作為IC晶圓生產(chǎn)直接的原材料,全球硅片行業(yè)經(jīng)歷了從6寸向12寸的迭代,同時(shí)生產(chǎn)中心由美國(guó)轉(zhuǎn)移到了日本。目前日本憑借半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)分工帶來(lái)的機(jī)遇占據(jù)硅片行業(yè)50%以上份額,但尺寸迭代和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移仍在繼續(xù),中國(guó)企業(yè)能否成為下一個(gè)產(chǎn)業(yè)中心?從過(guò)去15年的硅片價(jià)格變化來(lái)看,價(jià)格曲線受供需影響出現(xiàn)過(guò)兩次漲價(jià)周期,目前處于第三輪漲價(jià)周期的初期,這為中國(guó)企業(yè)產(chǎn)能建設(shè)提供了難得的友好供需環(huán)境。在此次周報(bào)專(zhuān)題中,我們從全球硅片產(chǎn)業(yè)變遷出發(fā),探討硅片投資新周期和國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程。
一、全球半導(dǎo)體硅片行業(yè)變遷
1.1 尺寸變化:代際更迭為新進(jìn)入者創(chuàng)造機(jī)遇
就半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)而言,芯片是最為人熟知和關(guān)注的領(lǐng)域,而對(duì)于行業(yè)起著支持作用的材料和設(shè)備領(lǐng)域卻相當(dāng)?shù)驼{(diào),但低調(diào)不等于不重要,如半導(dǎo)體制造的基礎(chǔ)——硅晶圓,在行業(yè)中的地位就不容忽視。
硅晶圓又稱(chēng)硅片,是制作集成電路的重要材料,通過(guò)對(duì)硅片進(jìn)行光刻、離子注入等手段,可以制成集成電路和各種半導(dǎo)體器件。單晶硅是硅的單晶體,是一種比較活潑的非金屬元素,具有基本完整的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)。其不同的方向具有不同的性質(zhì),是一種良好的半導(dǎo)材料。光伏級(jí)單晶硅的純度要求達(dá)到99.9999%,而半導(dǎo)體級(jí)單晶硅對(duì)純度的要求甚至達(dá)到99.9999999%。采用西門(mén)子法可以制備高純多晶硅,然后以多晶硅為原料,采用直拉法或懸浮區(qū)熔法從熔體中生長(zhǎng)出棒狀單晶硅。單晶硅圓片按其直徑主要分為6英寸、8英寸、12英寸及18英寸等。
在摩爾定律的驅(qū)動(dòng)下,硅片尺寸呈現(xiàn)從6寸—8寸—12寸的路徑變化。據(jù)SEMI的數(shù)據(jù),4英寸硅片產(chǎn)生于1986年,6英寸于1992年,8英寸于1997,12英寸于2005年。業(yè)界較為公認(rèn)的說(shuō)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,英特爾與IBM首先建成12英寸生產(chǎn)線,到2005年12英寸硅片的市場(chǎng)份額已占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%。
根據(jù)SEMI的預(yù)測(cè),12英寸硅片的市占率將逐步提升,而八英寸和六英寸硅片的市占率逐漸萎縮。到2020年,12英寸硅片的占比上升到約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。
根據(jù)全球300mm(12英寸)和450mm(18英寸)晶圓Fab的產(chǎn)品和數(shù)量預(yù)測(cè),在未來(lái)15到25年里,300mm晶圓Fab在半導(dǎo)體制造業(yè)內(nèi)保持主流地位,因此300mm硅片在未來(lái)至少25年的時(shí)間里,也將繼續(xù)保持發(fā)展的態(tài)勢(shì)。根據(jù)預(yù)測(cè),12英寸硅片在2022年左右達(dá)到市場(chǎng)份額的峰值。在摩爾定律的驅(qū)動(dòng)下,隨著18寸硅片的生產(chǎn)技術(shù)逐漸成熟,市場(chǎng)化進(jìn)程加速,12英寸將朝著18英寸過(guò)渡。
但實(shí)際上,18英寸(450mm)的硅片對(duì)于全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)仍然還是一個(gè)懸而未決的課題,其中的關(guān)鍵因素是半導(dǎo)體設(shè)備供應(yīng)商,包括應(yīng)用材料等企業(yè)缺乏研發(fā)和生產(chǎn)的積極性,主要原因在于生產(chǎn)450mm硅片不是簡(jiǎn)單地把腔體的直徑放大,而是需要重新設(shè)計(jì)和制造相應(yīng)的設(shè)備,面對(duì)巨大的資本開(kāi)支和高端技術(shù)人才的引進(jìn)等難題,企業(yè)需要慎重考慮未來(lái)的市場(chǎng)是否有足夠的投資回報(bào)率,以尋找成熟的時(shí)機(jī)進(jìn)入市場(chǎng)。
