15、沪硅产业：肩负着提升国家产业安全重任的硅产业

《沪硅产业：肩负着提升国家产业安全重任的硅产业》

从本期开始，我们正式进入半导体材料篇章。

半导体材料包括半导体制造材料与半导体封测材料。根据SEMI 统计，2018年全球半导体制造材料市场规模约为330亿美元，封装测试材料约为 197亿美元。

半导体制造材料主要包括硅片、电子气体、光掩膜、光刻胶及套化学品、抛光材料、湿法化学品与溅射靶材等。

这么多材料中，半导体硅片的销售额占半导体制造材料的36.64%，为占比最高的材料，换句话说，晶圆厂材料成本的40%是硅片，所以硅片被认为是半导体制造的核心材料。半导体硅片也是我国半导体产业链与国际先进水平差距最大的环节之一，国产化进程严重滞后。

本次课要和大家讲的这家公司就是生产销售这个核心材料的硅产业集团。之所以叫集团，是旗下有三个非常厉害的子公司，首先是2016年收购的位于芬兰赫尔辛基万塔市，拥有 30 余年半导体硅片的研发、生产和销售经历的Okmetic 公司。另外一家子公司，新傲科技设立于 2001 年，拥有近 20 年行业经验，尤其在 SOI 硅片方面具有独特的竞争优势，是中国大陆率先实现 SOI 硅片产业化的企业。最后一个子公司是上海新昇，由张汝京博士创立于 2014 年，是中国大陆率先实现 300mm 半导体硅片规模化销售的企业。

下面我从尺寸、工艺角度来讲下半导体硅片行业，增加大家的理解。

1965 年，戈登·摩尔提出摩尔定律，即电路上所集成的晶体管数量，每隔18 个月就提升一倍，相应的集成电路性能增强一倍，成本随之下降一半。对于芯片制造企业而言，与摩尔定律同步，需要不断提升单片硅片可生产的芯片数量、降低单片硅片的制造成本。如果半导体硅片的直径变大，在单片硅片上可制造的芯片数量就能增多，单位芯片的成本也就随之降低。另外，硅片的尺寸越大，相对而言硅片边缘的损失会越小，也有利于进一步降低芯片的成本。

受此影响，半导体硅片的直径尺寸从1970年的50mm（2 英寸）到1975年的 75mm（3 英寸），到2000 年全球第一条 300mm 芯片制造生产线建成以来，硅片不断向大尺寸的方向发展。举个例子，在同样的工艺条件下，300mm 半导体硅片的可使用面积超过 200mm 硅片的两倍以上，可使用率是 200mm 硅片的 2.5 倍左右。大家应该可以感受到这两种硅片带来的差别非常大。

但是半导体硅片尺寸越大，对半导体硅片的生产技术、设备、材料、工艺的要求就越高。目前在高精度模拟电路、射频前端芯片、嵌入式存储器、CMOS图像传感器等产品方面，200mm 及以下芯片制造的工艺更为成熟。300mm 半导体硅片的需求主要来源于存储芯片、通用处理器芯片、FPGA与 ASIC，终端应用主要为智能手机、计算机、人工智能、固态存储硬盘等领域。像长江存储做的3D NAND 存储器芯片主要使用的就是300mm 抛光片，如果3D NAND 存储器芯片产能快速增长，就将拉动对 300mm 抛光片的需求。

目前中国大陆的半导体硅片企业主要生产150mm 及以下的半导体硅片，仅有少数几家企业具有 200mm 半导体硅片的生产能力。2018 年，硅产业集团的子公司上海新昇率先实现 300mm硅片规模化销售，打破了 300mm 半导体硅片国产化率几乎为 0%的局面。根据沪硅产业2019年报，2019 年 300mm 半导体硅片产能从 2018 年的 10 万片/月提升至 15 万片/月，生产规模在持续扩大。

讲完尺寸维度，我们再从制造工艺角度解读下。半导体硅片可以分为抛光片、外延片和SOI 硅片。单晶硅锭经过切割、研磨和抛光处理后得到抛光片。抛光片经过外延生长后形成外延片，抛光片经过氧化、键合或离子注入等工艺处理后形成 SOI 硅片。

抛光片可直接用于制作半导体器件，如存储芯片与功率器件等，也可作为外延片、SOI 硅片的衬底材料。

外延片相较于抛光片含氧量、含碳量、缺陷密度更低，提高了栅氧化层的完整性，从而提升了集成电路的可靠性，所以外延片经常在CMOS电路中使用，如通用处理器芯片、图形处理器芯片等。

