2 目录 投资要点 全球半导体硅片产业现状 全球半导体硅片产业发展情况 全球半导体硅片产业竞争格局 巨头垄断 未来几年, 全球需要多少半导体硅片? 目前全球 IC 晶圆代工厂产能情况 未

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1 [Table_MainInfo] 行业研究 / 信息设备 / 电子元器件 行业深度报告 证券研究报告 2017 年 1 月 4 日 [Table_InvestInfo] 投资评级增持维持 市场表现 [Table_QuoteInfo] 电子元器件 海通综指 全球半导体硅片产业深度研究 : 供需关系进入新周期 [Table_Summary] 投资要点 : /1 2016/4 2016/7 2016/10 资料来源 : 海通证券研究所 相关研究 [Table_ReportInfo] 国务院成立国家新材料产业发展领导小组, 关注半导体材料投资机会! 电子行业 2017 年投资策略 : 迎接电子产业结构升级大时代 迎接电子产业结构升级大时代 [Table_AuthorInfo] 分析师 : 陈平 Tel:(021) cp9808@htsec.com 证书 :S 联系人 : 谢磊 Tel:(021) xl10881@htsec.com 半导体硅片供不应求, 国际大厂纷纷涨价 由于全球 3D NandFlash 扩产及大陆陆续投资投产的大量晶圆产能等原因, 全球半导体硅片供应吃紧, 三大半导体硅片厂均宣布将调涨 2017 年 Q1 的 12 英寸硅片价格 10~20% 硅片供应与价格的变动情况将对整个 IC 芯片产业造成非常大的影响, 本文详细分析了全球半导体硅片的供给与需求情况, 寻找半导体硅片产业的投资机遇 我们认为供不应求的局面大概率将在未来几年持续上演, 硅片产能的扩张速度将低于晶圆制造的需求增速, 硅片价格也将一改过去几年的下滑趋势, 行业进入新的周期 全球半导体硅片产业发展现状 : 出货量持续复苏, 巨头垄断 2015 年全球半导体硅片市场规模约为 80 亿美元, 是占比最大的 IC 制造材料, 出货量自 2013 年以来持续复苏 日本的 Shin-Etsu 和 Sumco 的销售占比超过 50%, 前六大硅片厂的销售份额达到 92% 中国台湾的环球晶圆在 2016 年先后并购了 Topsil 和 SunEdison Semi, 将成为全球第三大半导体硅片供应商 全球晶圆代工的产能现状与需求预测 : 继续快速增长 根据 IC Insights 的统计, 2014 年和 2015 年 12 月全球晶圆月度产能分别为 685 和 727 万片 ( 以 12 寸硅片折算 ), 存储芯片制造商和纯晶圆代工厂是产能的主要贡献者 12 寸晶圆需求仍将快速增长, 全球 12 寸晶圆厂数量预计到 2020 年将持续增加 根据 IC Insights 的预测,IC 制造厂的晶圆产能到 2018 年和 2020 年分别达到 863 万片和 947 万片 ( 以 12 寸硅片折算 ), 年的复合年均增速为 5.4% 四大因素导致未来几年半导体硅片将供不应求 1) 全球晶圆代工大厂台积电 三星电子 英特尔进入高端制程工艺竞赛,20nm 以下的先进工艺将在整个晶圆代工中的比例越来越高, 先进的工艺对高质量大硅片的需求越来越大 ;2) 三星 SK 海力士 英特尔 / 美光 东芝等全力投入 3D NAND 扩产,3D NAND 的投资热潮将刺激 300mm 大硅片的需求 ;3) 尽管智能手机的增速放缓, 但是手机创新不断, 对高端 300mm 硅片需求仍将快速增长 同时工业与汽车半导体 CIS 物联网等 IC 芯片开始快速增长, 这为 8 寸和 12 寸硅片带来新的增量 ;4) 大陆半导体厂商大举扩产, 更是不可轻忽的势力,2016 至 2017 年间, 全球确定新建的晶圆厂 19 座, 其中中国大陆就占了 10 座 ( 均为 12 寸晶圆 ) 全球半导体硅片的产能情况 : 供不应求将是常态 尽管 2014 年以来, 全球硅片的市场开始复苏, 但是硅片产业近年来仍是亏多赚少, 各大硅片厂都无力进行扩产的动作, 所以全球硅片的产量增长缓慢, 根据 SEMI 的预测, 未来三年的复合增速在 2-3% 左右, 对应 2017 年和 2018 年 300mm 硅片的产能为 525 万片 / 月和 540 万片 / 月 根据 SUMCO 的数据,2016 下半年全球 300mm 硅片的需求已经达到 520 万片 / 月,2017 年和 2018 年全球 300mm 硅片的需求分别为 550 万片 / 月和 570 万片 / 月, 预计未来几年硅片的缺货将是常态 行业 增持 评级, 关注优势企业 我们建议关注 : 国内方面 入股上海新昇的上海新阳 ( SZ), 未上市公司 : 上海新昇 上海新傲, 浙江金瑞泓 洛阳单晶硅 ; 国外方面 日本 Shin-Etsu ( 4063.TYO ) 日本 Sumco (3436.TYO) 台湾环球晶圆 (6488.TW) 风险提示 :3D NAND 存储 工业与汽车半导体 物联网 IOT 发展速度放缓 ; 国际硅片供应商巨头大规模扩产 ; 国内硅片供应商产品竞争力不足

2 2 目录 投资要点 全球半导体硅片产业现状 全球半导体硅片产业发展情况 全球半导体硅片产业竞争格局 巨头垄断 未来几年, 全球需要多少半导体硅片? 目前全球 IC 晶圆代工厂产能情况 未来全球 IC 晶圆代工厂产能与硅片需求预测 目前全球半导体硅片产能情况 四大因素导致未来几年半导体硅片将供不应求 晶圆代工大厂进入高端制程工艺竞赛, 先进工艺比例越来越高 D NAND 存储芯片应用需求大增, 存储大厂纷纷扩产 汽车半导体 CIS MCU 等芯片快速普及 中国大陆晶圆代工厂爆发式扩张 全球各大半导体硅片厂情况 日本信越 ShinEtsu 日本 Sumco 台湾环球晶圆 Global Wafers 德国 Siltronic 美国 SunEdison Semiconductor 韩国 LG Siltron 中国大陆半导体硅片厂情况 上海新昇半导体 上海新傲半导体 浙江金瑞泓 洛阳单晶硅 附录 : 半导体硅片产业背景 硅片产业基本概述 半导体硅片在 IC 集成电路中处于关键地位... 49

3 3 图目录 图 年全球半导体产业市场规模 ( 亿美元, 占比 ) 图 年全球 IC 集成电路产业市场规模 ( 亿美元, 占比 ) 图 年全球半导体材料市场规模 ( 亿美元 ) 图 年全球晶圆制造材料市场规模 ( 亿美元, 占比 ) 图 年全球半导体硅片市场规模 ( 亿美元 ) 图 年全球 IC 市场规模 ( 十亿美元 ) 图 7 单晶硅片主要规格类型 图 年全球硅片市场现状及预测 ( 百万平方英寸 ) 图 9 全球 300mm 和 450mm 晶圆代工厂数量预测 图 10 全球硅片需求情况 - 按下游应用市场划分 图 年全球前十大半导体硅片企业 ( 亿美元 ) 图 年前六大半导体硅片厂份额达 92% 图 年 300mm 大硅片市场份额 图 14 前三大半导体硅片供应商均由大型并购整合而来 图 15 日本信越硅片纯度可到 11 个 9 以上 图 16 大尺寸硅片加工技术难度大 图 17 集成电路完整产业链结构图, 晶圆代工厂是电子级硅片的主要客户 图 年全球晶圆代工市场规模及增速 图 年全球晶圆代工企业市场份额情况 图 年全球主要晶圆代工企业收入情况 图 年 12 月全球电子级半导体晶圆产能情况 ( 以 200mm 硅片计算 ) 图 年 12 月全球主要 IC 制造厂商晶圆产能情况 ( 千片 / 月 ) 图 年 12 月全球晶圆代工企业产能情况预测 图 年 12 月全球晶圆月产能 ( 百万片,8 寸约当 ) 图 年 12 月全球晶圆月产能份额情况 图 26 中国大陆晶圆代工厂市场规模预测 ( 十亿美元 ) 图 27 全球晶圆代工厂市场规模预测 ( 十亿美元 ) 图 年半导体重要应用领域的硅片需求增速预测 图 29 全球 12 寸晶圆厂数量情况与预测... 21

4 4 图 年全球半导体硅片市场规模 图 年全球半导体硅片产量 图 32 全球硅片平均价格 ( 美元 / 平方英寸 ) 图 年全球半导体硅片产量预测 ( 百万平方英寸 ) 图 34 全球 300mm 半导体硅晶圆需求情况 图 35 全球季度 300mm 硅晶圆月需求情况 图 36 四大因素将导致半导体硅片供不应求 图 年半导体制造工艺制程与技术方案演进情况 图 38 全球六大 IC 制造企业工艺节点演进情况 图 39 全球主要 IC 制造厂商资本开支 ( 百万美元 ) 图 40 ARM 完成 10nm 芯片架构设计, 性能大幅提升 图 41 台积电 10nm 工艺晶圆试产 图 年全球不同工艺晶圆制造市场规模情况 图 43 iphone 7 采用 128G 的 NAND flash 芯片 图 44 随机读写以及开机速度是 HDD 永远追不上 SSD 的地方 图 45 3D NAND 与 2D NAND 的区别 图 46 主流厂商的 3D NAND 工艺节点 图 47 三星 3D NAND 技术节点 图 48 3D NAND 芯片技术难度大 图 49 智能手机用 300mm 硅片预测 ( 百万片 / 月 ) 图 50 汽车半导体用 200mm 硅片预测 ( 百万片 / 月 ) 图 51 当今汽车中的电子类功能不断增加 图 年汽车半导体增速高 图 53 手机摄像头的功能演变,CIS 是关键 图 54 各类芯片应用市场规模与增速 图 55 汽车半导体 消费电子 通信对硅晶圆的需求越来越大 图 56 中国大陆 12 寸晶圆厂分布 图 57 信越化工的研发与制造工厂遍布全球 图 财年信越收入按产品划分 图 财年信越收入按地区划分 图 60 信越化工主要硅材料产品 图 61 信越化工主要硅材料工厂... 34

5 5 图 年信越化工硅材料收入情况 图 63 信越化工股价变动情况 图 64 SUMCO 历史沿革 图 65 SUMCO 全球网络 图 66 SUMCO 主要硅产品 图 67 SUMCO 主要硅产品规格 图 68 SUMCO 收入情况 图 69 SUMCO 净利润情况 图 70 SUMCO 股价变化情况 图 71 环球晶圆集团结构 图 72 环球晶圆主要产品 图 73 环球晶圆收入情况 图 74 环球晶圆净利润与毛利率情况 图 75 Siltronic 主要生产基地与产品 图 76 Siltronic 主要硅片产品 图 77 Siltronic 为全球前二十大晶圆制造工厂供应硅片 图 78 Siltronic 收入情况 图 79 Siltronic 净利润情况 图 80 Siltronic 股价变化情况 图 81 SunEdison Semiconductor 产品结构 图 82 SunEdison Semiconductor 收入情况 图 83 SunEdison Semiconductor 净利润情况 图 84 LG Siltron 主要产品 图 85 LG Siltron 收入情况 图 86 新昇半导体股权结构 图 87 新昇半导体厂区效果图 图 88 新昇半导体生产爬坡计划 图 89 新昇半导体成功拉制出 300mm 单晶硅棒 图 90 新傲半导体与 Soitec 合作推广 FDSOI 技术 图 91 新傲半导体 SOI 技术全面 先进 图 92 新傲半导体 SOI 研发与生产计划路线 图 93 新傲半导体 EPI 外延片生产能力大幅提升... 45

6 6 图 94 金瑞泓抛光片产品 图 95 金瑞泓外延片产品 图 96 洛阳单晶硅主要产品 图 97 光伏级单晶硅片与多晶硅片的工艺区别 图 98 IC 集成电路用单晶硅片制造难度远大于太阳能电池和普通半导体硅片 图 99 直拉法单晶硅生长过程模拟 图 100 直拉法生产单晶硅工艺示意图 图 毫米 (12 寸 ) 大硅片生产工艺流程 图 102 半导体硅片在 IC 集成电路中处于关键地位 图 103 三种主要的硅片产品 抛光片 外延片和 SOI 图 104 三种硅片产品的主要应用领域 抛光片 外延片和 SOI... 51

7 7 表目录 表 1 中国大陆现有 12 寸晶圆厂 表 2 中国大陆兴建中的 12 寸晶圆厂 表 3 中国大陆计划中的 12 寸晶圆厂 表 4 中国大陆现有与兴建中的 8 寸晶圆厂 表 5 中国大陆半导体硅片供应商 表 6 主流半导体硅片的规格... 51

