前言:
半導體硅片是半導體芯片制造的重要核心材料,市場跟隨半導體終端需求演進實現增長,其中大尺寸硅片具備成本優(yōu)勢,成市場主流。我國半導體硅片市場增長速度快于全球,但國產化進程嚴重滯后,大尺寸硅片國產替代任重道遠。
一、半導體硅片是價值占比最大的半導體材料,市場隨半導體終端需求演進實現增長
觀研報告網發(fā)布的《中國半導體硅片行業(yè)發(fā)展趨勢研究與未來投資預測報告(2025-2032年)》顯示,半導體硅片,又稱硅晶圓片,是指以多晶硅為原材料,利用單晶硅制備方法形成硅棒,再經過切割而成的薄片。半導體硅片在全球半導體材料中占比達到33%,是價值占比最大的半導體材料。
數據來源:觀研天下數據中心整理
半導體硅片是半導體芯片制造的重要核心材料,市場跟隨半導體終端需求演進實現增長。2019-2023年全球半導體硅片出貨面積由118.1億平方英寸增長至126億平方英寸,市場規(guī)模從112 億美元增長至121 億美元。2023 年,受終端市場需求疲軟的影響,全球半導體硅片出貨面積下降14.35%,市場規(guī)模下降12.32%。2024 年,受益 AI 熱潮帶動、5G 技術普及和物聯網設備增長,全球半導體硅片市場將實現復蘇,預計出貨面積約為 130 億平方英寸,同比增長3.16%;市場規(guī)模約為130 億美元,同比增長7.44%。
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二、大尺寸硅片具備成本優(yōu)勢,8 英寸和 12 英寸成市場主流
按尺寸分類,半導體硅片可分為6英寸及以下硅片(150mm 以下)、8 英寸(200mm)和 12 英寸(300mm)。
6英寸硅片主要用于微米至亞微米級別的半導體制程,線寬在0.35μm 至1.2μm之間,應用領域包括低端功率半導體器件,如二極管、晶閘管、MOSFET、IGBT,以及一些分立器件與光學光電子器件的制造;8 英寸硅片多用于 90nm 以上的成熟制程技術,線寬范圍在 0.25μm 至 90nm 之間,具體產品包括功率器件(如MOSFET、IGBT)、模擬IC、電源管理芯片、指紋識別芯片、顯示驅動芯片等;12 英寸硅片則主要用于90nm以下制程技術,主要用于高端邏輯芯片(如 CPU、GPU)、存儲芯片(如DRAM、NAND閃存)、射頻芯片、自動駕駛等領域。
半導體硅片按尺寸分類
類別 | 簡介 |
6 英寸 | 功率半導體中的低端產品,如二極管、晶閘管等分立器件;消費電子領域中對制程要求不高的芯片;工業(yè)領域簡單控制電路、電源管理電路等 |
8 英寸 | 汽車電子,如汽車動力系統(tǒng)、車身電子控制系統(tǒng)、自動駕駛輔助系統(tǒng)中的部分芯片;工業(yè)自動化領域的各類傳感器、控制器芯片;指紋識別芯片、顯示驅動芯片、模擬電路芯片、功率器件MOSFET、IGBT 等 |
12 英寸 | 90 納米以下制程的集成電路芯片,包括邏輯芯片,如電腦 CPU、GPU,智能手機處理器等;存儲芯片,如 DRAM、NAND Flash 等;人工智能、高性能計算、云計算等領域;部分先進的功率器件、模擬芯片和 CIS 芯片 |
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大尺寸硅片的單位面積更多,生產成本更低。半導體的生產成本與效率,與硅片尺寸直接相關。硅片尺寸越大,在單片硅片上制造的芯片數量就越多,單位芯片的成本隨之降低。此外,在圓形的硅片上制造矩形的芯片會使硅片邊緣處的一些區(qū)域無法被利用,必然會浪費部分硅片。硅片的尺寸越大,相對而言硅片邊緣的損失會越小,有利于進一步降低芯片的成本。
同時,隨著電子設備對集成電路性能要求提高,疊加晶圓生產技術不斷突破,使用300mm 及以上直徑硅片已成為行業(yè)發(fā)展趨勢。在摩爾定律影響下,半導體硅片不斷向大尺寸方向發(fā)展,8 英寸和 12 英寸總出貨面積占比超過90%,12英寸出貨面積占比超過 60%。
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三、我國半導體硅片市場增長速度快于全球,但大尺寸硅片國產替代任重道遠
我國半導體硅片行業(yè)增長速度快于全球。隨著5G 手機及新能源汽車的興起,我國半導體硅片行業(yè)進入快速發(fā)展階段。2019-2023年我國半導體硅片市場規(guī)模由77.1億元增長至123.3億元,年復合增長率為12.5%,遠高于全球(2%)。預計2024年我國半導體硅片市場規(guī)模達131億元,增速為7.4%。
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國產化進程嚴重滯后于國內快速增長的市場需求。由于生產流程復雜且設備所需投資高昂,半導體硅片技術及資金壁壘較高,導致新進入者面臨較大挑戰(zhàn)。長期以來,全球半導體硅片市場被五大海外廠商壟斷,合計市場份額接近95%,其中日本信越化學、日本勝高、中國臺灣環(huán)球晶圓、德國世創(chuàng)和韓國SKSiltron分別占比27.00%、24.00%、17.00%、13.00%、13.00%。
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近年來,在政府的高度重視和支持下,我國半導體行業(yè)在產業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的技術水平和生產能力都取得了長足的發(fā)展。但相對而言,半導體硅片制造仍是我國半導體產業(yè)較為薄弱的環(huán)節(jié)。中國大陸半導體硅片企業(yè)無論在技術積累還是市場占有率方面,均與國際成熟半導體硅片企業(yè)有較大差距,使得國內半導體硅片尤其是12英寸半導體硅片嚴重依賴進口。根據數據,2022年我國6英寸半導體硅片國產化率超50%, 8英寸半導體硅片國產化率超20%,而12英寸半導體硅片國產化率不足1%??傮w來看,大尺寸硅片國產替代任重道遠。
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