1.2 地域演變:日本硅片產(chǎn)業(yè)崛起的啟示
目前,全球主要的半導(dǎo)體硅片供應(yīng)商包括日本信越化學(xué)(Shin-Estu)、日本三菱住友(SUMCO)、德國(guó)Siltronic、韓國(guó)SK Siltron以及中國(guó)***的環(huán)球晶圓、合晶科技等公司。全球硅片行業(yè)存在較高的壟斷性,據(jù)IC insights的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),五大硅片供貨商的全球市占率達(dá)到了92%,其中日本信越化學(xué)市占率27%,日本三菱住友市占率26%,***環(huán)球晶圓市占率為17%,德國(guó)Silitronic市占率13%,韓國(guó)LG Siltron市占率9%。
從市場(chǎng)份額來(lái)看,硅晶圓市場(chǎng)基本上被日韓臺(tái)壟斷,尤其是日本的SUMCO和Shin-Etsu兩家公司,近十年來(lái)所占的市場(chǎng)份額都在60%左右。由于中國(guó)***的環(huán)球晶圓以及韓國(guó)LG Siltron等公司通過(guò)兼并收購(gòu)等方式來(lái)擴(kuò)大產(chǎn)能,以充分發(fā)揮規(guī)模效應(yīng),大舉搶占硅片市場(chǎng),兩家日本企業(yè)的市占率近年來(lái)有所下降。
通過(guò)探討全球硅片企業(yè)的市場(chǎng)份額,前五大硅片廠商沒(méi)有一家是來(lái)自美國(guó)的企業(yè),美國(guó)作為全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的巨頭在硅晶圓領(lǐng)域卻如此薄弱,然而實(shí)際上,硅晶圓這一工業(yè)卻是由美國(guó)首先開(kāi)創(chuàng)的,曾經(jīng)美國(guó)的雷神公司(Raytheon)和孟山都公司(Monsanto)等都是業(yè)內(nèi)的佼佼者,但最后由于相關(guān)業(yè)務(wù)不斷虧損,無(wú)法跟上時(shí)代的腳步而相繼退出該業(yè)務(wù)。我們通過(guò)分析和探討半導(dǎo)體硅片產(chǎn)業(yè)由美國(guó)創(chuàng)立向日本轉(zhuǎn)移的歷史背景并究其緣由,深刻認(rèn)識(shí)半導(dǎo)體硅片行業(yè)發(fā)展的歷史規(guī)律。
縱觀硅晶圓產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程,在過(guò)去的二十年左右,全球主要的硅晶圓供應(yīng)商從20多家,逐漸兼并為現(xiàn)在的5家,形成寡頭市場(chǎng)。硅晶圓企業(yè)的兼并&收購(gòu)有其必然原因,對(duì)于硅片廠商而言,其面對(duì)巨大的資本開(kāi)支,規(guī)模優(yōu)勢(shì)顯得尤為重要,廠商只有通過(guò)大規(guī)模生產(chǎn),才能降低固定成本,提升盈利能力;其次,通過(guò)兼并收購(gòu),廠商可以提高市場(chǎng)集中度,提升產(chǎn)業(yè)鏈的議價(jià)能力,以維持相對(duì)穩(wěn)定的盈利能力。
SUMCO是由Sumitomo、三菱材料和Komatsu三家公司在2002年和2006年合并而成,而Shin-Etsu在1999年并購(gòu)了日立的硅片公司。中國(guó)***的環(huán)球晶圓于2008年收購(gòu)美商GlobiTech Incorporated公司,2012年收購(gòu)全球排名第六的日商Covalent公司旗下有關(guān)半導(dǎo)體硅晶圓業(yè)務(wù)的子公司Covalent Silicon Corporation,2016年7月正式收購(gòu)丹麥Topsil的半導(dǎo)體事業(yè)部,同年12月順利完成收購(gòu)SunEdison Semiconductor。環(huán)球晶圓通過(guò)一系列的并購(gòu)案,一舉躍升為全球第三大硅晶圓制造商。
美國(guó)企業(yè)退出硅片產(chǎn)業(yè)的另外一個(gè)原因是,相對(duì)于產(chǎn)業(yè)鏈下游的芯片設(shè)計(jì),硅片行業(yè)的利潤(rùn)較薄。我們通過(guò)對(duì)比美國(guó)在芯片領(lǐng)域的代表性公司高通(Fabless廠商)和英特爾(IDM廠商)與日本硅片行業(yè)龍頭SUMCO和Shin-Etsu的毛利率,可以發(fā)現(xiàn)芯片公司的毛利率遠(yuǎn)大于硅片企業(yè)。從經(jīng)濟(jì)效益來(lái)分析,美國(guó)退出硅片領(lǐng)域而轉(zhuǎn)向更高端的芯片設(shè)計(jì),能帶來(lái)更大的收益。