8 8 投资要点 自 2016 年下半年以来, 全球半导体硅片出现供不应求的局面, 前几大硅片供应商的产能利用率均达到 100%, 甚至部分供应商开始调用紧急备用硅片, 部分小型的晶圆制造厂由于无法拿到足够的硅片而被迫减产, 导致下半年以来的部分 IC 芯片供应不足 日前全球三大硅片厂信越 (Shin-Etsu) Sumco 德国 Siltronic 均宣布将调涨 2017 年第 1 季度 12 寸硅片价格约 10~20%, 一改自 2011 年以来的硅片价格下滑的趋势 硅片是最重要的半导体材料, 目前 90% 以上的芯片和传感器是基于半导体单晶硅片制造而成, 硅片的供应与价格的变动情况将对整个 IC 芯片产业造成非常大的影响, 我们详细分析了全球半导体硅片的供给与需求以及价格的变动情况, 发现供不应求的局面大概率将在未来几年继续上演, 硅片产能的扩张速度将低于 IC 晶圆制造的需求增速, 硅片的价格也将一改过去几年的下滑趋势, 这为半导体硅片产业的投资带来新的机遇 全球半导体硅片产业发展现状 2015 年全球半导体市场规模为 3352 亿美元, 其中 IC 集成电路市场规模为 2753 亿美元, 占比约为 8 成 IC 产业中 IC 制造材料的市场规模为 241 亿美元, 其中半导体硅片占比约 33%, 为 80 亿美元左右, 半导体硅片是占比最大的 IC 制造材料 全球半导体硅片市场规模在 2009 年受经济危机影响而急剧下滑,2010 年反弹之后, 2011 年到 2013 年, 由于 300 毫米大硅片的普及, 造成硅片单位面积的制造成本下降, 同时加上企业扩能竞争激烈,2013 年全球硅片的市场规模 75 亿美金, 连续两年下滑 2014 年以来受汽车电子及智能终端的需求带动, 全球半导体硅片出货量开始复苏 根据 Gartner 的预测, 到 2020 年全球硅片市场规模将达到 110 亿美元左右 全球一半以上的半导体硅材料产能集中在日本,2015 年 Shin-Etsu( 信越 ) 和 Sumco 的销售占比超过 50%, 前六大硅片厂的销售份额达到 92% 而且随着硅片的尺寸越大 纯度越高, 垄断情况就越严重, 在 12 英寸 (300mm) 大硅片方面,2015 年前六大半导体硅片厂的销售份额达到 97.8% 来自中国台湾的环球晶圆在 2016 年先后并购了 Topsil 和 SunEdison Semiconductor, 将成为全球第三大半导体硅片供应商 全球晶圆代工的产能现状与需求预测 由于消费级智能终端和工业 汽车半导体的快速发展, 过去几年全球 IC 晶圆代工产业发展迅速,2015 年市场规模增长到 亿美元, 年的复合年均增速为 10.4% 台积电 台联电 格罗方德 三星和中国大陆的中芯国际, 五家企业的份额总和为 80% 左右 在具体的晶圆产能方面, 根据 IC Insights 的统计,2014 年 12 月和 2015 年 12 月全球晶圆月度产能分别为 1541 和 1635 万片 ( 以 8 寸 200mm 硅片折算 ), 相当于 12 寸晶圆 685 和 727 万片 以三星 美光 SK 海力士 东芝 /WD 为代表的存储芯片制造商和以台积电 格罗方德 联电 力晶科技 中芯国际为代表的纯晶圆代工业者是产能的主要贡献者 根据 IHS 在 2016 年 12 月的报告, 预计从 2015 年到 2019 年, 计算 ( 包括 PC 电脑 SSD 存储和平板电脑等,300mm 硅片为主 ) 工业 (200mm 硅片为主 ) 汽车领域 (300mm 与 200mm 比例接近 ) 的硅片需求将分别实现 5% 9% 6% 的复合年均增速, 而手机领域 (300mm 硅片为主 ) 将维持现有需求 300mm 晶圆需求仍将快速增长, 全球运作中的 12 寸晶圆厂数量预计到 2020 年将持续增加 根据 IC Insights 的统计, 截止 2015 年底全球共计有 95 座 12 寸晶圆厂, 预计到 2020 年底, 还会有另外 22 座 12 寸晶圆厂开始营运, 届时全球 12 寸晶圆厂数量总计将达到 117 座 根据 IC Insights 的预测, 预计 IC 制造厂的晶圆产能到 2018 年和 2020 年分别达到 1942 万片和 2130 万片 ( 以 8 寸 200mm 硅片折算 ), 相当于 12 寸晶圆 863 和 947 万片, 年的复合年均增速为 5.4%

9 9 全球半导体硅片的产能情况 尽管 2014 年以来, 全球硅片的出货量开始复苏, 但是硅片产业近年来仍是亏多赚少, 各大硅片厂都无力进行扩产的动作, 所以全球硅片的产量增长缓慢 根据 SEMI 的数据, 截止 2015 年底, 全球 300mm 硅片的产能为 510 万片 / 月 而根据 SUMCO 的数据,2016 下半年全球 300mm 硅片的需求已经达到 520 万片 / 月 在现有硅片厂没有大规模扩产计划的前提下, 现有的硅片产能无法满足硅晶圆的需求 根据 SUMCO 的预计,2017 年和 2018 年全球 300mm 硅片的需求分别为 550 万片 / 月和 570 万片 / 月 与此同时全球硅片的产能增速, 根据 SEMI 的预测, 未来三年的复合增速在 2-3% 左右, 对应 2017 年和 2018 年的产能为 525 万片 / 月和 540 万片 / 月, 硅片的产量无法满足晶圆的需求 由于过去几年半导体硅片产业亏多赚少, 从半导体硅片的供给角度来看, 扩产的机会仍不大, 亏损的业者先以获利为目标 据 SUMCO 的评估, 兴建一座月产能 1 万片 12 寸的半导体硅片厂至少需要 10~12 亿元的资金, 兴建到投产时间为 2-3 年, 因此预计未来几年硅片的缺货将是常态 在于过去几年 8 寸硅晶圆逐步被 12 寸替代, 导致 8 寸硅晶圆供给大幅下降, 但是自 2015 年以来汽车半导体 CIS 传感器 微控制器等芯片需求快速增长, 这些芯片中许多仍然是以 8 寸晶圆为主 在全球 8 寸硅片的供应难以有大的变化的前提下,8 寸晶圆的出货量也将受到制约 四大因素导致未来几年半导体硅片将供不应求 全球晶圆代工大厂台积电 三星电子 英特尔进入高端制程工艺竞赛, 包括台积电投入 7/10/16/28nm 制程, 英特尔投入 14/22nm 制程, 近 3 年的资本支出都高达 80 亿 ~110 亿美元, 至于联电 三星及 GlobalFoundries 等亦陆续扩充 28 14nm 制程产能 先进的工艺制程是芯片发展的必然需求,20nm 以下的先进工艺制程将在整个晶圆代工中的比例越来越高, 先进的工艺对高质量硅片的需求越来越大, 同时晶圆代工先进工艺的良率较低也将导致更多硅片的消耗 三星 SK 海力士 英特尔 / 美光 东芝等 NAND Flash 阵营, 全力投入 3D NAND 扩产, 以因应智能手机存储 固态硬盘 (SSD) emmc/emcp 等各种采用 3D NAND 芯片的应用需求 国际存储大厂纷纷投入 3D NAND 晶圆的怀抱, 领先者如三星继续扩大晶圆制造的规模, 追随者如东芝 美光 英特尔等也加大投资力度, 奋力追赶 3D NAND 的投资热潮将刺激 300mm 大硅片的需求 尽管智能手机的增速逐渐放缓, 但是手机创新不断, 对高端 300mm 硅片需求仍将快速增长 同时汽车半导体 CIS 图像传感器 物联网 MCU 微控制器等 IC 芯片开始快速增长, 预计未来几年都将保持较快的增速, 这为 8 寸和 12 寸硅片带来新的增量 尤其是汽车半导体对 200mm 硅片需要大, 预计 2025 年汽车半导体的需求将接近 200mm 硅片产量的一半 中国大陆晶圆制造迎来大爆发 根据 SEMI 的报告,2016 至 2017 年间, 综合 8 寸 12 寸厂来看, 确定新建的晶圆厂就有 19 座, 其中中国大陆就占了 10 座 ( 均为 12 寸晶圆 ) 目前中国大陆 300mm 大硅片的总需求约为 42 万片 / 月, 预计到 2018 年大陆 300mm 大硅片的总需要为 109 万片 / 月, 目前中国大陆还不具备 300mm 半导体硅片的生产能力 在 8 寸晶圆方面, 大陆已有产线的月产能共计 70 万片 / 月, 兴建中的产能为 26.5 万片 / 月 目前大陆合计月产能为 9.3 万片 / 月, 远远达不到需求 我们建议关注 : 国内方面 入股上海新昇的上海新阳 ( SZ), 未上市公司 : 上海新昇 上海新傲, 浙江金瑞泓 洛阳单晶硅 ; 国外方面 日本 Shin-Etsu (4063.TYO) 日本 Sumco(3436.TYO) 台湾环球晶圆 (6488.TW) 风险提示 :3D NAND 存储 工业与汽车半导体 物联网 IOT 发展速度放缓 ; 国际硅片供应商巨头大规模扩产 ; 国内硅片供应商产品竞争力不足

10 10 1. 全球半导体硅片产业现状 1.1 全球半导体硅片产业发展情况 一般而言, 按照产品类型划分, 半导体产业主要由四部分构成 :IC 集成电路 光学光电子器件 分立器件和传感器 根据美国半导体产业协会 (SIA) 的报告,2015 年全球半导体市场规模为 3352 亿美元, 上述四种产品的市场规模占比分别为 82% 10% 5% 3% 由于集成电路占半导体总市场的八成, 是半导体的主要构成部分 IC 集成电路按照产品类型又可以划分为逻辑电路 ( 份额 33%) 存储器 ( 份额 28%) 微处理器 ( 份额 22%) 和模拟电路 ( 份额 17%) 四部分 图 年全球半导体产业市场规模 ( 亿美元, 占比 ) 图 年全球 IC 集成电路产业市场规模 ( 亿美元, 占比 ) 分立器件, , 5% 传感器, 87.89, 3% 模拟电路, , 17% 光学光电子, , 10% 逻辑电路, , 33% 微处理器, 611.7, 22% 资料来源 :SIA, 海通证券研究所整理 IC 集成电路, , 82% 资料来源 :SIA, 海通证券研究所整理 存储器, 784.5, 28% 半导体材料是整个半导体产业的基础, 是决定半导体产品技术先进性和稳定性的重要因素, 因此整个半导体产业对材料的需求非常巨大 根据国际半导体产业协会 (SEMI) 发表的统计数据,2015 年全球半导体材料市场产值为 434 亿美元, 其中晶圆生产材料的市场规模为 241 亿美元, 封装材料的市场规模则为 198 亿美元 图 年全球半导体材料市场规模 ( 亿美元 ) 图 年全球晶圆制造材料市场规模 ( 亿美元, 占比 ) 产值 ( 亿美元, 左轴 ) 同比增速 (%, 右轴 ) % 30% 20% 10% 0% -10% -20% 溅射靶材, 6.29, 3% 湿化学品, 10.59, 4% 光刻胶配套试剂, 17.11, 7% 光刻胶, 13.74, 6% CMP 抛光材料, 15.69, 7% 其他材料, 29.45, 12% 掩膜板, 32.19, 13% 硅片, 79.9, 33% 特种气体, 34.81, 15% 资料来源 :SEMI, 海通证券研究所整理 资料来源 :SEMI, 海通证券研究所整理 具体分析半导体材料的产品结构, 前端晶圆制造材料中,2014 年硅片市场规模为 79.9 亿美元, 占比为 33%, 是份额最大的材料 根据 SEMI 的统计数据, 全球半导体硅片市场规模在 2009 年受经济危机影响而急剧下滑,2010 年大幅反弹 2011 年到 2013 年, 由于 300 毫米大硅片的普及, 造成硅片单位面积的制造成本下降, 同时加上企业扩能竞争激烈,2013 年全球硅片的市场规模只有 75 亿美金, 连续两年下降 2014 年受汽车电子及智能终端的需求带动,12 寸大硅片价格止跌反弹, 全球硅片出货量与市场规模开始复苏 根据 Gartner 的预测, 到

11 年全球硅片市场规模将达到 110 亿美元左右 图 年全球半导体硅片市场规模 ( 亿美元 ) 图 年全球 IC 市场规模 ( 十亿美元 ) 全球 IC 市场规模情况 E E 2016E 2017E 2018E 2019E 2020E 北美地区日本欧洲中国大陆其他地区 资料来源 :SEMI,Gartner, 海通证券研究所整理 资料来源 :IBS, 海通证券研究所整理 2009 年由于受到金融危机的影响, 全球 IC 集成电路产业进入低谷,2010 年到 2013 年保持在全球每年 2400 亿美元左右的规模 自 2014 年由于受到物联网 汽车电子等新型产业的拉动, 开始复苏 根据 IBS 的预测, 在未来 5 年, 全球 IC 产业将迎来稳定增长, 尤其是中国市场, 将从 2015 年的 1410 亿美元增长至 2020 年的 2080 亿美元 在具体的硅片方面, 目前主流的硅片为 300mm(12 英寸 ) 200mm(8 英寸 ) 和 150mm(6 英寸 ), 其中,300mm 硅片自 2009 年开始市场份额超过 50%, 到 2015 年的份额已经达到 78%, 预计 2020 年将占硅片市场需求大于 84% 的份额 图 7 单晶硅片主要规格类型 图 年全球硅片市场现状及预测 ( 百万平方英寸 ) 资料来源 :CNKI, 海通证券研究所整理 资料来源 :SEMI, 海通证券研究所整理 12 寸硅晶片出货量之所以在近些年来快速增长, 主要原因在于 CPU/GPU 等逻辑芯片 Memory 存储芯片市场快速增长, 大部分都是采用 12 寸晶圆制造 不过, 除了 CPU/GPU 和 Memory 等先进的芯片以外, 更多的芯片使用的都是 8 寸 ( 200mm) 晶圆, 如汽车半导体 指纹识别芯片和摄像头 CIS 芯片,2016 年指纹识别芯片和 CIS 芯片受益于智能手机市场出货量大幅度增加, 汽车半导体受益于汽车电子普及而快速增长, 正是导致 2016 年 8 寸晶圆缺货的主要原因所在 同时,450mm 硅片预计将于 2017 年左右开始小规模量产, 第一批客户只有英特尔一家 之后几年 450mm 的硅片也将遵循规律, 迎来一段时间的强劲增长, 预计硅片需求依旧会保持持续增长态势 根据 IC Insights 的报告,300mm 晶圆代工厂将会在 2021 年左右达到高峰, 之后市场将迎来 450mm 晶圆的补充,300mm 将逐渐减少

