介紹
半導體是現代數字經濟的核心，也是國際競爭的焦點。 半導體單晶矽片作為半導體晶元製造的重要基礎材料，是支撐半導體產業發展最重要、應用最廣泛的基礎功能材料。
行業基本資訊
什麼是半導體單晶矽片
半導體矽片又稱矽片，是製造積體電路的重要材料。 通過光刻和離子注入矽片，可以製成積體電路和各種半導體器件，可用於製造各種功率二極體、功率電晶體、大功率整流器、閘流體、過壓和過流保護器件等功率半導體器件，以及一些感測器和光電器件。
矽晶圓是由矽製成的薄片，直徑有 6 英吋、8 英吋、12 英吋和 18 英吋。
晶圓尺寸越大越好嗎？
一方面，晶圓的尺寸越大，單個晶圓上可以製造的晶元數量就越多，每個晶元的成本也會降低。
另一方面，晶圓的尺寸越大，在圓形晶圓上製造矩形晶元造成的不可用邊緣的損失就越小
有利於進一步降低晶元成本。
同時，半導體矽片的尺寸越大，相應半導體矽片生產線的投資規模越大，對半導體矽片企業的生產技術、裝置、材料和工藝要求也就越高。
半導體矽片的分類
根據製造工藝的分類，半導體矽片主要可分為拋光片、外延片和SOI矽片。
單晶矽錠經過切割、研磨和拋光以獲得拋光晶圓，拋光晶圓是將矽晶圓的一側或兩側拋光至原子級平整度。 拋光晶圓可直接用於製造半導體器件，或作為外延片和SOI矽片的襯底材料。
拋光後的晶圓經歷外延生長，形成外延晶圓。 外延是通過化學氣相沉積在拋光表面上生長一層或多層具有特定摻雜型別、電阻率、厚度和晶格結構的新型矽單晶層。 外延技術可以減少由於矽片中晶體生長引起的缺陷，缺陷密度和氧含量較低。 拋光晶圓提高了器件的可靠性，降低了器件的能耗，因此廣泛應用於工業電子、汽車電子等領域。
SOI晶圓，即絕緣體上的矽，是常見的矽基材料之一，其核心特徵是在矽頂層和支撐襯底之間引入氧化物絕緣埋層。 適用於需要耐高壓、耐惡劣環境、低功耗、高整合度的晶元應用，如射頻前端晶元、功率器件、感測器、矽光子器件等晶元產品。
工藝流程
晶體生長過程
拋光板生產的主要工藝流程
半導體晶圓產業鏈
從半導體晶圓產業鏈來看，上游是矽晶圓廠商，目前全球市場主要由日本、德國、南韓和中國台灣的龍頭廠商佔據。
中游是晶圓加工環節，主要分為整合元器件製造商（IDM）和代工廠（foundry）兩種商業模式。
產業鏈下游應用主要涉及智慧型手機、平板電腦、物聯網、汽車電子、軍工航天等領域。
行業現狀和競爭格局
半導體行業的市場規模總體呈波動上公升趨勢，主要受巨集觀經濟、下游應用需求和自身產能庫存等因素影響。
全球半導體晶圓產業現狀
全球半導體行業銷售額
從2011年到2021年，全球半導體行業銷售額從2,995個增長21 億美元至 5,558 美元93 億美元，銷售額增長 8559%；其中，2021年全球半導體行業銷售額較2020年增長26%23%，是自2010年以來的最大年度增幅。 2022年，全球半導體行業銷售額為5735億美元，較2021年增長33%。
全球半導體晶圓出貨面積
2021年全球半導體晶圓出貨面積達141家6億平方英吋，同比增長14%10%，比2017年全球半導體晶圓出貨面積增長235億平方英吋。 2022年全球半導體晶圓出貨面積為14713億平方英吋。
全球半導體晶圓市場規模
2021年全球半導體晶圓市場將達到125家45億美元，增長率為1230%，比2011年全球半導體晶圓市場規模增長27倍45億美元。 從2011年到2014年，中國大陸半導體晶圓市場的規模僅佔全球的5%至5%在5%之間，隨著近年來中國半導體晶圓產業的快速發展，國內市場增速高於全球平均增速，2019年至2021年中國大陸半導體晶圓市場規模已連續超過10億美元，佔全球半導體晶圓市場規模的比重逐年增加， 2021年中國大陸半導體晶圓市場規模將佔全球市場的13%2%，比2011年增加8個百分點。
