电子行业集成电路系列报告之材料一：半导体大硅片国产替代序幕已开启.docx

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1、e东莞证券DONGGUAN SECURITIES深霹究推荐（维持）集成电路系列报告之材料一行业研究证券研究报告风险评级：中风险2020年3月25日魏红梅SAC执业证书编号：S0340513040002 ：0769-22119410邮箱：whm2dgzq. com. cn研究助理：邵梓朗SAC执业证书编号：S0340119090032 :0769-22119410邮箱：shaoz i Iangdgzq. com. cn投资要点:半导体大硅片国产替代序幕已开启集成电路行业指数走势资料来源：东莞证券研究所，Wind相关报告集成电路产业专题：斗转星移， 四大趋势看产业变革方向集成电路系列报告二：3D

2、NAND国产替代渐行渐近集成电路系列报告三：从全球领 先企业看GPU开展方向, 硅材料依然为主流半导体材料，硅片在晶圆制造材料中占比最大。半覆 产品被广泛应用于各类电子产品中，其重要性不言而喻。而半导体材料 作为制造基础，至今已开展到第三代。但由于制备工艺、后续加工及原 料来源等因素影响，硅材料依然是主流半导体材料。2018年全球半导体 材料销售额到达519亿美元，其中晶圆制造材料和封装材料的销售额分 别为322亿美元和197亿美元。根据细分产品销售情况，硅片占晶圆制造 材料市场比值为38%,比重为相关材料市场第一位。, 半导体硅片向大尺寸硅片迭代。随着单晶硅制造技术的提升，硅片的尺 在逐步提

3、升。硅片尺寸从最初2英寸，至U4英寸，5英寸，6英寸，8英寸, 再到12英寸，硅片尺寸在持续增加。由于硅片尺寸扩大能有效降低本钱, 所以其成为硅片向大尺寸开展的重要推力。不同尺寸硅片在应用场景中 有所差异，下游对于硅片需求主要集中在8、12英寸。, 终端市场回暖，需求沿产业链传导。12英寸：由于受消费升级和数据瀛 爆发等因素催化，终端设备和基础配套设备需求将会上升。除存储芯片 外，电子设备中还包含CPU、GPU等高端逻辑芯片，而这些芯片大多数都 依赖于12英寸晶圆制造。8英寸：虽然半导体硅片在向大尺寸开展，但 由于8英寸晶圆制造具有较为成熟的特殊工艺，在新能源汽车、车联网 和工业互联等领域具有

4、独特优势。8英寸晶圆厂扩产将致使8英寸硅片需 求增加。所以，在5G通信等因素加持下，应用端均有较大开展空间。由 于需求会沿着产业链向上游传递，所以硅片需求量会有所上升。/ 虽然下游需求持续向好，但硅片短期供给提升有限。目前，硅片市场影 度持续提升，但从供给端来看，虽然硅片厂商有扩产计划，但从计划到 产能释放需要一定时间。所以，在硅片产能持续保持在高位情况下，硅 片供给量在短期难以有较大幅度提升。,国产半导体大硅片已走上追赶之路。我国作为半导体产业第三次转移鞍 入国，半导体销售额在全球市场中占比在持续攀升。此外，我国是全球 最大的消费电子产品生产国、出口国和消费国，对于半导体产品需求较 大。所以

5、，国产化水平将对产业平安有较大影响。硅片作为晶圆制造材 料市场中占比最大的且最基础品种，我国在硅片领域存在短板且在大硅 片方面更为突出。但在国家政策和资金的扶持下，我国众多企业纷纷规 划产线，对半导体大硅片进行布局。随着产能逐步落地，能有效降低对 进口大硅片依赖程度，保障产业平安。, 投资建议：维持推荐评级。我国硅片产业已走上追赶先进集团的道路，大 硅片规划产能也在逐步落地过程中。在下游长期向好的情况下，将利好 具有相关布局公司。建议关注：中环股份（002129）、硅产业等。, 风险提示：5G建设不及预期；IDC推广不及预期；手机出货量不及预期 疫情控制不及预期；国家政策改变等。本报告的信息均