由此分析,我們認(rèn)為硅片產(chǎn)業(yè)從美國(guó)創(chuàng)立到日本崛起的轉(zhuǎn)移,主要可以歸結(jié)于兩個(gè)個(gè)原因:一是由于硅晶圓市場(chǎng)兼并收購(gòu)的必然趨勢(shì),導(dǎo)致市場(chǎng)開(kāi)始形成高度的壟斷性和地域性;二是由于硅片制造的資本開(kāi)支和技術(shù)難度都較高,而收益卻非常薄,隨著全球化進(jìn)程、國(guó)際化分工的發(fā)展趨勢(shì)以及集成電路產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展,美國(guó)企業(yè)剝離中低端的制造加工環(huán)節(jié)并將其分配給亞洲新興企業(yè),自身選擇布局盈利能力更強(qiáng)的芯片設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。
二、日本半導(dǎo)體與硅片產(chǎn)業(yè)
2.1日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè):萌芽—崛起—衰退
從全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展進(jìn)程來(lái)看,起源于上世紀(jì)50年代的美國(guó),1970s-1980s完成了第一次由美國(guó)到日本的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移。
在產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移期間,日本由政府牽頭,企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)共同協(xié)力取得了巨大的技術(shù)成果,在成本和技術(shù)的優(yōu)勢(shì)下,日本企業(yè)借機(jī)迅速成長(zhǎng)擴(kuò)張,到1980s,日本已占據(jù)全球存儲(chǔ)芯片超過(guò)50%的市場(chǎng)份額,到1990s,日本企業(yè)在全球十大半導(dǎo)體企業(yè)中占據(jù)了六個(gè)席位。90年代后,伴隨著第二及第三次的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移,日本技術(shù)及成本優(yōu)勢(shì)喪失,市場(chǎng)份額迅速跌落。
萌芽:日本半導(dǎo)體業(yè)的崛起以存儲(chǔ)器為切入口,主要是DRAM(Dynamic Random Access Memory,動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取記憶體)。1972年,日本企業(yè)能生產(chǎn)1K比特的DRAM,而當(dāng)時(shí)IBM推出的新系統(tǒng)需要比1K比特大出1000倍的1M比特的產(chǎn)品,日本企業(yè)一度陷入絕望。為了將容量從1K提升到1M,日本政府采取“官產(chǎn)學(xué)”的模式,成立“超LSI技術(shù)研究組合”企業(yè)聯(lián)合體,政府撥款大量資金致力于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中。在這個(gè)過(guò)程中,日本的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展。
鼎盛:到上世紀(jì)80年代,步入存儲(chǔ)器、大型主機(jī)的時(shí)代,日本汽車(chē)產(chǎn)業(yè)和全球大型計(jì)算機(jī)市場(chǎng)的快速發(fā)展,DRAM的需求劇增,而日本當(dāng)時(shí)在DRAM方面已經(jīng)取得了技術(shù)領(lǐng)先,日本企業(yè)此時(shí)憑借其大規(guī)模生產(chǎn)技術(shù),取得了成本和可靠性的優(yōu)勢(shì),并通過(guò)低價(jià)促銷(xiāo)的競(jìng)爭(zhēng)戰(zhàn)略,快速滲透美國(guó)市場(chǎng),并在世界范圍內(nèi)迅速取代美國(guó)成為DRAM主要供應(yīng)國(guó)。
