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硅片:半導體產業鏈的基石,國產替代空間巨大

作者:時間:2021-08-10來源:樂晴智庫收藏

近年來,由于電信基礎設施建設帶來的零件需求逐漸強勁,疊加遠程教育和5G手機滲透率的不斷提高,以及通信、汽車產業等新興行業的出現等因素,市場表現良好。

本文引用地址:http://www.koditutor.com/article/202108/427497.htm

行業的兩大核心支柱是材料和設備。

作為百億美元級別的行業,半導體材料的市場規模不算很大,但其內部材料種類繁多,單一產品市場規模小、技術要求高、子行業之間差異較大。

半導體產業架構中的上游材料供應主要包括硅片、電子氣體、光掩膜、光刻膠配套化學品、拋光材料、光刻膠、濕法化學品和濺射靶材等。

半導體硅片占比半導體材料市場銷售額高達36.6%,占比最高,是晶圓廠采購材料中最重要的環節。#半導體#

半導體硅片:為半導體行業發展提供支撐

半導體硅片是指由硅單晶錠切割而成的薄片,又稱硅晶圓,作為半導體行業的核心基礎產品,為行業發展提供根本支撐。

硅晶圓為圓片,一般以直徑區分規格,具體從50.8mm到450mm不等,通常被稱為6寸片、8寸片(200mm)、12寸片(300mm)、18寸片(450mm)。

半導體的生產效率和成本與硅片尺寸直接相關。硅片尺寸越大,能夠生產的晶片數量就越多,用于生產半導體的生產效率越高,單位耗用原材料越少,制造的成本就越低。

在摩爾定律的驅動下,1980年代主流為4寸硅片,1990年代主流為6寸硅片,2000年代主流為8寸硅片。當前全球半導體硅片市場最主流的產品是12寸和8寸硅片。

2020年,12寸硅片和8寸硅片市場份額分別為69.15%和23.94%,兩種尺寸硅片合計占比連續兩年超過90%,折合為84.76億平方英寸(624萬片/月)、29.34億平方英寸(486萬片/月)(不包括SOI硅片)。

預計到2022年,全球12寸半導體硅片的出貨面積將超過90億平方英尺,市場份額將接近70%。

12寸硅片主要用于生產邏輯、存儲芯片等,3DNAND成下游需求增長最大因素。

SUMCO關于硅片量價指引,量方面,12寸邏輯硅片需求強勁,并且供給仍然緊張,DRAM硅片需求復蘇以及存儲相關硅片存貨接近適當水平,NAND繼DRAM之后呈現復蘇態勢。

12寸硅片出貨量趨勢:

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資料來源:SUMCO

8寸硅片具備成熟的特種工藝,主要用于模擬IC、功率分立器件、邏輯IC、MCU、顯示驅動IC、CIS影像傳感器等中低端半導體產品的生產。終端應用領域主要為移動通信、汽車電子、物聯網、工業電子等,未來需求將保持穩健增長。

受益于汽車電子、工業電子和物聯網等應用領域的強勁需求,對應的功率器件、傳感器需求旺盛,使得8寸晶圓廠自2017年底以來一直處于滿產的狀態。

SUMCO指出,隨著汽車、消費及供應需求復蘇,8寸硅片需求強勁很可能持續較長的時間。

6寸硅片主要集中在晶閘管,整流橋,負極管等相對低端的功率器件領域。汽車半導體由于產品認證周期長,產品迭代緩慢等因素,目前很多產品仍然停留在6寸產線,但后續也會逐步升級到8寸產品。

半導體硅片進口替代空間巨大

根據國際半導體產業協會(SEMI)統計數據,2018至2020年,全球半導體硅片出貨面積分別為12,541百萬平方英寸、11,677百萬平方英寸以及12,258百萬平方英寸,全球半導體硅片出貨面積穩定在高位水平。