6、来自已公开信息，关于信息的准确性与完整性，建议投资者谨慎判断，据此入市，风险自担。 请务必阅读末页声明。图10：半导体出货量资料来源：IC insights,东莞证券研究所2.1 12英寸硅片需求增长势头强劲12英寸下游应用场景广阔。目前，12英寸硅片在下游产业中广泛应用，产品大多使用 于制造消费电子芯片。根据12英寸晶圆制造精度进行分类，可分为先进制程和成熟制 程。随着晶圆厂制程不断提升，将增加高质量12英寸大硅片需求。除晶圆制程提升外, 终端市场向好是拉动硅片需求上升的动力。表2： 12英寸硅片下游应用资料来源：互联网公开资料，东莞证券研究所尺寸制程I下游应用7nm高端智能手机主处理器（苹

7、果A12、骁龙855等）高性能计算（个人电脑、服务器CPU、矿机）10nm高端智能手机主处理器（苹果All、骁龙845、麒麟970等）高性能计算（个人电脑、服务器、矿机）高端显卡(NVIDIA Volta、AMD Vega20 等)16/14nm智能手机处理器（骁龙660、骁龙821、联发科P22等）12英寸先进制程个人电脑 CPU (Intel Coffee Lake)服务器处理器；矿机芯片；FPGA芯片等存储(三星 DRAM、NAND Flash)20-22nm低端智能手机处理器；个人电脑CPU; FPGA芯片；矿机芯片；数字电视、机顶盒处理器；移动端影像处理器等WiFi蓝牙芯片（博通、高

8、通802. llax芯片）；FPGA芯片（Xilinx 7系）28-32nm音效处理芯片；存储芯片；ASIC芯片；数字电视、机顶盒；低电压、低功耗物联网芯片等DSP处理器（德州仪器）45-65nm影像览感器（索尼移动端堆栈式CIS）12英寸成熟制程传感器中枢（sensor hub）WiFi、蓝牙、GPS、NFC、ZigBee等芯片；非易失性存储90nm - 0. 13Nn物联网MCU芯片；汽车MCU芯片；射频芯片；基站通讯设备DSP、FPGA等。2.1.1 存储芯片成12英寸硅片需求增长重要推力之一手机换机潮和数据流量爆发增加对NAND Flash需求。由于5G通信能支持增强移动宽 带（eMB

9、B）、高可靠低时延连接（uRLLC）和海量物联（eMTC）三大应用场景，其对 社会开展具备重要意义。所以，各国对于5G网络建设都较为重视。而对于普通消费者 而言，4G手机无法支持5G网络，假设想使用5G网络其需耍对终端设备进行升级。所以, 在通信升级时代将会出现手机换机潮。IDC预计，2020年5G智能手机出货量将占智能 手机总出货量的8.9%,到2023年，这一比例将增长至28.1%。根据目前各大手机厂商 所推出5G产品数据，大局部手机NAND容量为128G起，容量较4G手机有一倍的提 升。手机对于存储芯片需求将会逐步显现。止匕外，数据流量爆发将增加数据中心需求， 根据IDC数据显示，201

10、6-2021年全球数据中心流量复合增速将达25%；而云数据中心 流量增速将会更快，年复合增长率为27%。数据流量爆发使得相关厂商会加大对服务器 等基础设施投入。由于服务器等基础设施中需要使用到固态硬盘，而硬盘是NAND Flash 重要应用场景之一，所以这将会激发NAND Flash需求上升。Gartner预计NAND复苏 将在2020年继续，这是由于固态硬盘的强劲需求以及5G智能手机的大量增加使低位供 应增长所致。图11： NAND闪存应用份额手机 SSD 游戏机平板电脑-USB Flash Drives 其他 数据来源：DRAMeXchangev东莞证券研究所图12： 2018年12英寸硅

11、片下游应用占比数据来源：SUMCO,东莞证券研究所存储芯片推动12寸硅片需求。除NAND Flash外，DRAM作为存储的一种，前期受到 市场需求不振影困扰，但这种情况自2019年下半年已有所改善。DRAM作为电子产品 重要组件之一，在AI和5G两大应用的拉动下，景气度有望持续好转。根据2018年12 英寸硅片下游应用占比数据，存储芯片（DRAM、2D NAND、3D NAND）占比已超过 50%o所以，无论是NAND Flash,还是DRAM,在终端设备需求持续向好将会沿产业 链传导到存储芯片，从而使得晶圆厂对硅片需求上升。小结：存储芯片作为电子产品中不可或缺的一局部，其需求将会随着终端产品