12 12 图 9 全球 300mm 和 450mm 晶圆代工厂数量预测 资料来源 :IC Insights, 海通证券研究所整理 在硅片的下游应用方面, 根据 IHS 在 2016 年 12 月发布的报告,2015 年全球半导体硅片需求量为 633 亿平方厘米, 预计 2016 年增速为 3.8% 其中 2015 年, 智能手机和电脑的消耗量合计占比为 41.23%, 预计 2016 年将出现下滑, 采用 NAND FLASH 工艺的 SSD 将实现 33% 的增长, 其他行业应用 ( 工业 汽车 家庭 网关等 ) 均将有 5-10% 的增长 图 10 全球硅片需求情况 - 按下游应用市场划分 资料来源 :IHS, 海通证券研究所整理 1.2 全球半导体硅片产业竞争格局 巨头垄断 从全球来看, 硅材料具有高垄断性, 全球一半以上的半导体硅材料产能集中在日本, 尤其是随着尺寸越大 纯度越高, 垄断情况就越严重 2015 年全球半导体硅片销售额前两名的 Shin-Etsu( 信越 ) 和 Sumco 都是日本公司, 第三名到第十名分别是 : 德国的 Siltronic 美国的 SunEdison 韩国的 LG Siltron 台湾的 Global Wafer 法国的 Soitec 台湾的 Wafer Works 芬兰的 Okmetic 台湾的 Episil 其中 Shin-Etsu 在 2015 年的销售额超过 21 亿美元,Sumco 将近 20 亿美元, 两家日本公司合计占比超过 50% 德国的 Siltronic 在 2015 年的销售额将近 10.5 亿美元, SunEdison Semiconductor LG Siltron Global Wafer 三家的销售额则在 7~8 亿美元之间, 剩余几家销售额则在 3 亿美元以下, 从这组数据中可以看出硅材料行业的垄断性之高, 前六大硅片厂的销售份额达到 92%

13 13 图 年全球前十大半导体硅片企业 ( 亿美元 ) 图 年前六大半导体硅片厂份额达 92% 台湾世界晶圆 9% 其他 8% 日本信越 27% 韩国 LG Silitron 9% 美国 SunEdision 10% 德国 Siltronic 13% 日本 SUMCO 24% 资料来源 : 上海硅产业投资有限公司, 海通证券研究所整理 资料来源 : 上海硅产业投资有限公司, 海通证券研究所整理 根据 Gartner 的数据, 在 12 英寸 (300mm) 大硅片方面, 垄断形势更加明显,2015 年前六大半导体硅片厂的销售份额达到 97.8% 图 年 300mm 大硅片市场份额 台湾世界晶圆其他,, 2.2% 美国 3.3% SunEdision, 11.1% 日本信越, 27.8% 德国 Siltronic, 12.2% 韩国 LG Silitron, 15.6% 日本 SUMCO, 27.8% 资料来源 :Gartner, 海通证券研究所整理 硅片行业的垄断度极高, 近年来大公司不断通过相互间的整合实现市场占有率的进一步提升 例如, 信越在 1999 年并购了日立的硅片公司,SUMCO 由 Sumitomo 三菱材料和 Komatsu 三家公司在 2002 年和 2006 年合并而成 2016 年 9 月台湾的 Global Wafer 以 6.83 亿美元的总价并购了 SunEdison Semiconductor, 从而使得排名第六的 Global Wafer 一举突破 Siltronic 成为全球第三大半导体硅材料供应商 5 月份的时候, Global Wafer 还以 3.2 亿人民币收购了丹麦的硅片厂 Topsil

14 14 图 14 前三大半导体硅片供应商均由大型并购整合而来 资料来源 :SEMI, 海通证券研究所整理 作为集成电路制造业最大宗的关键材料, 中国大陆的 300 毫米硅片一直依赖进口, 主要原因在于目前国内还没有掌握大规模量产 IC 集成电路用的高纯大硅片技术 制造高纯大硅片的技术障碍主要是硅的纯度和大尺寸硅片的良率问题 对于先进工艺的半导体单晶硅片, 纯度需要达到 11 个 9 以上 ( 即 %), 目前国内还无法实现, 同时大尺寸硅片对倒角 精密磨削等加工工艺要求高, 国内还没有掌握高良率的技术能力 图 15 日本信越硅片纯度可到 11 个 9 以上 图 16 大尺寸硅片加工技术难度大 资料来源 : 日本信越, 海通证券研究所整理 资料来源 :CNKI, 海通证券研究所整理 2. 未来几年, 全球需要多少半导体硅片? 2.1 目前全球 IC 晶圆代工厂产能情况 电子级半导体硅片主要的用途是, 通过供给晶圆代工厂, 采用各类制程工艺加工为裸芯片, 然后经过封装和测试变成模块化的可用芯片, 应用到不同的电子终端中, 所以晶圆代工厂是电子级半导体硅片的主要客户

15 15 图 17 集成电路完整产业链结构图, 晶圆代工厂是电子级硅片的主要客户 资料来源 : 同方国芯定向增发预案, 海通证券研究所整理 根据权威第三方机构 IC Insights 的统计数据, 全球晶圆代工产业规模,2004 年为 亿美元,2008 和 2009 年受到金融危机的影响, 行业规模负增长,2015 年市场规模增长到 亿美元, 年的复合年均增速为 10.4% 图 年全球晶圆代工市场规模及增速 资料来源 :IC Insights, 海通证券研究所整理 近十年来, 全球 IC 晶圆代工业务主要由五大厂商掌控, 分别是台积电 台联电 格罗方德 ( 由 AMD 芯片代工部门和特许半导体合并而成 ) 三星和中国大陆的中芯国际, 五家企业的份额总和为 80% 左右

16 16 图 年全球晶圆代工企业市场份额情况 资料来源 :IC Insights, 海通证券研究所整理 其中, 台积电牢牢占据第一的位臵, 份额长年保持在 50% 左右,2015 年的市场份额为 54.3%, 是全球晶圆代工当之无愧的龙头 台积电 2015 年收入 亿美元, 同比增长 5.5%, 主要受益于 20nm 制程与 16nm FinFET 制程的推出, 满足了先进应用处理器与基频数据机晶片方面的需求 图 年全球主要晶圆代工企业收入情况 资料来源 :IC Insights, 海通证券研究所整理 在具体的晶圆产能方面, 根据 IC Insights 发布的 年全球晶圆产能报告,2015 年全球电子级晶圆产能为 1635 万片 / 月 ( 以 200mm 硅片计算 ), 同比增长 6%, 如果用 300mm 硅片换算的话 (300mm 硅片面积为 200mm 硅片的 2.25 倍 ) 为 万片 / 月, 这个数据包含 IC 集成电路 普通半导体器件 其中, 台湾 韩国和日本分列前三位, 中国大陆的份额为 9.7%

17 17 图 年 12 月全球电子级半导体晶圆产能情况 ( 以 200mm 硅片计算 ) 资料来源 :IC Insights, 海通证券研究所整理 ( 注释 : 每一地区的数量由当地晶圆厂的每月总装机容量决定, 并未考虑总部在其他地区所设臵的晶圆厂产能 例如, 韩国的三星公司已经在美国设厂, 但其晶圆产能的数量划分到了北美区, 而不是其总部所在地的韩国区 ROW 的区域主要包括新加坡 以色列 马来西亚以及其他国家或地区, 如俄罗斯 白俄罗斯 澳大利亚和南美洲等 ) 在 2011 年超过日本后, 台湾又于 2015 年超过韩国, 成为产能最大的地区 自 2015 年 12 月起, 台湾地区的晶圆产能占全球比重将近 22% 2010 年, 中国大陆首次在晶圆产能上赶超欧洲 在直径为 6 寸甚至更小的晶片上, 日本曾是领头羊, 目前主要生产低复杂性制程及商用型产品或特殊组件 在 8 寸晶圆方面, 领先的是台湾和日本 过去的几年中, 虽然已经有很多 8 寸的晶圆厂关闭, 但台湾却并未发生, 这些也助使台湾自 2012 年起, 成为 8 寸晶圆产能第一的地区 由于台湾已经变成了集成电路代工产能最大的地区, 预计在未来几年内, 该地区在 8 寸产能上仍会继续扩大 至于 12 寸晶圆, 韩国走在了前面, 台湾紧随其后 台湾在 2013 年失去了其作为 12 寸晶圆的领头人, 其中很大一部分的原因是因茂德关闭了 12 寸晶圆厂, 当然也有部分原因是由于三星电子和 SK 海力士因存储器和快闪存储器业务需求而持续扩产 图 年 12 月全球主要 IC 制造厂商晶圆产能情况 ( 千片 / 月 ) 资料来源 :IC Insights, 海通证券研究所整理 截止 2015 年 12 月,IC 产能全球前十大厂商的已安装产能总计为每月 万片

18 18 晶圆 ( 以 200mm 硅片面积折合计算 ), 占全球总 IC 产能的 72%, 较 2014 年 12 月的每月 万片同比增加 7.8% 以各厂商表现来看, 截至 2015 年 12 月, 三星是安装晶圆产能最高的半导体业者, 每月产能为 250 万片 8 寸晶圆, 占全球总产能的 15.5%, 其中生产最多的是 DRAM 与 FLASH 闪存 ; 排名第二大的是台湾晶圆代工龙头台积电, 每月产能为 190 万片晶圆, 占全球总产能 11.6%; 内存大厂美光的 IC 产能近年持续成长, 主要是因为收购了来自尔必达 瑞晶以及华亚科技的产能 ; 第四大厂商为日本东芝, 产能为每月 130 万片晶圆, 其产能还包括了来自合资伙伴 SanDisk 的闪存产能 ; 第五大厂商也是内存业者 韩国的 SK 海力士, 该公司产能水平也在每月 130 万片晶圆以上 ; 英特尔的晶圆产能在 2015 年略为下滑, 因为该公司位于中国大连的 Fab 68 在由逻辑芯片生产转换为新一代闪存 (3D NAND 与 XPoint 内存 ) 生产时曾短暂停工 图 年 12 月全球晶圆代工企业产能情况预测 资料来源 :IC Insights, 海通证券研究所整理 在具体公司不同尺寸的硅片产能方面, 根据 IC Insights 在 16 年 12 月的报告,12 寸晶圆产能排行中, 三星以 22% 夺全球第一, 其次为美光的 14%,SK 海力士与台积电同为 13% 位居第三 第五至第十则分别为东芝 /WD(11%) 英特尔 (7%) 格罗方德 (6%) 联电 (3%) 力晶科技 (2%) 及中芯国际 (2%) 其中三星 美光 SK 海力士 东芝 /WD 以供应 DRAM 与 NAND flash 存储器为主, 台积电 格罗方德 联电 力晶科技 中芯国际为纯晶圆代工业者, 主要生产应用处理器等逻辑器件 在 8 寸晶圆制程方面, 主要是以纯代工业者 模拟 / 混合信号 IC 业者, 以及微控制器业者为主 8 寸晶圆厂产能排名中, 台积电以 11% 位居第一, 德州仪器 (TI) 则以 7% 位居第二, 意法半导体 (STMicro) 联电同以 6% 名列第三 至于在 6 寸 ( 含 ) 及以下晶圆制程方面, 各业者属性则是呈现出更多样化的变化, 包括整合元件 车载半导体等产品 在前十大业者中包括整合元件制造业者意法半导体与 Panasonic 车用半导体业者安森美半导体 (ON Semiconductor) 与瑞萨 (Renesas), 以及纯晶圆代工业者台积电等 由于目前 18 寸晶圆厂发展仍受限于投资金额过大与技术障碍, 被缩减设臵目标 随着 12 寸晶圆制程在 IC 生产上扮演的角色日益重要, 拥有 8 寸晶圆厂的 IC 业者数, 已由 2007 年最高时的 76 家, 减少为 2016 年的 58 家 ; 不过, 拥有 12 寸晶圆厂的 IC 业者数, 也由 2008 年最高时的 29 家, 下滑为 2016 年的 23 家, 这是由于工艺制程的难度越来越大, 技术和资金越来越向行业龙头倾斜 综上所述, 根据 IC Insights 的统计,2014 年 12 月和 2015 年 12 月全球晶圆月度

19 19 产能分别为 1541 和 1635 万片 ( 以 8 寸 200mm 硅片折算 ), 相当于 12 寸晶圆 685 和 727 万片 以三星 美光 SK 海力士 东芝 /WD 为代表的存储芯片制造商和以台积电 格罗方德 联电 力晶科技 中芯国际为代表的纯晶圆代工业者是产能的主要贡献者 2.2 未来全球 IC 晶圆代工厂产能与硅片需求预测 根据 IC Insights 的预测, 预计未来几年 IC 制造厂的晶圆产能将保持较为快速的增长, 到 2018 年和 2020 年分别达到 1942 万片和 2130 万片 ( 以 8 寸 200mm 硅片折算 ), 相当于 12 寸晶圆 863 和 947 万片, 年的复合年均增速为 5.4% 截至 2015 年底,12 寸 (300mm) 晶圆占据全球晶圆产能的 63.1%, 预测到 2020 年该比例将增加至 68%; 至于 8 寸晶圆在全球晶圆产能中占据的比例, 将由 2015 年的 28.3%, 在 2020 年降低至 25.3%, 不过 8 寸 (200mm) 晶圆产能在未来几年仍将继续成长 ; 而 6 寸 (150mm) 晶圆产能在预测期间的成长表现相对较平坦 图 年 12 月全球晶圆月产能 ( 百万片,8 寸约当 ) 图 年 12 月全球晶圆月产能份额情况 mm 200mm 300mm 450mm 100% 150mm 200mm 300mm 450mm 9.4% 8.5% 7.7% 7.2% 6.7% 6.4% 6.2% % 60% 40% 20% 29.4% 28.3% 27.2% 25.7% 25.7% 25.9% 25.3% 61.1% 63.1% 65.0% 67.0% 67.6% 67.7% 68.4% Dec 15-Dec 16E-Dec 17E-Dec 18E-Dec 19E-Dec 20E-Dec 0% 14-Dec 15-Dec 16E-Dec 17E-Dec 18E-Dec 19E-Dec 20E-Dec 资料来源 :IC Insights, 海通证券研究所整理 资料来源 :IC Insights, 海通证券研究所整理 根据 SEMI 的统计数据, 过去三年全球晶圆出货量快速增加, 从 2013 年的 亿平方英寸增长到 2015 年的 亿平方英寸, 年复合年均增速 7.7% 预计未来在大陆和台湾的持续投资下, 预料晶圆代工产能将稳定增长, 而台湾更稳坐全球拥有最大晶圆代工产能的地区 台湾的晶圆代工产能居全球之冠, 其中 12 寸的产能占全球晶圆代工产能比重 55% 以上, 台积电与联电是台湾晶圆代工产能的两大推手 台积电竹科 12 寸厂 Fab 12 第 7 期 中科 12 寸厂 Fab 15 第 5 及第 6 期正积极准备迎接 10nm 以下制程产能 联电则持续扩充 28nm 产能, 南科 12 寸厂 Fab 12A 厂第 5 期也准备投入 14nm 制程

