芯片制造“地基”——12英寸硅片已成電子級硅片市場主流產(chǎn)品 業(yè)內(nèi)國產(chǎn)廠商仍需成長

前言：12英寸硅片是一種半導體硅片。硅片是芯片制造“地基”，是晶圓制造耗用最大的材料。近年隨著數(shù)字經(jīng)濟的快速發(fā)展以及新技術的推出，12英寸硅片已成為電子級硅片市場主流產(chǎn)品，且出貨面積占比持續(xù)增大。目前在全球市場上，日本信越化學、日本SUMCO等因率先掌握先進技術和具有產(chǎn)能優(yōu)勢占據(jù)著絕大部分的全球市場份額，且已形成良好的規(guī)模效應，在技術、價格、產(chǎn)品豐富度等方面具有很強的競爭力。而我國大陸企業(yè)起步晚、技術積累較少，整體規(guī)模偏小，后發(fā)劣勢短期內(nèi)無法改變，面臨較強的市場競爭。因此在目前全球貿(mào)易摩擦加劇的背景下，國產(chǎn)供應商仍需成長。

一、硅片是芯片制造“地基”，市場占比30%

根據(jù)觀研報告網(wǎng)發(fā)布的《中國12英寸硅片行業(yè)發(fā)展趨勢研究與未來投資預測報告（2024-2031年）》顯示，半導體硅片是半導體產(chǎn)業(yè)鏈的上游，是制作芯片的核心材料，貫穿了芯片制作的全過程?？梢哉f，半導體硅片是芯片制造“地基”，其純凈度、表面平整度、清潔度和雜質(zhì)污染程度不僅影響芯片制造的發(fā)展，同時也制約下游終端領域行業(yè)的發(fā)展。

資料來源：西安奕材招股說明書，觀研天下整理

目前全球95%以上的半導體器件采用硅片作為襯底，占半導體器件80%的集成電路產(chǎn)品中99%以上采用硅片作為襯底。有數(shù)據(jù)顯示，2023年九大類晶圓制造材料市場規(guī)模為415億美元。其中硅片市場規(guī)模達到124億美元，占比30%，是晶圓制造耗用最大的材料。

數(shù)據(jù)來源：SEMI，觀研天下整理

數(shù)據(jù)來源：SEMI，觀研天下整理

二、12英寸硅片已成電子級硅片市場主流產(chǎn)品，其中P型硅片占比超90%

12英寸大硅片優(yōu)勢凸顯，行業(yè)前景非常廣闊。電子級硅片按直徑大小可分為6英寸及以下、8英寸和12英寸三類規(guī)格。一般來講，硅片面積越大，生產(chǎn)的芯片數(shù)量越多，硅片邊緣浪費面積越小，單位芯片的成本越低。雖然對比8英寸來說，12英寸硅片的理論面積是8英寸的2.25倍，相同工藝條件下的可使用率（單位硅片可生產(chǎn)的芯片數(shù)量）約為8英寸硅片的2.5倍。這意味著在相同的面積下，12英寸大硅片可以制造更多的芯片，從而提高了生產(chǎn)效率。此外12英寸的每片單價遠高于8英寸硅片單價的2.25倍，在相同的價格下，12英寸大硅片可以提供更高的性能。因此可見，目前12英寸大硅片優(yōu)勢凸顯。預計隨著5G、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等技術的快速發(fā)展，對高性能芯片的需求不斷增加，12英寸大硅片行業(yè)的前景非常廣闊。

近年來12英寸硅片行業(yè)不斷發(fā)展，到目前已成為全球電子級硅片市場上主流產(chǎn)品，且出貨面積占比持續(xù)增大。數(shù)據(jù)顯示，2017-2023年全球12英寸硅片的出貨面積占比從63.83%增長至73.02%，已成為市場絕對主流。

數(shù)據(jù)來源：SEMI，觀研天下整理

P型硅片是主要產(chǎn)品，占比超過90%。根據(jù)摻雜劑種類的不同，12英寸硅片進一步細分為P型和N型；根據(jù)摻雜濃度的不同，不同類別又可進一步分為輕摻和重摻。鑒于邏輯和存儲芯片主要采用12英寸晶圓產(chǎn)能制造，參考上表產(chǎn)品應用場景，P型硅片全球12英寸硅片市場占比超過90%。

