2014年起，随着中国各半导体制造生产线投产、制造技术的慢慢的提升与终端商品市场的快速的提升，中国大陆半导体硅片市场步入了飞跃式发展阶段。硅片是制造半导体芯片的重要材料，在全球半导体材市场料中的份额达到36%。硅基材料由于抗辐射、耐高温性能好、可靠性高等特点，在上世纪60年代后期逐步取代锗基材料成为主流半导体材料，目前95%以上的半导体芯片和器件由硅基材料制造。

　　伴随着中国大陆承接第三次半导体行业转移以及政府对半导体行业的全力支持，中国大陆晶圆生产线建设有望迎来新一轮发展浪潮。2010-2018年，我国多晶硅、硅片、电池片、组件产量分别增加了4倍、8倍、7倍和6倍多。我国光伏行业仍处于成长期，未来发展空间巨大。

　　根据SEMI预计，2017-2020年，全球共将投产62座半导体晶圆厂，中国大陆新建投产约26座，占比高达42%。此轮建厂潮主要以12英寸晶圆厂为主，若能够落地，将大大拉动对半导体设备的需求。

　　2016年至2018年，全球半导体硅片销售金额从72.09亿美元增长至114亿美元，CAGR达25.75%。与此同时，2016至2018年，全球半导体硅片出货面积从107.38亿平方英寸增长至127.32亿平方英寸，CAGR达8.89%。中国大陆半导体硅片销售额从5.00亿美元上升至9.96亿美元，年均复合增长率高达41.17%，远高于同期全球增速。

　　全球半导体硅片市场大多分布在在几家大企业，行业集中度高，技术壁垒较高。2018年全球半导体硅片（包括抛光片、外延片、SOI硅片）行业销售额合计为120.69亿美元。其中，行业前五名企业的市场占有率分别为：日本信越化学市场占有率29%，日本SUMCO市场占有率25%，德国Siltronic市场占有率15%，中国台湾环球晶圆市场占有率为14%，韩国SKSiltron市场占有率占比为11%。硅产业集团（含新傲科技）占全球半导体硅片市场份额2.20%。

　　硅基材料稳定性很高、可靠性高，大范围的应用于传感器、分立器件、光电子器件以及存储、处理器、模拟、逻辑等集成电路用芯片制造领域。硅片是用来制造晶圆的材料，是半导体制作环节的核心材料，一般是单晶硅片。工艺流程需要经过以下步骤。

　　单晶炉是硅片拉晶工艺必需的设备。硅片的直径越大，在一个硅片上经一次工艺循环可制作的集成电路芯片数就越多，每个芯片的成本也就越低，更大直径硅片是硅片制各技术的发展趋势。在制作的完整过程中，核心在拉晶环节，单晶炉是硅片拉晶工艺必需的设备。目前，用于晶体生长的生长炉设备的投资额较大，占晶圆生产设备总投资额的25%。

　　按照尺寸（以直径计算）分类，半导体硅片主要有50mm（2英寸）、75mm（3英寸）、100mm（4英寸）、150mm（6英寸）、200mm（8英寸）、300mm（12英寸）等规格，现已发展到18英寸（450mm）。目前，全球市场主流的产品是200mm、300mm直径的半导体硅片。

　　按照工艺类型，半导体硅片可分为抛光片、外延片和以SOI硅片为代表的高端硅基材料，抛光片去除了表面残留的损伤层，实现了硅片表面的平坦化，可用于制作存储芯片、功率器件及外延片的衬底材料；外延片在抛光面上生长新硅的单晶层，使之符合特定器件性能要求，可用于通用处理器芯片、图形处理器芯片、二极管、IGBT功率器件的制造；SOI硅片能够减少寄生电容和漏电现象，消除闩锁效应，被用于射频前端芯片、功率器件、汽车电子等领域。

　　抛光片是应用场景范围最广泛，用量最大、最基础的产品，其他的硅片产品也都是在抛光片的基础上二次加工产生的。抛光片去除了表面残留的损伤层，实现了硅片表面的平坦化，可用于制作存储芯片、功率器件及外延片的衬底材料；外延片在抛光面上生长新硅的单晶层，使之符合特定器件性能要求，可用于通用处理器芯片、图形处理器芯片、二极管、IGBT功率器件的制造；SOI硅片能够减少寄生电容和漏电现象，消除闩锁效应，被用于射频前端芯片、功率器件、汽车电子等领域。

　　按照单晶生长方法硅片可分为：直拉法制备的单晶硅，称为CZ硅片；磁控直拉法制备的单晶硅，称为MCZ硅片；悬浮区熔法制各的单晶硅，称为FZ硅片。

　　制程的不断缩小提升了对半导体硅片的技术方面的要求。遵循摩尔定律，半导体制程的线nm、65nm、45nm、28nm、14nm、7nm。随着制程线宽的不断缩小，芯片制造工艺对硅片缺陷密度与缺陷尺寸的容忍度不断降低。对应在半导体硅片的制作的完整过程中，需要更加严格的控制硅片表面的粗糙度、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。

　　硅片是半导体芯片制备的基础原材料，目前90%以上的芯片和传感器是基于半导体单晶硅片制造而成，2018年我国硅片占晶圆厂制造材料的总比重高达30%，是不可或缺的制备材料，2018年全球硅片出货接近130亿平方英寸，增速7.81%。