20 20 图 26 中国大陆晶圆代工厂市场规模预测 ( 十亿美元 ) 30 市场规模 ( 十亿美元, 左轴 ) 同比增速 (%, 右轴 ) 40.0% % 20.0% % 0.0% 资料来源 :IBS, 海通证券研究所整理 中国大陆将是成长最快的市场, 根据 IBS 的统计,2015 年中国大陆晶圆代工市场规模为 69 亿美元, 到 2020 年将达到 154 亿美元, 复合年均增速为 17.42%, 在全球晶圆代工的份额将从 2015 年的 9.3% 增长至 2020 年的 19.2% 中国大陆晶圆代工龙头中芯国际目前正致力提升北京 12 寸厂 Fab B1 厂和上海 12 寸厂 Fab 8 厂等既有厂房的产能, 同时该公司也正在提升新成立的北京 12 寸厂 Fab B2 厂与深圳 8 寸厂 Fab 15 厂产能 中芯的扩充计划同时包含了先进的 28nm 及 40nm 产能, 以及技术成熟的 8 寸晶圆制程 ; 其他扩大产能的业者还包括武汉新芯, 旗下 A 厂产能将持续投入 NOR Flash 代工业务 ; 上海华力也即将成立第二座晶圆厂, 预计 2017 年动工,2018 下半年起可望开始投注产能 图 27 全球晶圆代工厂市场规模预测 ( 十亿美元 ) um 0.18/0.15um 0.13um 90nm 65nm 45/40nm 28nm 20nm 16/14nm 10/7nm E 2017E 2018E 2019E 2020E 资料来源 :IBS, 海通证券研究所整理 随着半导体先进工艺制程的发展,28nm 制程已经在 年占据最大的份额, 预计未来 28nm 仍然是主流, 同时自 2017 年开始, 更加先进的 16/14nm 和 10/7nm 将快速增长 先进的工艺必须有高纯度 高质量的大硅片为基础 在具体的行业应用方面, 根据 IHS 在 2016 年 12 月的报告, 预计从 2015 年到 2019 年, 计算 ( 包括 PC 电脑 SSD 存储和平板电脑,300mm 硅片为主 ) 工业 (200mm 硅片为主 ) 汽车领域 (300mm 与 200mm 比例接近 ) 的硅片需求将分别实现 5% 9% 6% 的复合年均增速, 而手机领域 (300mm 硅片为主 ) 由于出货量的放缓将维持现有需求, 但是 12 寸 (300mm) 的占比会继续增加

21 21 图 年半导体重要应用领域的硅片需求增速预测 资料来源 :IHS, 海通证券研究所整理 整体来说,300mm 晶圆需求仍将快速增长, 全球运作中的 12 寸晶圆厂数量预计到 2020 年将持续增加 大多数 12 寸厂将继续仅限于生产大量 商品类型的元件, 例如 DRAM 与快闪存储 影像感测器 电源管理元件, 还有 IC 尺寸较大 复杂的逻辑与微处理器 ; 而有的晶圆代工厂会结合不同来源的订单来填满 12 寸晶圆厂的产能 图 29 全球 12 寸晶圆厂数量情况与预测 资料来源 :IC Insights, 海通证券研究所整理 根据 IC Insights 的统计, 截止 2015 年底全球共计有 95 座 12 寸晶圆厂 ( 世界各地还有不少研发晶圆厂以及少量生产晶圆厂使用 12 寸晶圆, 但并不在统计之列 ); 目前有 8 座 12 寸晶圆厂预计在 2017 年开幕, 是继 2014 年有 9 座晶圆厂开幕后的单年最高数量 预计到 2020 年底, 还会有另外 22 座 12 寸晶圆厂开始营运, 届时全球 12 寸晶圆厂数量总计将达到 117 座 ; 该机构预期,12 寸晶圆厂 ( 量产级 ) 的最高峰数量将会落在 125 座左右 而 8 寸晶圆厂的最高峰数量则是 210 座 ( 截至 2015 年 12 月, 全球 8 寸厂数量为 148 座 )

22 22 综上所述, 根据 IC Insights 的预测, 预计未来几年 IC 制造厂的晶圆产能将保持较为快速的增长, 到 2018 年和 2020 年分别达到 1942 万片和 2130 万片 ( 以 8 寸 200mm 硅片折算 ), 相当于 12 寸晶圆 863 和 947 万片, 年的复合年均增速为 5.4% 在具体的地区方面, 中国大陆增长最为迅猛, 根据 IBS 的统计,2015 年中国大陆晶圆代工市场规模为 69 亿美元, 到 2020 年将达到 154 亿美元, 复合年均增速为 17.42%, 全球晶圆代工的份额将从 2015 年的 9.3% 增长至 2020 年的 19.2% 同时, 在具体的应用方面, 计算 ( 包括 PC 电脑 SSD 存储和平板电脑 ) 工业 汽车领域的硅片需求将分别实现 5% 9% 6% 的复合年均增速, 手机领域保持稳定, 导致 300mm 晶圆需求仍将快速增长, 全球运作中的 12 寸晶圆厂数量预计到 2020 年将持续增加 3. 目前全球半导体硅片产能情况 我们前文已经分析,2011 年到 2013 年, 由于 300 毫米大硅片的普及, 造成硅片单位面积的制造成本下降, 同时加上硅片企业扩能竞争激烈,2013 年全球硅片的市场规模只有 75 亿美金, 连续两年下降 2014 年受汽车电子及智能终端的需求带动,12 寸大硅片价格止跌反弹, 全球硅片市场规模缓慢复苏 图 年全球半导体硅片市场规模 图 年全球半导体硅片产量 120 硅片市场规模 ( 亿美元, 左轴 ) 同比增速 (%, 右轴 ) 50.0% 硅片产量 ( 百万平方英寸, 左轴 ) 同比增速 (%, 右轴 ) 40.0% % 10.0% % % % -30.0% % % % 资料来源 :SEMI, 海通证券研究所整理 资料来源 :SEMI, 海通证券研究所整理 但是, 硅片产业近年来仍是亏多赚少, 各大硅片厂都无力进行扩产的动作, 所以全球硅片的产量增长缓慢 如果从 2009 年的低点计算, 到 2015 年为止, 全球半导体硅片销售额增长了 23.89%, 复合年均增速为 3.63%, 与此同时全球半导体硅片产量增长了 58.82%, 复合增速为 8.02%, 产量增速超过销售额增速, 也证明了硅片产业相比于整个半导体产业而言更加艰难 如果将市场规模 ( 销售额 ) 与产量做比值, 可以定义为半导体硅片的平均价格, 可以看到自 2013 年以来, 维持在 0.77 美元 / 平方英寸左右, 相比于 2008 年的 1.46 美元 / 平方英寸大幅缩减

23 23 图 32 全球硅片平均价格 ( 美元 / 平方英寸 ) 2.00 平均价格 ( 美元 / 平方英寸 ) 资料来源 :SEMI, 海通证券研究所整理 从供给端来看, 尽管硅片的需求开始复苏, 但是产能并没有太大的变化 根据 SEMI 的数据, 截止 2015 年底, 全球 300mm 硅片的产能为 510 万片 / 月 而根据 SUMCO 的数据,2016 下半年全球 300mm 硅片的需求已经达到 520 万片 / 月 在现有硅片厂没有大规模扩产计划的前提下, 现有的硅片产能无法满足硅晶圆的需求 预计 2017 年和 2018 年全球 300mm 硅片的需求分别为 550 万片 / 月和 570 万片 / 月 与此同时全球硅片的产能增速, 根据 SEMI 的预测, 未来三年的复合增速在 2-3% 左右, 对应 2017 年和 2018 年的产能为 525 万片 / 月和 540 万片 / 月, 供不应求将是常态 图 年全球半导体硅片产量预测 ( 百万平方英寸 ) 图 34 全球 300mm 半导体硅晶圆需求情况 寸 8 寸 6 寸及以下 资料来源 :SEMI, 海通证券研究所整理 资料来源 :SUMCO, 海通证券研究所整理 2016 年, 由于受到 28nm 20nm 16/14nm 等先进工艺制程 3D NAND Flash 以及中国大陆半导体高速增长的需求拉动, 全球 12 寸硅晶圆产能需求大增 全球半导体厂展开 12 寸晶圆产能竞赛, 对于 12 寸硅晶圆需求快速上扬 同时,8 寸晶圆也出现紧缺情况, 原因在于过去几年 8 寸硅晶圆逐步被 12 寸替代, 导致 8 寸硅晶圆供给大幅下降, 但是自 2015 年以来汽车半导体 CIS 传感器 微控制器等芯片需求快速增长, 这些芯片中许多仍然是以 8 寸晶圆为主

24 24 图 35 全球季度 300mm 硅晶圆月需求情况 资料来源 :SUMCO, 海通证券研究所整理 目前,2016 年下半年前几大硅片厂的产能利用率都接近 100%, 根据全球第三大硅片厂 Siltronic 的公告, 在 2008 年硅片的产能利用率仅仅为 60%, 而从 2016 年 Q3 开始已经达到 100% 2016 下半年, 全球三大硅晶圆厂信越 (Shin-Etsu) Sumco 德国 Siltronic 均宣布将调涨 2017 年第 112 寸硅晶圆价格约 10~20%, 包括台积电 联电 美光 (Micron) 等半导体大厂都被迫买单 根据台湾权威媒体科技时报的报道, 尽管台积电采购硅晶圆数量庞大, 过去相较于其他客户享有更优惠价格, 然因这一波 12 寸硅晶圆供应过于吃紧, 台积电亦被迫减少折价优惠幅度, 等于是变相涨价 ; 联电则传出硅晶圆价格涨幅约 10~20%; 美光正准备大举投入 3D NAND Flash 扩产, 加上旗下华亚科亦全力冲刺 20 纳米 DRAM 产能, 为备妥足够的 12 寸硅晶圆需求量, 近期亦传出已接受硅晶圆供应商调涨 2017 年价格, 幅度高达 20% 由于过去几年半导体硅片产业亏多赚少, 从半导体硅片的供给角度来看, 扩产的机会仍不大, 亏损的业者先以获利为目标,SUMCO 和 Sunedsion 等企业希望净利润能够尽早由负转正 据 SUMCO 的评估, 兴建一座月产能 1 万片 12 寸的半导体硅片厂至少需要 10~12 亿元的资金, 兴建到投产时间为 2-3 年, 因此预计未来几年硅片的缺货将是常态 根据台湾科技时报的评估, 如果上游原物料裸晶圆涨价 15%, 势必会牵动下游厂商的成本结构, 晶圆代工厂商的销货成本 (COGS) 结构里头, 折旧大致占了 50%, 裸晶圆则约占了剩下 50% 当中的 20%, 因此, 涨价压力约在 2~3% 上游供应商涨价,TSMC 等公司显然会把这个价格转移到代工客户身上, 而最终也是要消费者承担, 这意味着 2017 年的处理器 NAND 内存等很可能还会继续涨价 综上所述, 由于过去几年半导体硅片产业亏多赚少, 从半导体硅片的供给角度来看, 扩产的机会仍不大 根据 SEMI 的数据, 截止 2015 年底全球 300mm 硅片的产能为 510 万片 / 月, 预测未来三年全球半导体硅片产能的复合增速在 2-3% 左右, 对应 2017 年和 2018 年的产能为 525 万片 / 月和 540 万片 / 月, 但是硅片的需求开始复苏, 根据 SUMCO 的数据,2016 下半年全球 300mm 硅片的需求已经达到 520 万片 / 月, 现有的 510 万片 / 月的硅片产能无法满足硅晶圆的需求 预计 2017 年和 2018 年全球 300mm 硅片的需求分别为 550 万片 / 月和 570 万片 / 月, 供不应求将是常态

25 4. 四大因素导致未来几年半导体硅片将供不应求 25 从需求端来看, 硅片需求开始复苏, 增长迅速, 主要因素是四个方面 :1) 全球晶圆代工大厂台积电 三星电子 英特尔进入高端制程工艺竞赛, 包括台积电投入 7/10/16/28nm 制程, 英特尔投入 14/22nm 制程, 近 3 年的资本支出都高达 80 亿 ~110 亿美元, 至于联电 三星及 GlobalFoundries 等亦陆续扩充 28 14nm 制程产能 ;2) 三星 SK 海力士 英特尔 / 美光 东芝等 NAND Flash 阵营, 全力投入 3D NAND 扩产, 以因应智能手机存储 固态硬盘 (SSD) emmc/emcp 等各种采用 3D NAND 芯片的应用需求 ;3) 汽车半导体 CIS 图像传感器 MCU 微控制器等芯片快速普及 ;4) 大陆半导体厂商大举扩产, 更是不可轻忽的势力, 大陆既有 12 寸厂合计月产能约 46 万片, 建臵中的产能约 63 万片, 未来大陆 12 寸厂单月产能将高达 109 万片, 包括中芯国际等大陆厂商在上海 深圳等地新建的 12 寸厂, 以及台积电南京厂 联电厦门联芯 华力微二厂, 加上福建泉州 DRAM 厂 武汉新芯 3DNAND 厂等, 产能增加规模相当可观 图 36 四大因素将导致半导体硅片供不应求 资料来源 : 科技时报, 海通证券研究所整理 4.1 晶圆代工大厂进入高端制程工艺竞赛, 先进工艺比例越来越高 自集成电路诞生以来, 在半导体制造领域始终遵守大名鼎鼎的摩尔定律 摩尔定律是由英特尔创始人之一戈登 摩尔提出来的, 其内容为 : 当价格不变时, 集成电路上可容纳的元器件的数目, 约每隔 个月便会增加一倍, 性能也将提升一倍 要实现单位面积容纳电子元器件数目的增多, 就对每个元器件的尺寸大小不断有着更高的要求, 因而半导体制造工艺不断向小尺寸前进, 这与摩尔定律完全正相关 从 1970 年左右的 5 微米 MOSFET 工艺, 到 1990 年左右的 1 微米 Trench 工艺, 再到 2000 年左右的 0.13 微米 Strain 工艺, 直到 2015 年左右的 16nmFinFET 工艺, 半导体制造行业不断采用新的技术方案来实现更小尺寸的工艺制程, 如今正向 10nm 工艺制程挺进

