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一文看懂全球半导体硅片产业,巨头轻松碾压中国

半导体行业联盟2018-01-09 08:08:26

芯榜(IC大数据专家) 

唯有大数据才能拯救中国半导体


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自2016年下半年以来, 全球半导体硅片出现供不应求的局面,前几大硅片供应商的产能利用率均达到100%, 甚至部分供应商开始调用紧急备用硅片, 部分小型的晶圆制造厂由于无法拿到足够的硅片而被迫减产, 导致下半年以来的部分IC芯片供应不足。日前全球三大硅片厂信越(Shin-Etsu)、 Sumco、德国Siltronic均宣布将调涨2017年第1季度12寸硅片价格约10~20%, 一改自2011年以来的硅片价格下滑的趋势。


硅片是最重要的半导体材料, 目前90%以上的芯片和传感器是基于半导体单晶硅片制造而成, 硅片的供应与价格的变动情况将对整个IC芯片产业造成非常大的影响,我们详细分析了全球半导体硅片的供给与需求以及价格的变动情况,发现供不应求的局面大概率将在未来几年继续上演,硅片产能的扩张速度将低于IC晶圆制造的需求增速,硅片的价格也将一改过去几年的下滑趋势,这为半导体硅片产业的投资带来新的机遇。


全球半导体硅片产业发展概况


2015年全球半导体市场规模为3352亿美元, 其中IC集成电路市场规模为2753亿美元, 占比约为8成。 IC产业中IC制造材料的市场规模为241亿美元,其中半导体硅片占比约33%,为80亿美元左右, 半导体硅片是占比最大的IC制造材料。


全球半导体硅片市场规模在2009年受经济危机影响而急剧下滑, 2010年反弹之后,2011年到2013年,由于300毫米大硅片的普及,造成硅片单位面积的制造成本下降,同时加上企业扩能竞争激烈, 2013年全球硅片的市场规模75亿美金,连续两年下滑。2014年以来受汽车电子及智能终端的需求带动, 全球半导体硅片出货量开始复苏。根据Gartner的预测,到2020年全球硅片市场规模将达到110亿美元左右。



2008-2020 年全球半导体硅片市场规模(亿美元)


在具体的硅片方面, 目前主流的硅片为 300mm(12 英寸)、 200mm(8 英寸) 和150mm(6 英寸), 其中, 300mm 硅片自 2009 年开始市场份额超过 50%,到 2015 年的份额已经达到 78%, 预计 2020 年将占硅片市场需求大于 84%的份额。



单晶硅片主要规格类型



2005-2020 年全球硅片市场现状及预测(百万平方英寸)


在硅晶片选择方面,其中12 寸硅晶片出货量之所以在近些年来快速增长,主要原因在于 CPU/GPU 等逻辑芯片、 Memory 存储芯片市场快速增长,大部分都是采用 12 寸晶圆制造。 不过,除了CPU/GPU 和 Memory 等先进的芯片以外,更多的芯片使用的都是 8 寸(200mm)晶圆,如汽车半导体、 指纹识别芯片和摄像头 CIS 芯片, 2016 年指纹识别芯片和 CIS 芯片受益于智能手机市场出货量大幅度增加, 汽车半导体受益于汽车电子普及而快速增长, 正是导致 2016 年 8 寸晶圆缺货的主要原因所在。


同时, 450mm 硅片预计将于 2017 年左右开始小规模量产,第一批客户只有英特尔一家。 之后几年 450mm 的硅片也将遵循规律,迎来一段时间的强劲增长, 预计硅片需求依旧会保持持续增长态势。 根据 IC Insights 的报告, 300mm 晶圆代工厂将会在 2021年左右达到高峰,之后市场将迎来 450mm 晶圆的补充, 300mm 将逐渐减少。



全球 300mm 和 450mm 晶圆代工厂数量预测


在硅片的下游应用方面, 根据 IHS 在 2016 年 12 月发布的报告, 2015 年全球半导体硅片需求量为 633 亿平方厘米,预计 2016 年增速为 3.8%。 其中 2015 年,智能手机和电脑的消耗量合计占比为 41.23%, 预计 2016 年将出现下滑, 采用 NAND FLASH 工艺的 SSD 将实现 33%的增长,其他行业应用(工业、汽车、家庭、网关等)均将有 5-10%的增长。



全球硅片需求情况-按下游应用市场划分


全球半导体硅片产业竞争格局——巨头垄断


从全球来看,硅材料具有高垄断性,全球一半以上的半导体硅材料产能集中在日本,尤其是随着尺寸越大、 纯度越高, 垄断情况就越严重。 2015 年全球半导体硅片销售额前两名的 Shin-Etsu(信越) 和 Sumco 都是日本公司,第三名到第十名分别是:德国的Siltronic、美国的 SunEdison、韩国的 LG Siltron、台湾的 Global Wafer、法国的 Soitec、台湾的 Wafer Works、芬兰的 Okmetic、台湾的 Episil。



2015 年全球前十大半导体硅片企业(亿美元)