　　硅片产能在扩增，单晶硅片比例迅速上涨。根据中国光伏协会的数据，2018年国内硅片总产能146GW，其中单晶硅片产能72GW，占硅片总产能的49.3%。预计2019年全年硅片总产能为185GW，其中单晶硅片产能为99GW。产量方面：2018年硅片总产量107.1GW，其中单晶硅片产量为49GW；2019年上半年硅片总产量63GW，其中单晶硅片产量37GW，占比58.7%。

　　在经历了2018年硅片需求的快速地增长后，尽管2019年下游景气度不佳，但IHS Markit估计2019年硅片需求仍将继续增长3.6%，供应缺口会一直延续到2022年。

　　光伏单晶硅片产能扩张，单晶炉需求旺盛。2019年的硅片市场需求预测在120-140GW，同比增长10-25%，预计未来几年仍呈稳步增长态势。预测全年基于P型单晶硅片的P-PERC电池片出货量有望增加至95GW，由此对单晶硅片的需求在大幅增加。

　　单晶电池性价比凸显，下游需求旺盛，单晶电池市占率有望从2018年的45%上升到2025年的73%。同时，单晶电池此前盈利能力提升推高了厂商扩产意愿，去年四季度以来单晶电池片产能扩张速度快于单晶硅片速度，硅片供应偏紧，价格坚挺。在此背景下，硅片厂商相继扩大单晶硅片产能以满足下游需求，从而刺激单晶炉需求。

　　硅片制造工序为拉晶—切片—磨片—倒角—刻蚀—抛光—清洗—检测，其中拉晶、抛光和检测为硅片制造核心环节，对应设备分别为单晶炉（占整体设备价值量25%）、CMP抛光机（25%）、检测设备（15%）。目前，硅片制造设备主要被日韩、欧美企业垄断，代表厂商有德国CGS、日本齐藤精机、KoYo等。国产设备由于起步较晚，在硅片制造环仍处于发展阶段，进口替代市场极大，代表厂商有晶盛机电、北方华创、中微半导体等，其中晶盛机电的8英寸单晶炉逐步开始实现国产化替代，12寸单晶炉开始小批量生产，现已交付上海新昇使用，并在SEMICON China2018展会上推出了滚圆机、截断机、双面研磨机、全自动硅片抛光机等新品设备，进一步向硅片制造全制程延伸。

　　供不应求和寡头垄断的格局下（五大半导体硅片供应商市场规模合计占94%），硅片价格水涨船高，2016-2018年间硅片价格暴涨40%。面对这一情况，我国只能大幅兴建晶圆制造厂，根据SEMI统计，过去两年间，全球新建17座12寸晶圆制造厂，其中有10座位于中国大陆；从2017年到2020年，预计全球新增半导体产线条位于中国大陆。晶圆制造厂的大量兴建，必然催生硅片制备设备的需求，由此为设备国产化带来突破契机。

　　1：单晶硅渗透率快速提升。2018年单晶硅（N型和P型）合计占比45%，到2019年上半年占比提升至58.5%，首次超过多晶硅片，2019年全年单晶硅占比有望达到62%，成为市场主导硅片。据协会预测，2020-2022年单晶硅（包括类单晶）仍快速挤占多晶硅市场占有率，2022年多晶硅市场占比仅剩下12%（预测值）。

　　未来发展的新趋势2：大硅片化。大硅片化是通过提升硅片的面积来增效，最终达到降低BOS成本和LCOE成本的目的。现阶段比较流行的硅片尺寸为M2和M4，行业两大龙头生产商均在推广大硅片，有效提升硅片的发光面积达到增加发电功率的效能，以降低BOS成本和LCOE成本。当前，大尺寸硅片渗透率仍较低，预计在2020—2021年加速渗透。2019年预计仅有16.7GW的硅片尺寸大于156.75mm，占总硅片出货量的13%，预计未来几年大尺寸硅片的出货量将大幅提升。

　　未来发展的新趋势3：薄片化。前期薄片化进程发展迅速，得益于金刚线切割的应用，硅片厚度从200um减少到170um，厚度减少15%，金刚线um级别。现阶段多晶和单晶硅片的切片常见厚度分别为170um和160um。硅片厚度仍有进一步减少的空间，但发展速度预计缓慢。未来随着金刚线技术的持续发展，硅片厚度有进一步减少的空间，但由于受多种因素影响，切片厚度的发展速度慢于预期。当前的PERC技术条件下，过薄的PERC电池会产生翘曲，由此行业预计适应当前PERC电池加工要求的硅片极限厚度为150-160um，仍有下降空间。同时预计2025年厚度可下降到150um以下，相当于同体积硅料制得的硅片数量提高13%。但由于受多种因素影响，切片厚度的发展速度慢于预期。

　　硅片作为大多数半导体器件的基础核心材料，其国产化在中国的高端制造领域具有非凡的国家战略意义。但是由于硅片制造业极高的技术壁垒，加上中国技术发展起步较晚，导致中国本土国产化比率相当低。近来来国家在政策和资本等各方面给予全力支持，中国本土企业在市场、政策、资金的推动下开始加快速度进行发展，未来有望逐步实现国产替代。

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