半导体周报(国科龙晖整理)-0205
1、行业新闻及动态
（1）半导体设计
供应链透露，5G价格战让联发科将入门级芯片一口气下将至18美元，比高通还要低，连带挤压4G芯片空间，高通和联发科两大厂商今年已决定不再推出4G新款芯片。
纳芯微推出电压基准源新品NSREF30，31xx系列，为数据采样提供高精度基准源，被广泛应用于光伏，工业自动化，数字电源，充电桩等领域。
IonQ将在美国建造第一家量子计算制造工厂。纳斯达克上市的美国量子计算公司IonQ近日宣布，该公司计划在美国建造第一家专用量子计算制造工厂，该工厂位于华盛顿州西雅图郊区，新工厂将容纳IonQ不断壮大的研发和制造团队，以满足持续的客户需求。
华润微电子：将积极谋划8英寸宽禁带半导体布局。华润微电子重庆园区内每个月都有约6.5万片8英寸晶圆下线，广泛应用于消费电子、工业控制、汽车电子等领域，且据报道，华润微电子还将积极谋划8英寸宽禁带半导体的布局。
（2）半导体制造及封测
联电宣布携手Cadence共同开发3D-IC混合键合参考流程。晶圆代工大厂联电与EDA大厂Cadence于今日共同宣布，以Cadence Integrity 3D-IC平台为核心的3D-IC 参考流程，已通过联电晶片堆叠技术认证，助力产业加快上市时间。
美国半导体厂商Wolfspeed宣布将在德国建造全球最大的200mm半导体工厂。美国半导体制造商Wolfspeed当地时间2月1日宣布，计划将在德国萨尔州建造一座 200mm晶圆制造工厂，这将是该公司在欧洲的首座工厂，也将成为该公司最先进的工厂，以应对汽车、工业、能源等不断增长的需求，这座欧洲工厂将与 200mm 莫霍克谷器件工厂、John Palmour 碳化硅制造中心一同成为公司 65 亿美元产能扩张大计划的重要组成部分。
半导体测试设备大厂爱德万宣布收购PCB厂兴普科技。日本半导体测试设备大厂爱德万（Advantest）宣布将收购中国台湾印刷电路板（PCB）厂商兴普科技（Shin Puu Technology），不过具体的收购金额、日程并未透露。
韩媒：韩国芯片代工厂商开工率持续下降，预计至少将持续到今年Q2。韩媒称，对于8英寸晶圆，三星、DB Hitek和Key Foundry的开工率都在60%至70%之间，但对于12英寸晶圆，三星12英寸晶圆厂的开工率仍保持在80%左右。
（3）半导体设备及材料
晶盛机电举行6英寸双片式碳化硅外延设备新品发布会。公司消息称，公司还成功生长出8英寸N型碳化硅晶体，完成6英寸到8英寸的扩径和质量迭代，实现8英寸抛光片的开发，晶片性能参数与6英寸晶片相当，今年二季度将实现小批量生产。
日本半导体设备销售额实现连续24个月增长，但增幅正持续缩小。日本半导体制造装置协会（SEAJ）指出，日本半导体设备销售额已实现连24个月同比增长，不过增幅正在持续减小，创7个月来最小增幅，2022年全年销售额则创下历史新高纪录。
（4）其它
据共同社报道，日本政府将在修订外汇法以允许改变后，于春季开始限制向中国出口先进的半导体制造设备。据悉，日本政府于2月4日基本决定为了防止尖端半导体技术被转为军用，将实施出口管制，此举是考虑到了中国，政府将修改规定出口特定产品和技术之际，需要经济产业相批准的《外汇及外国贸易法》的省令，让日本作为强项的生产设备不被用于开发和生产半导体，省令修正案将于近期公布，在向企业等公开征集意见后，最快今年春季启动管制措施。
高通第一财季营收为94.63亿美元，与上年同期的107.05亿美元相比下降12%，净利润为22.35亿美元，与上年同期的33.99亿美元相比下降34%。不按照美国通用会计准则（Non-GAAP），高通第一财季的调整后净利润为26.84亿美元，与上年同期的36.86亿美元相比下降27%。