其中 Shin-Etsu 在 2015 年的销售额超过 21 亿美元, Sumco 将近 20 亿美元,两家日本公司合计占比超过 50%。 德国的 Siltronic 在 2015 年的销售额将近 10.5 亿美元,SunEdison Semiconductor、 LG Siltron、 Global Wafer 三家的销售额则在 7~8 亿美元之间,剩余几家销售额则在 3 亿美元以下, 从这组数据中可以看出硅材料行业的垄断性之高, 前六大硅片厂的销售份额达到 92%。



2015 年前六大半导体硅片厂份额达 92%


根据 Gartner 的数据, 在 12 英寸(300mm)大硅片方面, 垄断形势更加明显, 2015年前六大半导体硅片厂的销售份额达到 97.8%。



2015 年 300mm 大硅片市场份额


硅片行业的垄断度极高,近年来大公司不断通过相互间的整合实现市场占有率的进一步提升。 例如,信越在 1999 年并购了日立的硅片公司, SUMCO 由 Sumitomo、三菱材料和 Komatsu 三家公司在 2002 年和 2006 年合并而成。 2016 年 9 月台湾的 GlobalWafer 以 6.83 亿美元的总价并购了 SunEdison Semiconductor,从而使得排名第六的Global Wafer 一举突破 Siltronic 成为全球第三大半导体硅材料供应商。 5 月份的时候,Global Wafer 还以 3.2 亿人民币收购了丹麦的硅片厂 Topsil。



前三大半导体硅片供应商均由大型并购整合而来


作为集成电路制造业最大宗的关键材料, 中国大陆的 300 毫米硅片一直依赖进口,主要原因在于目前国内还没有掌握大规模量产 IC 集成电路用的高纯大硅片技术。 制造高纯大硅片的技术障碍主要是硅的纯度和大尺寸硅片的良率问题。 对于先进工艺的半导体单晶硅片,纯度需要达到 11 个 9 以上(即 99.999999999%),目前国内还无法实现,同时大尺寸硅片对倒角、 精密磨削等加工工艺要求高,国内还没有掌握高良率的技术能力。



日本信越硅片纯度可到 11 个 9 以上


谁是硅晶圆消耗大户?


电子级半导体硅片主要的用途是, 通过供给晶圆代工厂, 采用各类制程工艺加工为裸芯片,然后经过封装和测试变成模块化的可用芯片, 应用到不同的电子终端中, 所以晶圆代工厂是电子级半导体硅片的主要客户。


根据权威第三方机构 IC Insights 的统计数据,全球晶圆代工产业规模, 2004 年为164.15 亿美元, 2008 和 2009 年受到金融危机的影响,行业规模负增长, 2015 年市场规模增长到 488.91 亿美元, 2004-2015 年的复合年均增速为 10.4%。



2004-2015 年全球晶圆代工市场规模及增速


近十年来,全球 IC 晶圆代工业务主要由五大厂商掌控,分别是台积电、 台联电、格罗方德 (由 AMD 芯片代工部门和特许半导体合并而成)、三星和中国大陆的中芯国际,五家企业的份额总和为 80%左右。



2004-2015 年全球晶圆代工企业市场份额情况


其中,台积电牢牢占据第一的位臵, 份额长年保持在 50%左右, 2015 年的市场份额为 54.3%, 是全球晶圆代工当之无愧的龙头。 台积电 2015 年收入 264.39 亿美元,同比增长 5.5%,主要受益于 20nm 制程与 16nm FinFET 制程的推出,满足了先进应用处理器与基频数据机晶片方面的需求。


而在具体的晶圆产能方面, 根据 IC Insights 发布的《 2016-2020 年全球晶圆产能报告》, 2015 年全球电子级晶圆产能为 1635 万片/月(以 200mm 硅片计算), 同比增长6%, 如果用 300mm 硅片换算的话(300mm 硅片面积为 200mm 硅片的 2.25 倍)为726.7 万片/月,这个数据包含 IC 集成电路、 普通半导体器件。 其中,台湾、韩国和日本分列前三位,中国大陆的份额为 9.7%。



2015 年 12 月全球电子级半导体晶圆产能情况(以 200mm 硅片计算)


在 2011 年超过日本后,台湾又于 2015 年超过韩国,成为产能最大的地区。 自 2015年 12 月起,台湾地区的晶圆产能占全球比重将近 22%。 2010 年,中国大陆首次在晶圆产能上赶超欧洲。


在直径为 6 寸甚至更小的晶片上,日本曾是领头羊, 目前主要生产低复杂性制程及商用型产品或特殊组件。


在 8 寸晶圆方面,领先的是台湾和日本。过去的几年中,虽然已经有很多 8 寸的晶圆厂关闭,但台湾却并未发生,这些也助使台湾自 2012 年起,成为 8 寸晶圆产能第一的地区。由于台湾已经变成了集成电路代工产能最大的地区,预计在未来几年内,该地区在 8 寸产能上仍会继续扩大。


至于 12 寸晶圆,韩国走在了前面,台湾紧随其后。台湾在 2013 年失去了其作为12 寸晶圆的领头人,其中很大一部分的原因是因茂德关闭了 12 寸晶圆厂,当然也有部分原因是由于三星电子和 SK 海力士因存储器和快闪存储器业务需求而持续扩产。



2015 年 12 月全球主要 IC 制造厂商晶圆产能情况(千片/月)