26 26 图 年半导体制造工艺制程与技术方案演进情况 资料来源 : 英特尔官网, 海通证券研究所整理 根据各家公司最新 2015 年报数据, 台积电将在 2016 年第三季度量产 10nm 工艺, 2017 年第一季度试产 7nm 工艺, 领先全球 14nm 工艺, 台积电 三星 台联电在 2014 年底 2015 年已经实现量产, 目前各家正投入大笔资金从事 10/7nm 工艺的研发 图 38 全球六大 IC 制造企业工艺节点演进情况 E 2017E 28nm 20nm 16nm 10nm 7nm 22nm 14nm 10nm 28nm 20nm 14nm 10nm 28nm 20nm 14nm 10nm 28nm 14nm 28nm 20nm 14nm 资料来源 : 台积电, 英特尔, 三星, 格罗方德, 台联电, 中芯国际, 海通证券研究所整理 为了实现先进的晶圆制造工艺, 台积电 英特尔 三星电子每年的资本开支高达 亿美元

27 27 图 39 全球主要 IC 制造厂商资本开支 ( 百万美元 ) 台积电三星英特尔中芯国际 E 资料来源 :IC Insights, 海通证券研究所整理 先进的工艺制程是芯片发展的必然需求, 消费电子和汽车 工业对芯片性能的要求越来越高, 这需要更加先进的晶圆制造工艺来支撑 硅片作为芯片的物理基础, 对于芯片性能和工艺水平起到至关重要的作用, 对先进工艺的竞赛促进了高纯度 高质量大硅片的需求 图 40 ARM 完成 10nm 芯片架构设计, 性能大幅提升 图 41 台积电 10nm 工艺晶圆试产 资料来源 :ARM, 海通证券研究所整理 资料来源 : 台积电, 海通证券研究所整理 20nm 以下的先进工艺制程将在整个晶圆代工中的比例越来越高, 芯片性能的提升需求将推动晶圆代工工艺快速演进 根据 IBS 的预测,2020 年开始,10/7nm 将成为份额最大的工艺制程形式, 先进的工艺对高质量硅片的需求越来越大, 同时晶圆代工先进工艺的良率较低也将导致更多硅片的消耗 图 年全球不同工艺晶圆制造市场规模情况 um 0.18/0.15um 0.13um 90nm 65nm 45/40nm 28nm 20nm 16/14nm 10/7nm E 2017E 2018E 2019E 2020E 2021E 2022E 2023E 2024E 2025E 资料来源 :IBS, 海通证券研究所整理

28 D NAND 存储芯片应用需求大增, 存储大厂纷纷扩产 随着智能手机功能的越来越强大, 用户需要更大的存储容量存应用程序和资料, 再加上用户对电影 照片等超高清画质的要求, 目前的手机存储空间依然不够用 为了给用户 专业级玩家提供超大容量的存储空间, 高分辨率摄影和 4K 视频录制, 以及满足图形处理密集型的多媒体虚拟现实和游戏任务,2016 年已有很多旗舰机增加 128GB 容量选择, 比如 :iphone 7 Galaxy S7 乐视 Max Pro 小米 5 vivo Xplay 5 OPPO R9 Plus 等 同时, 笔记本电脑已经开始由 HDD( 机械式硬盘 ) 向 SSD( 固态硬盘 ) 迁移, 原因在于 SSD 具有低耗电 耐震 稳定性高 耐低温等优点 SSD 利用 NAND Flash 特性, 以区块写入和抹除的方式来作读写的功能, 因此在读写的效率上, 非常依赖闪存技术的发展 图 43 iphone 7 采用 128G 的 NAND flash 芯片 图 44 随机读写以及开机速度是 HDD 永远追不上 SSD 的地方 资料来源 :ifixit, 海通证券研究所整理 资料来源 :PC6, 海通证券研究所整理 现有的 2D NAND FLASH 闪存技术始终无法突破 128G 的瓶颈, 主要是受到存储颗粒规格 手机内部空间等因素的限制 所以 3D NAND FLASH 应运而生, 彻底解决 2D 平面型闪存的缺陷, 使用更先进的制程, 增加存储密度, 同时避免各级之间相互干扰的问题 基于更加先进制造工艺的 3D NAND 需要更高质量的大硅片为物理基础 图 45 3D NAND 与 2D NAND 的区别 图 46 主流厂商的 3D NAND 工艺节点 资料来源 : 三星, 海通证券研究所整理 资料来源 :expreview, 海通证券研究所整理 三星是 3D NAND 技术领导者, 三星 2016 年扩大 48 层 3D NAND 量产, 并计划在年底实现 64 层 TLC V-NAND 量产, 而基于 48 层 3D NAND 技术,NAND Flash 容量可提高至 256Gb 基于 3D NAND 容量和高性能优势, 三星已全面将 V-NAND 应用到 SSD 中, 如今正在加快导入到嵌入式产品 UFS 和闪存卡中应用

29 29 东芝的 3D 技术也采用的是 48 层, 除了改建的 Fab 2 将在 2016 年投产外, 还计划在 年期间投资 70 亿美元, 在三重县四日市买地建新厂 Fab 6, 专门作 3D NAND;SanDisk 也开始进行 3D NAND Flash 初期小量试产, 它的 M14 厂第 2 阶段将从 2016 年下半年加入生产行列, 满足 3D NAND Flash 市场需求 ; 美光目前已将 3D NAND 的样本送往客户进行测试, 新建的 Fab 10x 工厂预计将在 2016 下半年开始投产新一代的 3D NAND; 英特尔的大连厂将投资 55 亿美元, 把原先的 12 英寸逻辑电路生产线改造后量产 3D NAND, 时间在 2016 Q4; 日经新闻报导,SK 海力士于 2016 年 2 月宣布将砸 15.5 兆韩元 (125 亿美元 ), 再盖一座新存储器工厂, 新厂预计将在 2018 年正式动工 2019 年投产 另有国内方面, 武汉新芯计划投资 240 亿美元, 加入 3D NAND 制造, 预期 2018 年实施量产 它的研发工作己经准备了两年, 并与 Spansion 中科院微电子研究所等合作, 目前己完成 8 层 NAND 芯片 图 47 三星 3D NAND 技术节点 图 48 3D NAND 芯片技术难度大 资料来源 : 三星, 海通证券研究所整理 资料来源 :expreview, 海通证券研究所整理 国际存储大厂纷纷投入 3D NAND 晶圆的怀抱, 领先者如三星继续扩大晶圆制造的规模, 追随者如东芝 美光 英特尔等也加大投资力度, 奋力追赶 3D NAND 的投资热潮将刺激 300mm 大硅片的需求 4.3 汽车半导体 CIS MCU 等芯片快速普及 尽管智能手机的增速逐渐放缓, 但是手机创新不断, 对高端 300mm 硅片需求仍将快速增长 同时汽车半导体 CIS 图像传感器 物联网 MCU 微控制器等 IC 芯片开始快速增长, 预计未来几年都将保持较快的增速, 这为 8 寸和 12 寸硅片带来新的增量 尤其是汽车半导体对 200mm 硅片需要大, 预计 2025 年汽车半导体的需求将接近 200mm 硅片产量的一半

30 30 图 49 智能手机用 300mm 硅片预测 ( 百万片 / 月 ) 图 50 汽车半导体用 200mm 硅片预测 ( 百万片 / 月 ) 外延片 抛光片 4 3 下一代汽车自动驾驶汽车内燃机汽车汽车半导体用硅片占 200mm 比例 50.0% 40.0% % % % E 2017E 2018E E 2025E 0.0% 资料来源 :SUMCO, 海通证券研究所整理 资料来源 :SUMCO, 海通证券研究所整理 目前汽车已经成为新型电子技术的应用载体, 半导体在汽车中得到了越来越多的应用 汽车半导体所涉及到的技术包括功率 IC IGBT CMOS 等, 应用于车载娱乐系统 ADAS 辅助驾驶系统 HMI 显示系统 电动马达控制 灯光控制 电动车的电源管理系统等多处车载功能模块或器件 IHS 的数据显示,2015 年全球汽车半导体市场的总体规模约为 290 亿美元, 预计 2013 年 年, 车用半导体的产值将会以每年 10.8% 的速度快速增长 图 51 当今汽车中的电子类功能不断增加 图 年汽车半导体增速高 资料来源 : 麦肯锡, 海通证券研究所整理 资料来源 :IHS, 海通证券研究所整理 在移动设备和汽车应用的驱动下,2015 年 ~2021 年,CMOS 图像传感器 (CIS) 产业的复合年增长率为 10.4%, 预计市场规模将从 2015 年的 103 亿美元增长到 2021 年的 188 亿美元 智能手机中的摄像头数量增长将消除智能手机出货量增长缓慢带来的影响, 双摄像头和 3D 摄像头将对 CMOS 图像传感器的出货量产生重要影响 图 53 手机摄像头的功能演变,CIS 是关键 图 54 各类芯片应用市场规模与增速 资料来源 :MEMS, 海通证券研究所整理 资料来源 :IC Insights, 海通证券研究所整理

31 31 IC Insights 发表最新报告指出, 物联网 (IoT) 和汽车应用将成为 2015~2020 年间带动晶片销售成长最主要的动能 在这段期间,IoT 晶片销售额的复合年增率可望达到 13.3%; 车用晶片的 CAGR 则为 10.3% 同期整体半导体销售金额的 CAGR 则为 4.3% 该报告还预估,2016 年物联网相关应用将为半导体产业带来 128 亿美元销售额, 与汽车应用有关的晶片销售额则可望达到 229 亿美元 图 55 汽车半导体 消费电子 通信对硅晶圆的需求越来越大 资料来源 :SUMCO, 海通证券研究所整理 4.4 中国大陆晶圆代工厂爆发式扩张 根据国际半导体协会 (SEMI)2016 年 6 月底所发布的近两年全球晶圆厂预测报告, 2016 至 2017 年间, 综合 8 寸 12 寸厂来看, 确定新建的晶圆厂就有 19 座, 其中中国大陆就占了 10 座, 而台湾地区的科技新报整理近期动土 宣布建厂讯息来看, 中国大陆 12 寸晶圆厂将迎来大爆发 图 56 中国大陆 12 寸晶圆厂分布 表 1 中国大陆现有 12 寸晶圆厂 序号 厂商 坐落地址 产能 : 万片 / 月 主要生产项目 1 三星 西安 10 NAND FLASH 2 英特尔 大连 3-4 NAND FLASH 3 海力士 无锡 11 DRAM 4 华力微 上海 3.5 晶圆代工 5 中芯国际 上海 1.5 晶圆代工 6 中芯国际 北京 (B1 B2) 1.5 晶圆代工 7 长江存储 武汉 2.5 NOR NAND CMOS 8 联电 厦门 5 40/55nm 晶圆代工 资料来源 : 科技时报, 海通证券研究所整理 资料来源 : 科技时报, 海通证券研究所整理 英特尔 三星与 SK 海力士大厂早已在中国大陆插旗, 并将主力放在存储产业, 而英特尔大连 12 寸晶圆厂早在 2010 年完工, 厂房规划用以生产 65nm 制程 CPU,2015 年 10 月英特尔宣布与大连市政府合作, 投资 55 亿美元转型生产 3D-NAND Flash 并在今年 7 月底重新宣告投产 中国大陆本土厂商现有 12 寸厂的为中芯国际与华力微, 两者分别在上海都有厂房, 中芯在北京还有 B1 B2 两座晶圆厂, 其中 B2 厂制程已至 28nm

32 32 表 2 中国大陆兴建中的 12 寸晶圆厂 序号厂商坐落地址产能 : 万片 / 月主要生产项目投产时间 1 长江存储 武汉 20 NOR/NAND FLASH 2019 年初 2 晋华集成泉州 6 DRAM 2018 年初 3 台积电南京 2 16nm 晶圆代工 2018 下半年 4 晶合 合肥 4 90nm 面板驱动 IC 代工 2017 下半年 5 格罗方德重庆未定晶圆代工 2017 年 6 中芯国际 上海 7 14nm 惊讶 un 代 工 2018 年 7 中芯国际深圳 年底 资料来源 : 科技时报, 海通证券研究所整理 表 3 中国大陆计划中的 12 寸晶圆厂 序号厂商坐落地址产能 : 万片 / 月主要生产项目投产时间 1 华力微 上海 4 晶圆代工 2016 年动土 2018 年完工 2 紫光深圳 4 存储芯片 2018 年底 3 兆基科技合肥未定 DRAM 2018 年 4 德科玛 江苏淮安 4 CMOS 二期计划时间未 定 5 中芯国际 宁波 未定 晶圆代工 二期计划时间未 定 资料来源 : 科技时报, 海通证券研究所整理 中国大陆最先进制程晶圆厂的中芯, 将在上海兴建新晶圆厂, 初期就瞄准 14nm 制程, 且产能规划涵盖 10/7nm, 估计 2017 年底完工 2018 年正式投产, 将挑战即将来大陆发展的台湾地区晶圆代工龙头台积电 台积电正式在今年中宣布来中国南京独资建 12 寸晶圆厂, 并在 7 月举移动土, 厂房预计 2018 年完工, 也宣告 16nm 届时将在大陆量产 在台积电之前, 联电 2014 年早已透过与当地政府合资方式, 成立厦门联芯率先抢滩中国大陆在厦门建厂, 厂房预计将在 2016 年底就能完工, 而完工将近, 联电也开启了另一项与中国大陆官方的合作计划,5 月联电宣布与福建晋华集成电路签署技术合作协定, 协助晋华集成开发 DRAM 相关制程技术, 在泉州市建立 12 寸晶圆厂, 从事 DRAM 代工, 在中国大陆建厂的还有力晶, 力晶与合肥市政府合作, 成立晶合集成在当地打造 12 寸晶圆厂, 从事最高 90nm 面板驱动代工服务 除了已动工兴建的晶圆厂, 几项预期兴建的计划也浮上台面, 如中芯国际此次在上海建新厂,10 月初也与宁波市政府签订备忘录, 将在当地再盖一座 8 寸晶圆厂 两座 12 寸晶圆厂, 其他如华力微 德科玛等中国本土厂商也再发布兴建 12 寸厂信息 综上所述, 目前中国大陆 300mm 大硅片的总需求约为 42 万片 / 月, 预计到 2018 年大陆 300mm 大硅片的总需要为 109 万片 / 月 而目前中国大陆还不具备 300mm 电子级硅片的生产能力, 最快也要到 2017 年底, 上海新昇半导体预计完成第一期产品投产, 计划月产 15 万片, 到 2020 年第二期产品投产, 计划月产 30 万片, 与庞大的需求相比仍然是远远不够 表 4 中国大陆现有与兴建中的 8 寸晶圆厂 地点 厂商 已有产能 : 万片 / 月 上海华虹宏力 (F1 F2 F3) 中芯国际 (S1 S2A S2B S2C) 地点 厂商 在建产能 : 万 片 / 月 12.9 北京燕东 5 20 江苏淮安德科玛 (F2) 4 台积电 8.2 澳洋顺昌 1 左右 深圳中芯国际 (F15) 2 大连大连宇宙 2 武汉高芯科技 0.1 天津中芯国际 (TJ) 10.5 株洲中车时代 1 杭州士兰集成 2 苏州和舰科技 (P1 P2) 6.5 宁波中芯国际 (NB) 2 左右 无锡华润上华 6 成都德州仪器 5 天津中芯国际 (F7) 4.3 重庆中航微电子 4.3 资料来源 :SIMTAC, 海通证券研究所整理 在 8 寸晶圆方面, 大陆已有产线的月产能共计 70 万片 / 月, 兴建中的产能为 26.5 万片 / 月 目前大陆在硅片供应方面, 具备 8 寸生产能力的有浙江金瑞泓 昆山中辰 ( 台

