得益于半导体市场飞速发展，上游原材料硅片需求与日俱增，众多大型厂商加速扩产。

据SEMI统计，2016年至2021年全球半导体硅片(不含SOI)销售额从72.09亿美元上升至126.18亿美元，CAGR达11.85%;中国大陆硅片销售额从5亿美元上升至16.56亿美元，CAGR高达27.08%;2021年全球硅片市场大幅增长：市场规模达126.2亿美元，同比增长13%;出货量达141.65亿平方英尺，同比增长14%。

硅片行业将持续受益于国产替代的进程。2021年，中芯国际、华虹半导体、晶合集成营业收入均有显著增长。中国大陆地区占全球晶圆代工市场份额同比增长11.8%。中芯国际、华虹半导体、晶合集成产能和市场份额的提升带动了对国产上游晶圆材料的需求量，国产硅片将持续受益于国产替代进程。目前，12寸硅片占全球硅片总需求量的70%以上，是硅片厂扩产的重点。

1、需求旺盛

硅片的供不应求，源于下游晶圆厂旺盛的需求，以台积电为例，该晶圆代工龙头2021年4 月宣布3年投入1000亿美元用于产能扩充和工艺研发，其中，2021年超300亿美元的资本开支中，80%用于先进制程，包括3nm/5nm/7nm，2022年支出400亿-440亿美元，其中，70%-80%用于先进制程，包括2nm/3nm/5nm/7nm。联电也制定了3年投资计划，从2021 年开始，投入54.1亿美元用于12A厂P5、P6的扩产。

中芯国际也表示，该公司2022年12英寸硅片产能增长将远超2021年。华虹三座8英寸晶圆厂2021全年满产，无锡12英寸厂产能持续爬坡，2022年月产能预计由年初的6.5万片提升至年底的9.5万片。除了晶圆代工厂，中国大陆的士兰微、华润微、闻泰、长江存储等IDM大厂也在积极扩产，采用12英寸硅片制造的逻辑芯片产能扩充主要集中在28nm及以上的成熟制程，预计到2023年形成106.5万片的月产能，比2020年产能提升270%，3D NAND产能预计从2020年的5万片/月扩至2023年的27.5万片/月，DRAM从2020年的4万片/月扩产至25万片/月。

除了12英寸产线，8英寸扩产步伐也在加快，特别是在中国大陆。SEMI预计，2020-2024 年全球8英寸晶圆厂的产能将提高17％，达到每月660万片的历史新高，目前，中国大陆市场份额已达到18％，8英寸晶圆厂产能将从2020年的80.5万片/月扩产至2023年的121.5万片/月，增长50%。

在晶圆厂需求驱动下，全球硅片产能也在大幅度扩容，据SEMI统计，2020年，全球12英寸硅片出货量约为627万片/月，预计2022年将超过700万片/月。全球12英寸硅片需求量在2023年有望达到10440万片/年。

2、国产大硅片发展现状

半导体硅片是芯片制造最重要的材料，也是半导体产业的基石。而大硅片，通常指的是12英寸的硅片。而在摩尔定律的影响下，为了降低芯片成本，硅片越大越好，硅片直径越大，在单片硅片上可生产的芯片数量就越多，边缘损失的部分越小，单颗芯片的成本也就越低。

据2021年数据显示，在全球硅片市场上，日本信越化学、环球晶圆、德国世创、日本胜高、韩国SK Siltron、Soitec这6大厂商拿走了全球92%左右的份额。

相比之下，中国大陆的硅片厂商市场份额较小，且主要以200mm（8英寸）及以下尺寸的硅片为主，很少有能够生产300mm（12英寸）硅片的本土厂商，而7nm及以下先进制程芯片主要需求便是12英寸硅片。

而在国际市场中，12英寸硅片早已成为主流。据SEMI数据显示，2019年，全球300mm硅片出货面积占比已经达到67.22%。

直到2017年，张汝京博士创办的上海新昇（现为沪硅产业子公司）首次实现12英寸硅片量产，打破了国际巨头对大硅片的垄断。如今，沪硅产业表示，其12英寸大硅片已可用于28nm制程的芯片制造。

数据显示，2021年沪硅产业占全球份额仅为2.2%，而国内所有厂商合计占比也不超过5%。除了沪硅产业以外，还有如超硅半导体、中欣晶圆、奕斯伟、立昂微、中环股份等，都已经实现了300mm硅片的量产，而有研硅正在建设300mm硅片产线，这都是国内大硅片的中坚力量。

硅片本身技术难度极高，必须具备高标准的纯净度，硅片表面高度落差需要小于1nm，微颗粒小于1nm，杂质含量小于百亿分之一，并且随着制程的推进，对芯片缺陷密度、缺陷尺寸的容忍度也在不断降低，未来质量要求也将更趋严格。在这种严苛的标准下，硅片越大，难度也在呈几何倍上升。

好消息是，目前本土硅片厂商不仅为中芯国际、华虹、华力微、长江存储等中国大陆厂商供货，也走向了全球，包括台积电、格罗方德、意法半导体、联电等都已经有用到中国大陆厂商所生产的大硅片。

目前生产情况来看，数据显示，沪硅集团300mm硅片产能为30万片/月，中环股份为17万片/月，立昂微为15万片/月，中欣晶圆为20万片/月，奕斯伟可达到50万片/月。此外，还有媒体消息显示，如超硅半导体的300mm硅片产业达到30万片/月。