衰退:到上個(gè)世紀(jì)90年代,進(jìn)入PC時(shí)代,手提電腦的出現(xiàn)導(dǎo)致半導(dǎo)體零部件的需求變得更加旺盛。由于研發(fā)難度和設(shè)備投資劇增,水平分工的生產(chǎn)方式在PC時(shí)代成為主流,而日本企業(yè)的垂直分工體系愈發(fā)顯得格格不入,研發(fā)和生產(chǎn)無(wú)法同時(shí)照顧周全。又因?yàn)樵摃r(shí)期日本的半導(dǎo)體產(chǎn)品較為單一,過(guò)于集中在DRAM上,且產(chǎn)品附加值較低。韓國(guó)、***等地通過(guò)技術(shù)引進(jìn)掌握了核心技術(shù),采用水平分工的生產(chǎn)方式,并通過(guò)勞動(dòng)力成本優(yōu)勢(shì),很快取代日本成為了主要的供應(yīng)商。截止2000年,日本DRAM份額已跌至不足10%,日企紛紛敗退。
2.2日本半導(dǎo)體材料:借助產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)延續(xù)昔日輝煌
雖然日本半導(dǎo)體芯片份額已經(jīng)萎縮,但是日本在半導(dǎo)體材料領(lǐng)域延續(xù)了半導(dǎo)體昔日的輝煌,在全球始終保持著大范圍的市場(chǎng)份額。日本企業(yè)在硅晶圓、合成半導(dǎo)體晶圓、光罩、光刻膠、藥業(yè)、靶材料、保護(hù)涂膜、引線架、陶瓷板、塑料板、TAB、COF、焊線、封裝材料等14種重要材料方面均占有50%及以上的份額。日本半導(dǎo)體材料行業(yè)在全球范圍內(nèi)長(zhǎng)期保持著絕對(duì)優(yōu)勢(shì),是全球最大的半導(dǎo)體材料生產(chǎn)國(guó)。
作為全球最大的半導(dǎo)體材料生產(chǎn)國(guó),2017年日本國(guó)內(nèi)的半導(dǎo)體材料消費(fèi)占全球的15%,達(dá)到70億美元的規(guī)模,消費(fèi)量次于中國(guó)***地區(qū),與中國(guó)大陸、韓國(guó)平分秋色。日本同時(shí)也是全球最主要的半導(dǎo)體材料輸出國(guó)。大部分半導(dǎo)體材料出口到了亞太地區(qū)的其他國(guó)家。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)開(kāi)始第三次轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)明顯,逐步轉(zhuǎn)移到以中國(guó)為主的更具備生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)的地區(qū)。
2.3日本硅片行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)
日本硅片企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面。第一是日本企業(yè)在硅片領(lǐng)域有先發(fā)優(yōu)勢(shì)。由于半導(dǎo)體硅片行業(yè)具有成本高、周期長(zhǎng)、專(zhuān)利壁壘和技術(shù)壁壘四個(gè)特征,因此對(duì)于新進(jìn)入的企業(yè),不僅需要海量資金還要引進(jìn)現(xiàn)金技術(shù)和高端人才,行業(yè)壁壘較大。第二個(gè)原因是,日本廠商充分發(fā)揮了硅片行業(yè)的規(guī)模效應(yīng)。硅片的大規(guī)模生產(chǎn),可以降低固定成本,提高毛利率水平,從而提高盈利水平。
日本信越化學(xué)的毛利率近年來(lái)都處于行業(yè)領(lǐng)先水平。而環(huán)球晶圓于2011年從SAS集團(tuán)中完成分拆,通過(guò)兼并收購(gòu)日本Colvalent硅片公司、丹麥Topsil半導(dǎo)體部門(mén),也充分發(fā)揮了規(guī)模效應(yīng),因此毛利率處于較高水平。相比較***合晶,由于硅片行業(yè)壁壘高,企業(yè)起步較晚,主要產(chǎn)品是8英寸以下硅片,其毛利率就較低。
2.4日本信越化學(xué)(Shin-Etsu)
信越化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社作為日本半導(dǎo)體材料行業(yè)的龍頭企業(yè)之一,是全球最大的半導(dǎo)體硅片供應(yīng)商,2017年在全球半導(dǎo)體硅片市場(chǎng)中占有27%的份額。
目前信越化學(xué)的單晶硅已經(jīng)可以達(dá)到純度99.999999999%(11個(gè)9)的生產(chǎn)水平,技術(shù)遠(yuǎn)超其他企業(yè)。它是最早成功研制300mm硅片及實(shí)現(xiàn)了SOI硅片的產(chǎn)品化的企業(yè)。