12、出货量和 单体使用量上升而增加。此外，存储芯片在12英寸硅片下游应用中占比超过50%,所 以其需求增加将沿产业链传导到硅片。2.1.2 半导体行业持续景气，12英寸硅片需求强劲12英寸硅片月需求量总体呈现上升趋势。根据SUMCO所发布数据显示，自2005年12 英寸硅片大规模应用以来，其每月需求量总体保持上升趋势。其中，2005年月需求量约为1百万片，而2018年已超过6百万片。与其他尺寸硅片相比，12英寸硅片在2008年 出货量首次超过8寸硅片，2009年即超过其他尺寸硅片出货面积之和。2016年到2018 年，由于AL云计算、区块链等新兴市场的蓬勃开展，12寸硅片年复合增长率为8%o 目前

13、受到消费升级等因素刺激，对于12英寸硅片需求将有望持续扩大。图13： 12英寸硅片需求预测（百万片/月）2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 (year)2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 (year)资料来源：S

14、UMCO,东莞证券研究所总结：由于受消费升级和数据流量爆发等因素催化，终端设备和基础配套设备需求将会 上升。除存储芯片外，电子设备中还包含CPU、GPU等高端逻辑芯片，而这些芯片大 多数都依赖于12英寸晶圆制造。所以，在终端市场持续向好背景下，12英寸硅片需求 有望持续增加。2.2 8英寸硅片再次迎来黄金机会8英寸晶圆制造技术依旧保持竞争力。12英寸晶圆厂进入门槛较高，对于环境和设备等 要求较为苛刻，所以其产品主要为精密制程的电子产品。而在制程等要求较低或对本钱 较为敏感的产品，一般使用8英寸或6英寸硅片进行生产。但随着6英寸产品逐步向8 英寸转移，8英寸晶圆厂将承接局部产品生产需求。此外，由

15、于8英寸晶圆已具备成熟 特种工艺，在小尺寸晶粒模拟内容容量或高电压支持具备优势，所以对于具备特殊要求 的器件大局部仍以8英寸晶圆制造为主。根据8英寸硅片下游应用数据，功率分立器件、 MEMS、模拟、CIS、射频等产品是主要应用方向。表3： 8英寸硅片下游应用指纹识别芯片 影像传感器尺寸制程下游应用MCU0. 13Mn-0. 5kn 8英寸电源管理芯片液晶驱动IC 传感器芯片0. 18Mn-0. 25Mn影像传感器（如索尼相机CIS）eNVM嵌入式非易失性存储芯片（银行卡、SIM卡、身份证等）资料来源：互联网公开资料，东莞证券研究所图14： 2018年8英寸硅片下游应用占比5%16% Analo

16、g MOS logic Discrete Opto Memory Micrologic Sensors资料来源：SEMI,东莞证券研究所221新能源汽车、车联网等拉动汽车电子增长相较传统汽车，新能源汽车中功率半导体价值增大。功率器件是分立器的一种，其是专 门用来进行功率处理的半导体器件，其具有承受高电压、通过大电流的能力，能实现变 压、变频、功率管理等各种功能。根据新能源汽车工作原理，电池通过持续向电机输出， 为车辆提供动力来源。所以，在新能源汽车中会使用到大量电力设备，其中功率半导体 即是重要一环。根据Strategy Analytics分析，在传统内燃机车上，功率半导体装机价值 为71美元

17、，占据车用半导体总价值的21%;而对于混合动力车，那么在传统内燃汽车基础 上新增的功率半导体价值为354美元，占据新增总价值的76%;在纯电动车上，功率半导 体价值为387美元，占据车用半导体总价值的55%。根据相关数据测算，传统汽车和纯 电车车用半导体价值分别约为338美元和703美元。所以，除功率半导体价值上升外， 汽车电子价值也在上升。新能源汽车市场火爆。目前，各大车企纷纷布局新能源汽车并计划在未来推出一定数量 新能源汽车。而电动车巨头特斯拉在电动车领域已取得一定成就，其在全球范围内已经 建成投产2座整车组装超级工厂，其2020年目标交付量为50万辆。新能源汽车热潮已 经席卷全球。根据中

18、国汽车工业协会所公布数据，中国新能源汽车销售量总体呈现上升 趋势并在2018年突破100万辆。随着新能源汽车加速推出市场，新能源汽车渗透率有 望逐步提升。图15：中国新能源汽车销售量(2014-2019)资料来源：中国汽车工业协会，Wind,东莞证券研究所汽车电子除受新能源汽车拉动外，车联网将成为拉动汽车电子增长的强大拉力。汽车电子是车联网的基础。车联网是由车辆位置、速度和路线等信息构成的巨大交互网 络。车联网的实现需要通过多个数据采集器对车辆信息进行采集，并通过网络将数据传 输到中央处理器进行处理，从而实现数据的分析和处理并做出响应决策。数据收集是车 联网中第一步，而其需要通过数个传感器协同