2021年一季度全球硅晶圓出貨面積3337百萬平方英寸,環比增長4%,同比增長14%,晶圓出貨面積驗證行業高景氣得以延續。

2014年起,隨著中國各半導體制造生產線投產、中國半導體制造技術的不斷進步與中國半導體終端產品市場的飛速發展,中國大陸半導體硅片市場步入了飛躍式發展階段。

2020年中國大陸半導體硅片銷售額從9.92億美元上升至13.35億美元,年均復合增長率為16.01%,遠高于同期全球半導體硅片的年均復合增長率-0.93%。

半導體硅片市場波動基本同步于整個半導體行業,具有周期性上升的發展趨勢。由于近年來中國大陸半導體硅片銷售額年均復合增長率高于同期全球半導體硅片的年均復合增長率,中國半導體企業進口替代空間巨大。

半導體硅片市場格局

全球硅片產業主要由日本信越化學、日本SUMCO、德國Siltronic、臺灣環球晶圓、韓國SKSiltron廠商壟斷,市占率依次為28%、24%、14%、16%、10%。

從硅片尺寸來看國內產能集中在小尺寸,大尺寸自給率低,進口依賴強。

我國69%產能集中在6英寸及以下的硅片上,在該尺寸上已能滿足國內大部分需求;8英寸產能占比26%,國內已有部分廠商能規?;慨a,但仍有較大產能缺口,80%需求依賴進口;目前少有國內廠商量產12英寸硅片,基本全部依靠進口。

中國大陸僅少數幾家企業能產8英寸硅片,主流的12英寸大硅片對進口依賴度更高。

據不完全統計,目前在建的有12個硅片廠商共19個項目,總投資額達到945億元,如未來1-3年陸續投產順利,我國將新增8英寸產能將達280萬片/月,12英寸產能將達502萬片/月。屆時我國半導體大硅片將實現自給自足。

國內主要硅片廠包括:滬硅產業、中環股份、金瑞泓、有研新材、上海新昇等。

我國半導體大硅片產能規劃:

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資料來源:浙商證券

半導體硅片設備市場空間高達千億

《瓦森納協議》新增對12英寸大硅片的出口管制,大硅片國產化刻不容緩,而設備國產化是其中的關鍵一環,半導體硅片設備遠期市場空間高達千億。

半導體硅片產業鏈涵蓋了包括硅單晶拉制、硅研磨片、硅拋光片、硅外延片、功率器件等半導體行業上下游多個生產環節,形成了一條相對完整的半導體產業鏈。其中,單晶爐為核心設備,在設備投資額價值量占比約25%。

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資料來源:新材料在線

國外主要廠商包括:美國QuantumDesign、Kayex、德國的PVA TePla AG、Gero及日本的Ferrotec等,占據了全球絕大多份額。國內主要廠商包括:晶盛機電、北方華創、京運通、連城數控等。

12寸級別的硅片設備以晶盛機電為首的國產設備商仍在驗證中;未來隨著半導體硅片的國產化加速,國內率先通過驗證的設備廠商有望充分受益。

半導體單晶硅片生產工藝流程——單晶爐價值占比約25%:

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資料來源:安信證券

結語

從國內晶圓廠2019年到2021年公布的招標信息來看,國產設備在各個環節的比例在逐漸提升,未來隨著資本開支進一步加大,國產化比例有望進一步提升。

2020年之前,國內主要是8寸晶圓廠為主,隨著大基金的持續投入和地方政府的配套資金支持,12寸晶圓廠積極擴建,2020年之后出現12寸晶圓廠占比大于8寸晶圓廠的拐點。在晶圓廠家數量方面,2016年全球共有188座8寸晶圓廠,到2021年時,則可望增加到197座。

隨著中芯國際、華力微電子、長江存儲、華虹宏力等中國大陸芯片制造企業的持續擴產,中國大陸芯片制造產能增速高于全球芯片產能增速。而隨著芯片制造產能的增長,對于半導體硅片的需求仍將持續增長。以北方華創、中微公司、精測電子等為代表的優質廠商在細分領域不斷取得突破,份額持續提升,未來有望持續受益于國產化進程加速。

在當前中美貿易摩擦的大背景下,國內晶圓廠對于核心供應鏈自主可控的需求日益增強,國內設備、材料廠商迎來黃金機遇,硅片作為半導體產業鏈的基石,預計將長期倒逼國產化進程加速進行。




關鍵詞: 半導體 國產替代

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