2022年全球半導體晶圓市場規模將達到138億美元，年復合增長率為1147%。2022年內地市場規模為19億，2016-2022年年均復合增長率為2505%。
市場競爭特點
目前，全球半導體材料市場主要由海外廠商佔據，市場集中度高，領先的半導體材料廠商壟斷了絕大多數市場份額，與國際主要半導體材料供應商相比，中國大陸半導體材料企業技術相對薄弱，市場占有率小，技術水平和良率控制等國際先進水平仍然有很大的差距。
半導體矽片是我國半導體產業鏈與國際先進水平差距最大的環節之一。
市場份額主要由日本信越化學、日本聖高、台灣環球晶圓、德國矽創、南韓Sksiltron五大龍頭企業壟斷。 2021年，五大重點企業總市場份額為94%。
標桿企業
海外標桿企業
信越化學：全球第一大半導體晶圓製造商。 主要產品包括半導體矽拋光片（包括SOI矽片）和半導體矽外延片。 信越化學於1999年收購了日立的晶圓業務; 2001年，開始批量生產300mm（12英吋）半導體矽片。
sumco：全球第二大半導體晶圓製造商。 其主營業務為半導體矽片的研發、生產和銷售，主要產品包括半導體矽拋光片（包括SOI矽片）和半導體矽外延片。
全球矽片：全球第三大半導體晶圓製造商。 主營業務為半導體矽材料生產，主要產品包括矽拋光片（含SOI矽片）和矽外延片，可製造150mm（6英吋mm（8英吋）和300mm（12英吋）矽片。
sksiltron：全球第五大半導體矽片製造商，主營業務為半導體矽片的研發、生產和銷售，主要產品包括半導體矽拋光片、半導體矽外延片。 1996年建成200mm（8英吋）半導體矽片生產線，2002年建成300mm（12英吋）半導體矽片生產線。
國內標桿企業
上海矽業：產品型別涵蓋300mm（12英吋）拋光晶圓和外延片、200mm（8英吋）及以下拋光晶圓、外延片、200mm（8英吋）及以下SOI矽片。
TCL中環12英吋半導體矽片在關鍵技術、產品效能和質量上取得重大突破，並已量產，國內領先的數字邏輯晶元和儲存晶元製造商; 傳統功率半導體產品矽片（5英吋、6英吋、8英吋）業務穩步增長，國內外使用者實現穩步增長。
萊昂·麥克主營業務主要分為半導體矽片、半導體功率器件、化合物半導體射頻晶元。 產品包括6-12英吋半導體拋光晶圓和外延晶圓，6英吋肖特基晶元和MOSFET晶元，以及6英吋砷化鎵微波射頻晶元。
未來趨勢
半導體晶圓的國內市場機會
中國仍是全球最大的半導體市場，龐大的國內消費市場是中國半導體產業可持續發展的重要推動力。
半導體產業是乙個高科技、高投入、高風險的產業，其發展離不開國家政策的長期支援。
在國際衝突加劇的背景下，國內企業採購國產材料的意願大幅提公升，國產半導體矽片進入下游市場的壁壘降低。
行業建議
行業風險與提示 熱機計畫 作為半導體的基礎基板，矽片的質量要求和生產工藝極為困難，必須具有較高的純度標準（純度要求：99999999999%，11個9或更多）;矽片表面的高度落差應小於1奈米，微粒應小於1奈米，雜質含量應小於100億分之一。 隨著製造工藝的進步，對晶元缺陷密度和缺陷尺寸的容忍度不斷降低，矽片的質量將直接影響成品晶元的質量和良率，未來對質量的要求將變得更加嚴格。
為了保證晶元的質量，晶圓廠商需要從晶圓廠商那裡經過嚴格而長期的質量認證週期，一旦通過驗證，雙方將形成長期穩定的合作關係。
矽晶圓正在向大尺寸迭代，目前全球先進的製造工藝都在使用12英吋的大矽晶圓。 18英吋是下乙個技術節點。