截止 2015 年 12 月, IC 产能全球前十大厂商的已安装产能总计为每月 1173.7 万片,晶圆(以 200mm 硅片面积折合计算),占全球总 IC 产能的 72%,较 2014 年 12 月的每月 1088.5 万片同比增加 7.8%。


以各厂商表现来看,截至 2015 年 12 月,三星是安装晶圆产能最高的半导体业者,每月产能为 250 万片 8 寸晶圆,占全球总产能的 15.5%, 其中生产最多的是 DRAM 与FLASH 闪存; 


排名第二大的是台湾晶圆代工龙头台积电,每月产能为 190 万片晶圆,占全球总产能 11.6%; 内存大厂美光的 IC 产能近年持续成长,主要是因为收购了来自尔必达、瑞晶以及华亚科技的产能;


第四大厂商为日本东芝,产能为每月 130 万片晶圆,其产能还包括了来自合资伙伴 SanDisk 的闪存产能; 


第五大厂商也是内存业者──韩国的 SK 海力士, 该公司产能水平也在每月 130 万片晶圆以上;


 英特尔的晶圆产能在 2015年略为下滑,因为该公司位于中国大连的 Fab 68 在由逻辑芯片生产转换为新一代闪存(3D NAND 与 XPoint 内存)生产时曾短暂停工。



2016 年 12 月全球晶圆代工企业产能情况预测


在具体公司不同尺寸的硅片产能方面,根据 IC Insights 在 16 年 12 月的报告, 12寸晶圆产能排行中,三星以 22%夺全球第一,其次为美光的 14%, SK 海力士与台积电同为 13%位居第三。第五至第十则分别为东芝/WD(11%)、英特尔(7%)、 格罗方德(6%)、联电(3%)、力晶科技(2%)及中芯国际(2%)。 其中三星、美光、 SK 海力士、东芝/WD 以供应 DRAM 与 NAND flash 存储器为主, 台积电、 格罗方德、联电、力晶科技、中芯国际为纯晶圆代工业者, 主要生产应用处理器等逻辑器件。


在 8 寸晶圆制程方面,主要是以纯代工业者、模拟/混合信号 IC 业者,以及微控制器业者为主。 8 寸晶圆厂产能排名中,台积电以 11%位居第一,德州仪器(TI)则以 7%位居第二,意法半导体(STMicro)、联电同以 6%名列第三。


至于在 6 寸(含) 及以下晶圆制程方面,各业者属性则是呈现出更多样化的变化,包括整合元件、车载半导体等产品。 在前十大业者中包括整合元件制造业者意法半导体与 Panasonic、车用半导体业者安森美半导体(ON Semiconductor)与瑞萨(Renesas),以及纯晶圆代工业者台积电等。

由于目前 18 寸晶圆厂发展仍受限于投资金额过大与技术障碍,被缩减设臵目标。


随着 12 寸晶圆制程在 IC 生产上扮演的角色日益重要,拥有 8 寸晶圆厂的 IC 业者数,已由 2007 年最高时的 76 家,减少为 2016 年的 58 家;不过,拥有 12 寸晶圆厂的 IC业者数,也由 2008 年最高时的 29 家,下滑为 2016 年的 23 家, 这是由于工艺制程的难度越来越大,技术和资金越来越向行业龙头倾斜。


综上所述, 根据 IC Insights 的统计, 2014 年 12 月和 2015 年 12 月全球晶圆月度产能分别为 1541 和 1635 万片(以 8 寸 200mm 硅片折算),相当于 12 寸晶圆 685 和727 万片。以三星、美光、 SK 海力士、东芝/WD 为代表的存储芯片制造商和以台积电、格罗方德、联电、力晶科技、中芯国际为代表的纯晶圆代工业者是产能的主要贡献者。


未来全球 IC 晶圆代工厂产能与硅片需求预测


根据 IC Insights 的预测, 预计未来几年 IC 制造厂的晶圆产能将保持较为快速的增长,到 2018 年和 2020 年分别达到 1942 万片和 2130 万片 (以 8 寸 200mm 硅片折算),相当于 12 寸晶圆 863 和 947 万片, 2015-2020 年的复合年均增速为 5.4%。


2014-2020 年 12 月全球晶圆月产能(百万片, 8 寸约当)


截至 2015 年底, 12 寸(300mm) 晶圆占据全球晶圆产能的 63.1%,预测到 2020年该比例将增加至 68%; 至于 8 寸晶圆在全球晶圆产能中占据的比例,将由 2015 年的28.3%,在 2020 年降低至 25.3%, 不过 8 寸(200mm) 晶圆产能在未来几年仍将继续成长; 而 6 寸(150mm)晶圆产能在预测期间的成长表现相对较平坦。


2014-2020 年 12 月全球晶圆月产能份额情况


根据 SEMI 的统计数据, 过去三年全球晶圆出货量快速增加,从 2013 年的 88.52亿平方英寸增长到 2015 年的 102.69 亿平方英寸, 2013-2015 年复合年均增速 7.7%。预计未来在大陆和台湾的持续投资下,预料晶圆代工产能将稳定增长, 而台湾更稳坐全球拥有最大晶圆代工产能的地区。


