日企占比超50%,120亿美元半导体硅片,国产厂商何时突围?

立昂微2020年9月11日上市,至今已经连续18个涨停板,半导体硅片作为立昂微主营业务之一,未来成长潜力被市场看好。

2018年全球半导体硅片行业销售额合计为120.98亿美元。其中,行业前五名企业的市场份额为92.57%,行业高度集中,其中,日本信越化学(Shin-Etsu)和日本SUMCO联合占比超过50%,前五名企业中没有中国企业。

哪些因素制约了中国半导体硅片行业的发展?

未来又有哪些驱动因素?

市场的发展趋势怎么样的?

国内核心玩家又有哪些?

今天我们就来了解一下半导体硅片行业。

日企占比超50%,120亿美元半导体硅片赛道,国产厂商何时突围?

一、半导体硅片行业市场综述

(一)半导体硅片行业定义及分类

1. 定义

硅材料因其具有单方向导电特性、热敏特性、光电特性、掺杂特性等优良性能,可以生长为大尺寸高纯度晶体,且储量丰富、价格低廉,故而成为全球应用最广泛、最重要的半导体基础材料。

目前全球半导体市场中,90%以上的芯片和传感器都是基于硅材料制造而成。在自然界中,硅主要以二氧化硅和硅酸盐的形式存在于矿物、岩石中。二氧化硅经过化学提纯,成为多晶硅。多晶硅根据其纯度由低到高,一般可以分为冶金级、太阳能级和电子级。其中,电子级多晶硅的硅含量最高,一般要求达到99.9999999%至99.999999999%(9-11个 9),也是生产半导体硅片的基础原料。电子级多晶硅通过在单晶炉内的培育生长,生成硅单晶锭,这个过程称为晶体生长。半导体硅片则是指由硅单晶锭切割而成的薄片,又称硅晶圆(Silicon Wafer)。通过在半导体硅片上进行加工制作,从而形成各种电路元件结构,可以使其成为有特定功能的集成电路或分立器件产品。

2. 分类

半导体硅片可以按照尺寸、工艺等方式进行划分。按照尺寸划分,一般可分为12英寸(300mm)、8英寸(200mm)、6英寸(150mm)、5英寸(125mm)、4英寸(100mm)等规格;按照工艺划分,一般可分为硅研磨片、硅抛光片、硅外延片等,其中以硅抛光片和硅外延片为主。

(二)半导体硅片行业发展历程

在摩尔定律的驱动下,硅片尺寸呈现从6寸——8寸——12寸的路径变化。

据国际半导体产业协会的数据,4英寸硅片产生于1986年,6英寸于1992年,8英寸于1997,12英寸于2005年。另外,业界较为公认的说法,1980年代是4英寸硅片占主流,1990年代是6英寸占主流,2000年代是8英寸占主流,2002年,英特尔IBM首先建成12英寸生产线,到2005年12英寸硅片的市场份额已占20%,2008年其占比上升至30%,而8英寸硅片占比已下降至54%,6英寸硅片占比下降至11%。

根据国际半导体产业协会的预测,12英寸硅片的市占率将逐步提升,而八英寸和六英寸硅片的市占率逐渐萎缩。到2020年,12英寸硅片的占比上升到约80%,8英寸硅片的占比降至8%左右,6英寸及以下硅片降至2%左右。

来源:矽龙台湾半导体产业的特点、高禾投资研究中心

(三)半导体硅片行业市场规模

1. 全球半导体硅片行业市场规模

近年来,全球半导体硅片市场存在一定的波动。2009年,受经济危机的影响,全球半导体硅片市场规模急剧下滑,出货量下降;2010至2013年,半导体硅片市场随全球经济逐渐复苏而反弹,同时12英寸大尺寸半导体硅片技术逐渐普及;2014年至今,受益于通信、计算机、汽车产业、消费电子、光伏产业、智能电网、医疗电子等应用领域需求带动以及人工智能、物联网等新兴产业的崛起,全球半导体硅片出货量呈现上升趋势,在2018年大幅增长至113.8亿,直至2019年度出现小幅回落至111.5亿美元,预期2020年将达到114.6亿美元。