SOI 硅片即绝缘体上硅，其核心特征是在顶层硅和支撑衬底之间引入了一层氧化物绝缘埋层。SOI 硅片的优势在于可以大幅减少硅片的寄生电容以及漏电现象，适合应用在要求耐高压、耐恶劣环境、低功耗、集成度高的芯片上，如射频前端芯片、功率器件、汽车电子、传感器以及星载芯片等。未来，随着 5G 通信技术的不断成熟及自动驾驶、车联网技术的发展，SOI硅片需求将持续上升。

半导体硅片行业为技术密集型行业，生产技术涉及对热力学、固体物理、半导体物理、化学、计算机仿真/模拟等多门学科知识的综合运用。并且半导体硅片的生产流程较长，涉及工艺较多，包含了拉晶、滚圆、切割、研磨、蚀刻、抛光、清洗等工艺。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。

除了工艺流程复杂，硅片行业还有认证这个门槛。无论是300mm 半导体硅片或是 200mm 及以下半导体硅片，硅片作为晶圆厂最重要的原材料，批量供货前均需要通过芯片制造企业的认证。通常情况下，面向半导体集成电路制造常规应用的抛光片和外延片产品认证周期一般为 9-18 个月；SOI 硅片产品的认证周期通常比抛光片和外延片产品更长，一般为 1-2 年；面向汽车电子、医疗健康以及航空航天等应用的半导体硅片产品认证周期通常为 3-5 年。当然一旦认证通过，芯片制造企业也不会轻易更换供应商。根据沪硅产业招股书可知，公司2019年9月300mm 半导体硅片认证通过的客户数量已达 49家，已通过中芯国际和华力微电子的认证，开始批量销售。

硅片行业，和晶圆代工厂一样，都是典型的资本密集型行业，需要投资巨款购买固定资产，如拉晶设备、抛光机、外延设备、检测设备，这些设备购置成本高昂，规模化生产所需的生产线建设投入巨大。截至2019 年 9 月 30 日，沪硅产业的固定资产账面价值约为 29亿元，占公司总资产比例约三分之一。半导体硅片的生产线建设从设备调试、产品认证到批量生产，需要不断对制造工艺和技术参数进行调试。因此，半导体硅片的生产线从投产至达到设计产能，需要经历较长的周期。

由于半导体硅片行业具有技术难度高、研发周期长、资本投入巨大、客户认证周期长等特点，全球半导体硅片行业集中度较高。目前全球市场主要被日本、德国、韩国、中国台湾等国家和地区的知名企业占据。

2018 年全球半导体硅片行业销售额前五大半导体硅片企业分别为信越化学、SUMCO、Siltronic、环球晶圆、SK Siltron，这五家公司包下了全球销售额的93%。其中排名第一和第二的信越化学、SUMCO市场份额分别是27.58%， 24.33%，他们都是来自日本的企业。来自中国台湾的环球晶圆是全球第三大半导体硅片制造商，市场份额为16.28 %，第四名是德国的 Siltronic ，市场份额为14.22%，第五名是韩国SK Siltron，市场份额占比为10.16%。

作为中国大陆最大的半导体硅片企业硅产业集团，占全球半导体硅片市场份额仅为2%左右。还有很远的路要追赶。

大陆半导体硅片行业主要企业除了硅产业集团，还有中环股份、杭州立昂微、上海/重庆超硅半导体、有研半导体等公司。其中一些公司在光伏太阳能领域占有的份额相对较大。

讲了这些以后，我再给大家做下总结。

1、 硅产业集团作为我国半导体硅片领域的领先企业之一，肩负着提升国家产业安全的重任，正处于奋力追赶国际先进企业的进程之中。

2、 沪硅集团尚未盈利，目前折旧金额高，在短期内无法向股东现金分红。

3、 半导体硅片行业的市场波动基本同步于整个半导体行业的波动周期。随着大陆芯片制造企业的持续扩产，大陆制造产能增速高于全球芯片产能增速，所以对于半导体硅片的需求在持续增长。如果未来宏观经济发生剧烈波动，导致通信、计算机、汽车、消费电子等终端市场需求下降，集成电路、传感器、分立器件的产销规模下滑，硅片的需求也会受影响。

4、 市场竞争加剧。目前半导体硅片行业的新建项目也不断涌现，中国大陆市场正在成为全球半导体硅片企业竞争的主战场，沪硅产业面临国际先进企业和国内新进入者的双重竞争。

5、 沪硅产业无控股股东和实际控制人。招股说明书中 国盛集团和产业投资基金为公司并列第一大股东，虽然有利于提高决策的科学性，但也可能影响公司的决策效率。

课程中引用的数据都是来自公开信息，我们不做个股推荐。股市有风险，投资需谨慎。

这期课程我们讲完了，下一期我们再聊一聊另外一种半导体材料，抛光液，我们下期再见。