北京：今年将新增1万个5G基站。北京市经济和信息化局召开市经济和信息化工作会，提出2023年全市规上工业增加值增速目标4%，软件信息服务业营收增速目标 10.5%，数字经济增加值增速目标6.5%，同时新增1万个5G基站。
东山精密拟收购3家境外子公司，更好服务北美新能源客户。东山精密透露，收购标的公司投资金额预计不超过5300万美元，收购完成后，Aranda、AutoTech US由美国东山持股比例100%，AutoTech Mexico由DSG持股比例95%、 香港控股持股比例5%。
尽管2022第四季度利润大幅下降，三星重申不会削减芯片产量。据外媒报道，该公司表示，2022年第四季度，由于客户继续处理大量库存，其芯片部门利润骤降逾90%，降至2700亿韩元，但该公司还表示，尽管芯片部门的利润大幅下滑，公司不会削减包括厂房和设备投资在内的资本支出，因为公司预计需求将在中长期内恢复。
1. 本周话题：半导体材料—硅片
硅片是几乎所有硅基半导体产品的初始材料，硅基半导体的产品种类众多，包括逻辑电路、模拟电路、微处理器、存储器、分立器件、光电子器件和传感器等，其应用已经渗透到了消费电子、汽车、医疗、工业控制等众多领域，为上游硅片产业带来了稳定且广泛的市场需求。
在众多半导体材料中，硅具有显著的优势：（1）硅的熔点较高、禁带宽度较大，可广泛应用于高温、高压器件。（2）硅在自然界中的储量丰富，主要以化合物的形式存在于地幔和地壳中，在地壳中硅元素的含量约占27%，因此硅材料的成本显著低于其他半导体材料。（3）硅具有天然优质的绝缘氧化层，在晶圆制造过程中可以减少绝缘体的沉积工序，从而减少生产步骤并降低生产成本。由于硅的特征和成本优势，硅片已经成为目前产量最大、应用最广的半导体材料，占据全部产品的90%以上，作为各类半导体器件的主要载体，占全球半导体材料行业成本的35%，是用量最大的半导体材料。
硅片应用较为广泛，有多种分类方式。从尺寸上可以分为6英寸、8英寸和12英寸，8英寸硅片和12英寸硅片是市场主流产品。而根据工序，硅片主要可以分为抛光片、外延片与以SOI硅片为代表的高端硅基材料。根据掺杂浓度，硅片可以分为重掺和轻掺。根据应用场景，硅片可分为正片和测试片。目前大尺寸是硅片的发展趋势，一般来说，硅片尺寸越大，在单片硅片上制造的芯片数量就越多，单位芯片的成本随之降低。同时，在圆形的硅片上制造矩形的芯片会使硅片边缘处的一些区域无法被利用，必然会浪费部分硅片。因此，硅片的尺寸越大，边缘的损失会越小，有利于进一步降低芯片的成本。
由于8英寸产线建厂时间较早，产线基本已折旧完毕，且技术较为成熟，在部分制程要求不高的芯片上成本较低，而12英寸对代工企业厂房洁净室及设备的设计精密度要求都较高，初期投资及后续研发投入较大，因此一般用于制造难度较高的逻辑芯片。
硅片分类
资料来源：华安证券研究所
200mm，300mm硅片对比
资料来源：华安证券研究所
半导体抛光片生产环节包含了拉晶、滚圆、切割、研磨、蚀刻、抛光、清洗等工艺；半导体外延片生产过程主要为在抛光片的基础上进行外延生长；SOI 硅片主要采用键合或离子注入等方式制作。半导体硅片每一个工艺环节均会影响产成品的质量、性能与可靠性。
半导体抛光片、外延片工艺流程图
资料来源：沪硅产业招股书、长城证券研究所
半导体硅片的生产方法
目前工业上生产单晶硅通常采用的是直拉法（CZ法），它是制造单晶硅的一种重要方法，当今 90％以上的单晶硅都是用直拉法生产的，并且12英寸硅片只能用直拉法生产。此外，区熔法也是制造单晶硅的另一种方法，其最大需求来自于功率半导体器件。
1）直拉法
直拉法简称CZ法，CZ法的特点是在一个直筒型的热系统汇总，用石墨电阻加热，将装在高纯度石英坩埚中的多晶硅熔化，然后将籽晶插入熔体表面进行熔接，同时转动籽晶，再反转坩埚，籽晶缓慢向上提升，经过引晶、放大、转肩、等径生长、收尾等过程，得到单晶硅。这种技术能够实现低微缺陷单晶生长，可以有效的控制晶体的微缺陷密度，提高晶体质量以满足各技术节点对硅片的技术要求，有效的控制晶体中的杂质含量，最大程度降低对操作工人的依赖，保证拉制晶体质量的重复性、稳定性和一致性，同时提高产出良率，降低单晶生长成本。