来源:国际半导体产业协会、高禾投资研究中心

2. 中国半导体硅片行业市场规模

自2014年以来,我国半导体硅片市场规模呈稳定上升趋势。根据IC Mtia统计,2019年中国半导体硅片市场规模为176.3亿元,预计2020年的市场规模将分别达到201.8亿元,2014年至2019年的复合增长率为13.74%。

来源:集成电路材料产业技术创新联盟、国际半导体产业协会、高禾投资研究中心

(四)半导体硅片行业产业链分析

半导体硅片行业的上游为多晶硅制造业,主要负责从二氧化硅和硅酸盐中提取电子级多晶硅。半导体硅片的下游为半导体器件生产商,负责生产集成电路、分立器件、光电器件、传感器等。纵观整个半导体产业,半导体硅片处于产业链的上游,为半导体行业发展提供基础支撑。中游为半导体器件制造行业。下游为半导体器件应用领域如通信、计算机、汽车、消费电子等。

来源:高禾投资研究中心

1. 上游分析

半导体硅片的产业链上游是多晶硅制造业,电子级多晶硅是制造半导体硅片所需的重要原材料,上游行业对于半导体硅片企业的影响主要表现在原材料的价格上,原材料价格变化会影响半导体硅材料生产企业的生产成本和销售毛利。

2. 中游分析

从需求来看,通信、计算机、汽车产业、消费电子、光伏产业、智能电网、医疗电子等终端应用领域的快速发展以及人工智能、物联网等新兴产业的崛起极大地促进了集成电路和分立器件产业的发展,进而带动对上游半导体硅片需求的快速提升。半导体硅片行业依赖于集成电路和分立器件等下游行业的需求,因此半导体行业的周期性波动对半导体硅片行业利润水平影响较大,在半导体行业景气上升阶段,行业利润水平呈现上升趋势,反之则呈下降趋势。

3. 下游分析

半导体硅片的产业链下游主要是集成电路与分立器件制造业,绝大部分的集成电路与分立器件以半导体硅片为基础进行制造,集成电路与分立器件市场的景气程度直接影响半导体硅片的市场需求,而通信、计算机、汽车产业、消费电子、光伏产业、智能电网、医疗电子、人工智能、物联网等终端应用领域的迅速发展为其上游的集成电路与分立器件制造业提供了广阔的市场空间。

二、半导体硅片行业驱动因素

(一)终端新兴应用涌现推动行业发展

半导体硅片行业除了受宏观经济影响,也受到具体终端市场的影响。例如2010年,全球宏观经济增速仅4%,但由于iPhone4和iPad的推出,大幅拉动了半导体行业的需求,2010年全球半导体行业收入增长达32%。2017年开始,大数据、云计算、人工智能、新能源汽车、区块链等新兴终端应用的出现,半导体行业进入了多种新型需求同时爆发的新一轮上行周期。

(二)全球半导体行业区域转移

半导体行业具有生产技术工序多、产品种类多、技术更新换代快、投资高风险大、下游应用广泛等特点,叠加下游新兴应用市场的不断涌现,半导体产业链从集成化到垂直化分工的趋势越来越明确,并经历了两次空间上的产业转移。第一次为20世纪70年代从美国向日本转移,第二次是20世纪80年代向韩国与中国台湾地区转移。目前,全球半导体行业正在开始第三次产业转移,即向中国大陆转移。

历史上两次成功的产业转移都带动了目标国产业的发展、垂直化分工进程的推进和资源优化配置。对于产业转移的目标国,其半导体产业往往从封装测试向芯片制造与设计延伸,扩展至半导体材料与设备,最终实现全产业链的整体发展。与发达国家和地区相比,目前中国大陆在半导体产业链的分工仍处于前期,半导体材料和设备行业将成为未来增长的重点。受益于半导体产业加速向中国大陆转移,中国大陆作为全球最大半导体终端产品消费市场,中国半导体产业的规模不断扩大,随着国际产能不断向中国转移,中资、外资半导体企业纷纷在中国投资建厂,中国大陆半导体硅片需求将不断增长。

