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半导体之基:国产硅片追梦之路


图13. 信越化学半导体硅业务收入与利润(十亿日元,%)

(数据来源:Shin-Etsu,华夏幸福产业研究院)

SUMCO(日本三菱住友胜高)主营半导体硅材料业务,是全球硅片龙头企业。其前身为成立于1937年的Osaka Special Steel公司。集团于1992年和1998年先后合并了Kyushu电子金属公司和Sumitomo Sitix集团,并于1998年更名为住友金属工业公司。1999年,住友金属工业与三菱材料和三菱硅材料公司成立联合硅制造公司,生产12寸硅片。2002年三菱硅材料公司与住友金属工业的硅制造部门、联合硅制造公司合并,并于2005年更名为SUMCO公司。主营产品包括单晶硅锭、抛光硅片、退火硅片、外延片、SOI硅片等,是全球最大的12寸硅片供应商之一,可提供12寸抛光片、退火片、外延片,SOI片和节隔离片可提供8寸片。2018年半导体硅片业务营业收入为3250亿日元,利润850亿日元。

从CR2的公司发展历程,我们看到其在硅产业积累时间较长,拥有几十年的历史,且其技术壁垒极高,单就SOI片而言,目前12寸只有个别公司攻克。因此,半导体硅片领域巨头垄断效应明显,巨头拥有极强的定价权。

图14. SUMCO营业收入与利润(十亿日元,%)

(数据来源:SUMCO,华夏幸福产业研究院)

中国半导体硅片的追梦之路

根据品利基金数据,2019年,中国6寸半导体硅片需求2000万片/年,8寸硅片需求1200万片/年,12寸硅片需求750万片/年。根据公开数据,我们对2018-2019年中国大陆半导体制造产线梳理,基于目前产能、未来计划产能、以及投资额度测算,制造厂对12寸硅片的需求:2019年约60万片/月,折合720万片/年。2023年需求约500万片/月,折合6000万片/年。

表1. 中国大陆半导体制造厂情况(2018-2019上半年)

(数据来源:芯思想,Trendfore,公开资料,华夏幸福产业研究院)

2019年6月,6寸国产化率超过50%,8寸国产化率10%,12寸国产化率小于1%,且国产12寸片在国内晶圆厂中大都为测控片,正片的销售较少。考虑到下半年部分产能释放,2019年我国12寸硅片至少有500万片的缺口。

为了弥补半导体硅片的国产供应缺口,降低进口依赖度,我国迈出8寸与12寸大硅片的逐梦之路。最近几年内,多项重大投资正在启动中,大都锁定12寸硅晶圆。根据公开资料,我们对目前中国大陆8/12寸硅片产能梳理。未来4年,如果产能达产顺利,12寸硅片总规划月产能到2023年前后合计超过650万片/月,考虑到良率等因素基本可以满足国内制造厂需求。

表2. 大硅片产能供给情况

(数据来源:芯思想,硅产业,华夏幸福产业研究院)

除了需要大量的投资以外,大硅片还有需要亟待解决的技术挑战,主要在以下四个方面:大直径、控缺陷、精抛光、少杂质。其中,大直径中的热场设计技术与磁场设计和控制技术是大硅片成型的核心技术;缺陷控制是决定硅片质量和纯度,是决定硅片等级的核心技术。

表3. 大硅片主要技术挑战

(数据来源:中科院,华夏幸福产业研究院)

2015年底,国家集成电路产业投资基金耗资约8亿元,入股江苏鑫华和上海硅产业集团,在大硅片领域进行布局。近年来,上海新昇、中环股份、超硅半导体、浙江金瑞泓、有研半导体等大硅片项目纷纷上马,目标投资额超千亿。总额达2000亿的大基金二期募资正在抓紧推进,据悉其投资将向设计、材料、设备等倾斜,大硅片无疑也将成为重点关注对象。在强劲的需求拉动和美国的堵截挤压下,随着技术进步和资本持续推动,负重前行的大硅片产业逐梦之路必将迎来希望与收获!

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