2）区熔法
区熔法简称FZ发，是利用多晶锭分区熔化和结晶半导体晶体生长的一种方法，利用热能在半导体棒料的一端产生一熔区，再熔接单晶籽晶。调节温度使熔区缓慢地向棒的另一端移动，通过整根棒料，生长成一根单晶，晶向与籽晶的相同。
直拉法和区熔法对比
资料来源：新材料在线、长城证券研究所
行业壁垒
半导体硅片行业具有技术难度高、研发周期长、资金投入大、客户认证周期长等特点，行业进入壁垒高。
1）技术壁垒：半导体硅片在尺寸、纯度、电阻率、翘曲度、弯曲度、表面洁净度等指标有很高的要求。芯片制造工艺对硅片缺陷尺寸与缺陷密度容忍度极低，技术节点越先进，特征尺寸越小，对上述指标的控制越严格，技术壁垒越高。
2）设备壁垒：制造硅片的核心设备是单晶炉。国际主流厂商的单晶炉都是自己制造研发，或者购买独立的单晶炉供应商产品，签有严格的保密协议，其他厂商无法购买。国内厂商进入全球主流供应商首先需要解决设备问题。
3）认证壁垒：晶圆生产商对硅片质量有着严苛的要求，对供应商的选择非常谨慎，进入其供应商名单具有较高的要求，并且具有一定的客户粘性。为了保证产品质量的稳定性和一致性，芯片制造企业会要求硅片厂商提供一些硅片供其试生产，大多用在测试片，待通过生产认证后，会将产品送至下游客户处，获得客户认可后才会对硅片厂商进行最终认证。硅片加入芯片制造商的供应链需要经历较长的时间，对于新供货商最短的周期也要9-18个月，终端用于航空航天、汽车电子等领域的硅片认证周期更久，通常是3-5年。
4）资金壁垒:由于半导体硅片的制造工艺非常复杂，需要购买昂贵先进的生产设备，亦需要根据客户需求不断进行修改或调试，前期固定资产投入量大。
5）人才壁垒:半导体硅片的生产研发过程较为复杂，需要复合型人才，涉及物理、热力学、量子力学、化学等多学科交叉。
硅片行业的发展历程
硅片产业的发展随着半导体产业的转移和变迁而呈现“本土化”的显著特征。自上世纪60年代起，全球半导体产业经历由美国向日本、韩国及中国台湾地区迁移，为半导体硅片公司的崛起创造了优沃的土壤，后经一系列并购重组，形成了日本、中国台湾和韩国企业垄断格局。硅片行业的发展历程可以分为四个阶段：
第一阶段：以MEMC为代表的美国厂商引领技术发展，占据统治地位。20世纪50年代美国孟山都电子材料公司MEMC公司开始对硅材料的研究，在1959年成功建厂并生产了晶体管和整流器单晶材料“超纯金属硅”。作为行业的“拓荒者”，MEMC在随后的岁月中实现了多项关键性技术突破，至今仍为行业标准。
半导体硅片行业发展历程
资料来源：中金公司
第二阶段：日本厂商崛起，美国逐渐淡出。尽管MEMC在20世纪80年代的硅片市场占主导地位，但来自日本厂商的竞争压力如影随形。早在60年代前后，日本厂商通过技术引进与自主研发相结合的方式布局半导体硅片行业，先后成立小松电子金属、信越半导体、东洋硅等公司。日本厂商在发展初期技术较为落后，但凭借低廉的价格不断占据美国公司市场份额。
第三阶段：前五大供应商稳态竞争格局渐成，市占率达90%左右。20世纪末全球硅片市场主要厂商超过25家，经过产业整合，到2006年逐渐形成由信越、SUMCO、环球晶圆、Siltronic（德国世创）、SKSiltron五家厂商主导的寡头垄断格局，国际半导体硅片大厂往往依托本土半导体产业的发展而快速崛起，并不断扩大规模形成稳固的市场地位。
第四阶段：中国硅片厂商突围，销量缓慢爬坡。近年来，随着国际形势发生深刻变化，硅片市场向前五大厂商集中的趋势有所放缓，2020年硅片行业CR5从93%将至87%。以沪硅产业、中环股份、立昂微为代表的中国硅片公司在半导体材料国产化进程中崭露头角。沪硅产业近年来业务发展迅速，收入规模不断扩大，根据公司披露，2018-2020年公司全球市场份额分别为1.3%/1.8%/2.3%，市占率不断提高。