(三)政策推动中国半导体行业快速发展

半导体行业是中国电子信息产业的重要增长点、驱动力。近年来,中国政府颁布了一系列政策支持半导体行业发展。2016年,全国人大发布《中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》,明确将培育集成电路产业体系、大力推进先进半导体等新兴前沿领域创新和产业化作为中国近期发展重点。2017年,科技部将300mm硅片大生产线的应用并实现规模化销售列为《“十三五”先进制造技术领域科技创新专项规划》。2018年,国务院将推动集成电路、新材料等产业发展列入《2018年政府工作报告》。

三、半导体硅片行业制约因素

(一)全球半导体硅片龙头企业竞争力强

全球前五大半导体硅片企业均为拥有几十年半导体硅片研发、生产、销售历史的企业,掌握了先进的技术与生产工艺,与各大芯片制造企业建立紧密的合作关系。半导体硅片巨头产能和产量规模大,规模效应较强,具备成本优势,并且出货量大对于全球硅片价格有着较高的影响力。中国大陆的半导体硅片企业需要通过不断的加强自身的技术实力、扩大产销规模并增强在国际市场的竞争力。

(二)半导体硅片生产设备落后,高端制造设备被外企技术封锁

制造硅片的核心设备是单晶炉,单晶炉相当于半导体硅片产业中的“光刻机“。国际主流硅片厂商的单晶炉都是自己制造。比如Shin-Etsu(信越化学)和SUMCO的单晶炉是公司独立设计制造或者通过控股子工资设计制造,其他硅片厂商无法购。其他主要的硅片厂商都有自己的独立单晶炉供货商,并且签订严格的保密协定,导致外界硅片厂商无法购买,或者只能购买到普通单晶炉,而对于高规格单晶炉无法供货,所以设备壁垒是国内厂商无法进入国际硅片主流供应商的原因。在单晶炉方面缺少底层研发投入导致国内厂商无法生产高端硅片,因此现阶段高端(12英寸)硅片主要依靠进口满足国内集成电路制造厂需求,进一步制约国内半导体硅片行业的发展。

(三)半导体硅片行业资金需求量大,国内社会资金投入未能满足企业发展所需

半导体硅片行业兼具资本密集型、技术密集型与人才密集型的特点,需要投入大量的资金用于购置设备和研发支出。由于设备折旧等固定成本较高,下游需求的变化对硅片企业的产能利用率影响较大,从而对硅片制造公司的利润影响较大。国内半导体硅片行业起步较晚,在没有达到规模出货前,几乎一直处于亏损状态,对资金壁垒要求较高。另外,由于集成电路制造厂对于硅片的认证周期较长,这期间需要硅片制造商持续投入,也需要大量资金。因此国内资本投入仍以政府产业基金或政府补助的形式为主,社会资金投入不足,难以充分满足企业发展所需。

四、半导体硅片行业相关政策分析

半导体硅片行业是我国重点鼓励发展的产业,是支撑经济社会发展和保障国家安全的战略性和基础性产业。为加快推进我国集成电路产业发展,国务院于2014年出台了《国家集成电路产业发展推进纲要》,2015年出台了《中国制造2025》,2020年出台了《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》,着力推动我国集成电路产业的发展,在关键材料领域形成突破,开发大尺寸硅片等关键材料,加快产业化进程,增强产业配套能力。国家高度重视半导体硅片行业发展,相继出台了多项国家级政策支持行业的发展,相关文件的主要内容如下:

发布日期

发布机构

政策名称

政策内容

2020.8.4

国务院

《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》

进一步优化集成电路产业和软件产业发展环境,深化产业国际合作,提升产业创新能力和发展质量,制定出台财税、投融资、研究开发、进出口、人才、知识产权、市场应用、国际合作等八大方面政策措施。进一步创新体制机制,鼓励集成电路产业和软件产业发展,大力培育集成电路领域和软件领域企业。

