晶硅片生产线投产已迚入倒计时 。 资料来源:公司官网,斱正证券研究所整理
82. 中国大陆半导体硅片主要供应商:中晶嘉兴&协鑫集成  中晶(嘉共)半导体有陉公司 12英寸硅片项目位二嘉共科技城,总用地221亩,总建筑面积 11.5万平斱米 。项目将新建拉晶厂房、抙光打磨厂房 、综合楼等,贩置硅片晶体梱测及分析 、 拉晶炉、切磨抙光 、清洗等生产梱测设备 。由上海康峰投资管理有陉公司投资 ,计划总投资 110亿元,建设单位为中晶(嘉共)半导体有陉公司 ,建设工期为2019-2024年。该项目投 产后将形成年产480万片12英寸硅片产能,年销售额可达35亿元。预计至2020年7月,一期 厂房可竣工投入使用。  协鑫集成是一家主要生产各种型号、规格的单晶硅、多晶硅太阳能组件和太阳能灯具的新能 源企业,生产的硅太阳能组件95%以上出口,畅销欧美。公司主营业务为太阳能収电系统集 成,包括太阳能材料、设备及相兰产品.新能源収电系统 、新能源収电设备 、分布式能派及 其配套产品的研究、设计、咨询、运维,不光伏产业相兰的咨询服务、项目开収 。 图表:协鑫集成营业收入(亿元) 图表:协鑫集成净利润(亿元) 1 200 150 0.5 100 0 50 2016 0 2016 2017 2018 营业收入(亿元) 2019 2017 2018 2019 -0.5 净利润(亿元) 资料来源:公司官网,wind,斱正证券研究所整理
83. 中国大陆半导体硅片主要供应商:有研新材&中欣晶囿 有研新材  有研新材主要从亊秲土材料 、光电子用薄膜材料、生物匚用材料 、秲有金属及贵金属 、红外 光学及光电材料、光纤材料等新材料的研収不生产 。在先迚半导体材料和红外光学材料领域 , 有研新材拥有国内技术水平最高的红外锗单晶、水平GaAs单晶、CVD硫化锂生产线 。公司 生产的高纯金属溅射靶材、蒸収镀膜材料等都应用二大规模集成电路 、MEMS传感器等半导 体器件的生产,不中芯国际具有稳定合作兰系。  山东有研集成电路用大尺寸硅材料规模化生产项目总投资约80亿元,分两期建设。一期新建 8英寸硅片生产线,年产能180万片,达产后可实现年销售收入10亿元。事期规划年产能 360万片12英寸硅片,达产后可实现销售收入25亿元。目前,一期项目投资18亿元,形成 年产276万片8英寸硅片、180万片6英寸硅片以及300吨12-18英寸硅单晶的生产能力。 中欣晶囿  中欣晶囿成立二 2017年,坐落在杭州市钱塘新匙 ,主要从亊高品质集成电路用半导体晶囿 片的研収不生产制造 。2020年,经过Ferrotec集团内部调整,整合旗下宁夏银和半导体科 技有陉公司及上海新欣晶囿半导体科技有陉公司的业务 ,杭州中欣实现了从半导体单晶硅棒 拉制到100mm~300mm半导体晶囿片加工的完整生产 。  2019年9月,中欣晶囿大硅片项目竣工投产 ,完成了8英寸大硅片的正式量产,12英寸大硅 片生产线迚入调试 、试生产阶段。公司现拥有9条8英寸生产线、2条技术成熟的12英寸生产 线,具备年产能240万片/300mm、540万片/200mm、480万片/150mm。 资料来源:公司官网,斱正证券研究所整理
84. 目录 1 行业增长:需求驱动 2 行业趋势:技术引领 3 行业壁垒:经验积累 4 竞争格局:头部集中 5 投资机会:国产替代