通過(guò)分析公司的主營(yíng)業(yè)務(wù)收入情況,我們可以發(fā)現(xiàn)公司的半導(dǎo)體硅片業(yè)務(wù)步入復(fù)蘇和擴(kuò)張的通道。Shin-Etsu半導(dǎo)體硅片業(yè)務(wù)收入占比從2013年起逐年提升,從2013年18%上升到2017年的22%。信越化學(xué)的半導(dǎo)體硅片業(yè)務(wù)收入在2007年達(dá)到高峰,之后受金融危機(jī)影響出現(xiàn)斷崖式下跌,并且一度處于低谷期,從2013年開(kāi)始,收入增速由負(fù)轉(zhuǎn)正,業(yè)務(wù)收入狀況逐漸修復(fù),2017年實(shí)現(xiàn)約28億美元的營(yíng)收,同比增速達(dá)20%左右。
2.5日本三菱住友(SUMCO)
日本三菱住友(SUMCO)公司主營(yíng)半導(dǎo)體硅材料料業(yè)務(wù),是全球硅片龍頭企業(yè)。2002年年三菱硅材料料公司與住友金金屬工業(yè)的硅制造部門(mén)、聯(lián)合硅制造公司合并,并于2005年年更更名為SUMCO公司。主營(yíng)產(chǎn)品包括單晶硅錠、拋光硅片、退火硅片、外延片、SOI硅片等,是全球最大的12英寸硅片供應(yīng)商之一,其SOI硅片也可提供8英寸產(chǎn)品。
過(guò)去幾年來(lái),SUMCO一直是全球第二大的硅片企業(yè)。2018年第一季度,SUMCO營(yíng)業(yè)收入為7.1億美元,同比增速高達(dá)39%,實(shí)現(xiàn)大幅增長(zhǎng)。
SUMCO的營(yíng)業(yè)收入的變化趨勢(shì)與Shin-Etsu大致相同,同樣在2009年跌入谷底,從13年開(kāi)始,收入增速由負(fù)轉(zhuǎn)正,進(jìn)入復(fù)蘇通道。SUMCO營(yíng)業(yè)收入的增速勢(shì)頭遠(yuǎn)大于信越化學(xué),呈現(xiàn)出后來(lái)者居上的趕超趨勢(shì)。
三、全球硅片行業(yè)進(jìn)入新周期
3.1價(jià)格與投資周期回顧
從過(guò)去十五年的單位面積硅片價(jià)格變化來(lái)看,由于技術(shù)進(jìn)步和成本下降,價(jià)格曲線整體呈現(xiàn)下降需求,但受供需影響出現(xiàn)過(guò)兩次漲價(jià)周期,目前處于第三輪漲價(jià)周期。
硅片的供給不足的情況下,硅片廠商除了通過(guò)提高硅片價(jià)格來(lái)獲取更多的溢價(jià)以外,還會(huì)加大資本開(kāi)支,例如購(gòu)置設(shè)備、廠房等固定資產(chǎn)來(lái)提高產(chǎn)能。因此可以預(yù)測(cè),在本輪持續(xù)性漲價(jià)驅(qū)動(dòng)下硅片廠商將開(kāi)啟一輪新的資本開(kāi)支周期。因此我們統(tǒng)計(jì)了日本兩大硅片企業(yè)(SUMCO和信越)從2001年到2017年的資本性支出的數(shù)據(jù),以及硅片價(jià)格的數(shù)據(jù),觀測(cè)硅片企業(yè)的資本開(kāi)支于硅片供需的周期性。
3.2新一輪需求周期開(kāi)啟
隨著近年來(lái)半導(dǎo)體行業(yè)的景氣上行,全球晶圓代工產(chǎn)業(yè)迎來(lái)投資熱潮。根據(jù)SEMI統(tǒng)計(jì),2017年全球晶圓廠設(shè)備投資金額大幅增長(zhǎng)42.5%,達(dá)到約570億美元規(guī)模,預(yù)計(jì)2018年仍將繼續(xù)增長(zhǎng)10.5%。SEMI預(yù)測(cè)在2017-2020年,全球?qū)⒂?2座新晶圓廠投產(chǎn),其中將有26座建于中國(guó)大陸,中國(guó)將成為全球晶圓廠投資最高的地區(qū)。密集的投資將帶來(lái)全球晶圓產(chǎn)能的迅速提升,根據(jù)IC Insights的統(tǒng)計(jì)及預(yù)測(cè),2016年和2017年全球晶圓產(chǎn)能增速分別為8.6%和7.3%,預(yù)計(jì)至2020年全球晶圓產(chǎn)能仍將穩(wěn)步增長(zhǎng),達(dá)到21.3百萬(wàn)片/月的規(guī)模(等效8英寸)。其中12英寸晶圓的產(chǎn)能增長(zhǎng)最快,2017年達(dá)到全球總產(chǎn)能的66.8%。
晶圓產(chǎn)能的持續(xù)增長(zhǎng)為硅片市場(chǎng)帶來(lái)大量需求。根據(jù)SEMI最新的數(shù)據(jù),全球硅片面積出貨量季度水平達(dá)到歷史最高記錄,出貨量在2018年第一季度躍升至3084MSI(百萬(wàn)平方英寸),較2017年第四季度的面積出貨量2977MSI增長(zhǎng)3.6%,比2017年第一季度出貨量上漲7.9%。據(jù)SUMCO預(yù)測(cè),2018年Q2季度8英寸硅片的需求約為554萬(wàn)片/月,12英寸硅片的需求在586萬(wàn)片/月左右,同比增速分別為6%和2.5%,需求量達(dá)到近五年的高峰。