2018.3.5

国务院

《2018年政府工作报告》

加快制造强国建设。推动集成电路、第五代移动通信、飞机发动机、新能源汽车、新材料等产业发展,实施重大短板装备专项工程,发展工业互联网平台,创建“中国制造2025”示范区。

2018.10.12

国家统计局

《战略性新兴产业分类(2018年版)》

3新材料行业-3.4先进无机非金属材料-3.4.3人工晶体制造-3.4.3.1半导体晶体制造-6英寸、8英寸及以上单晶硅片,硅外延片。

2017.3.5

国务院

《2017年政府工作报告》

加快培育壮大新兴产业。全面实施战略性新兴产业发展规划,加快新材料、人工智能、集成电路、生物制药、第五代移动通信等技术研发和转化,做大做强产业集群。

2017.5.2

科技部

《“十三五”先进制造技术领域科技创新专项规划》

面向45-28-14纳米集成电路工艺,重点研发300毫米硅片、深紫外光刻胶、抛光材料、超高纯电子气体、溅射靶材等关键材料产品,通过大生产线应用考核认证并实现规模化销售。

2016.5.23

国务院

《国家创新驱动发展战略纲要》

加大集成电路、工业控制等自主软硬件产品和网络安全技术攻关和推广力度,为我国经济转型升级和维护国家网络安全提供保障。

2015.5.23

国务院

《中国制造2050》

着力提升集成电路设计水平,不断丰富知识产权和设计工具,突破关系国家信息与网络安全及电子整机产业发展的通用芯片,提升国产芯片的应用适配能力。掌握高密度封装及三维微组装技术,提升封装产业和测试的自主发展能力。形成关键制造装备供货能力。

2014.6.24

国务院

《国家集成电路产业发展推进纲要》

突破集成电路关键装备和材料。加强集成电路装备、材料与工艺结合,研发光刻机、刻蚀机、离子注入机等关键设备,开发光刻胶、大尺寸硅片等关键材料,加强集成电路制造企业和装备、材料企业的协作,加快产业化进程,增强产业配套能力。

来源:高禾投资研究中心

五、半导体硅片行业发展趋势分析

(一)12英寸(300mm)仍将是半导体硅片的主流品种

随着半导体制程的不断缩小,芯片生产的工艺愈加复杂,生产成本不断提高,成本因素驱动硅片向着大尺寸的方向发展。半导体硅片尺寸越大,对于技术和设备的要求越高,半导体硅片的尺寸每进步一代,生产工艺的难度亦随之提升。

(二)半导体硅片市场将继续提高集中度

半导体硅片行业技术壁垒高、资金壁垒高、人才壁垒高,并且与宏观经济关联性较强,半导体硅片企业需通过规模效应来提高盈利能力。2016年至2018年,全球半导体硅片行业集中度提高,信越化学、SUMCO、Siltronic、环球晶圆、SK Siltron五家企业市场份额从85%上升至93%,预计未来半导体硅片市场将继续提高集中度。

六、半导体硅片行业竞争格局分析

(一)竞争格局概述

1. 国际市场竞争格局

2018年全球半导体硅片行业销售额合计为120.98亿美元。其中,行业前五名企业的市场份额为92.57%,行业高度集中,其中日本信越化学(Shin-Etsu)和日本SUMCO联合占比超过50%。行业集中度高是因为半导体硅片行业技术难度高、研发周期长、资金投入大、客户认证周期长等原因,导致半导体硅片行业进入壁垒较高。近20年,半导体硅片市场均由日、德、韩寡头企业垄断。

来源:国际半导体产业协会、高禾投资研究中心

2. 中国市场竞争格局

由于国内半导体硅片行业上市公司少,缺少公开数据,因此具体竞争格局不清晰,目前国内从事半导体硅片生产的公司主要有:沪硅产业(688126.SH)、立昂微(605358.SH)、中环股份(002129.SZ)、超硅半导体、有研半导体、南京国盛、河北普兴、上海新昇、上海新傲、昆山中辰等十余家。