不同類型硅片對應的具體應用場景如下

資料來源：公開資料，觀研天下整理

預計未來全球12英寸硅片出貨面積占比將進一步提升，規(guī)模不斷增長，主要基于以下兩大原因：

一方面數(shù)字經(jīng)濟的快速發(fā)展要求芯片具有更強的算力、更快的數(shù)據(jù)傳輸速度和更大的數(shù)據(jù)存儲能力，從而帶動12英寸硅片市場需求。目前技術迭代最快、制程最先進的邏輯和存儲芯片均采用12寸晶圓制造工藝。同時，基于成本考慮，部分功率器件、模擬芯片和CIS芯片也不斷轉(zhuǎn)向12英寸晶圓制造工藝。12英寸產(chǎn)能是全球晶圓廠擴產(chǎn)的主力方向。根據(jù)相關數(shù)據(jù)，2025—2027年，全球12英寸晶圓廠設備支出預計將達到創(chuàng)紀錄的4,000億美元。其中2025年將首次突破1,000億美元，達到1,232億美元。

另一方面新產(chǎn)品新技術催生12英寸硅片更多消耗。以人工智能催生下目前供不應求的高帶寬內(nèi)存（HBM）產(chǎn)品為例，由于生產(chǎn)良率、堆疊工藝復雜度以及更大的芯片尺寸，同等存儲容量的HBM對12英寸硅片的需求量是目前主流DRAM產(chǎn)品的3倍。此外，隨著NANDFlash堆疊層數(shù)提升至200層、300層，甚至400層，按目前業(yè)內(nèi)技術路線共識，所有廠商均會切換至通過2片晶圓鍵合制作1個NANDFlash完整晶圓的工藝，相當于12英寸硅片需求翻倍。

三、全球12英寸硅片市場呈現(xiàn)前五大廠商寡頭壟斷格局，國產(chǎn)供應商短期仍需成長

由于12英寸硅片行業(yè)具有技術難度高、客戶認證周期長等特點，目前在全球市場上，日本信越化學、日本SUMCO等因率先掌握先進技術和具有產(chǎn)能優(yōu)勢占據(jù)著絕大部分的全球市場份額，且已形成良好的規(guī)模效應，在技術、價格、產(chǎn)品豐富度等方面具有很強的競爭力。而我國大陸企業(yè)起步晚、技術積累較少，整體規(guī)模偏小，后發(fā)劣勢短期內(nèi)無法改變，面臨較強的市場競爭。

12英寸硅片行業(yè)壁壘

資料來源：公開資料，觀研天下整理

1、全球市場：形成全球前五大廠商寡頭競爭供給格局

當下全球12英寸硅片市場已形成全球前五大廠商寡頭競爭的供給格局。根據(jù)相關數(shù)據(jù)統(tǒng)計，考慮目前國內(nèi)外12英寸硅片廠商達產(chǎn)產(chǎn)能規(guī)模，全球前五大半導體硅片廠商12英寸硅片產(chǎn)能占比仍高達80%，出貨量占比預計高達85%，尤其是前兩大日本廠商，約占據(jù)全球12英寸硅片產(chǎn)能和出貨量的50%。

假設全球前五大廠商12英寸硅片產(chǎn)能與2023年末一致。截至2024年三季度末全球12英寸硅片產(chǎn)能估計為950萬片/月，約80%被日本信越化學、日本SUMCO等全球前五大廠商占據(jù)。

全球主要廠商12英寸硅片產(chǎn)能及其占比情況

資料來源：西安奕材招股說明書，觀研天下整理

2、國內(nèi)市場：國產(chǎn)化率低，短期仍需成長

由于本土廠商技術研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化起步較晚，我國12英寸硅片制造基礎相對薄弱，大部分仍依賴進口，例如制造所需的設備、材料和耗材主要向日本、韓國、歐洲和美國等發(fā)達國家進口，國產(chǎn)化率極低。在目前全球貿(mào)易摩擦加劇的背景下，國產(chǎn)供應商短期仍需成長,從而對國內(nèi)12英寸硅片廠商的供應鏈安全產(chǎn)生制約。目前成規(guī)模國內(nèi)廠商有上海新昇、中環(huán)領先、立昂微、中欣晶圓、山東有研艾斯、西安奕材7家，各自12英寸硅片產(chǎn)能現(xiàn)狀如下：

目前國內(nèi)12英寸硅片主要廠商產(chǎn)能情況

資料來源：西安奕材招股說明書，觀研天下整理

當前我國12英寸硅片供需結(jié)構矛盾嚴重影響著我國半導體產(chǎn)業(yè)鏈的供應鏈安全。預計隨著國際貿(mào)易摩擦加劇，國內(nèi)尤其是內(nèi)資晶圓廠客戶對國產(chǎn)12英寸硅片廠商合作態(tài)度日益開放，甚至是必選項，12英寸硅片國產(chǎn)化率提升將成為長期趨勢。（WW）