半導(dǎo)體硅片市場(chǎng)供需缺口明顯,全球大硅片供給出現(xiàn)嚴(yán)重短缺。根據(jù)IC Insights對(duì)全球晶圓產(chǎn)能和硅片產(chǎn)能的統(tǒng)計(jì),2014年以來(lái)全球硅片市場(chǎng)存在供不應(yīng)求的現(xiàn)象,且供需缺口逐年增加。根據(jù)晶圓廠和硅片廠的產(chǎn)能計(jì)算,2017年全球6-12英寸硅片的供需缺口總計(jì)為133萬(wàn)片/月,考慮到多數(shù)12英寸硅片產(chǎn)線仍在建設(shè)中,全球大硅片的供給端缺口將更為顯著。
3.3硅片價(jià)格上升通道延續(xù)
硅片市場(chǎng)供需缺口的不斷擴(kuò)大,助推半導(dǎo)體硅片價(jià)格持續(xù)上漲。進(jìn)入2017年以來(lái),存儲(chǔ)器芯片及CPU/GPU等邏輯芯片市場(chǎng)快速增長(zhǎng),12英寸晶圓需求激增,由于多數(shù)12英寸硅片產(chǎn)線的達(dá)產(chǎn)進(jìn)度相對(duì)緩慢,導(dǎo)致12英寸硅片出現(xiàn)嚴(yán)重短缺。8英寸方面,指紋識(shí)別芯片和攝像頭芯片的需求大幅增長(zhǎng),并且物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用也多集中在8英寸晶圓,而全球主要硅片廠商目前沒(méi)有8英寸產(chǎn)線大規(guī)模擴(kuò)建的計(jì)劃,使得8英寸硅片產(chǎn)能吃緊。根據(jù)2017年晶圓代工廠商與日本信越化學(xué)和SUMCO簽訂的硅片供應(yīng)合約來(lái)看,12英寸硅片簽約價(jià)已從去年的每片75美元上漲到120美元,2018年硅片龍頭企業(yè)采取逐季度報(bào)價(jià)的方式,據(jù)SUMCO公司預(yù)測(cè)今年12英寸硅片價(jià)格仍將增長(zhǎng)20%以上。
根據(jù)SEMI數(shù)據(jù),半導(dǎo)體硅片價(jià)格在2008年受金融危機(jī)影響,價(jià)格呈斷崖式下跌,在2016年達(dá)到近十年以來(lái)的低谷。從16年開(kāi)始半導(dǎo)體硅片價(jià)格步入復(fù)蘇通道,且上漲勢(shì)頭強(qiáng)勁,從2016Q1的0.66美元/平方英寸逐漸上漲至2018年Q1的0.86美元/平方英寸。由于半導(dǎo)硅片企業(yè)在上一個(gè)行業(yè)低谷中紛紛減產(chǎn),而新產(chǎn)線的達(dá)成一般至少要兩年時(shí)間,短期內(nèi)半導(dǎo)體硅片產(chǎn)能無(wú)法快速提升。芯片企業(yè)選擇接受逐漸上漲的硅片價(jià)格而避免缺少原材料帶來(lái)的機(jī)會(huì)成本。因此,目前的半導(dǎo)體硅片市場(chǎng)還處于緊平衡狀態(tài),半導(dǎo)體硅片進(jìn)一步漲價(jià)的趨勢(shì)將延續(xù)。
四、中國(guó)硅片產(chǎn)業(yè)迎來(lái)發(fā)展新機(jī)遇
4.1硅片產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略地位
從全球半導(dǎo)體晶圓相關(guān)原材料市場(chǎng)結(jié)構(gòu)來(lái)看,硅片作為最主要的晶圓原材料占據(jù)了35%的比例。硅片的產(chǎn)品質(zhì)量幾乎決定了后續(xù)晶圓生產(chǎn)的。同時(shí),由于硅片產(chǎn)業(yè)的建立需要重新設(shè)計(jì)和制造相應(yīng)的設(shè)備,因此巨大的資本開(kāi)支和高端技術(shù)人才的引進(jìn)至關(guān)重要。企業(yè)需要在投資回報(bào)率曲線抬頭以前沉淀大量資金和人才投資,因此尋找合適的時(shí)機(jī)進(jìn)入市場(chǎng)變得尤為關(guān)鍵。
隨著中芯國(guó)際和華虹宏力在晶圓代工端的突圍,中國(guó)大陸晶圓企業(yè)2016年市場(chǎng)份額達(dá)到7%。根據(jù)SEMI公布的數(shù)據(jù),全球?qū)⒂?017-2020年間投產(chǎn)62座半導(dǎo)體晶圓廠,其中26座設(shè)于中國(guó)大陸,占總數(shù)的42%。這些建于中國(guó)的晶圓廠將在19-20年募集達(dá)產(chǎn),屆時(shí)中國(guó)大陸晶圓代工能力有望達(dá)到全球的30%。這意味著中國(guó)大陸硅片產(chǎn)能與晶圓產(chǎn)能?chē)?yán)重不匹配,自給率有大幅提升空間。
4.2中國(guó)硅片企業(yè)發(fā)展進(jìn)程