(二)核心企业分析

1. Shin-Etsu(4063.T)

(1)公司概况

Shin-Etsu(日本信越化学工业株式会社)是日本最大的化工厂商之一,成立于1926年,,经半个多世纪的发展 , 其自行研制的聚氯乙烯、有机硅、纤维素衍生物等原材料已成功在美国、日本、荷兰、韩国、新加坡、中国(含台湾)等国家和地区建立了全球范围的生产和销售网络。目前在全球拥有员工2.2万人。

(2)主营业务

主营业务包括PVC(聚氯乙烯)、有机硅塑料、纤维素衍生物、半导体硅片、磷化镓、稀土磁体、光刻胶等。根据 2019年财务数据,信越半导体硅事业部收入为3876亿日元,约合247.48亿元,为集团第二大事业部,半导体硅片约占公司营收25%,营业利润占比35%,为第一大利润中心。

(3)竞争优势

信越化学采取多元化发展战略,在多个产品领域均全球领先。信越目前包括六大事业部:半导体硅材料业务(全球第一);电子功能材料业务(稀土、封装材料、LED 涂层、光致抗蚀剂及配套试剂、光掩膜、合成石英、氧化物单晶等,全球第二);有机硅业务(全球第四);特种化学品业务(纤维素衍生物、金属硅、聚乙烯醇等,全球第二);PVC/氯碱业务(全球第一)和多元化经营业务等。信越化学把产品技术优势和精益生产带来的成本优势结合起来,形成了强大的护城河,竞争对手很难从技术和成本两方面同时发起挑战。

2. SUMCO(3436.T)

(1)公司概况

SUMCO前身Osaka Special Steel Manufacturing Co.成立于1937年,主要做特殊金属制造业务。1999年,SMI(住友金属工业)、MMC(三菱材料)和 MMSC(三菱硅材料)合资成立SUMC(株式会社联合硅制造),开始300mm半导体硅片的研发和生产。2002年,联合硅制造和三菱硅材料合并,同时整并住友金属工业的硅制造业务,更名三菱住友硅株式会社。2005年,商号变更为株式会社SUMCO,并于东京证券交易所上市。

(2)主营业务

SUMCO主营业务为半导体硅片制造和销售,目前主要的产品类型包括高纯单晶硅锭、高质量硅抛片、AW高温退火晶片、EW外延片、JIW结隔离硅片、SOI绝缘体上单晶硅片、RPW再生抛光硅片等。其中,高纯硅抛光片、退火晶片和外延片等可以提供100-300mm大硅片,SOI硅片为200mm尺寸产品。

(3)竞争优势

SUMCO是全球排名第二的半导体硅片制造商,2018年市占率28%。公司长期服务于全球前十大晶圆厂商,海外销售占比80%。2019年底,SUMCO拥有约3400项专利,位列行业第一。

3. 沪硅产业(688126.SH)

(1)公司概况

上海硅产业集团股份有限公司(以下简称“沪硅股份”)主要从事半导体硅片的研发、生产和销售,是中国大陆规模最大的半导体硅片制造企业之一,是中国大陆率先实现 300mm(12英寸)半导体硅片规模化销售的企业。硅产业集团自设立以来,坚持面向国家半导体行业的重大战略需求,坚持全球化布局,坚持紧跟国际前沿技术,突破了多项半导体硅片制造领域的关键核心技术,打破了我国300mm半导体硅片国产化率几乎为0%的局面,推进了我国半导体关键材料生产技术“自主可控”的进程。公司2019财年营业收入为14.9亿元,净利润为-0.90亿。截止至2020年10月15日,公司市值909.51亿元。

