全球硅晶圆市场研究报告 1
硅晶圆 是由硅元素加以纯化(99.9999999%-99.99999999999%),并将高纯多晶硅融解拉出单晶硅 晶棒,然后经过辊磨、切割、研磨、抛光, 清洗等工序,成为制造半导体器件的衬底材料。
1 硅晶圆与半导体产业链
半导体硅片处于半导体产业链的上游,为半导体行业发展提供基础支撑。其由硅片生产制造商将原材料加工制造而成,主要用于制作集成电路等半导体器件,进而应用于通信、计算机、汽车电子、消费 电子、医疗电子、智能电网等领域。
2 四代半导体
现如今,第四代半导体已经在全球半导体市场初露头角。其中,四代半导体的进化之路如下所示:
第一代半导体的材料主要为锗和硅。其具有禁带宽度低,电子迁移率较高, 热导率较低的特点,主要用于制作集成电路,低压、低频、中功率晶体管以及光电探测器等。
第二代半导体材料主要为砷化镓和磷化铟,其具有禁带宽度适中,电子迁移率高, 高频、高温、低温性能好、抗辐射能力强等特点,主要适用于制作高速、高频、大功率以及发光电子器件 ,更是制作高性能微波、亳米波器件及发光器件的优良材料。
第三代半导体材料以氮化镓和碳化硅为主,其具有更宽的禁带宽度、更高的导热率、更高的抗辐射能力、更大的电子饱和漂移速率等特性。第三代半导体材料可以实现更好的电子浓度和运动控制,更适合于制作高温、高频、抗辐射及大功率电子器件 ,在光电子和微电子领域具有重要的应用价值。目前,市场火热的5G 基站、新能源汽车和快充等都是第三代半导体的重要应用领域。
而第四代半导体材料以氧化镓为代表,其体积更小、能耗更低、功能更强、导电性能和发光特性良好。因此,其在光电子器件方面有广阔的应用前景,被用作于 Ga 基半导体材料的绝缘层,以及紫外线滤光片。
3 晶圆尺寸
越先进的芯片,使用的硅晶圆尺寸越大,硅晶圆的利用率越高,芯片的生产成本越低,因此硅片大尺寸化乃大势所趋。硅片市场上硅晶圆尺寸有 50mm(2 吋)、75mm(3 吋)、100mm(4 吋)、150mm(6 吋)、 200mm(8 吋)和 300mm(12 吋),其中主流硅晶圆尺寸为 8 吋和 12 吋,根据 SEMI 2021 年的数据, 8 吋与 12 吋晶圆在硅晶圆市场的占有率分别达到 25%和 69%。
受中美贸易战及半导体行业景气度下降的影响,全球硅片市场规模在 2019 年出现短暂下滑。但随着人工智能的快速发展,以及物联网、智能手机、新能源汽车等新兴产业的迅速崛起,2020 年至今全球硅片市场规模恢复稳步增长态势。截至 2022 年,全球硅片市场已达到 147.13 亿平方英寸 的出货面积和 138 亿美元的总营收,分别同比增长 3.87% 和 9.35%。
从成立时间上看,中国大陆半导体厂商普遍建立于 21 世纪,略微滞后于中国台湾及境外厂商。目前,12 吋硅晶圆的市场仍大多被韩国、日本、德国、法国等国家和中国台湾地区占据。而中国大陆的硅晶圆厂商则以 8 吋硅晶圆的生产为主, 并不断向更大尺寸的硅片发展。
1 全球主要晶圆供应商(上市企业)
全球硅晶圆市场集中度高,前六大供应商(信越化学、胜高 SUMCO、环球晶圆、世创电子 Siltronic、 SK Siltron、法国 Soitec) 占领的市场份额高达 95%,其余厂商仅占 5%左右。
2018 年- 2022 年,各家市场份额占比几乎没有波动,市场格局已然形成。其中日本两家企业 —— 信越和胜高,拥有硅晶圆市场 50%的份额,占据半壁江山。
- 信越化学
信越化学,全名信越化学工业株式会社(Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.),于 1926 年 9 月 16 日 在日本成立。现为全球最大硅晶圆生产企业,市占率接近 30%。
作为一家综合性的化学工业企业,信越化学下属经营基建材料、功能性材料、电子材料、加工和特 殊服务 4 个业务分部(2022 财年部门重组前为 PVC/氯碱工业、有机硅、半导体单晶硅、特种化学品、电子功能材料以及工艺、贸易以及特殊业务服务 6 个分部, 具体部门拆分情况详见*附注 1)。
信越化学坚持开发、制造、营业三位一体的战略布局,于上世纪 60 年代进军海外,如今已在包括 日、美、英、德、中为主的 20 个国家设立了生产、销售据点, 海外销售额占总销售额的 70%以上。
- SUMCO 胜高
Silicon United Manufacturing Corp.简称胜高 SUMCO,于 1999 年 7 月 30 日由住友金属工业、三菱材料、三菱材料硅事业部合资成立。其硅晶圆制造技术可追溯至住友金属工业和三菱材料,为其如今的地位奠定基础。SUMCO 专门从事硅晶圆制造,产品包括抛光晶圆、退火晶圆、外延晶圆、结隔离晶圆、 SOI 晶 圆、再生晶圆等,实现 4 吋-12 吋全尺寸覆盖,并在 300mm 晶圆生产领域创造出独特优势。
