硅是常见的半导体材料之一。硅元素在地壳中含量约27%,仅次于氧元素。硅元素以二氧化硅和硅酸盐的形式大量存在于沙子、岩石、矿物中,储量丰富并且易于取得。二氧化硅经过化学提纯,成为多晶硅。多晶硅根据其纯度由低到高,通常能分为冶金级、太阳能级与半导体级。其中,半导体级多晶硅的硅含量最高,一般要求达到9N至11N,是生产半导体硅片的基础原料。
半导体级多晶硅通过在单晶炉内的晶体生长,生成单晶硅棒,这样的一个过程称为晶体生长。半导体硅片则是指由单晶硅棒切割而成的薄片。下游在硅片上进行光刻、刻蚀、离子注入等后续加工。
半导体硅片的尺寸(以直径计算)主要有2英寸(50mm)、3英寸(75mm)、4英寸(100mm)、5英寸(125mm)、6英寸(150mm)、8英寸(200mm)与12英寸(300mm)等规格,半导体硅片正在不断向大尺寸的方向发展。
半导体硅片是芯片制造的核心关键材料,且在芯片制造材料成本中占比较高。半导体硅片企业的下游客户是芯片制造企业,包括晶圆代工厂商和IDM厂商。下业应用覆盖计算、无线通信、消费电子、汽车电子、工业电子、存储和有线通信等。
半导体硅片行业市场集中度比较高,由于半导体硅片行业技术难度高、研发周期长、客户认证周期长等特点,率先掌握先进的技术的少数企业占据着绝大部分的市场占有率。根据中金企信数据,2018年至2020年,信越化学、SUMCO、环球晶圆、SiltronicAG、SKSiltron国际龙头半导体硅片制造商合计占有市场占有率分别为92.57%、90.75%和86.61%。
虽然当前国际龙头半导体硅片制造商占有的市场占有率很高,但随着中国大陆半导体硅片企业的积极扩产,市场占有率正在快速提升。
此外,中国大陆正在成为全世界半导体产能第三次扩张的重要目的地。随着晶圆厂产能紧缺,中国大陆晶圆代工厂中芯国际、华虹半导体,中国台湾地区晶圆代工厂台积电、联华电子股份有限公司等晶圆厂接连在中国大陆扩产、建厂,加速国内半导体产业高质量发展和布局,中国大陆半导体硅片制造商也将获得前所未有的发展机遇。
半导体行业与全球宏观经济发展形势和终端市场需求紧密相关。2011年至2013年,全球经济逐渐复苏但依旧较为低迷,半导体硅片行业亦随之低速发展,2013年全球半导体硅片市场规模仅为75.4亿美元。2014年受汽车电子及智能终端市场需求影响,2016年受传统应用领域计算机、移动通信、固态硬盘、工业电子市场持续增长以及新兴应用领域如人工智能、区块链、物联网、汽车电子的加快速度进行发展,半导体硅片市场规模一直增长,自2018年开始连续突破百亿美元市场规模。
从全球半导体硅片出货面积上分析,2011年至2018年,全球半导体硅片出货面积从始至终保持增长趋势。虽然2019年受宏观经济波动及半导体产业景气度下降的影响,2019年度全球半导体硅片出货面积出现暂时性下滑,但于2020年和2021年实现了回升。
根据中金企信统计,2019至2021年,全球半导体硅片出货面积分别为116.77亿平方英寸、122.90亿平方英寸以及140.17亿平方英寸,全球半导体硅片出货面积稳定在高位水平。2020年和2021年,全球半导体硅片出货面积同比增长分别为5.26%和14.05%。
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