目前國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體硅片市場(chǎng)的發(fā)展相較世界先進(jìn)水平尚存在明顯差距,大陸硅片企業(yè)的產(chǎn)品線主要以6英寸以下為主。8英寸產(chǎn)線目前實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的企業(yè)包括浙江金瑞泓、北京有研半導(dǎo)體以及昆山中辰(環(huán)球晶圓的大陸子公司)少數(shù)幾家,合計(jì)產(chǎn)能約27萬(wàn)片/月,遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)晶圓廠的硅片材料需求;而12英寸產(chǎn)線目前仍在建設(shè)和規(guī)劃中,尚不具備大規(guī)模量產(chǎn)的能力。
國(guó)內(nèi)硅片市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)格局大致分為三個(gè)梯隊(duì):金瑞泓和有研新材為首的本土廠商、江蘇中辰和上海合晶為主的合資企業(yè)以及中環(huán)和京東方等轉(zhuǎn)型切入半導(dǎo)體硅片產(chǎn)業(yè)的公司。
浙江金瑞泓成立于2000年,在國(guó)內(nèi)本土企業(yè)中擁有最完善的產(chǎn)業(yè)鏈,能夠生產(chǎn)單晶硅錠、研磨片、拋光片、外延片等一系列半導(dǎo)體硅片產(chǎn)品。2009年公司實(shí)現(xiàn)8英寸拋光片和外延片的量產(chǎn),成為國(guó)內(nèi)首家掌握8英寸硅片技術(shù)的公司。目前公司產(chǎn)品已進(jìn)入中芯國(guó)際、華虹、士蘭微等國(guó)內(nèi)一線晶圓廠的供應(yīng)鏈。2017年5月,金瑞泓牽頭承擔(dān)的國(guó)家重大科技專(zhuān)項(xiàng)“8英寸硅片研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化及12英寸硅片關(guān)鍵技術(shù)研究”項(xiàng)目順利通過(guò)專(zhuān)家組驗(yàn)收,已掌握12英寸硅片生產(chǎn)工藝,并于9月份正式啟動(dòng)了12英寸硅片15萬(wàn)片/月產(chǎn)能的工程建設(shè)。
北京有研半導(dǎo)體成立于2001年,是央企北京有色金屬研究總院的全資子公司,常年承擔(dān)國(guó)家半導(dǎo)體材料領(lǐng)域的科研重任。目前公司主要產(chǎn)品包括5-12英寸硅片、5-8英寸外延片、3-6英寸區(qū)熔片等,產(chǎn)品遠(yuǎn)銷(xiāo)美國(guó)、日本、韓國(guó)、***等多個(gè)國(guó)家和地區(qū)。公司已從單一的研究機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)向大型生產(chǎn)性實(shí)體,代表了國(guó)內(nèi)硅片技術(shù)的前沿,同時(shí)也在海外市場(chǎng)擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模,提升了國(guó)際影響力。目前公司已建成一條年產(chǎn)12萬(wàn)片的12英寸拋光片試驗(yàn)線和一條年產(chǎn)6萬(wàn)片的的12英寸外延片試驗(yàn)線。
上海新昇半導(dǎo)體成立于2014年,由上海硅產(chǎn)業(yè)投資有限公司、上海新陽(yáng)、興森科技和上海皓芯投資管理有限公司合資成立。公司成立初期就開(kāi)始布局12英寸硅片產(chǎn)線,目前一期工程在建設(shè)中,產(chǎn)品目標(biāo)為適用于40-28nm制程的拋光片、退火片外延片以及SOI硅片等。公司在2016年已成功拉制出長(zhǎng)約15米的12英寸單晶硅棒,隨著產(chǎn)線建設(shè)的逐步進(jìn)行,有望實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)12英寸硅片成功量產(chǎn)的突破。
除了上述多年從事半導(dǎo)體業(yè)務(wù)的硅片企業(yè),近年來(lái)半導(dǎo)體行業(yè)的持續(xù)景氣同樣吸引了其他行業(yè)龍頭的目光。國(guó)內(nèi)光伏龍頭企業(yè)中環(huán)股份開(kāi)始進(jìn)軍半導(dǎo)體大硅片業(yè)務(wù),2017年10月中環(huán)股份與無(wú)錫政府、晶盛機(jī)電公司共同組建中環(huán)領(lǐng)先半導(dǎo)體材料有限公司,投資總額約30億美元,將在無(wú)錫建設(shè)半導(dǎo)體大硅片產(chǎn)線。中環(huán)股份還在天津開(kāi)展了30萬(wàn)片/月的8英寸和2萬(wàn)片/月的12英寸產(chǎn)線建設(shè),意在半導(dǎo)體硅片市場(chǎng)實(shí)現(xiàn)彎道超車(chē)。除此之外,國(guó)內(nèi)電子行業(yè)巨頭京東方于2017年12月宣布在西安簽約投資100億元,打造半導(dǎo)體硅片基地,強(qiáng)勢(shì)切入半導(dǎo)體材料領(lǐng)域。