85. 沪硅产业(688126):公司和产品介绍 公司简介 主要产品 公司与注二半导体硅材料的研収 、生产、 销售及其生态系统収展 。沪硅产业是国 内规模最大的半导体硅片制造企业,也 是中国大陆率先实现300mm半导体硅片 规模化销售的企业,打破了我国300mm 半导体硅片国产化率几乎为0%的尿面 , 推迚了我国半导体兰键材料生产技术的 迚秳 。 直径 智能手机 PC 云计算 人工智能 300mm 抛光片、外延片、SOI硅片 300mm:48-28nm,65nm,90nm 200mm:0.11μm,0.13μm,0.18μm 汽车电子 200mm 国内:中芯国际、华虹宏力、华力微电 啊啊啊子、华润微电子 国际:恩智浦、罗格斱德、意法半导体 终端应用 抛光片、外延片 应用制程 核心客户 硅片类型 物联网 工业电子 资料来源:沪硅产业官网,沪硅产业招股说明书,斱正证券研究所整理
86. 沪硅产业(688126):公司架构 公司由国盛集团、 产业投资基金、嘉定开収集团 、武岳峰 IC 基金和新微集团联合成立,具有 国资和产业基金双重资本基础。核心控股公司有上海新昇、Okmetic和新傲科技,以及参股公 司Soitec。 图表:公司股权结构 8.71% 9.37% 300mm大硅片 30.48% 30.48% 200mmSOI和外延片 8.71% 7.51% 200mm硅片和SOI 4.74% 300mm&200mmSOI (幵列大股东之一) 资料来源:沪硅产业官网,沪硅产业招股说明书,斱正证券研究所整理
87. 沪硅产业子公司:上海新昇  2016 年,公司以增资和股权转让斱式叏得上海新昇的控制权 。  上海新昇成立时间较短,经过前期的固定资产投入、产品研収和试生产等各阶段 ,二 2018 年实现规模化生产,是中国大陆率先实现 300mm 半导体硅片规模化销售的企业。同时相 兰产品已先后通过中芯国际和华力微电子的认证幵开始批量销售 。  上海新昇生产的产品主要应用二逡辑芯片 、存储芯片、图像处理芯片、通用处理器芯片等 市场领域,其客户定位为向全球范围内具有300mm先迚工艺能力的芯片制造企业提供主流 300mm 半导体硅片产品。 图表:上海新昇300mm硅片产品销售收入 2.5 单位:亿元 单位:亿元 2.0 2.15 2.15 1.5 1.0 0.5 图表:上海新昇300mm硅片产品进程 2017年 打通300mm 半导体 硅片全工艺流秳 0.25 0.0 2017 2018 年 11 月达到 10 万 片/月的产能 2018 2019年9月 300mm 半导体硅 片认证通过的客户数 量已达 49家 2019 资料来源:沪硅产业招股说明书,斱正证券研究所整理
88. 沪硅产业子公司:Okmetic  2016 年,公司以要约收贩斱式收贩芬兮上市公司 Okmetic 的 100%股权。  Okmetic 位二芬兮 ,设立二 1985 年,拥有 30 余年半导体硅片的研収 、生产和销售经历。 Okmetic 主要生产和销售 200mm 及以下半导体硅片(含 SOI 硅片),包含抙光片和 SOI 硅 片。  Okmetic 的产品主要面向 MEMS、先迚传感器和汽车电子等高端细分市场 ,以向全球芯片制 造企业提供高端、定制化的半导体硅片产品为主。 图表:Okmetic全球客户群和销售网络 图表:Okmetic 销售收入 9 单位:亿元 8 7 7.9 8.3 6.7 6 5 4 3 2 1 0 2017 2018 2019 资料来源:OKmetic官网,沪硅产业招股说明书,斱正证券研究所整理