台湾的晶圆代工产能居全球之冠,其中 12 寸的产能占全球晶圆代工产能比重 55%以上, 台积电与联电是台湾晶圆代工产能的两大推手。台积电竹科 12 寸厂 Fab 12 第 7期、中科 12 寸厂 Fab 15 第 5 及第 6 期正积极准备迎接 10nm 以下制程产能。联电则持续扩充 28nm 产能,南科 12 寸厂 Fab 12A 厂第 5 期也准备投入 14nm 制程。


中国大陆将是成长最快的市场, 根据 IBS 的统计, 2015 年中国大陆晶圆代工市场规模为 69 亿美元,到 2020 年将达到 154 亿美元,复合年均增速为 17.42%, 在全球晶圆代工的份额将从 2015 年的 9.3%增长至 2020 年的 19.2%。



中国大陆晶圆代工厂市场规模预测(十亿美元)


中国大陆晶圆代工龙头中芯国际目前正致力提升北京 12 寸厂 Fab B1 厂和上海 12寸厂 Fab 8 厂等既有厂房的产能,同时该公司也正在提升新成立的北京 12 寸厂 Fab B2厂与深圳 8 寸厂 Fab 15 厂产能。 中芯的扩充计划同时包含了先进的 28nm 及 40nm 产能,以及技术成熟的 8 寸晶圆制程; 其他扩大产能的业者还包括武汉新芯,旗下 A 厂产能将持续投入 NOR Flash 代工业务;上海华力也即将成立第二座晶圆厂,预计 2017年动工, 2018 下半年起可望开始投注产能。


随着半导体先进工艺制程的发展,28nm 制程已经在 2013-2015年占据最大的份额,预计未来 28nm 仍然是主流,同时自 2017 年开始,更加先进的 16/14nm 和 10/7nm 将快速增长。先进的工艺必须有高纯度、高质量的大硅片为基础。


在具体的行业应用方面,根据 IHS 在 2016 年 12 月的报告,预计从 2015 年到 2019年,计算(包括 PC 电脑、 SSD 存储和平板电脑, 300mm 硅片为主)、 工业(200mm硅片为主)、汽车领域(300mm 与 200mm 比例接近)的硅片需求将分别实现 5%、 9%、6%的复合年均增速,而手机领域(300mm 硅片为主) 由于出货量的放缓将维持现有需求, 但是 12 寸(300mm) 的占比会继续增加。



2015-2019 年半导体重要应用领域的硅片需求增速预测


整体来说, 300mm 晶圆需求仍将快速增长, 全球运作中的 12 寸晶圆厂数量预计到 2020 年将持续增加。 大多数 12 寸厂将继续仅限于生产大量、商品类型的元件,例如 DRAM 与快闪存储、影像感测器、电源管理元件,还有 IC 尺寸较大、复杂的逻辑与微处理器;而有的晶圆代工厂会结合不同来源的订单来填满 12 寸晶圆厂的产能。


目前全球半导体硅片产能


我们前文已经分析, 2011 年到 2013 年,由于 300 毫米大硅片的普及, 造成硅片单位面积的制造成本下降,同时加上硅片企业扩能竞争激烈, 2013 年全球硅片的市场规模只有 75 亿美金,连续两年下降。 2014 年受汽车电子及智能终端的需求带动, 12寸大硅片价格止跌反弹,全球硅片市场规模缓慢复苏。


但是, 硅片产业近年来仍是亏多赚少,各大硅片厂都无力进行扩产的动作,所以全球硅片的产量增长缓慢。 如果从 2009 年的低点计算,到 2015 年为止, 全球半导体硅片销售额增长了 23.89%, 复合年均增速为 3.63%, 与此同时全球半导体硅片产量增长了 58.82%,复合增速为 8.02%, 产量增速超过销售额增速,也证明了硅片产业相比于整个半导体产业而言更加艰难。

如果将市场规模(销售额) 与产量做比值,可以定义为半导体硅片的平均价格,可以看到自 2013 年以来, 维持在 0.77 美元/平方英寸左右,相比于 2008 年的 1.46 美元/平方英寸大幅缩减。


全球硅片平均价格(美元/平方英寸)


从供给端来看, 尽管硅片的需求开始复苏,但是产能并没有太大的变化。 根据 SEMI的数据,截止 2015 年底, 全球 300mm 硅片的产能为 510 万片/月。而根据 SUMCO的数据, 2016 下半年全球 300mm 硅片的需求已经达到 520 万片/月。 在现有硅片厂没有大规模扩产计划的前提下,现有的硅片产能无法满足硅晶圆的需求。


预计 2017 年和 2018 年全球 300mm 硅片的需求分别为 550 万片/月和 570 万片/月。 与此同时全球硅片的产能增速,根据 SEMI 的预测,未来三年的复合增速在 2-3%左右,对应 2017 年和 2018 年的产能为 525 万片/月和 540 万片/月,供不应求将是常态.