扩产情况上，有研硅显示2020年底已经开建300mm硅片项目，已开工产能达到30万片/月，而沪硅产业预计将新增30万片/月的大硅片产能，预计在2024年投产。中环股份则计划在2023年底实现60万片/月的300mm硅片产能。奕斯伟的硅产业基地二期项目也正在建设当中。

因此，据不完全统计，当前国产300mm硅片产能合计已经超过了162万片/月，随着沪硅产业、中环股份、奕斯伟的厂商新产线的投产后，国产12英寸硅片产能将超过265万片/月。

这波扩产浪潮一方面是由于国内市场需求旺盛所致，另一方面受到2020年下半年全球缺锌影响，包括日本胜高、信越化学等硅片大厂纷纷涨价，让国内的半导体产业链陷入被动。而随着大陆硅片厂商的进入，让国内产业链有了更多的主动权。

3、中国大陆硅片业蓄势待发

中国大陆的硅片业一直落后于国际市场，但近些年追赶的脚步越来越快，特别是从2014年开始，随着芯片产线陆续实现规模量产，以及终端市场的飞速发展，中国大陆硅片市场步入快速发展阶段，2016-2020年，中国市场硅片销售额从5亿美元上升至13.5亿美元，年均复合增长率达到41.17%。作为全球最大的终端市场，随着芯片制造产能的持续扩张，中国大陆硅片市场的规模将继续以高于全球市场的速度增长。

全球硅片市场被五大厂商把持着，它们是信越化学、SUMCO、Siltronic、环球晶和SK Siltron，这五家的合计销售额占全球硅片市场总额的90%左右。

与国际硅片大厂相比，中国大陆硅片企业技术功底较为薄弱，市场份额较小，多数企业以生产8英寸、6英寸、4英寸抛光片、外延片为主，12英寸大硅片的总体生产能力和规模有限，这导致我国市场所需的12英寸硅片对进口依赖度很高。近些年，硅片，特别是大硅片国产化进程在加速，以沪硅产业、中环股份、立昂微等为代表的厂商已逐步突破12英寸硅片的工艺技术和量产瓶颈。据ICMtia统计，2020年，中国大陆12英寸硅片供应能力为798万片/年，2021年，供应能力提升至1144.5万片/年（95万片/月）。此外，神工股份、上海超硅、中晶科技、有研半导体等厂商都有所突破。

下面以沪硅产业、立昂微、神工股份为例，介绍一下本土硅片企业的发展情况。

目前，沪硅产业是中国大陆规模最大的硅片企业，也是率先实现12英寸硅片规模化量产的企业，并且在SOI硅基材料领域具有长期的技术积累和一定的市场竞争力。

近几年，沪硅产业的产能利用率和出货量持续攀升，2021年底，12英寸硅片月产能达30万片，国内规模最大，且实现了逻辑、存储、图像传感器（CIS）等应用全覆盖。到2021年底，12英寸硅片历史累计出货突破400万片。2021年实现营收24.67亿元人民币，同比增长36.2%。2021年前三季度营收中约30%来自12英寸硅片。沪硅产业集团旗下的新傲科技和 Okmetic的8英寸及以下尺寸抛光片、外延片合计产能超过40万片/月，SOI硅片合计产能超过5万片/月。

2021年1月，沪硅产业披露定增预案，拟募资50亿元，大基金二期认购15亿元，投入12英寸高端硅片研发与先进制造项目、12英寸高端硅基材料研发中试项目，新增产能可达30万片/月。项目实施后，12英寸硅片总产能将达到60万片/月。

立昂微的12英寸大硅片量产能力也取得了突破，技术能力已覆盖14nm以上技术节点逻辑芯片、功率器件和CIS。2021年底，12英寸硅片产能已达到15万片/月的规模，其中，重掺外延片10万片/月，抛光片5万片/月。立昂微差异化布局的12英寸重掺外延片，主要用于功率器件生产，目标市场主要在国内，2022年6月产出接近6万片/月。此外，轻掺抛光片也在持续开展客户。2022年3月，立昂微斥资15亿元收购了国晶半导体58.69%股权，以加强存储、逻辑芯片用轻掺12英寸硅片的市场地位。国晶半导体已完成40万片月产能的基础设施建设，全自动化生产线已贯通，第一期月产15万片的产能将于2023下半年建成。收购国晶半导体后，将与立昂微子公司金瑞泓微电子的12英寸重掺硅片产品实现互补。

除了12英寸硅片，立昂微的功率器件用6英寸硅片业务也在扩展，月产6万片的技改项目于2022年6月建成投产，建成后，功率器件月产能将从原来的17.5万片提升至23.5万片。这些产品主要定位在汽车电子和光伏控制芯片两大应用方向。

神工股份主要布局8英寸轻掺低缺陷硅抛光片。目前，中国大陆8英寸轻掺低缺陷硅片主要依赖进口，在全球12英寸硅片供不应求的背景下，国际大厂8英寸硅片产能没有增加，无法满足中国晶圆厂扩产8英寸产能的需求。正是看到了这一点，神工股份重点布局了8英寸轻掺低缺陷硅片，其产品对标日本信越的S2硅片，已取得中国本土某芯片制造商积极反馈并进入第二阶段送样，有望率先实现8英寸轻掺低缺陷硅片的国产替代。

文章来源： 资本邦，电子发烧友，半导体产业纵横