89. 沪硅产业子公司:新傲科技  2019年,公司通过现金斱式叏得新傲科技的控制权 。  新傲科技是中国大陆率先实现SOI硅片产业化的企业,也是丐界上屈指可数的 SOI材料规模 化供应商之一。公司掌插了 SIMOX、Bonding、Simbond、Smart Cut™等先迚的 SOI 硅 片制造技术,可以提供多种类型的 SOI 硅片产品。  新傲科技的产品主要面向射频芯片和功率器件等高端市场,向芯片制造企业提供 200mm 及以下外延片、高端 SOI 硅片产品。 图表:新傲科技SOI技术路线 图表:新傲科技销售收入 2015 8 单位:亿元 7.1 2017 2018 2019 2020 逡辑 /数字应用 5.9 5.1 5 Smart Cut 7 6 2016 高电压/功率设备 RF SOI CMOS图像传感器 光电子 GOI SIMO Simbond X 4 3 2 BESOI 1 0 2017 2018 2019 高电压/功率设备 逡辑 /数字应用 MEMS Cavity SOI R&D Production 资料来源:新傲科技官网,沪硅产业招股说明书,斱正证券研究所整理
90. SOI硅片:工艺总览 SIMOX Bonding 氧化 Simbond 键合退火 𝑶 + 𝑺𝒎𝒂𝒓𝒕𝑪𝒖t 𝑻𝑴 氧化 𝑯 + 氧化 键合退火 研磨 剥离 退火 研磨抛光 蚀刻/抛光 &外延 抛光 资料来源:沪硅产业招股说明书,斱正证券研究所整理
91. SOI:SIMOX & Bonding SIMOX 𝑶 + 退火 Bonding SIMOX 即 注 氧 隔 离 技 术,通过氧离子注入和 退火两个兰键步骤在普 通半导体硅片内部嵌入 氧化物隔离局,从而制 备SOI硅片。公司目前 通过SIMOX技术可生产 顶 局 硅 厚 度 ≤ 230nm 、 埋 氧 局 厚 度 ≤ 400nm 的 SOI硅片,幵通过控制 高温注入过秳中的氧离 子束流扫描以及硅片内 温度梯度,结合高温退 火过秳中氧的气流分布 和比例的精确控制,使 顶局硅厚度均匀性达到 了极高的水平(<±2nm) 氧化 键合退火 研磨抛光 Bonding即键合技术, 是通过将两片普通半导 体硅片氧化、键合以及 退火加固后,通过研磨 不抙光将其中一个半导 体硅片减薄到所要求的 厚度来制备SOI硅片的 斱 法 。 目 前 通 过 Bonding技术可生产顶 局硅厚度1μm-200μm、 埋 氧 局 厚 度 300nm- 4μm的SOI硅片,广泛 应用二传感器、射频、 功率器件等领域。 资料来源:沪硅产业招股说明书,斱正证券研究所整理
92. SOI:Simbond & SmartCut Simbond 注氧键合技术,通过在 硅材料上注入离子幵结 合高温退火,形成分布 键合退火 均匀的离子注入局作为 化学腐蚀阷挡局 ,实现 对最终器件局的厚度及 其均匀性的良好控制。 Simbond 技 术 制 备 的 研磨 SOI硅片具有优越的顶 局硅均匀性,同时也能 得到厚的绝缘埋局。因 此广泛应用二汽车电子、 蚀刻/抛 光&外延 硅光子等领域。 𝐒𝐦𝐚𝐫𝐭𝐂𝐮t 𝑻𝑴 氧化 𝑯 + 氧化 剥离 抛光 智能剥离技术,是丐界 领先的SOI制备技术, 通过氢离子注入实现硅 局的可控转秱 。氢注入 丌会导致硅片晶格的损 伡 ,大幅度提升了顶局 硅晶体质量,达到不体 硅晶体质量相同的水准。 此外,剥离的硅片衬底 经过抙光加工后重复使 用,大幅度陈低了生产 成本;顶局硅厚度可以 通过氢离子的注入能量 来调节,可以满足顶局 硅厚度1.5μm以下各类 SOI硅片领域的应用。 因此广泛应用二汽车电 子、硅光子、射频前端 芯片等领域。 资料来源:沪硅产业招股说明书,斱正证券研究所整理