- 环球晶圆
中国台湾环球晶圆(Global Wafers)成立于 2011 年,前身为中美矽晶制品股份有限公司(Sino- American Silicon(SAS))的半导体事业部,硅晶圆制造历史可追溯至 1982 年。此后十年,环球晶 圆不断发展扩张,先后完成了对日商 Covalent Materials 公司旗下半导体硅晶圆事业部、丹麦 Topsil Semiconductor Materials A/S 半导体事业群、以及美国 SunEdison Semiconductor 公司的收购,成为全球第三大暨中国最大的硅晶圆供应商。
- 世创电子
德国世创电子(Siltronic AG)是全球第四大硅晶圆供应商,总部位于德国慕尼黑。其前身Wacker Chemitronic 于1968 年由母公司瓦克化学(Wacker Chemie AG)出资成立, 2004 年更名 为 Siltronic 后一直以该形式存在。2015 年完成首次公开发行。
世创电子的竞争力突出表现为技术优势,并借此获得了较高的品牌溢价。
其拥有先进的晶圆加工工 艺,尤其在 300mm 晶圆制造领域一直处于行业领先地位;此外, FZ 晶体, HIREF®晶片、Ultimate Silicon™ 晶圆等特殊产品满足了多功能乃至苛刻要求的应用。其优越的产品性能以及对成本的控制使得毛利维持在行业较高水平。
- SK Siltron 鲜京矽特隆
鲜京矽特隆股份有限公司(SK Siltron)是韩国第三大企业集团首尔 SK 集团的子公司,前身是韩 国 LG Siltron 公司。现为全球第五大硅晶圆供应商。 SK Siltron 于 1983 年成立于韩国庆尚北道龟尾市,主营晶圆的制造及销售业务,目前是韩国唯一一家半导体晶圆专业制造商。其专注于晶圆制造业务,产品线主要分为 Si Wafer(硅晶圆)与 SiC Wafer (碳化硅晶圆) 两大业务板块。
- Soitec
法国的 Soitec 是全球第六大硅片供应商, 同时也是全球最大的 SOI (绝缘体上硅)晶圆制造商。成立以来,Soitec 专注于优化衬底这一细分市场, 并凭借以 Smart Cut™工艺为代表的先进技术奠定了 不可替代的市场地位,如今在 SOI 市场份额接近 80%。1992 年成立至今, Soitec 一直致力于技术研 发创新,并通过并购细分市场优势企业的方式不断完善产品组合,力求为其下游芯片制造商提供提高产 品性能、整合新功能以及降低功耗的解决方案。
中国大陆主要晶圆供应商(上市企业)
沪硅产业、TCL 中环(中环领先)与立昂微(金瑞泓) 为中国大陆上市的硅晶圆生产企业。
从 2016 年开始,中国大陆开始积极投资建设晶圆厂, 截至 2021 年,中国大陆共有 73 座晶圆代工厂,其月产能为 350 万片(等效成 8 吋硅晶圆)。而 2022 年,中国大陆共有 23 座 12 英寸晶圆厂正在投入生产, 总计月产能约为 104.2 万片,总体建厂数量及产能增速远高于其它地区。根据 SEMI 预 测,中国大陆晶圆产能将于 2026 年达到 25%的占有率,位居全球第一位。
- 沪硅产业
上海硅产业集团作为中国大陆规模最大的半导体硅片生产企业之一,承包了中国晶圆市场近 20% 的市场份额,亦是中国大陆率先实现 300mm 半导体硅片规模化销售的企业。 2015 年成立以来,通过对上海新昇、新傲科技、 Okmetic 三家主要子公司的收购,上海硅产业集团很快成为我国半导体硅片行业领导者。
- TCL 中环
TCL 中环新能源科技股份有限公司(下称“TCL 中环”)成立于 1999 年,前身为天津中环半导体股份有限公司(简称“中环股份”),被 TCL 科技收购后,于 2022 年 6 月更名为“TCL 中环”。
TCL 中环立足于光伏单晶硅,近年来积极布局半导体硅片产业。TCL 中环的主营业务围绕硅材料展开,以单晶硅为起点和基础,纵向在半导体材料制造和新能源光伏制造领域延伸,形成半导体材料板块、光伏材料板块和光伏电池及组件板块; 横向在强关联的其他领域扩展,形成光伏发电板块,包括地 面集中式光伏电站和分布式光伏电站。
- 立昂微
杭州立昂微电子股份有限公司(Hangzhou Lion Microelectronics Co., Ltd.,下称“立昂微”)
于 2002 年 3 月在浙江杭州成立,前身为杭州立昂电子有限公司(立昂有限) ,是一家专注于集成电路用半导体材料、半导体功率芯片、集成电路芯片的设计、开发、制造与销售的高新技术企业。立昂微作为我国领先的硅晶圆供应商,承包了中国大陆超过 10%的市场份额。现拥有杭州、宁波、衢州、嘉兴、海宁五大经营基地。