19、工作来进行采集。所以，车联网落地将会 增加汽车电子使用量。图16：车联网示意图资料来源：互联网公开资料，东莞证券研究所工业物联网5G通信为工业互联网注入新活力。对于工业而言，加工准确度和精度是两个较为重要 指标。所以，工业互联网中时延将成为决定产品品质的重要因素之一。此外，由于涉及 多种设备协同作业，在连接密度方面也有所要求。而5G通信具有低时延、高连接密度 等特点，能为工业互联提供通信保障。所以，工业互联网在5G加持下，其适用性将会 有所加强。根据GSMA预测，到2025年，工业互联网产值将到达3710亿元，占世界GDP 的 0.34% o图17：工业互联网产值预测（单位：十亿美元）工业互联

20、网将拉开工业半导体需求。2015年国务院印发中国制造2025，其中明确提到坚持走中国特色新型工业化道路，以加快新一代信息技术与制造业深度融合为主 线，以推进智能制造为主攻方向，促进产业转型升级。智能制造是重点工作之一，而工 业互联网是实现智能制造的关键基础设施。为实现目标，对制造业进行升级必不可少。 由于自动化、机器人等设施在我国制造业中渗透率不高，所以对基础设施升级将是第一 步。此外，工业互联网还会涉及到其他配套设备和生产控制等。所以，工业互联网中会 涉及多种工业半导体产品，如传感器、功率器件等，从而激发对工业半导体产品需求。223 8英寸晶代工厂需求持续增大下游行业景气度持续攀升，8英寸晶

21、圆厂产能持续落地。随着新能源汽车和工业智能装 备等快速普及，对于模拟和分立器件的需求在逐步加大，而这使得汽车电子和工业控制 领域在相关领域市场份额扩大，下游景气度提升也将传导到上游产业。自2018年7月 以来，全球增加了 7个200mm新厂房。而在接下来的2019年到2022年间，全球预计 总共将有16个厂房或产线，其中14个为批量Fab厂。根据SEMI预测，到2022年全球 200mm晶圆制造厂的总产能到达每月650万片晶圆。随着电动车、5G等市场的开展， MEMS、感测、模拟与微控制元件等在物联网、移动装置的应用开展将持续延伸，带动 8英寸晶圆的市场需求。4.5资料来源：SEMI,东莞证券

22、研究所总结：虽然半导体硅片在向大尺寸开展，但由于8英寸晶圆制造具有较为成熟的特殊工 艺，在新能源汽车、车联网和工业互联等领域具有独特优势。所以，在产业链终端需求 不断上升的趋势下，8英寸晶圆厂扩产将致使8英寸硅片需求增加。需求端总结：在5G通信等因素加持下，应用端均有较大开展空间。所以，下游需求将 会沿着产业链向上游传递，无论是12英寸硅片，还是8英寸硅片，其需求量都会有所 上升。3.硅片扩产长路漫漫，硅片产能利用率将保持在高位硅片市场集中度较高。根据SEML受到多方因素影响全球硅片销售额自2011年从高位 回落，但这种情况自2017年起开始好转，且在2018年有较大增长。虽然2019年销售

23、额有所回落，但在终端市场持续向好推动下，销售额有望扭转跌势。从市场份额来看， 2017年全球五大硅晶圆供货商为日本信越（市占率27.58%）、日本胜高（市占率24.33%）, 台湾环球晶圆（市占率16.28%）、德国Silitronic （市占率14.22%）、韩国SK Siltron （市 占率10.16%）,前五大公司市占率超过90 %o由于硅片具有较高技术壁垒，所以导致 硅片市场集中度较高且硅片尺寸越大，市场集中度越高。图20： 2018年全球硅片市场份额图19： 2009-2019年全球硅片销售（单位：十数据来源：SEMI、东莞证券研究所数据来源：SEMI、东莞证券研究所亿美元）日本信