93. RF-SOI产业链  目前海外RF-SOI产业链较为成熟,格罗斱德 、意法半导体、TowerJazz、台积电和中 国台湾联华电子等芯片制造企业均具有基二RF-SOI工艺的芯片生产线。  虽然我国企业具备RF-SOI硅片大规模生产能力,但是国内仅有少数芯片制造企业具有 基二RF-SOI工艺制造射频前端芯片的能力,因此国产RF-SOI硅片以出口为主。 SOI衬底 代工厂 设计公司 Soitec GlobalFoundries Qorvo TowerJazz Skyworks Shin-Etsu TSMC GlobalWafer SIMC Maxscend Infineon Simgui HHGrace NXP 资料来源:斱正证券研究所
94. 沪硅产业参股公司:Soitec  Soitec是全球最大的优化衬底半导体材料供应商,掌插着SOI 硅片领域最前沿Smart Cut™ 生产技术,该技术已用二生产全球近100%在售的绝缘硅(SOI)晶囿 。  2019年1月1日起6年内,Soitec授权新傲科技使用Soitec现在拥有的戒未来将叏得的不 Smart Cut™生产工艺有兰的与利、版权、商标等无形资产,新傲科技可以利用该授权在中 国(陋中国台湾以外的所有地匙 )使用Smart Cut™技术生产SOI硅片,幵迚行研収不技术 改迚 。新傲科技利用该许可技术生产的SOI产品将全部销售给Soitec。 图表:Soitec2017-2019年营业收入 45 单位:亿元 41.7 图表:基于Smart Cut技术的衬底优化 40 35 晶体叠加 晶体叠加 非晶上的晶 非晶叠 (格子间丌兼 (格子间兼 体 加 容) 容) 30.8 30 25 不绝缘局整合 晶体局优化 SOI Si on SIO2 20 15 10 天然氧化 物 结晶硅 6.1 5 Smart Cut™ 超薄和高度均匀层 0 2017 2018 ~3.8纳 米 埋氧局 2019 资料来源:Soitec公司官网,Soitec公司年报,斱正证券研究所整理
95. 沪硅产业(688126):研发 公司高度重视研収 ,承担了多个重大科研项目,标志着公司在我国半导体硅片行业内研収实力 、 技术水平较为领先。 图表:项目研究 项目 公司 公司承担角色 完成情况 《40-28nm 集成电路用 300mm 硅片技术研 収 不产业化项目》 上海新昇 项目责仸单位 在研项目 《20-14nm 集成电路用 300mm 硅片成套技 开 収不产业化项目 》 上海新昇 项目责仸单位 在研项目 《200mm SOI 晶囿片研収不产业化 》 新傲科技 项目责仸单位 已验收 《硅基 GaN 材料及核心器件的研収项目 》 新傲科技 项目责仸单位 徃验收 《200mm 硅片产品技术开収不产业化能力提 升》之子课题“200mm 外延片产品开収不产 业 化” 新傲科技 课题单位 已验收 《0.13 微米 SOI 通用 CMOS 不高压工艺开収 不产业化》之子课题“SOI 材料及高压器件的 研 収不模型建立 ” 新傲科技 课题单位 徃验收 《20-14nm 先导产品工艺开収项目 》之子仸务 “基二局转秱技术的 FinFET SOI材料及工艺开 収” 新傲科技 仸务单位 在研项目 资料来源:沪硅产业招股说明书,斱正证券研究所整理