33 33 湾环球晶圆子公司 ) 北京有研总院, 合计月产能为 9.3 万片 / 月, 远远达不到需求 5. 全球各大半导体硅片厂情况 5.1 日本信越 ShinEtsu 日本信越化学工业株式会社 (Shin-Etsu Chemical) 是日本首屈一指的化工企业, 于 1926 年成立 目前在全球范围内拥有员工 多人, 在亚洲 欧洲 北美和南美多个国家拥有研发中心与制造工厂 图 57 信越化工的研发与制造工厂遍布全球 资料来源 : 信越化工, 海通证券研究所整理 信越化工目前主要包括六大事业部, 分别为 PVC/ 氯碱业务 ( 全球第一 ) 有机硅业务 ( 全球第四 ) 特种化学品业务 ( 纤维素衍生物 - 全球第二 金属硅 聚乙烯醇等 ) 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 光掩模 合成石英 氧化物单晶 光阻剂 - 全球第二等 ) 多元化经营业务 ( 加工塑料 技术出口 设备 工程 ) 图 财年信越收入按产品划分 图 财年信越收入按地区划分 资料来源 : 信越化工, 海通证券研究所整理 资料来源 : 信越化工, 海通证券研究所整理 2015 财年, 信越的半导体硅材料收入占比为 19%, 是公司第二大收入来源 主要包括 300mm 大硅片 IG-NANA 退火晶片 SOI 绝缘晶体硅晶圆和化合物半导体, 其中 300mm 大硅片是收入的主要来源 信越半导体在美国 马来西亚 英国和台湾建立了子公司, 生产高品质的半导体硅片, 目前是世界上最大的硅片生产商和供应商

34 34 图 60 信越化工主要硅材料产品 图 61 信越化工主要硅材料工厂 资料来源 : 信越化工, 海通证券研究所整理 资料来源 : 信越化工, 海通证券研究所整理 在 300mm 大硅片方面, 信越化工从 2001 年开始量产, 目前可以实现 11 个 9 的纯度 ( %), 做出的 12 寸单晶硅锭的长度可达 1 米, 切割之后的硅片表面均匀度在 65nm 以内 图 年信越化工硅材料收入情况 500 收入 ( 十亿日元, 左轴 ) 同比增速 (%, 右轴 ) 50.0% % % % % % 资料来源 : 信越化工, 海通证券研究所整理 2015 财年硅材料业务实现收入 2433 亿日元, 约合 亿美元, 同比增长 5.8% 作为全球最大的硅片供应商, 信越化工的硅材料收入与全球硅片产业呈现类似的变动情况,2008 年金融危机之后经历大幅的下滑, 从 2013 开始实现稳定的增长 图 63 信越化工股价变动情况 资料来源 : 信越化工, 海通证券研究所整理

35 35 截止 2017 年 1 月 3 日, 信越化工的股价为 9067 日元 / 股, 过去一年的投资回报为 37.03%, 总市值为 亿日元, 约合 亿美元 5.2 日本 Sumco 日本 SUMCO 前身为成立于 1937 年的 Osaka Special Steel 公司,1992 年和 1998 年先后合并了 Kyushu 电子金属公司和 Sumitomo Sitix 集团,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 300mm 硅片制造企业 联合硅制造公司 2002 年, 住友金属工业的硅制造部门 联合硅制造公司以及三菱硅材料公司合并成立住友三菱硅公司,2005 年更名为 SUMCO 集团 图 64 SUMCO 历史沿革 资料来源 :SUMCO, 海通证券研究所整理 截止 2015 年底,SUMCO 拥有 7480 位员工, 注册资本 1387 亿日元 ( 约合 亿美元 ) 目前公司在日本本土 台湾 印度尼西亚 美国拥有硅片的制造工厂

36 36 图 65 SUMCO 全球网络 资料来源 :SUMCO, 海通证券研究所整理 公司的主营业务为半导体硅片的制造, 目前产品类型包括高纯单晶硅锭 高质量抛光硅片 AW 高温退火晶片 EW 外延片 JIW 结隔离硅片 SOI 绝缘体上硅 RPW 再生抛光硅片 在高纯抛光硅片 退火晶片和外延片方面可以提供 300mm 大尺寸产品, SOI 硅片可以提供 200mm 尺寸产品 图 66 SUMCO 主要硅产品 图 67 SUMCO 主要硅产品规格 资料来源 :SUMCO, 海通证券研究所整理 资料来源 :SUMCO, 海通证券研究所整理 分析 SUMCO 的收入变化情况, 呈现了与信越类似的趋势, 在金融危机之前保持快速的增长,2009 年和 2010 年受到全球金融危机的冲击, 收入大幅下滑, 并出现大规模亏损,2011 年 2012 年的亏损原因在于全球硅片价格下滑幅度大,2013 年之后开始逐渐复苏 图 68 SUMCO 收入情况 图 69 SUMCO 净利润情况 收入 ( 十亿日元, 左轴 ) 同比增速 (%, 右轴 ) 净利润 ( 十亿日元, 左轴 ) 同比增速 (%, 右轴 ) % % % % % % % -20.0% % % % % % % 资料来源 :SUMCO, 海通证券研究所整理 资料来源 :SUMCO, 海通证券研究所整理

37 37 截止 2017 年 1 月 3 日,SUMCO 的股价为 1510 日元 / 股, 过去一年的投资回报为 63.42%, 总市值为 4440 亿日元, 约合 37.4 亿美元 图 70 SUMCO 股价变化情况 资料来源 :SUMCO, 海通证券研究所整理 5.3 台湾环球晶圆 Global Wafers 环球晶圆的前身为 SAS 中美硅晶制品股份有限公司的半导体事业处, 中美硅晶集团于 1981 年成立于新竹科学工业园区, 是目前台湾地区最大的 3 寸至 12 寸半导体硅晶圆材料供应商, 同时也提供优质的太阳能晶圆及晶棒 为使旗下事业部各自有更大的成长动能与更显著的经营绩效, 中美硅晶于 2011 年 10 月 1 日完成企业体的独立分割, 正式将半导体事业处分割独立而成为环球晶圆股份有限公司 1999 年 SAS 中美硅晶公司在中国大陆成立昆山中辰硅晶公司, 生产 6 寸和 8 寸半导体硅片,2011 年之后成为环球晶圆 100% 控股的子公司 ;SAS 中美硅晶公司在 2008 年 4 月收购了美国硅片制造商 GlobiTech( 生产 6 寸和 8 寸硅片 ),2011 年之后成为了环球晶圆 100% 控股的子公司 ; 环球晶圆于 2012 年 4 月收购了当时全球排名第六的日本 Covalent 硅片公司,2013 年 1 月更名为 GlobalWafers Japan, 产品覆盖全部尺寸的半导体硅片 2016 年 6 月, 环球晶圆以 3.2 亿丹麦克朗 ( 约人民币 3.16 亿元 )100% 收购丹麦 Topsil 半导体事业群, 生产 3 寸到 8 寸硅晶圆产品 ;2016 年 12 月, 环球晶圆宣布完成收购全球第四大硅片厂 SunEdision Semiconductor, 交易价格为 6.83 亿美元, 环球晶圆成为全球第三大半导体硅片供应商, 预计 2016 年市场份额为 17-19%

38 38 图 71 环球晶圆集团结构 资料来源 : 环球晶圆, 海通证券研究所整理 环球晶圆拥有完整的晶圆生产线, 可以提供的硅片产品包括 : 抛光片 扩散片 退火晶片 磊晶片等 产品应用已跨越电源管理元件 车用功率元件 信息通信元件 MEMS 元件等领域 图 72 环球晶圆主要产品 资料来源 : 环球晶圆, 海通证券研究所整理 环球晶圆在 2012 年收购 Covalent 之后成为全球第六大半导体硅片厂, 公司收入大幅度增加, 近几年毛利率维持在 25% 左右 如果从月度营收数据来看,2016 年下半年开始营收快速增长, 尤其是 10 月 11 月的收入大幅超过过去两年 受惠于半导体市场大环境逐季回暖, 终端功率元件 高阶智慧手机 通信应用处理器与基频芯片的需求持续成长, 环球晶圆海内外各厂第四季的硅晶圆订单持续畅旺,6 寸 8 寸 12 寸硅晶圆产能满载, 已创下连续十一个月营收成长纪录 图 73 环球晶圆收入情况 图 74 环球晶圆净利润与毛利率情况 1, 年 2015 年 2016 年 收入 ( 百万新台币, 左轴 ) 净利润 ( 百万新台币, 左轴 ) 毛利率 (%, 右轴 ) 40.0% 1, % % % 月 2 月 3 月 4 月 5 月 6 月 7 月 8 月 9 月 10 月 11 月 12 月 Q1-Q3 0.0% 资料来源 : 环球晶圆, 海通证券研究所整理 资料来源 : 环球晶圆, 海通证券研究所整理

39 39 环球晶圆在 2015 年 9 月在台湾上市, 截止 2017 年 1 月 3 日, 公司股价为 115 新台币 / 股, 过去一年的投资回报率为 47.40% 公司目前市值为 亿新台币, 约合 亿美元 5.4 德国 Siltronic Siltronic AG 是一家总部位于德国慕尼黑的半导体硅片供应商, 前身是成立于 1968 年的 Wacker-Chemitronic GmbH,1994 年更名为 Wacker Siltronic GmbH,2004 年再次更名为 Siltronic AG Slitronic 是全球首个推出 300mm 晶圆的公司 目前公司的生产基地位于德国布格豪森 弗莱贝格 美国波特兰和新加坡 自 2014 年 1 月起, 公司与三星成立合资公司 ( 公司持股 78%), 在新加坡运行了全球最大的 200mm(23 万片 / 月 ) 和 300mm(32.5 万片 / 月 ) 硅片厂 图 75 Siltronic 主要生产基地与产品 图 76 Siltronic 主要硅片产品 资料来源 :Siltronic, 海通证券研究所整理 资料来源 :Siltronic, 海通证券研究所整理 Siltronic 目前为全球前二十大晶圆制造工厂供应硅片,2015 年其中前十大客户占公司收入的 65% 在 2008 年公司的产能利用率仅仅为 60%, 如今 2016 下半年的产能利用率已经达到 100% 图 77 Siltronic 为全球前二十大晶圆制造工厂供应硅片 资料来源 :Siltronic, 海通证券研究所整理 2015 年 Siltronic 实现收入 9.31 亿欧元, 同比增长 9.1%, 净利润为亏损 2700 万欧元, 相比于 2014 年的亏损 2010 万欧元有所扩大 2016 年 Q3 实现净利润 390 万欧元, 是自 2014 年 Q1 以来单季度最大盈利

40 40 图 78 Siltronic 收入情况 图 79 Siltronic 净利润情况 收入 ( 百万欧元, 左轴 ) 5.0 净利润 ( 百万欧元, 左轴 ) Q1 14Q2 14Q3 14Q4 15Q1 15Q2 15Q3 15Q4 16Q1 16Q2 16Q Q1 14Q2 14Q3 14Q4 15Q1 15Q2 15Q3 15Q4 16Q1 16Q2 16Q 资料来源 :Siltronic, 海通证券研究所整理 资料来源 :Siltronic, 海通证券研究所整理 Siltronic 于 2015 年 1 月在德国上市, 截止 2017 年 1 月 2 日, 股价为 欧元 / 股, 投资一年回报率为 98.32%, 目前公司市值 13.4 亿欧元 图 80 Siltronic 股价变化情况 资料来源 :Siltronic, 海通证券研究所整理 2016 年 12 月初, 根据德国媒体 Atkinson 的报道, 中国大陆半导体基金有意收购 Siltronic, 若中国成功收购 Siltronic, 将可让中国半导体产业对国际硅晶圆厂的依赖有所减缓 不过目前并未正式宣布, 后续事项值得关注 5.5 美国 SunEdison Semiconductor SunEdison 前身是始创于 1959 年的美商休斯电子材料公司 (MEMC), 是全球硅材料鼻祖之一 2009 年 MEMC 收购了还未上市的 SunEdison 当时北美最大的太阳能服务提供商, 并在 2013 年将公司更名为 SunEdison 然而由于全球光伏产业的激烈竞争, 在 2013 年, 公司将旗下子公司 SunEdison Semiconductor( 也就是原来 MEMC 的半导体硅材料业务 ) 进行分拆上市 分拆半导体硅之后的 SunEdison, 由于近些年激进的并购扩张, 以及全球光伏的不景气, 导致其债务高企而深陷财务危机, 并于 2016 年 4 月正式递交 Chapter11 破产保护申请进入破产重整阶段 2016 年 8 月 28 日, 保利协鑫宣布与 SunEdison 签署协议, 拟以约 1.5 亿美元的价格收购后者及其附属企业 SunEdison Products Singapore MEMC Pasadena Solaicx 的相关资产