24、越（Shin-Etsu） 日本胜高（SUMCO）台湾环球晶画德国Silitronic韩国SK Sittron其他数据来源：SEMI,东莞证券研究所3.112英寸硅片产能从过剩到紧缺产能迅速扩张致使供过于求。在2006年，Windows推出新系统，对于存储要求有提升, 使得对存储需求加大。而这种需求沿产业链向硅片厂商传递，使得硅片厂商扩产意愿强 烈。根据SUMCO, 2007年全球硅片厂规划中产能到达140万片/月；而2008年规划产 能进一步提升，到达166万片/月。但2008年金融危机发生后，受到多方需求下降影响, 硅片实际出货量与客户需求指引出现较大幅度偏差。虽然局部硅片厂商在2009年取

25、消 12英寸扩张计划，但由于前期已实施扩产计划，产能在逐步落地过程中，但实际出货量 并未到达预期，12英寸硅片产能进入产能过剩阶段。(Kwfltersmnez r9.000 -1-CSlGreon FieldIJ Brown FieldiI SUMCO Capacity ExpansionII Ottior Capacity Expansioni1】Extstvtg Globa! Capacity-Demand Forecast based on PPP-GDP Actual Shipment Customer Demand Forecast( ) shows prevcus forecast

26、 Customer Demand Forecast *4 1% (+5.8%)2009 3 6Cancelhtion of 300mmcapacity expansion2017.88AnnouncenwntllOksmonth2008 37Announcement1 660ks/month2008/2HFinanadlcnsis2007.2 23AnnouncementI.OOks，month2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023Operatng 100

27、% 983o Ratio (Global) 84%62%72%80%84% 83%97%95%95% 100% 100% 89%88%94%100% 105%Forecast资料来源：SUMCO,东莞证券研究所半导体持续景气使12英寸硅片需求得到反转。随着半导体景气度持续向好，自2014年 起12英寸产能利用率到达90%以上且持续攀升，并在2017年到达满产状态。此外，受 供求关系改变影响，12英寸硅片价格自2017年初开始回升。在下游需求刺激下，硅片 厂商在2017年宣布扩产11万片/月。目前，硅片厂商扩产方式包括新建厂房扩产(Green Field)和使用当前厂房增加生产设备(Brown

28、Field)两种方式，其主要区别是前者从兴 建到投产时间为2-3年，而后者可以快速进行部署并投产。据SUMCO对2018-2022年 12英寸硅片需求年复合增长率进行测算，假设按购买力平价GDP预测值为3.9%；假设按客 户需求预测值为4.1%。由于从规划到落地需要一定时间，目前12英寸硅片产能利用率 保持在高位。此外，根据预测，2023年产能利用率超过100%。所以，12英寸硅片供不 应求的情况或将持续。图21：全球12英寸硅片产能及需求3.2 8英寸硅片扩产面临限制受各种条件限制，8英寸硅片供给提升有限。根据各尺寸硅片出货量占比情况，8英寸 硅片出货量虽然排名第二，但份额远远落后于12英寸

29、硅片。与此同时，半导体制程等 因素促使硅片向大尺寸产品迭代。所以，这将对硅片厂投资8英寸硅片产线产生影响。此外，由于大局部硅片厂8寸硅片产品已亏损多年，致使其在相关产品价格上涨的情况 下扩产意愿仍旧不强。面对一个持续向好的市场，国内外局部企业也在积极新建产线以 完成扩产。但由于产线从新建到投产需要一定时间，致使产能无法快速提升。图22：各尺寸硅片出货面积占比 100mm 125mm 150mm 200mm 300mm资料来源：SEMI,东莞证券研究所总结：目前，硅片市场景气度持续提升，虽然在供给端硅片厂商有扩产计划，但从计 划到产能释放需要一定时间。所以，在硅片产能持续保持在高位情况下，硅片供

30、给量在 短期难以有较大幅度提升。4.从日本半导体产业开展看我国崛起之路4.1产业转移成就日本半导体产业开展日本成为全球半导体产业第一次转移受益者。源于半导体产业开展，人类进入到电子时 代。美国是半导体产业的缔造者，其开展历史可追寻到19世纪30年代，所以美国在相 关领域具有重要话语权。目前，半导体产业已完成两次产业转移且正在进行第三次产业 转移。根据产业转移路径，日本是第一次产业转移的受益者。日本半导体产业始于二十 世纪五六十年代，在美国政府和美企扶持下，日企得到相关技术开始生产晶体管，日本 半导体产业拉开序幕。1980年代，日本在“官产学”等制度的帮助下，在DRAM市场 取得辉煌成绩。199