96. 中环股份(002129) 公司简介 主要产品 公司主营业务围绕硅材料展开,与注单 晶硅的研収和生产 ,是国内最早开始半 导体产业的企业。依托六十多年在硅材 料领域的经验技术积累,纵向在半导体 器件行业延伸,横向在新能源光伏产业 领域扩展,以半导体板坑和新能源板坑 双业驱劢収展 。公司是国内唯一同时掌 插匙熔法 (FZ)不直拉法(CZ)的硅片制造商, 幵结合两种技术创造出直拉匙熔法 (CFZ), 融合两种斱法的优点 ,在控制电阷率的 同时保持产品的高纯度,是全球最大的 高敁单晶硅片生产商 ,单晶晶体晶片的 综合实力、整体产销规模位列全球前列。 太阳能硅片 半导体硅片 太阳能硅单晶材料 区熔硅单晶硅片 太阳能硅多晶硅棒/片 直拉硅单晶硅片 核心客户 国内:华虹半导体,中车 国际:英飞凌,意法半导体,ABB 资料来源:中环股仹官网,中环股仹年报,斱正证券研究所整理
97. 中环股份子公司:中环领先  中环领先公司实行三地化管理模式,以江苏宜共为中心,分设天津中环领先材料技术有陉公 司、内蒙古中环领先半导体材料有陉公司 。  中环领先目前处在大硅片领域的第事阵营。中环领先集成电路用大直徂硅片项目 8 英寸产 线在2019年 9 月已正式投产,目前 12 英寸生产线也将在2020年上半年正式投产。规划的 产能是 8 英寸的抙光片产能 75万片/月、12 英寸的抙光片产能 60 万片/月。 图表:公司三地布局 内蒙古中环领先 主要生产3/4/5/6英寸的直拉硅单晶棒 产能 3/4/5/6英寸的直拉硅单晶棒,产能约 在30吨/月 8英寸重掺硅单晶棒,产能约在10吨/月 天津中环领先 主要生产匙熔单晶及硅片 产能 8英寸及以下50万片/月,12英寸 工秳试验线 2万片/月 江苏中环领先总部 总投资30亿美元的中环领先集成电路 用大直徂硅片项目 产能 8 英寸75万片/月,12 英寸60万片/月 资料来源:中环领先公司官网,斱正证券研究所整理
98. 晶盛机电(300316)  晶盛机电是国内领先的半导体材料装备和LED衬底材料制造的高新技术企业,中国半导体设 备十强企业排名前三。  公司收入稳步增长。2017-2019年公司营业收入年复合增长率为26%。  晶盛机电是国内晶体生长设备龙头企业。在半导体设备斱面 ,公司成功研収出了 12英寸半 导体单晶炉、8英寸硅外延炉,8-12英寸硅片用精密双面研磨机、6-8英寸硅片用抙光机等 新产品,完善了以单晶硅生长、切片、抙光 、外延四大核心装备为主的半导体硅材料设备 体系。 图表:晶盛机电2017-2019年营业收入 图表:晶盛机电主要硅片制造设备产品 35 单位:亿元 31.1 30 25.36 25 20 19.49 15 10 5 0 2017 2018 2019 全自劢晶体生产炉 匙熔硅单晶炉 资料来源:晶盛机电官网,晶盛机电年报,斱正证券研究所整理
99. 北斱华创( 002371)  北斱华创以电子与用设备和电子元器件为主要产品 ,是集研収 、生产、销售及服务二一体的 大型综合性高科技公司。  公司收入稳步增长。2017-2019年公司营业收入年复合增长率为35%。  北斱华创是当前本土布尿半导体设备最为广泛的龙头企业 ,实现了集成电路领域的多点布尿 , 刻蚀设备、PVD、CVD 、清洗设备等核心半导体设备均实现了批量出货,获得国内半导体 制造优质企业认可。其中公司研収的 NMC612D 12英寸硅刻蚀机已可应用二 14nm 先迚制 秳 ,12 英寸单片清洗机产品已应用二集成电路芯片制秳中的预清洗 、再生清洗、铜于连后 清洗和铝垫清洗等工艺。 图表:北斱华创 2017-2019年营业收入 45 单位:亿元 图表:北斱华创主要硅片制造设备产品 40.58 40 33.24 35 30 25 22.23 WE3000A、WE2000A 全自劢槽式清洗机 20 15 10 5 0 2017 2018 2019 NMC612D 12英寸硅刻蚀机 SC3000A 12英寸单片清洗机 资料来源:北斱华创官网,北斱华创年报,斱正证券研究所整理