2016-2020 年全球半导体硅片产量预测(百万平方英寸)


2016 年,由于受到 28nm、 20nm、 16/14nm 等先进工艺制程、 3D NAND Flash、以及中国大陆半导体高速增长的需求拉动, 全球 12 寸硅晶圆产能需求大增。 全球半导体厂展开 12 寸晶圆产能竞赛,对于 12 寸硅晶圆需求快速上扬。 同时, 8 寸晶圆也出现紧缺情况,原因在于过去几年 8 寸硅晶圆逐步被 12 寸替代, 导致 8 寸硅晶圆供给幅下降, 但是自 2015 年以来汽车半导体、 CIS 传感器、微控制器等芯片需求快速增长,这些芯片中许多仍然是以 8 寸晶圆为主。


目前, 2016 年下半年前几大硅片厂的产能利用率都接近 100%,根据全球第三大硅片厂 Siltronic 的公告, 在 2008 年硅片的产能利用率仅仅为 60%,而从 2016 年 Q3 开始已经达到 100%。


2016 下半年, 全球三大硅晶圆厂信越(Shin-Etsu)、 Sumco、德国 Siltronic 均宣布将调涨 2017 年第 112 寸硅晶圆价格约 10~20%,包括台积电、联电、美光(Micron)等半导体大厂都被迫买单。


根据台湾权威媒体科技时报的报道, 尽管台积电采购硅晶圆数量庞大,过去相较于其他客户享有更优惠价格,然因这一波 12 寸硅晶圆供应过于吃紧,台积电亦被迫减少折价优惠幅度,等于是变相涨价; 联电则传出硅晶圆价格涨幅约 10~20%; 美光正准备大举投入 3D NAND Flash 扩产,加上旗下华亚科亦全力冲刺 20 纳米 DRAM 产能,为备妥足够的 12 寸硅晶圆需求量,近期亦传出已接受硅晶圆供应商调涨 2017 年价格,幅度高达 20%。


由于过去几年半导体硅片产业亏多赚少,从半导体硅片的供给角度来看,扩产的机会仍不大,亏损的业者先以获利为目标, SUMCO 和 Sunedsion 等企业希望净利润能够尽早由负转正。据 SUMCO 的评估,兴建一座月产能 1 万片 12 寸的半导体硅片厂至少需要 10~12 亿元的资金,兴建到投产时间为 2-3 年,因此预计未来几年硅片的缺货将是常态。


根据台湾科技时报的评估, 如果上游原物料裸晶圆涨价 15%, 势必会牵动下游厂商的成本结构,晶圆代工厂商的销货成本(COGS)结构里头,折旧大致占了 50%,裸晶圆则约占了剩下 50%当中的 20%, 因此,涨价压力约在 2~3%。 上游供应商涨价, TSMC等公司显然会把这个价格转移到代工客户身上,而最终也是要消费者承担,这意味着2017 年的处理器、 NAND、内存等很可能还会继续涨价。


综上所述, 由于过去几年半导体硅片产业亏多赚少,从半导体硅片的供给角度来看,扩产的机会仍不大。根据 SEMI 的数据,截止 2015 年底全球 300mm 硅片的产能为510 万片/月, 预测未来三年全球半导体硅片产能的复合增速在 2-3%左右,对应 2017年和 2018 年的产能为 525 万片/月和 540 万片/月,但是硅片的需求开始复苏, 根据 SUMCO 的数据, 2016 下半年全300mm 硅片的需求已经达到 520 万片/月, 现有的 510 万片/月的硅片产能无法满足硅晶圆的需求。预计 2017 年和 2018 年全球 300mm 硅片的需求分别为 550 万片/月和 570 万片/月,供不应求将是常态。


四大因素导致硅晶圆供不应求


从需求端来看, 硅片需求开始复苏, 增长迅速, 主要因素是四个方面:


 1) 全球晶圆代工大厂台积电、三星电子、英特尔进入高端制程工艺竞赛, 包括台积电投入7/10/16/28nm 制程,英特尔投入 14/22nm 制程,近 3 年的资本支出都高达 80 亿~110亿美元,至于联电、三星及 GlobalFoundries 等亦陆续扩充 28、 14nm 制程产能;


 2)三星、 SK 海力士、英特尔/美光、东芝等 NAND Flash 阵营,全力投入 3D NAND 扩产,

以因应智能手机存储、固态硬盘(SSD)、 eMMC/eMCP 等各种采用 3D NAND 芯片的应用需求; 


3) 汽车半导体、 CIS 图像传感器、 MCU 微控制器等芯片快速普及; 


4) 大陆半导体厂商大举扩产,更是不可轻忽的势力,大陆既有 12 寸厂合计月产能约 46 万片,建臵中的产能约 63 万片,未来大陆 12 寸厂单月产能将高达 109 万片,包括中芯国际等大陆厂商在上海、深圳等地新建的 12 寸厂,以及台积电南京厂、联电厦门联芯、华力微二厂,加上福建泉州 DRAM 厂、武汉新芯 3DNAND 厂等,产能增加规模相当可观。



四大因素导致硅晶片供不应求


全球各大半导体硅片厂情况分析


(1)日本信越 ShinEtsu


日本信越化学工业株式会社(Shin-Etsu Chemical) 是日本首屈一指的化工企业,于 1926 年成立。目前在全球范围内拥有员工 18000 多人,在亚洲、欧洲、北美和南美多个国家拥有研发中心与制造工厂。