31、0年代，由于日本没有把握住时代变革，DRAM产业逐渐没落。图23：半导体产业转移情况第一次产业转移第二次产业转移第三次产业转移美国日本LJ中国大陆资料来源：互联网公开资料，东莞证券研究所“官产学”制度助力日本半导体产业开展。1976年至1980年，由通产省组织，根据工 矿业技术研究组合法，与日本电气、东芝、日立、富士通、三菱电机五家日本大型半 导体生产企业，以及日本工业技术研究院电子综合研究所和计算机综合研究所签署组成 VLSI研究协会协议，组建研究联合体，即VLSI研究协会。研究协会在半导体产业开展 进程中展现了 “官产学”的优势。在资金支持方面，政府对于产业开展给予较大资金支 持。1976

32、年至1980年，日本通产省补助金总支出为592亿日元，其中用于支持VLSI 工程研究的补助金支出为291亿日元，占通产省补助金总支出的49.2%o此外，VLSI 研究协会四年的总事业费约为737亿日元，由通产省补助金数额约占总事业费的39%o 在VLSI协会引导下，除公司自有实验室外，研究协会基于各公司优势成立6个联合实 验室，对高精度加工技术、硅结晶技术、工艺处理技术、监测评价技术、装置设计技术 等方面进行研究。在协会协调开展下，工程申请专利愈1000项，成功开发出微细加工 技术、结晶技术、设计技术、工艺技术等，同时也开发了适用于这些技术的逻辑元件和 存储元件的制造技术。图24：日本“VLS

33、I技术研究组合”工程参与企业VLSI工程工程措施研究成果H立富士通东芝H本电气聚集全国顶尖研究人才 超过1000项+利“仃产学”通力合作开展先进技术数据来源：互联网公开资料、东莞证券研究所图25： VLSI研究协会研究工作架构表4：联合实验室人员配置及任务分工联合实验室负责管理公司参与人员研究任务联合实验室1日立以日立员工为主高精度加工技术联合实验室2富士通以富士通员工为主高精度加工技术联合实验室3东芝以东芝员工为主高精度加工技术联合实验室4电气综合研究所打破企业界限，等额抽调结晶技术联合实验室5二菱打破企业界限，等额抽调工艺处理技术联合实验室6日本电气打破企业界限，等额抽调监测评价与装置设计

34、技术资料来源：财科院，东莞证券研究所1 .万丈高楼从地起，半导体产业始于硅片 4半导体硅片生产 51.1.1 单晶硅生长技术是关键技术之一 51.2从“锭”到“片” 6L 2半导体硅片持续进化7硅片向大尺寸迭代 71.2. 2各尺寸硅片满足各种需求92.终端市场回暖，需求沿产业链传导 92.112英寸硅片需求增长势头强劲101 .1.1存储芯片成12英寸硅片需求增长重要推力之一 11.L 2半导体行业持续景气，12英寸硅片需求强劲 112. 2 8英寸硅片再次迎来黄金机会122. 2.1新能源汽车、车联网等拉动汽车电子增长132. 2.2工业物联网143 8英寸晶圆代工厂需求持续增大 153

35、.硅片扩产长路漫漫，硅片产能利用率将保持在高位 16.112英寸硅片产能从过剩到紧缺173 . 2 8英寸硅片扩产面临限制184 .从日本半导体产业开展看我国崛起之路18产业转移成就日本半导体产业开展 184.1. 我国硅片产业目标明确，走出坚定步伐 205 .新冠疫情已成为最大X因素246 .投资建议24. 风险提示25插图目录图1： 2016-2018全球晶圆制造材料市场结构（单位：亿美元）5图2： 2018年全球晶圆制造材料细分产品拆解 5图3：硅片生产流程5图4：直拉单晶硅生长示意图 6图5：各种类硅片7图6：硅片尺寸开展历史8图7： 2015-2021年全球12寸硅片市场占比情况及预

36、测8图8： 2007年至2019年全球硅片面积出货量（百万平方英寸）9图9： 2020年半导体出货量占比情况 9图10：半导体出货量10图11： NAND闪存应用份额11图12： 2018年12英寸硅片下游应用占比 11图13： 12英寸硅片需求预测（百万片/月）12图14： 2018年8英寸硅片下游应用占比 13图15：中国新能源汽车销售量（2014-2019） 14图16：车联网示意图14图17：工业互联网产值预测（单位：十亿美元） 15图18： 8英寸晶圆厂产能展望16DRAM使得日本走向半导体产业巅峰。得益于VLSI工程所取得成绩，日本在DRAM 相关技术取得重大突破。在“官产学”体系