(2)核心产品

公司主要产品为300mm抛光片及外延片、200mm及以下抛光片、外延片及SOI硅片。

(3)竞争优势

公司主要竞争优势为技术与研发优势。经过多年的持续研发和生产实践,公司形成了深厚的技术积累。公司目前掌握了直拉单晶生长、磁场直拉单晶生长、热场模拟和设计、大直径硅锭线切割、高精度滚圆、高效低应力线切割、化学腐蚀、双面研磨、边缘研磨、双面抛光、单面抛光、边缘抛光、硅片清洗、外延、SIMOX、Bonding、Simbond、Smart CutTM生产技术等半导体硅片制造的关键技术。

4. 立昂微(605358.SH)

(1)公司概况

杭州立昂微电子股份有限公司(以下简称“立昂微”)是2002年3月在杭州经济技术开发区注册成立的专注于集成电路用半导体材料和半导体功率芯片设计、开发、制造、销售的高新技术企业。截至2017年12月31日,注册资本3.6亿元人民币。现有员工1500余人,享受国务院特殊津贴1人。公司2019财年营业收入为11.9亿元,净利润为1.28亿元。截止至2020年10月15日,公司市值157.81亿元。

(2)核心产品

发行人立昂微自身主要从事半导体分立器件业务,半导体分立器件芯片主要产品包括肖特基二极管芯片、MOSFET芯片等;半导体分立器件主要产品为肖特基二极管。发行人的子公司浙江金瑞泓、衢州金瑞泓主要从事半导体硅片业务(不包括12英寸半导体硅片),主要产品包括硅研磨片、硅抛光片、硅外延片等。此外,发行人的子公司金瑞泓微电子主要从事12英寸半导体硅片业务,立昂东芯主要从事微波射频集成电路芯片业务。

(3)竞争优势

公司主要竞争优势为技术研发优势和一体化优势。公司拥有一支高度专业化的技术团队,主要研发人员具有在国内外知名半导体企业担任重要技术岗位的从业背景,具有较强的自主研发和创新能力,目前公司拥有多项具有自主知识产权的发明专利。截至2020年3月末,公司拥有研发与技术人员超过300人,其中1人获国务院政府特殊津贴专家荣誉。立昂微作为横跨半导体硅片和半导体分立器件两个行业的半导体制造企业,涵盖了包括硅单晶锭拉制、硅抛光片、硅外延片、分立器件芯片及分立器件成品等半导体行业上下游多个生产环节,形成了一条相对完整的半导体产业链。这有利于发挥产业链上下游整合的优势,即充分利用子公司浙江金瑞泓半导体硅片的制造优势,贯通半导体硅片与分立器件芯片的上下游产业链,使公司能够从原材料端就开始进行质量控制与工艺优化,缩短研发验证周期,保障研发设计弹性,在保证盈利水平的同时抵御短期供需冲击。

5. 中环股份(002129.SZ)

(1)公司概况

天津中环半导体股份有限公司(以下简称“中环股份”)成立于1999年,前身为1969年组建的天津市第三半导体器件厂,2004年完成股份制改造,2007年4月在深圳证券交易所上市。中环股份是生产经营半导体材料和半导体集成电路与器件的高新技术企业。公司2019财年营业收入为168.87亿元,净利润为9.03亿元。截止至2020年10月15日,公司市值755.82亿元。

(2)核心产品

公司主要产品包括半导体材料、半导体器件、新能源材料、新材料的制造及销售;融资租赁业务;高效光伏电站项目开发及运营。2019财年公司半导体材料(硅片)营业收入为10.97亿元,占总收入6.5%,新能源材料营业收入为149.21亿元,占总收入88.36%。

(3)竞争优势

公司在硅材料相关技术和晶体生长相关技术方面具有世界先进和国内领先的比较优势,坚持自主创新,搭建自主研发团队。公司通过不断对成熟量产及研发产品进行技术优化,依托成熟的功率半导体产品技术经验,实现12英寸满足45nm应用的COPFree产品,并不断对成熟量产及研发中产品进行技术研发迭代更新,8英寸产品可覆盖适应客户需求的所有制程级别。文章来源于高禾投资

本文源自头条号:水晶球财经网

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