41 41 分拆出来的 SunEdison Semiconductor 于 2014 年 5 月正式在美国纳斯达克上市, 截止 2015 年底拥有 4400 名员工, 主要制造工厂在美国本土 意大利 日本和韩国 在半导体硅材料方面, 公司主要提供 200mm 和 300mm 硅片 (PW 抛光片 SOI 绝缘体上硅 EPI 外延片 MDZ 魔术洁净区硅片等 ), 可用于高端逻辑器件 NAND/DRAM 存储芯片 MPU/MCU CIS RF 射频 模拟 /ASIC 芯片等领域 图 81 SunEdison Semiconductor 产品结构 资料来源 :SunEdison Semiconductor, 海通证券研究所整理 公司的主要研发和制造工厂位于美国本土, 由于美国本土较高的制造和研发成本, 使得公司产品的竞争力相比于竞争随手而言处于劣势, 尤其是价格方面压力较大 从 2011 年到 2015 年, 公司的收入出现连续的下滑局面, 并且自 2013 年以来连续三年亏损 图 82 SunEdison Semiconductor 收入情况 图 83 SunEdison Semiconductor 净利润情况 收入 ( 百万美元, 左轴 ) 同比增速 (%, 右轴 ) 净利润 ( 百万美元, 左轴 ) 同比增速 (%, 右轴 ) % % % % % % % % % % 资料来源 :SunEdison Semiconductor, 海通证券研究所整理 资料来源 :SunEdison Semiconductor, 海通证券研究所整理 2016 年 10 月台湾晶圆厂商环球晶圆以 6.8 亿美元 ( 包括 SunEdison Semiconductor 现有净债务 ) 收购 SunEdison Semiconductor 全部流通在外普通股 2016 年 12 月 6 日收购正式完成, 环球晶圆成为全球第三大半导体硅材料供应商 合并后的公司将结合环球晶圆顶尖的营运模式与市场优势以及 SunEdison Semiconductor 遍及全球的网络和产品研发能力 环球晶圆预期将大幅提升生产产能 增加产品线与全球客户群, 不仅可以拓展韩国及欧洲客户, 也可一并取得 SOI 晶圆之技术和产能, 财务规模也将显着扩大

42 韩国 LG Siltron LG Siltron 是韩国国内唯一一家本土半导体硅片生产商, 公司成立于 1993 年 1991 年公司合并了韩国 Lucky Advanced Materials 的硅片业务部门,1995 年合并了韩国 Dongyang Electronic Metals 的硅片部门 1996 年推出商业化量产的 200mm 硅片,2002 年推出 300mm 硅片,2014 年推出 450mm 硅片 公司目前主要供应高纯单晶硅锭和不同尺寸 (150mm/200mm/300mm/450mm) 规格的抛光片 ( 用于 DRAM FLASH 显示驱动等领域 ) 和外延片 ( 用于 MCU CIS 电源管理芯片等领域 ) 图 84 LG Siltron 主要产品 资料来源 :LG Siltron, 海通证券研究所整理 LG Siltron 于 2011 年在韩国上市, 公司收入在 年间保持稳定,2015 年实现收入 亿韩元, 约合 7.74 亿美元 图 85 LG Siltron 收入情况 收入 ( 十亿韩元, 左轴 ) 同比增速 (%, 右轴 ) % % % % % 资料来源 :LG Siltron, 海通证券研究所整理 6. 中国大陆半导体硅片厂情况 目前, 中国大陆半导体硅片供应商主要生产 6 英寸及以下硅片, 8 英寸 (200mm) 产品仅有北京有研总院 浙江金瑞泓 昆山中辰 ( 台湾环球晶圆子公司 ) 等少数厂商生产 在 8 寸晶圆方面, 大陆目前已有产线的月产能共计 70 万片 / 月, 兴建中的产能为 26.5 万片 / 月 而具备 8 寸生产能力的有浙江金瑞泓 昆山中辰 ( 台湾环球晶圆子公司 ) 北京有研总院, 合计月产能为 9.3 万片 / 月, 远远达不到需求

43 43 12 英寸 (300mm) 硅片方面, 目前中国的总需求约为 42 万片 / 月, 预计到 2018 年总需要为 109 万片 / 月 而目前中国大陆还不具备 300mm 电子级硅片的生产能力, 最快也要到 2017 年底, 上海新昇半导体预计完成第一期产品投产, 计划月产 15 万片, 到 2020 年第二期产品投产, 计划月产 30 万片, 与庞大的需求相比仍然那是远远不够 表 5 中国大陆半导体硅片供应商公司 生产地点 4-6 寸产能 : 万片 / 月 8 寸产能 : 万片 / 月 浙江金瑞泓 宁波 北京有研总院 北京 昆山中辰 ( 台湾环球晶圆子公司 ) 昆山 洛阳麦克斯 ( 洛阳单晶硅子公司 ) 洛阳 ( 调试中 ) 合晶 / 晶盟 上海 23.3 申和热磁 上海 41.7 中环环欧 天津 20 资料来源 :SEMI,SMTIC, 海通证券研究所整理 6.1 上海新昇半导体 上海新昇半导体科技有限公司成立于 2014 年 6 月, 坐落于上海临港重装备区内, 占地 150 亩, 总投资 68 亿元, 一期总投资 23 亿元 公司创始人张汝京, 是大陆半导体行业教父级人物, 曾任台湾世大晶圆厂半导体总经理,2000 年创办中芯国际,2014 年进军大硅片领域 公司由上海新阳 兴森科技 上海硅产业投资有限公司 上海皓芯投资管理有限公司 ( 张汝京为首的核心技术团队 ) 合资成立 2016 年 6 月, 上海硅产业投资有限公司对其进行增资, 成为最大股东持股比例 42.31%, 其后为上海新阳 (24.36%) 兴森科技 (20.51%) 上海皓芯投资管理有限公司 (12.82%) 图 86 新昇半导体股权结构 图 87 新昇半导体厂区效果图 上海皓芯投资管理有限公司, 12.82% 兴森科技, 20.51% 上海硅产业投资有限公司, 42.31% 上海新阳, 24.36% 资料来源 : 新昇半导体, 海通证券研究所整理 资料来源 : 新昇半导体, 海通证券研究所整理 新昇半导体一期预计在 16 年年底开始量产, 在 2017 年底实现月产能 15 万片, 最终的月产能为 15 万片 12 英寸和 5 万片 8 英寸硅片, 预计 年, 最终将形成 300mm 硅片 60 万片 / 月的产能, 年产值达到 60 亿元, 达到世界先进水平 新昇半导体第一期目标致力于在我国研究 开发适用于 40-28nm 节点的 300mm 硅单晶生长 硅片加工 外延片制备 硅片分析检测等硅片产业化成套量产工艺 ; 建设 300 毫米半导体硅片的生产基地, 实现 300 毫米半导体硅片的国产化, 充分满足我国极大规模集成电路产业对硅衬底基础材料的迫切要求 公司计划生产的产品包括 :300mm 的抛光片 退火片 外延片 Monitor Wafer

44 44 Test Wafer 和 SOI 衬底硅片等 新昇半导体的核心团队由来自中国大陆 中国台湾 日本 美国 韩国 欧洲等多个国家和地区的资深专家和各类专业人士构成, 均为半导体硅片行业的一流技术和管理人才, 有着多年 300mm 大硅片研发与生产实战经验 图 88 新昇半导体生产爬坡计划 图 89 新昇半导体成功拉制出 300mm 单晶硅棒 2016 年底, 开始投产 2017 年底, 第 1 期产品, 目标 28nm 制程, 月产 15 万片 年, 第 2 期产品, 目标 20-14nm 制程, 月产 30 万片 年, 第 3 期产品, 目标 10nm 制程, 月产 60 万片 资料来源 : 新昇半导体, 海通证券研究所整理 资料来源 : 新昇半导体, 海通证券研究所整理 公司在 2016 年 1 月完成一期工厂的封顶,2016 年 10 月 31 日, 公司采用 MCZ 法 ( 超导磁场直拉单晶 ) 成功拉制出中国第一根高品质 大产率的 300mm 单晶硅棒, 单个高度 15 米,430 公斤重 6.2 上海新傲半导体 上海新傲科技有限公司成立于 2001 年, 由中科院上海微系统所牵头, 联合中外投资者设立, 由王曦院士和其团队建立之初, 就一直专注于 SOI 2009 年 6 月整体变更改制为上海新傲科技股份有限公司, 是一家致力于高端硅基材料研发与生产的高新技术企业 2010 年 12 月, 新傲北区新厂建成投产 目前, 新傲的 EPI 产能已扩充至两倍以上, SOI 产能也实现规模化 而且两项业务均已突破 8 英寸技术, 并实现产业化 2014 年 5 月 23 日, 新傲与法国 Soitec(2015 年全球第 7 大半导体硅片厂 ) 达成战略合作协议, 启动了国际性产业合作 2015 年 9 月, 新傲与 Soitec 合作, 成功制备出第一批基于注氢层转移技术的 8 英寸 SOI 晶圆 图 90 新傲半导体与 Soitec 合作推广 FDSOI 技术 图 91 新傲半导体 SOI 技术全面 先进 资料来源 : 新傲半导体, 海通证券研究所整理 资料来源 : 新傲半导体, 海通证券研究所整理 新傲公司目前是中国最大的 SOI 材料生产基地, 也是世界上屈指可数的 SOI 材料

45 45 规模化供应商之一 拥有 SIMOX( 注氧隔离 ) Bonding( 键合 ) 和 Simbond( 完全自主开发的 SOI 新技术 ) 和 Smart-cut 四类 SOI 晶片制造技术, 能够提供 100mm(4 英寸 ) 125mm(5 英寸 ) 和 150mm(6 英寸 )SOI 晶片和 SOI 外延片, 能批量提供 8 英寸 SOI 片 新傲公司丰富的产品能够覆盖 SOI 的所有应用领域, 产品质量和技术能力得到了国际著名公司的认可 目前, 新傲公司的产品 90% 以上销售到美 日 欧 俄 韩 台湾和新加坡等地, 并成为 NXP TOSHIBA Global Foundries Vanguard Hitachi CSMC Mellanox 等国际知名公司的供货商 图 92 新傲半导体 SOI 研发与生产计划路线 图 93 新傲半导体 EPI 外延片生产能力大幅提升 资料来源 : 新傲半导体, 海通证券研究所整理 资料来源 : 新傲半导体, 海通证券研究所整理 新傲公司目前也是中国技术领先的 EPI 外延硅片供应商 作为国内首家合资外延厂商, 新傲公司可以提供 4-6 英寸的所有规格与要求的外延硅产品和外延加工服务, 现已开始批量提供 8 英寸外延片 新傲公司的外延客户现已遍及美 日 韩 台 俄 印等国家和地区, 其中包括日本三菱 夏普 VISHAY 华润上华等国际知名公司 6.3 浙江金瑞泓 浙江金瑞泓科技股份有限公司是一家致力于半导体材料研发与生产的高新技术企业, 创建于 2000 年 6 月, 位于宁波市保税区,2011 年 11 月由宁波立立电子股份有限公司更名而来 具有硅单晶锭 硅研磨片 硅抛光片 硅外延片 功率芯片制造的产业链最为完整的半导体企业 在 2003 年联合浙江大学硅材料国家重点实验室成功拉制我国第一根具有自主知识产权的超大规模集成电路用 12 英寸掺氮硅单晶 公司主营产品为技术含量高 附加值高的各尺寸硅片, 其中 8 英寸抛光片和外延片在 2009 年开始批量生产并销售, 率先实现我国 8 英寸硅片正片供应零的突破 产品广泛应用于集成电路 分立器件等领域, 约 40% 销往到美国 欧洲 新加坡 日本 韩国和中国台湾等国家与地区的知名晶圆厂商, 包括 ONsemi Fairchild IR TI NEC 等国际知名公司, 同时也是中芯国际 华虹 NEC 上海先进 苏州和舰 杭州士兰等国内相关企业的重要供应商

46 46 图 94 金瑞泓抛光片产品 图 95 金瑞泓外延片产品 资料来源 : 金瑞泓, 海通证券研究所整理 资料来源 : 金瑞泓, 海通证券研究所整理 2015 年 7 月浙江金瑞泓获得 2015 年 ( 首届 ) 中国电子材料行业 50 强企业称号, 2016 年 3 月获得中国半导体行业材料 10 强企业称号 2016 年 4 月公司圆满完成了 02 专项办组织有关专家对 200mm 硅片的技术指标现场测试, 并对验收资料进行了审查 6.4 洛阳单晶硅 洛阳单晶硅集团是国家投资兴建的 为科研 信息产业 新能源产业提供硅材料的高新技术企业 其前身是洛阳单晶硅厂,1998 年改制为洛阳单晶硅有限责任公司,2014 年 8 月更名为洛阳单晶硅集团有限责任公司 目前洛单集团下辖 3 个子公司 : 麦斯克电子材料有限公司 洛阳乐担商贸有限公司, 河南洛单半导体技术有限公司 洛阳单晶硅厂始建于 1965 年, 第一个从日本引进技术和装备 在国内最早成立的国有大型硅材料生产企业 1995 年, 洛单集团与美国 MEMC 公司 (SunEdison Semiconductor 的前身 ) 合资成立的麦斯克电子材料有限公司, 是国内硅片制造业第一家中外合资企业 2000 年 8 月, 洛单集团划归河南省, 成为河南省人民政府国有资产监督管理委员会管理的省管大型国有企业 2013 年 6 月, 搬迁扩产 120M 平方英寸 / 年电路级硅抛光片项目动工兴建 项目总投资 亿元, 占地 150 亩 2014 年 10 月由基建转入设备联机调试和试运行阶段 该项目建成并达产后, 可年产 5 英寸电路级硅抛光片 112 万片,6 英寸电路级硅抛光片 360 万片, 并具有研发及生产 8 英寸硅抛光片的能力, 可实现 5 万片 / 月 8 英寸硅抛光片的生产能力 洛单集团的主导产品为半导体电路级硅单晶及硅抛光片, 产品广泛用于科研 信息产业等 自行研制成功国内第一批 英寸背封抛光片生产工艺等 10 多项技术, 填补了国内半导体硅材料加工领域的空白 产品多次成功用于运载火箭 洲际导弹 人造卫星发射和核潜艇等试验