37、下，日本在二十世纪80年代在DRAM市场 取得了巨大成就，其在追赶和超越美国的同时，在欧洲及亚洲市场均处于领先地位。1986 年，日本企业在世界DRAM市场所占的份额到达了 80%。受多方面因素影响，日本在半导体制造领域逐步没落。日本在DRAM产品所取得优势， 在1990年代开始逐渐消退。受与美国签订贸易协定和日企未能就消费类电子需求对产 品进行调整的影响，日本DRAM产业受到冲击。此外，由于日企以IDM模式运作，遵 循着“投资-技术创新-投资”开展路径，所以日企需要不断获利和大量资金投入才能保 持企业正常运作。在90年代末期，日企受到亚洲金融危机冲击和本国垂直分工的限制， 其竞争力逐步减弱并

38、被其他国家所替代。受益于半导体产业第一次转移，日本半导体材料得到快速开展且优势得以保持。半导体 材料作为芯片制造上游产业，日本在开展芯片制造产业的同时，对于半导体材料开展也 给予关注。硅片作为晶圆制造材料中市场规模最大的品种，其前期在芯片制造业引领下 得到快速开展。1970年日本有机硅产量约6000吨，而在1986年产量已经增至愈60000 吨，产量增长愈10倍；止匕外，1979年，日本从有机硅输入国转变为输出国。日本政府 对于产业扶持使得企业快速开展。其中，日本为创制高功能性、高导电性等新材料，通 产省在1989年所制定“硅类高分子材料研究开发基本计划”，自1990起十年时间内投 资160亿

39、元以确立有机硅单体和聚合物合成与加工基础技术。在此计划加持下，日本有 机硅企业得到进一步壮大。除硅片外，日企在其他材料领域也取得较为突出成绩。据 SEMI推测，日企在全球半导体材料市场上所占的份额到达约52%并在全球市场占有绝 对优势，在硅晶圆、光刻胶、键合引线、模压树脂及引线框架等重要材料方面占有很高 份额。总结：在半导体第一次产业转移中，日本凭借着“官产学”体制下所取得成就，成为世 界半导体产业佼佼者。此后，在多种因素作用下，其芯片制造业逐步走向没落。但在半 导体产业开展和鼎盛阶段，日本在材料领域所累积的优势得到延续，使其在材料领域具 有重大话语权。4.2我国硅片产业目标明确，走出坚定步伐

40、半导体产业转移为我国半导体产业注入活力。我国作为半导体产业第三次转移转入国， 半导体产业得到快速开展。根据WSTS数据，2016年我国半导体销售额为1056.5亿美 元，而2019年销售额为1436.7亿美元，年复合增长率为10.79%。此外，我国在全球半 导体市场规模份额持续扩大。目前，中国是全球最大的消费电子产品生产国、出口国和 消费国，2018年，中国手机、计算机和彩电产量占到全球总产量的90%、90%和70%以 上，均稳居全球首位。在生产过程中半导体产品需求较大。所以，基于产业链平安等因 素考虑，无论是半导体产品，还是半导体材料均有国产替代需求。图26：全球半导体市场规模（单位：十亿美

41、元）及中国占比情况中国占比3OZOZ 32OZ资料来源：WSTS,东莞证券研究所我国硅片需求持续加大，产业在不断追赶。硅片作为集成电路基石之一，其重要性不言 而喻。但由于硅片市场目前被几大巨头所垄断且我国在硅片产业起步较晚，使得我国硅 片产业出现开展不均的情况。在小尺寸硅片方面，我国能大规模生产4-6英寸硅片，基 本满足国内需求。但大硅片（8、12英寸）方面那么存在较大缺口。虽然8英寸硅片我国 能自主进行生产，但仍不能满足下游生产需求；而12英寸硅片那么几乎依赖于进口。截 至2019年6月，6英寸国产化率超过50%, 8英寸国产化率10%, 12英寸国产化率小于 1%,且国产12英寸硅片在国内