国产化进程
6英寸及以下抛光片国产化率较高，8英寸国产化率较低：根据华润微电子招股说明书披露，2018年对金瑞泓、国盛电子硅片采购量合计占40.35%，可以大致推断出国内6寸抛光片国产化率超50%，8英寸国产化率约20~30%。
6、8英寸外延国产化率高于抛光片；由于部分硅片企业所用6、8英寸外延设备可共用产线，因此将其合计统计，根据赛迪顾问，中国2020年外延片市场约12亿美元，其中2020年金瑞泓、国盛电子、普兴电子外延片销售收入合计达20亿元，市场份额达25%以上，目前国内具备8英寸硅外延片生产能力的公司有浙江金瑞泓、昆山中辰(台湾环球晶圆子公司)、河北普兴、南京国盛以及上海新傲等，合计月产能为23.3万片/月，8英寸外延片国产化率略低于6英寸外延片，但整体高于抛光片。
12英寸硅片目前国产化率较低，国内已陆续通过验证；12英寸硅片目前国内技术水平仍较低，目前仅有沪硅产业、金瑞泓、中环股份、奕斯伟等公司实现12英寸，总体国产化率不足10%，2021年沪硅产业出货175万片，立昂微、中环股份均已通过12英寸硅片验证，且有少量出货，国内晶圆厂产能在100万片；目前国内90-14nm，64层及128层3DNAND抛光片、19nmDRAM抛光片及功率器件用外延片已实现批量供应，随着国内厂商扩产未来12英寸硅片国产化率有望迅速提升。
中国大陆12英寸硅片产能
资料来源：中金公司研究部
发展趋势
1. 受益晶圆厂扩建，全球硅片持续供不应求
2021年全球硅片出货量总计141.65亿平方英寸（MSI），YOY+14%，市场规模达126亿美元，YOY+13%，出货量达历史新高，主要原因为下游晶圆厂扩建带来的产能增长，根据SEMI发布的《世界晶圆厂预测报告》，2021年底已开启19座晶圆厂建设，并在2022年再开工建设10座，合计达260万片/月等效8英寸产能。面对晶圆厂扩产潮带来的硅片供应紧张，硅晶圆厂商迎来新一轮涨价潮，SUMCO、Siltronic、环球晶圆于2021年下半年宣布大规模扩产，公司预计2023年下半年有望投产，满产需等到2025年，环球晶圆收购Siltronic失败后，宣布将原计划用于收购案的资金转为资本支出及营运周转使用，在美国、欧洲和亚洲推行为期三年、价值36亿美元的产能扩张计划。由于硅片厂商扩产周期较长，因此未来三年硅片行业仍将处于供不应求的状态。
全球半导体硅片出货量
资料来源：万得资讯，中金公司研究部
2.12英寸硅片需求量迅速提升，其中外延片占比提升快
12英寸晶圆主要用来生产逻辑芯片、存储器等高性能芯片，在整体出货面积中逐渐提高，未来12英寸晶圆将保持高速增长，根据SUMCO预计，2021年全球12英寸晶圆需求达到720万片/月，至2026年有望超1000万片/月需求量，保持9.4%CAGR高速增长。
外延片被大规模应用于对稳定性、缺陷密度、高电压及电流耐受性等要求更高的高级半导体器件中，主要包括MOSFET、晶体管等功率器件及CIS、PMIC等模拟器件，逻辑芯片随着制程节点的推进也对外延片产生较大需求。根据SEMI统计，12英寸硅外延片占比至17年来持续提升，至4Q20单季度出货已达约600万片，占整体出货的30%，随着数据中心、手机CPU等对高性能逻辑芯片需求量上升，未来12英寸外延片占比预计持续提升。
8英寸晶圆生产的主流产品则包括显示驱动、CIS（CMOS图像传感器）、MCU、电源管理芯片、分立器件（含MOSFET、IGBT）、指纹识别芯片、触控芯片等产品，受到电动车、5G智能手机、服务器等需求带动，8英寸晶圆产能自2019下半年起呈现严重供不应求，SEMI预计至2024年8英寸晶圆厂产能有望达690万片，扩产幅度略小于12英寸晶圆厂产能，但由于海外硅片厂产能扩产以12英寸晶圆为主，未来8英寸晶圆供给也仍较紧张。