信越化工的研发与制造工厂遍布全球


信越化工目前主要包括六大事业部, 分别为 PVC/氯碱业务(全球第一)、有机硅业务(全球第四)、特种化学品业务(纤维素衍生物-全球第二、金属硅、聚乙烯醇等)、 半导体硅材料业务(全球第一)、 电子功能材料业务(稀土、封装材料、 LED 涂层、光致抗蚀剂、光掩模、合成石英、氧化物单晶、 光阻剂-全球第二等)、 多元化经营业务(加工塑料、技术出口、设备、工程)。



2015 财年信越收入按产品划分


(2)日本 Sumco


日本 SUMCO 前身为成立于 1937 年的 Osaka Special Steel 公司, 1992 年和 1998年先后合并了 Kyushu 电子金属公司和 Sumitomo Sitix 集团, 1998 年更名为住友金属工业公司。 1999 年, 住友金属工业与三菱材料和三菱硅材料公司成立 300mm 硅片制造企业——联合硅制造公司。 2002 年, 住友金属工业的硅制造部门、 联合硅制造公司以及三菱硅材料公司合并成立住友三菱硅公司, 2005 年更名为 SUMCO 集团。



SUMCO 全球网络


公司的主营业务为半导体硅片的制造, 目前产品类型包括高纯单晶硅锭、高质量抛光硅片、 AW 高温退火晶片、 EW 外延片、 JIW 结隔离硅片、 SOI 绝缘体上硅、 RPW 再生抛光硅片。 在高纯抛光硅片、退火晶片和外延片方面可以提供 300mm 大尺寸产品,SOI 硅片可以提供 200mm 尺寸产品。


(3)台湾环球晶圆 Global Wafers


环球晶圆的前身为 SAS 中美硅晶制品股份有限公司的半导体事业处,中美硅晶集团于 1981 年成立于新竹科学工业园区,是目前台湾地区最大的 3 寸至 12 寸半导体硅晶圆材料供应商,同时也提供优质的太阳能晶圆及晶棒。为使旗下事业部各自有更大的成长动能与更显著的经营绩效,中美硅晶于 2011 年 10 月 1 日完成企业体的独立分割,正式将半导体事业处分割独立而成为环球晶圆股份有限公司。


1999 年 SAS 中美硅晶公司在中国大陆成立昆山中辰硅晶公司, 生产 6 寸和 8 寸半导体硅片, 2011 年之后成为环球晶圆 100%控股的子公司; SAS 中美硅晶公司在 2008年 4 月收购了美国硅片制造商 GlobiTech(生产 6 寸和 8 寸硅片), 2011 年之后成为了环球晶圆 100%控股的子公司;环球晶圆于 2012 年 4 月收购了当时全球排名第六的日本 Covalent 硅片公司, 2013 年 1 月更名为 GlobalWafers Japan,产品覆盖全部尺寸的半导体硅片。


2016 年 6 月,环球晶圆以 3.2 亿丹麦克朗(约人民币 3.16 亿元) 100%收购丹麦Topsil 半导体事业群, 生产 3 寸到 8 寸硅晶圆产品; 2016 年 12 月,环球晶圆宣布完成收购全球第四大硅片厂 SunEdision Semiconductor,交易价格为 6.83 亿美元, 环球晶圆成为全球第三大半导体硅片供应商, 预计 2016 年市场份额为 17-19%。


环球晶圆拥有完整的晶圆生产线, 可以提供的硅片产品包括:抛光片、扩散片、退火晶片、磊晶片等。 产品应用已跨越电源管理元件、车用功率元件、信息通信元件、MEMS 元件等领域。


(4)德国 Siltronic


Siltronic AG 是一家总部位于德国慕尼黑的半导体硅片供应商, 前身是成立于 1968年的 Wacker-Chemitronic GmbH, 1994 年更名为 Wacker Siltronic GmbH, 2004 年再次更名为 Siltronic AG。 Slitronic 是全球首个推出 300mm 晶圆的公司。


目前公司的生产基地位于德国布格豪森、弗莱贝格、美国波特兰和新加坡。 自 2014年 1 月起,公司与三星成立合资公司(公司持股 78%),在新加坡运行了全球最大的200mm(23 万片/月) 和 300mm(32.5 万片/月) 硅片厂。


Siltronic 目前为全球前二十大晶圆制造工厂供应硅片, 2015 年其中前十大客户占公司收入的 65%。 在 2008 年公司的产能利用率仅仅为 60%, 如今 2016 下半年的产能利用率已经达到 100%。


(5)美国 SunEdison Semiconductor


SunEdison 前身是始创于 1959 年的美商休斯电子材料公司(MEMC),是全球硅材料鼻祖之一。 2009 年 MEMC 收购了还未上市的 SunEdison——当时北美最大的太阳能服务提供商,并在 2013 年将公司更名为 SunEdison。 然而由于全球光伏产业的激烈竞争, 在 2013 年,公司将旗下子公司 SunEdison Semiconductor(也就是原来 MEMC的半导体硅材料业务)进行分拆上市。


分拆半导体硅之后的 SunEdison,由于近些年激进的并购扩张, 以及全球光伏的不景气, 导致其债务高企而深陷财务危机,并于 2016 年 4 月正式递交 Chapter11 破产保护申请进入破产重整阶段。 2016 年 8 月 28 日,保利协鑫宣布与 SunEdison 签署协议,拟以约 1.5 亿美元的价格收购后者及其附属企业 SunEdison Products Singapore、MEMC Pasadena、 Solaicx 的相关资产。