42、晶圆厂中大都为测控片，正片的销售较少。随着下游需 求回暖，国内硅片缺口将进一步扩大。参照日本半导体产业开展路径，为弥补硅片产业 缺乏，在政府政策和资金扶持下，我国硅片企业已走上追赶之路。图27： 2018年中国8英寸和12英寸硅片产品市场供给情况（单位：万片/月）资料来源：前瞻产业研究院，东莞证券研究所4.2.1 政策驱动产业开展国家发布政策支持硅片产业开展。国家为促进集成电路全产业链开展，先后公布了国 家集成电路产业开展推进纲要、集成电路产业“十三五”开展规划等政策。在这 些政策中，不乏对于硅片产业开展提出指导意见。其中，国家集成电路产业开展推进 纲要中提出要开发大尺寸硅片等关键材料，加强企

43、业间合作；“十三五”先进制造 技术领域科技创新专项规划中明确提出要重点研发300nmi硅片。在国家政策推动下， 硅片产业将会得到强有力支持。表5：我国国家层面硅片产业局部政策时间政策名称主要内容确定了核心电子器件、高端通用芯片及极大规 模集成电路制造技术及成套工艺等十六个重大2006年国家中长期科学和技术开展规划纲要（2006-2020年）专项，完成时限为十五年左右。极大规模集成电路制造技术及成套工艺工程次序位列第 二，后简称“02专项”将12英寸硅片等关键材料在生产线上的应用2014 年国家集成电路产业开展推进纲要2016年国家创新驱动开展战略纲要定为重要的开展目标；开发光刻胶、大尺寸硅 片

44、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，增加产业配套能力要加大集成电路的技术攻关和推广力度，为我 国经济转型升级和国家平安提供保障重点研发300皿n硅片、深紫外光刻胶、抛光材2017年 “十三五”先进制造技术领域科技创新专项规划料、超高纯电子气体、溅射靶材等关键材料产品稳定的电子级多晶硅生产技术；高效节能的大2017年产业关键共性技术开展指南（2017年）2017年产业关键共性技术开展指南（2017年）型提纯、高效氢气回收净化、高效化学气相沉 积、多晶硅副产物综合利用等装置及工艺技术; 硅烷流化床法多晶硅生产工艺，包括放大设计、 装置整体运行管理、操作优化、工

45、艺设计等列为重点开展方向。将直径200mm以上的硅单晶及抛光片、直径2017鼓励进口技术和产品目录（2017年版）125mm以上直拉或直径50mm以上水平生长化合物半导体材料纳入鼓励开展的重点行业。资料来源：互联网公开资料，东莞证券研究所大基金进一步促进产业开展。R本政府在国内半导体产业初始阶段投入一定资金以扶持 产业开展，而我国也有类似政策来支持产业开展。2014年9月24日，国家集成电路产 业投资基金（“大基金”）正式设立。截至目前，大基金已经设立两期。对于大基金一期， 截至2018年已经基本投资完毕，投资额度接近1400亿元。其中，大基金投资上海硅产 业投资等，在大硅片领域进行布局。而大

46、基金二期在2019年已完成募集，募 集规模约为2000亿元，主要聚焦集成电路产业链布局投资，重点投向芯片制造以及设 备材料、芯片设计、封装测试等产业链各环节，支持行业内骨干龙头企业做大做强。大基金资金导入对企业研发将有一定促进作用，能更好的帮助企业在技术上进行追赶。4.2.2 我国大硅片产能将迎来收获期国产大硅片产能将逐步落地。对于半导体硅片新进入者而言，半导体硅片在资本投入、 生产技术和人才储藏等方面具有较高壁垒。此外，在硅片市场处于垄断情况下，企业实 现规模效应将面临挑战。由于我国具有较大内需市场且国家对硅片产业开展有政策扶 持，所以我国企业能更好应对外部竞争。目前，我国企业对于国产供需缺

47、口较大的8英 尺和12英尺硅片均有布局，多个工程正逐步实施，产能将会逐步落地。据芯思想数据 显示，我国硅片企业规划产能大多集中在12英寸硅片，大硅片产线投资合计超过1400 亿元。其中，假设12英寸硅片产按规划落地，其月产能将超过650万片。表6：中国8/12英尺大硅片规划产能情况（万片/月）资料来源：芯思想，东莞证券研究所公司名称8英寸12英寸硅产业3660超硅半导体5085中环半导体10552立昂微电子5240有研半导体2330申和热磁8540合晶硅材料2020其他10335合计381662国产大硅片产能落地将有效缓解需求缺口，确保产业平安。由于新建产能投资较大且需 要2-3年产能才能落地，所以我国实现大硅片自给自足仍需要时间。但随着我国硅片产 能逐步爬坡，大硅片进