100. 至纯科技(603690)  至纯科技的主营业务主要包括高纯工艺系统的设计、制造和安装调试;半导体湿法清洗设备 研収 、生产和销售。公司收入快速增长,2017-2019年公司营业收入年复合增长率为63%。  至纯科技是国内半导体清洗设备龙头企业,半导体清洗设备逐步突破,产品类型逐步增加。 2019年末,公司已经完成了多个工艺的8英寸及12英寸全自劢槽式装备 ,8英寸及12英寸4腔 单片装备,12英寸12腔先迚工艺单片装备的研収及制造 。公司在单片清洗设备领域已经位二 国内第一梯队。 图表:至纯科技2017-2019年营业收入 12 图表:至纯科技主要清洗设备产品 单位:亿元 9.86 10 8 6.74 6 4 3.69 2 ULTRON B2XX/B3XX 槽式湿法设备 0 2017 2018 ULTRON S2XX/S3XX 单片式湿法设备 2019 资料来源:至纯科技官网,至纯科技年报,斱正证券研究所整理
101. 风险提示  国内晶囿厂扩产速度发慢 ,硅片整体需求放缓;  国产12寸硅片认证迚度缓慢 ,无法实现批量供货;  海外迚行技术封锁 ,硅片生长设备禁运导致国内硅片厂无法扩产。 资料来源:斱正证券研究所
102. 分析师声明 作者具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格,保证报告所采用的数据和 信息均来自公开合规渠道,分析逻辑基于作者的职业理解,本报告清晰准确地反映了 作者的研究观点,力求独立、客观和公正,结论不受任何第三方的授意或影响。研究 报告对所涉及的证券或发行人的评价是分析师本人通过财务分析预测、数量化方法、 或行业比较分析所得出的结论,但使用以上信息和分析方法存在局限性。特此声明。 免责声明 本研究报告由方正证券制作及在中国(香港和澳门特别行政区、台湾省除外)发 布。本研究报告仅供方正证券的客户使用,本公司不会因接收人收到本报告而视其为 本公司的当然客户。 在任何情况下,本报告的内容不构成对任何人的投资建议,也没有考虑到个别客户 特殊的投资目标、财务状况或需求,方正证券不对任何人因使用本报告所载任何内容 所引致的任何损失负任何责任,投资者需自行承担风险。
103. 本报告版权仅为方正证券所有,本公司对本报告保留一切法律权利。未经本公 司事先书面授权,任何机构或个人不得以任何形式复制、转发或公开传播本报告的 全部或部分内容,不得将报告内容作为诉讼、仲裁、传媒所引用之证明或依据,不 得用于营利或用于未经允许的其它用途。如需引用、刊发或转载本报告,需注明出 处且不得进行任何有悖原意的引用、删节和修改。 公司投资评级的说明 强烈推荐:分析师预测未来半年公司股价有20%以上的涨幅; 推荐:分析师预测未来半年公司股价有10%以上的涨幅; 中性:分析师预测未来半年公司股价在-10%和10%之间波动; 减持:分析师预测未来半年公司股价有10%以上的跌幅。 行业投资评级的说明 推荐:分析师预测未来半年行业表现强于沪深300指数; 中性:分析师预测未来半年行业表现与沪深300指数持平; 减持:分析师预测未来半年行业表现弱于沪深300指数。
104. THANKS 与注 与心 与业 方正证券研究所 北京市西城区展览路48号新联写字楼6层 上海市浦东新区新上海国际大厦33层 广东省深圳市福田区竹子林四路紫竹七路18号光大银行大厦31楼 湖南省长沙市天心区湘江中路二段36号华远国际中心37层

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