近年來(lái),國(guó)際硅片龍頭企業(yè)紛紛開(kāi)始在中國(guó)大陸投資建廠。最早進(jìn)行合資建廠的是***環(huán)球晶圓的母公司SAS于1999年在江蘇昆山成立的中辰硅晶公司,擔(dān)負(fù)其6-8英寸硅片的生產(chǎn)任務(wù),2016年的營(yíng)業(yè)收入達(dá)到19.3億新臺(tái)幣。此外,***硅片企業(yè)合晶公司在鄭州新建8-12英寸硅片廠,規(guī)劃產(chǎn)能各位20萬(wàn)片/月,目前8英寸產(chǎn)線已經(jīng)啟動(dòng)。
日本企業(yè)Ferrotec于2016年成立了寧夏銀和半導(dǎo)體材料有限公司,計(jì)劃投資建設(shè)35萬(wàn)片/月的8英寸產(chǎn)線和20萬(wàn)片/月的12英寸產(chǎn)線,一期工程已于2018年3月啟動(dòng)。合資企業(yè)具有成熟的技術(shù)工藝和管理經(jīng)驗(yàn),其在大陸新建的硅片廠都屬于8-12英寸的大硅片產(chǎn)線,其雄厚的資金和技術(shù)在給國(guó)內(nèi)廠商施加巨大競(jìng)爭(zhēng)壓力的同時(shí),也為國(guó)內(nèi)硅片市場(chǎng)帶來(lái)了發(fā)展動(dòng)力。
根據(jù)國(guó)內(nèi)8英寸和12英寸晶圓廠的投資建設(shè)情況,按照平均3年的建設(shè)期測(cè)算晶圓廠達(dá)產(chǎn)進(jìn)度,從而得到國(guó)內(nèi)硅片市場(chǎng)的需求量。再根據(jù)國(guó)內(nèi)硅片廠的產(chǎn)線建設(shè)進(jìn)度和計(jì)劃,我們分別對(duì)未來(lái)8英寸和12英寸硅片的供給端進(jìn)行了測(cè)算。2018-2020年國(guó)內(nèi)8英寸硅片供給將持續(xù)增長(zhǎng),但仍然存在供需缺口。而12英寸硅片的供需缺口則更大,國(guó)內(nèi)的12英寸硅片產(chǎn)線多在計(jì)劃和建設(shè)中,相應(yīng)的供給端幾乎為零,短期內(nèi)還需要通過(guò)進(jìn)口解決缺口問(wèn)題。因此,在供需不平衡的刺激下,中國(guó)硅片企業(yè)將迎來(lái)新機(jī)遇,未來(lái)3年將成為國(guó)內(nèi)硅片產(chǎn)業(yè)投資高峰期,這帶來(lái)對(duì)晶體生長(zhǎng)和硅片加工設(shè)備的需求大幅提升。
行業(yè)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)跟蹤
根據(jù)工程機(jī)械協(xié)會(huì)的數(shù)據(jù)顯示,2018年5月挖機(jī)銷(xiāo)量19313臺(tái),同比增長(zhǎng)71.35%;其中國(guó)內(nèi)銷(xiāo)量水平17780臺(tái),同比增長(zhǎng)69.6%;出口銷(xiāo)量1523臺(tái),同比增長(zhǎng)95.3%。2018年1-5月挖機(jī)開(kāi)機(jī)小時(shí)數(shù)為589小時(shí),同比下滑5.60%。
根據(jù)工程機(jī)械協(xié)會(huì)的數(shù)據(jù)顯示,4月汽車(chē)起重機(jī)銷(xiāo)量3028臺(tái),同比增長(zhǎng)77.80%;1-5月累計(jì)銷(xiāo)量13427臺(tái),同比增長(zhǎng)82.68%。2018年5月叉車(chē)銷(xiāo)量59413臺(tái),同比增長(zhǎng)46.29%;1-5月累計(jì)銷(xiāo)量256046臺(tái),同比增長(zhǎng)28.30%。
根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù),2018年5月石油與天然氣開(kāi)采業(yè)固定投資完成額757.77億元,同比增長(zhǎng)5.10%;根據(jù)貝克休斯的披露,截止2018年5月25日,北美石油鉆機(jī)活躍數(shù)量報(bào)859臺(tái),較上周增加15臺(tái)。
2018年5月份金屬集裝箱產(chǎn)量為1086.4萬(wàn)立方米,同比增長(zhǎng)27.72%。2018年5月工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)量13659臺(tái),同比增長(zhǎng)35.82%;1-5月累計(jì)60071臺(tái),同比增長(zhǎng)35.42%。
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原文標(biāo)題:全球硅片產(chǎn)業(yè)變遷:從美國(guó)到日本,再到中國(guó)?
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