分拆出来的 SunEdison Semiconductor 于 2014年 5月正式在美国纳斯达克上市,截止 2015 年底拥有 4400 名员工, 主要制造工厂在美国本土、意大利、日本和韩国。在半导体硅材料方面,公司主要提供 200mm 和 300mm 硅片(PW 抛光片、 SOI绝缘体上硅、EPI 外延片、MDZ 魔术洁净区硅片等),可用于高端逻辑器件、NAND/DRAM存储芯片、 MPU/MCU、 CIS、 RF 射频、模拟/ASIC 芯片等领域。


2016 年 10 月 台 湾 晶 圆 厂 商 环 球 晶 圆 以 6.8 亿 美 元 ( 包 括 SunEdisonSemiconductor 现有净债务)收购 SunEdison Semiconductor 全部流通在外普通股。2016 年 12 月 6 日收购正式完成, 环球晶圆成为全球第三大半导体硅材料供应商。合并后的公司将结合环球晶圆顶尖的营运模式与市场优势以及 SunEdisonSemiconductor 遍及全球的网络和产品研发能力。环球晶圆预期将大幅提升生产产能、增加产品线与全球客户群,不仅可以拓展韩国及欧洲客户,也可一并取得 SOI 晶圆之技术和产能,财务规模也将显着扩大。


(6)韩国 LG Siltron


LG Siltron 是韩国国内唯一一家本土半导体硅片生产商,公司成立于 1993 年。 1991年公司合并了韩国 Lucky Advanced Materials 的硅片业务部门, 1995 年合并了韩国Dongyang Electronic Metals 的硅片部门。1996 年推出商业化量产的 200mm 硅片,2002年推出 300mm 硅片, 2014 年推出 450mm 硅片。


公司目前主要供应高纯单晶硅锭和不同尺(150mm/200mm/300mm/450mm)规格的抛光片(用于 DRAM、 FLASH、 显示驱动等领域)和外延片(用于 MCU、 CIS、电源管理芯片等领域)。


中国大陆半导体硅晶片状况


目前,中国大陆半导体硅片供应商主要生产 6 英寸及以下硅片, 8 英寸(200mm)产品仅有北京有研总院、 浙江金瑞泓、 昆山中辰(台湾环球晶圆子公司) 等少数厂商生产。在 8 寸晶圆方面,大陆目前已有产线的月产能共计 70 万片/月,兴建中的产能为 26.5万片/月。 而具备 8 寸生产能力的有浙江金瑞泓、昆山中辰(台湾环球晶圆子公司)、北京有研总院,合计月产能为 9.3 万片/月,远远达不到需求。


12 英寸(300mm) 硅片方面, 目前中国的总需求约为 42 万片/月,预计到 2018 年总需要为 109 万片/月。而目前中国大陆还不具备 300mm 电子级硅片的生产能力,最快也要到 2017 年底,上海新昇半导体预计完成第一期产品投产,计划月产 15 万片,到2020 年第二期产品投产,计划月产 30 万片,与庞大的需求相比仍然那是远远不够。



中国大陆半导体硅片供应商


(1)上海新昇半导体


上海新昇半导体科技有限公司成立于 2014 年 6 月,坐落于上海临港重装备区内,占地 150 亩,总投资 68 亿元,一期总投资 23 亿元。 公司创始人张汝京, 是大陆半导体行业教父级人物, 曾任台湾世大晶圆厂半导体总经理, 2000 年创办中芯国际, 2014 年进军大硅片领域。


公司由上海新阳、兴森科技、 上海硅产业投资有限公司、 上海皓芯投资管理有限公司(张汝京为首的核心技术团队)合资成立。 2016 年 6 月, 上海硅产业投资有限公司对其进行增资,成为最大股东持股比例 42.31%, 其后为上海新阳(24.36%)、兴森科技(20.51%)、 上海皓芯投资管理有限公司(12.82%)。


新昇半导体一期预计在 16 年年底开始量产, 在 2017 年底实现月产能 15 万片,最终的月产能为 15 万片 12 英寸和 5 万片 8 英寸硅片, 预计 2021-2022 年, 最终将形成300mm 硅片 60 万片/月的产能,年产值达到 60 亿元,达到世界先进水平。


新昇半导体第一期目标致力于在我国研究、开发适用于 40-28nm 节点的 300mm 硅单晶生长、硅片加工、外延片制备、硅片分析检测等硅片产业化成套量产工艺;建设 300毫米半导体硅片的生产基地,实现 300 毫米半导体硅片的国产化,充分满足我国极大规模集成电路产业对硅衬底基础材料的迫切要求。


公司计划生产的产品包括: 300mm 的抛光片、退火片、外延片、 Monitor Wafer、Test Wafer 和 SOI 衬底硅片等。 新昇半导体的核心团队由来自中国大陆、中国台湾、日本、美国、韩国、欧洲等多个国家和地区的资深专家和各类专业人士构成,均为半导体硅片行业的一流技术和管理人才,有着多年 300mm 大硅片研发与生产实战经验。