3.中国大陆地区占比持续提升
硅片需求与下游产能基本呈正相关，根据SEMI发布的《世界晶圆厂预测报告》，中国大陆将在8英寸晶圆产能处于领先，2022年将占全球8英寸产能的21%，日本将占据产能的16%，中国台湾地区和欧洲及中东地区各占15%，12英寸晶圆产能方面，2019年至2024年，全球至少新增38个12英寸晶圆厂，其中中国台湾11个，中国大陆8个，至2024年中国大陆12英寸晶圆产能将占全球约20%。2020年中国大陆硅片市场销售收入达13亿美元，占全球比例约11.6%，预计该比例未来有望随着大陆晶圆厂产能扩建逐步上升，至2025年占比有望达20%以上。
大陆相关企业
沪硅产业
公司成立于2015年，是中国大陆规模最大的半导体硅片制造商之一，为多家主流半导体企业提供产品，产品类型涵盖300mm抛光片及外延片、200mm及以下抛光片、外延片及SOI硅片，是中国大陆率先实现300mm半导体硅片规模化销售的企业，填补了我国300mm半导体硅片国产化率几乎为0%的空白。
公司主营业务主要来自三大子公司，上海新昇负责300mm硅片业务，主要应用于存储芯片、图像处理芯片、通用处理器芯片、功率器件等领域；新傲科技和Okmeitc负责200mm及以下（含SOI）硅片业务，主要应用于传感器、射频前端芯片、模拟芯片、功率器件、分立器件等领域。2022年2月25日，沪硅产业50亿元定增项目顺利完成，资金将用于12英寸高端硅片的研发与扩产。
公司拥有众多国内外知名客户，包括台积电、台联电、格罗方德、意法半导体、Towerjazz等国际芯片厂商以及中芯国际、华虹宏力、华力微电子、长江存储、武汉新芯、长鑫存储、华润微等国内所有主要芯片制造企业，客户遍布北美、欧洲、中国、亚洲其他国家或地区。受益于晶圆厂产能持续扩张，公司营收规模保持快速稳定增长。
公司营收相关数据
资料来源：公司公告，长城证券研究院
立昂微
公司是专业从事半导体硅片等产品研发、生产销售的高新技术企业，主营业务为半导体硅片、半导体功率器件、化合物半导体射频芯片的研发、生产和销售，主要产品包括6-12英寸半导体硅抛光片和硅外延片、6英寸肖特基芯片和MOSFET芯片、6英寸砷化镓微波射频芯片等。上述产品的应用广泛，主要的应用领域包括通信、计算机、汽车、消费电子、光伏、智能电网、医疗电子以及5G、物联网、工业控制、航空航天等产业。
公司近年来收入规模总体保持稳定增长。从产品构成来看，公司营收主要来源于半导体硅片。2022H1半导体硅片占营收比59.85%，半导体功率器件芯片占比38.87%，化合物半导体射频芯片占比1.27%。公司内销收入比重大，2022H1公司内销收入占营收比91.16%。
中晶科技
公司是国内小尺寸研磨硅片龙头，目前的主要产品为半导体硅材料及其制品，产品涵盖半导体晶棒、研磨片、化腐片、抛光片、半导体功率芯片及器件等，公司产品终端应用于消费电子、汽车电子、家用电器、通讯安防、绿色照明、新能源、办公设备等领域。公司在3-6英寸研磨硅片属于市场领先地位，公司募投6-8英寸抛光硅片的生产项目，布局大尺寸硅片。2021年公司半导体单晶硅片、半导体单晶硅棒、半导体功率器件及芯片（2021年新设项目）分别为2.82亿元、0.85亿元、0.62亿元；半导体单晶硅片占营业收入比重分别为64.47%、19.37%、14.24%；毛利率为49.58%、43.22%、37.79%。
公司各产品营收情况
资料来源：公司公告，长城证券研究院
免责声明：本文章不涉及投资建议，仅供分享观点所用。
参考资料：
华安证券：沪硅产业-688126-半导体硅片领军者，规模效应逐渐显现
长城证券：半导体硅片行业深度报告：半导体硅片高景气，国产替代进程加速
中金公司：科技行业半导体材料系列三：复盘硅片产业变迁，展望国产化发展机遇
平安证券：电子行业半导体材料系列报告（二）：半导体硅片篇，半导体硅片高景气，国产硅片厚积薄发