47 47 图 96 洛阳单晶硅主要产品 资料来源 : 洛阳单晶硅, 海通证券研究所整理 7. 附录 : 半导体硅片产业背景 7.1 硅片产业基本概述 硅 ( 港台地区称为矽 ) 是地球上储藏最丰富的材料之一, 从 19 世纪科学家们发现了晶体硅的半导体特性后, 它几乎改变了一切 从上世纪 60 年代开始, 硅材料就取代了原有锗材料, 成为了电子产业的核心材料 硅材料因其耐高温和抗辐射性能较好, 特别适宜制作大功率器件的特性而成为应用最多的一种半导体材料 根据具体的结构形态, 硅可以划分为无定形硅和晶体硅, 晶体硅又可以分为单晶硅和多晶硅 单晶硅与多晶硅的区别在于, 当熔融的单质硅凝固时, 硅原子以金刚石晶格排列成许多晶核, 如果这些晶核长成晶面取向相同的晶粒, 则形成单晶硅 ; 如果这些晶核长成晶面取向不同的晶粒, 则形成多晶硅 多晶硅与单晶硅的差异主要表现在物理性质方面, 例如在力学性质 电学性质等方面多晶硅均不如单晶硅, 多晶硅可作为拉制单晶硅的原料 图 97 光伏级单晶硅片与多晶硅片的工艺区别 资料来源 : 中国产业信息网, 海通证券研究所整理 光伏太阳能电池和半导体器件大多数是用硅材料制造的, 而目前硅片的用途主要就是太阳能电池和电子半导体晶圆 单晶硅可算得上是世界上最纯净的物质了, 一般的半

48 48 导体器件要求单晶硅的硅纯度 %(6 个 9) 以上, 大规模 IC 集成电路的要求高, 硅的纯度必须达到 %(9 个 9) 以上, 目前最先进的晶圆工艺要求达到 %(11 个 9) 以上, 而单晶硅太阳能电池的硅纯度为 %(5 个 9), 所以 IC 集成电路用单晶硅片制造难度远大于太阳能电池和普通半导体硅片 图 98 IC 集成电路用单晶硅片制造难度远大于太阳能电池和普通半导体硅片 资料来源 :Of week, 海通证券研究所整理 单晶硅按晶体生长方法的不同, 分为直拉法 (CZ) 区熔法 (FZ) 和外延法 直拉法 区熔法生长单晶硅棒材, 外延法生长单晶硅薄膜 直拉法又称为 CZ 法, 它是生长半导体单晶硅的主要方法, 当今 90% 以上的单晶硅都是用直拉法生产的 直拉法制成的单晶完整性好, 晶体结构稳定, 位错密度低, 光学均一性高, 直径和长度都可以很大, 生长速率也高 直拉法生长的单晶硅主要用于半导体集成电路 二极管 外延片衬底 太阳能电池等 图 99 直拉法单晶硅生长过程模拟 图 100 直拉法生产单晶硅工艺示意图 资料来源 :IEEE, 海通证券研究所整理 资料来源 :SUMCO, 海通证券研究所整理 以 IC 集成电路用的 300 毫米 (12 寸 ) 大硅片为例, 生产工艺流程如下 : 拉晶 滚磨 线切割 倒角 研磨 腐蚀 热处理 边缘抛光 正面抛光 清洗 外延 检测 其中, 拉晶 研磨 抛光工艺和质量控制是抛光片生长的关键

49 49 图 毫米 (12 寸 ) 大硅片生产工艺流程 资料来源 : 半导体制造, 海通证券研究所整理 7.2 半导体硅片在 IC 集成电路中处于关键地位 由于目前绝大多数的芯片 传感器都需要以硅片为核心材料, 因此在整个 IC 集成电路产业中, 硅片处于非常重要的地位, 是最重要的半导体材料 图 102 半导体硅片在 IC 集成电路中处于关键地位 资料来源 : 上海新昇半导体, 海通证券研究所整理 在具体的硅片规格方面可以分为抛光片 外延片和 SOI 三大类 目前经过切割单晶硅锭得到的硅片首先经过抛光处理得到抛光片 PW( 再经过退火处理得到的 AW 退火晶片也可以算是抛光片的一种 ), 抛光片经过外延处理形成外延片 EW( 或 EPI), 再经过 wafer bonding 形成 SOI 绝缘体上硅

50 50 图 103 三种主要的硅片产品 抛光片 外延片和 SOI 资料来源 :SunEdison Semiconductor, 海通证券研究所整理 1)PW 抛光片 ( 含 AW 退火晶片 ) 单晶硅晶棒生产出来后, 从晶棒的圆柱状单晶硅切割成薄片而成 通常广泛用在功率器件 CPU/GPU 等逻辑芯片 FLASH/DRAM 存储芯片和模拟芯片等 退火晶片也可以看作是抛光片的一种, 抛光片用氢气或氩气通过加热处理后, 更进一步提高表面的结晶品质, 广泛用在功率器件 数字与模拟集成电路及存储器等芯片 2)EW 外延片 外延生长形成的具有单晶薄膜的衬底晶片通常被称为外延晶片 通过气相外延沉积的方法在硅衬底上进行长晶, 与最下面的衬底结晶面整齐排列进行生长 外延硅晶片广泛使用在二极管 IGBT 功率器件 低功耗数字与模拟集成电路 ( 如 CIS 芯片和电源管理芯片等 ) 3)SOI 绝缘体上硅 SOI 晶圆片是由 2 片抛光片夹着一层绝缘的氧化膜而形成的硅圆片, 特别是适合用在要求耐高压, 低耗能, 高速通信及射频电路等芯片上, 比如 MEMS RF 射频等

51 51 图 104 三种硅片产品的主要应用领域 抛光片 外延片和 SOI 资料来源 :SunEdison Semiconductor, 海通证券研究所整理 在半导体制造业中广泛使用各种不同尺寸与规格的硅片, 通常包括 4 英寸 5 英寸 6 英寸 8 英寸及 12 英寸, 目前 8 英寸和 12 英寸是主流 表 6 主流半导体硅片的规格硅片尺寸 ( 毫米 ) 面积 ( 平方厘米 ) 厚度 ( 微米 ) 质量 ( 克 ) 2(50.8) (76.2) (100) (125) (150) (200) (300) 资料来源 : 半导体制程技术导论, 海通证券研究所整理 尽管从 2008 年开始,450mm(18 寸 ) 硅片开始被研究, 并且全球五大半导体业者 IBM 英特尔 三星电子 台积电和格罗方德在 2011 年共同成立 G450C 联盟,2012 年还诞生了 EEMI450 联盟 ( 欧洲 ) 和 Metro450 联盟 ( 以色列 ), 来推动 450mm 硅片的进展 但是,450mm 硅片进展不顺, 首先是硅片厂商过去几年亏多赚少, 无力进行投资 ; 其次, 半导体设备厂商也缺乏积极性, 理由是 450mm 硅片要从根本上对设备进行重新设计, 面临较大风险 风险提示 :3D NAND 存储 工业与汽车半导体 物联网 IOT 发展速度放缓 ; 国际硅片供应商巨头大规模扩产 ; 国内硅片供应商产品竞争力不足

52 信息披露 分析师声明 [Table_Analysts] 陈平电子行业 行业研究 半导体行业 52 本人具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格, 以勤勉的职业态度, 独立 客观地出具本报告 本报告所采用的数据和信息均来自市场公开信息, 本人不保证该等信息的准确性或完整性 分析逻辑基于作者的职业理解, 清晰准确地反映了作者的研究观点, 结论不受任何第三方的授意或影响, 特此声明 分析师负责的股票研究范围 [Table_Reports] 重点研究上市公司 : 力源信息, 通富微电, 歌尔股份, 中颖电子, 利亚德, 沪电股份, 中安消, 四维图新, 苏奥传感, 万润股份, 欧菲光, 鸿利光电, 东旭光电, 鼎龙股份, 当升科技, 劲拓股份, 国光电器, 艾派克, 莱宝高科, 硕贝德, 保千里, 兆易创新, 深科技, 汇顶科技, 长盈精密, 天喻信息, 长信科技, 景嘉微, 七星电子, 耐威科技, 彩虹股份, 金安国纪, 汇冠股份, 长方集团, 启源装备, 胜利精密, 环旭电子, 鸿利智汇, 洲明科技, 大港股份, 上海新阳, 紫光国芯, 长电科技, 华天科技, 联创电子, 濮阳惠成 投资评级说明 1. 投资评级的比较标准类别评级说明 投资评级分为股票评级和行业评级买入个股相对大盘涨幅在 15% 以上 ; 以报告发布后的 6 个月内的市场表现为比较标准, 报告发布日后 6 个月内的公司股价 ( 或行业指数 ) 的涨跌幅相对同期的海通综指的涨跌幅为基准 ; 增持个股相对大盘涨幅介于 5% 与 15% 之间 ; 股票投资评级中性个股相对大盘涨幅介于 -5% 与 5% 之间 ; 减持个股相对大盘涨幅介于 -5% 与 -15% 之间 ; 卖出个股相对大盘涨幅低于 -15% 2. 投资建议的评级标准 增持 行业整体回报高于市场整体水平 5% 以上 ; 报告发布日后的 6 个月内的公司股价 ( 或行 行业整体回报介于市场整体水平 -5% 与 5% 业指数 ) 的涨跌幅相对同期的海通综指的涨 行业投资评级 中性 之间 ; 跌幅 减持 行业整体回报低于市场整体水平 5% 以下 法律声明 本报告仅供海通证券股份有限公司 ( 以下简称 本公司 ) 的客户使用 本公司不会因接收人收到本报告而视其为客户 在任何情况下, 本报告中的信息或所表述的意见并不构成对任何人的投资建议 在任何情况下, 本公司不对任何人因使用本报告中的任何内容所引致的任何损失负任何责任 本报告所载的资料 意见及推测仅反映本公司于发布本报告当日的判断, 本报告所指的证券或投资标的的价格 价值及投资收入可能会波动 在不同时期, 本公司可发出与本报告所载资料 意见及推测不一致的报告 市场有风险, 投资需谨慎 本报告所载的信息 材料及结论只提供特定客户作参考, 不构成投资建议, 也没有考虑到个别客户特殊的投资目标 财务状况或需要 客户应考虑本报告中的任何意见或建议是否符合其特定状况 在法律许可的情况下, 海通证券及其所属关联机构可能会持有报告中提到的公司所发行的证券并进行交易, 还可能为这些公司提供投资银行服务或其他服务 本报告仅向特定客户传送, 未经海通证券研究所书面授权, 本研究报告的任何部分均不得以任何方式制作任何形式的拷贝 复印件或复制品, 或再次分发给任何其他人, 或以任何侵犯本公司版权的其他方式使用 所有本报告中使用的商标 服务标记及标记均为本公司的商标 服务标记及标记 如欲引用或转载本文内容, 务必联络海通证券研究所并获得许可, 并需注明出处为海通证券研究所, 且不得对本文进行有悖原意的引用和删改 根据中国证监会核发的经营证券业务许可, 海通证券股份有限公司的经营范围包括证券投资咨询业务

53 53 [Table_PeopleInfo] 海通证券股份有限公司研究所 路颖所长 (021) 高道德副所长 (021) 姜超副所长 (021) 江孔亮副所长 (021) 邓勇所长助理 (021) 荀玉根所长助理 (021) 钟奇所长助理 (021) 宏观经济研究团队姜超 (021) 顾潇啸 (021) 于博 (021) 联系人梁中华 (021) 李金柳 (021) 张凤逸 (021) 固定收益研究团队姜超 (021) 周霞 (021) 朱征星 (021) 张卿云 (021) 联系人杜佳 李雨嘉 (021) 姜珮珊 (021) 政策研究团队李明亮 (021) 陈久红 (021) 吴一萍 (021) 朱蕾 (021) 周洪荣 (021) 王旭 (021) 电力设备及新能源行业周旭辉 (021) 牛品 (021) 房青 (021) 徐柏乔 (021) 杨帅 (010) 联系人曾彪 (021) 张向伟 (021) 汽车行业邓学 (0755) 联系人谢亚彤 (021) 王猛 (021) 杜威 纺织服装行业于旭辉 (021) 唐苓 (021) 梁希 (021) 联系人马榕 金融工程研究团队高道德 (021) 冯佳睿 (021) 郑雅斌 (021) 沈泽承 (021) 余浩淼 (021) 袁林青 (021) 罗蕾 (021) 联系人颜伟 (021) 周一洋 (021) 姚石 (021) 吕丽颖 (021) 策略研究团队荀玉根 (021) 钟青 (010) 李珂 (021) 高上 (021) 联系人申浩 (021) 郑英亮 (021) 李影 姚佩 (021) 批发和零售贸易行业汪立亭 (021) 王晴 (021) 有色金属行业施毅 (021) 联系人杨娜 (021) 李姝醒 非银行金融行业孙婷 (010) 何婷 (021) 联系人夏昌盛 (010) 房地产行业涂力磊 (021) 谢盐 (021) 贾亚童 (021) 联系人金晶 杨凡 金融产品研究团队高道德 (021) 倪韵婷 (021) 陈瑶 (021) 唐洋运 (021) 宋家骥 (021) 联系人谈鑫 (021) 皮灵 (021) 王毅 (021) 徐燕红 (021) 蔡思圆 中小市值团队钮宇鸣 (021) 张宇 (021) 刘宇 (021) 孔维娜 (021) 联系人王鸣阳 (021) 程碧升 (021) 潘莹练 (021) 相姜 (021) 石油化工行业邓勇 (021) 联系人朱军军 (021) 毛建平 (021) 殷奇伟 (021) 医药行业余文心 (0755) 郑琴 (021) 孙建 (021) 高岳 (010) 联系人师成平 (010) 贺文斌 (010) 刘浩 交通运输行业虞楠 (021) 张杨 (021) 联系人童宇 (021) 机械行业耿耘 (021) 联系人杨震 (021)