(2)上海新傲半导体


上海新傲科技有限公司成立于 2001 年, 由中科院上海微系统所牵头,联合中外投资者设立, 由王曦院士和其团队建立之初,就一直专注于 SOI。 2009 年 6 月整体变更改制为上海新傲科技股份有限公司,是一家致力于高端硅基材料研发与生产的高新技术企业。


2010 年 12 月,新傲北区新厂建成投产。 目前,新傲的 EPI 产能已扩充至两倍以上,SOI 产能也实现规模化。而且两项业务均已突破 8 英寸技术,并实现产业化。 2014 年 5月 23 日,新傲与法国 Soitec(2015 年全球第 7 大半导体硅片厂) 达成战略合作协议,启动了国际性产业合作。 2015 年 9 月,新傲与 Soitec 合作,成功制备出第一批基于注氢层转移技术的 8 英寸 SOI 晶圆。


新傲公司目前是中国最大的 SOI 材料生产基地,也是世界上屈指可数的 SOI 材料规模化供应商之一。 拥有 SIMOX(注氧隔离)、 Bonding(键合)和 Simbond(完全自主开发的 SOI 新技术)和 Smart-cut 四类 SOI 晶片制造技术,能够提供 100mm(4 英寸)、 125mm(5 英寸)和 150mm(6 英寸) SOI 晶片和 SOI 外延片,能批量提供 8 英寸 SOI 片。


新傲公司丰富的产品能够覆盖 SOI 的所有应用领域,产品质量和技术能力得到了国际著名公司的认可。 目前,新傲公司的产品 90%以上销售到美、日、欧、俄、韩、台湾和新加坡等地,并成为 NXP、 TOSHIBA、 Global Foundries、 Vanguard、 Hitachi、CSMC、 Mellanox 等国际知名公司的供货商。


新傲公司目前也是中国技术领先的 EPI 外延硅片供应商。 作为国内首家合资外延厂商,新傲公司可以提供 4-6 英寸的所有规格与要求的外延硅产品和外延加工服务,现已开始批量提供 8 英寸外延片。新傲公司的外延客户现已遍及美、日、 韩、台、俄、印等国家和地区,其中包括日本三菱、夏普、 VISHAY、华润上华等国际知名公司。


(3)浙江金瑞泓


浙江金瑞泓科技股份有限公司是一家致力于半导体材料研发与生产的高新技术企业,创建于 2000 年 6 月,位于宁波市保税区, 2011 年 11 月由宁波立立电子股份有限公司更名而来。具有硅单晶锭、硅研磨片、硅抛光片、硅外延片、功率芯片制造的产业链最为完整的半导体企业。


在 2003 年联合浙江大学硅材料国家重点实验室成功拉制我国第一根具有自主知识产权的超大规模集成电路用 12 英寸掺氮硅单晶。公司主营产品为技术含量高、附加值高的各尺寸硅片, 其中 8 英寸抛光片和外延片在 2009 年开始批量生产并销售,率先实现我国 8 英寸硅片正片供应零的突破。


产品广泛应用于集成电路、分立器件等领域,约 40%销往到美国、欧洲、新加坡、日本、韩国和中国台湾等国家与地区的知名晶圆厂商,包括 ONsemi、 Fairchild、 IR、TI、 NEC 等国际知名公司,同时也是中芯国际、华虹 NEC、上海先进、苏州和舰、杭州士兰等国内相关企业的重要供应商。


(4)洛阳单晶硅


洛阳单晶硅集团是国家投资兴建的、为科研、信息产业、新能源产业提供硅材料的高新技术企业。其前身是洛阳单晶硅厂, 1998 年改制为洛阳单晶硅有限责任公司, 2014年 8 月更名为洛阳单晶硅集团有限责任公司。目前洛单集团下辖 3 个子公司:麦斯克电子材料有限公司、洛阳乐担商贸有限公司,河南洛单半导体技术有限公司。


洛阳单晶硅厂始建于 1965 年,第一个从日本引进技术和装备、在国内最早成立的国有大型硅材料生产企业。 1995 年,洛单集团与美国 MEMC 公司(SunEdisonSemiconductor 的前身)合资成立的麦斯克电子材料有限公司,是国内硅片制造业第一家中外合资企业。 2000 年 8 月,洛单集团划归河南省,成为河南省人民政府国有资产监督管理委员会管理的省管大型国有企业。


2013 年 6 月,搬迁扩产 120M 平方英寸/年电路级硅抛光片项目动工兴建。项目总投资 10.98 亿元,占地 150 亩。 2014 年 10 月由基建转入设备联机调试和试运行阶段。该项目建成并达产后,可年产 5 英寸电路级硅抛光片 112 万片, 6 英寸电路级硅抛光片360 万片,并具有研发及生产8英寸硅抛光片的能力,可实现 5 万片/月 8 英寸硅抛光片的生产能力。


洛单集团的主导产品为半导体电路级硅单晶及硅抛光片, 产品广泛用于科研、信息产业等。自行研制成功国内第一批 4、 5、 6 英寸背封抛光片生产工艺等 10 多项技术,填补了国内半导体硅材料加工领域的空白。 产品多次成功用于运载火箭、洲际导弹、人造卫星发射和核潜艇等试验。


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