芯片制造“地基”——12英寸硅片已成电子级硅片市场主流产品 业内国产厂商仍需成长

芯片制造“地基”——12英寸硅片已成电子级硅片市场主流产品 业内国产厂商仍需成长

前言：12英寸硅片是一种半导体硅片。硅片是芯片制造“地基”，是晶圆制造耗用最大的材料。近年随着数字经济的快速发展以及新技术的推出，12英寸硅片已成为电子级硅片市场主流产品，且出货面积占比持续增大。目前在全球市场上，日本信越化学、日本SUMCO等因率先掌握先进技术和具有产能优势占据着绝大部分的全球市场份额，且已形成良好的规模效应，在技术、价格、产品丰富度等方面具有很强的竞争力。而我国大陆企业起步晚、技术积累较少，整体规模偏小，后发劣势短期内无法改变，面临较强的市场竞争。因此在目前全球贸易摩擦加剧的背景下，国产供应商仍需成长。

硅片是芯片制造“地基”，市场占比30%

根据观研报告网发布的《中国12英寸硅片行业发展趋势研究与未来投资预测报告（2024-2031年）》显示，半导体硅片是半导体产业链的上游，是制作芯片的核心材料，贯穿了芯片制作的全过程。可以说，半导体硅片是芯片制造“地基”，其纯净度、表面平整度、清洁度和杂质污染程度不仅影响芯片制造的发展，同时也制约下游终端领域行业的发展。

资料来源：西安奕材招股说明书，观研天下整理

目前全球95%以上的半导体器件采用硅片作为衬底，占半导体器件80%的集成电路产品中99%以上采用硅片作为衬底。有数据显示，2023年九大类晶圆制造材料市场规模为415亿美元。其中硅片市场规模达到124亿美元，占比30%，是晶圆制造耗用最大的材料。

数据来源：SEMI，观研天下整理

数据来源：SEMI，观研天下整理

12英寸硅片已成电子级硅片市场主流产品，其中P型硅片占比超90%

12英寸大硅片优势凸显，行业前景非常广阔。电子级硅片按直径大小可分为6英寸及以下、8英寸和12英寸三类规格。一般来讲，硅片面积越大，生产的芯片数量越多，硅片边缘浪费面积越小，单位芯片的成本越低。虽然对比8英寸来说，12英寸硅片的理论面积是8英寸的2.25倍，相同工艺条件下的可使用率（单位硅片可生产的芯片数量）约为8英寸硅片的2.5倍。这意味着在相同的面积下，12英寸大硅片可以制造更多的芯片，从而提高了生产效率。此外12英寸的每片单价远高于8英寸硅片单价的2.25倍，在相同的价格下，12英寸大硅片可以提供更高的性能。因此可见，目前12英寸大硅片优势凸显。预计随着5G、人工智能、物联网等技术的快速发展，对高性能芯片的需求不断增加，12英寸大硅片行业的前景非常广阔。

近年来12英寸硅片行业不断发展，到目前已成为全球电子级硅片市场上主流产品，且出货面积占比持续增大。数据显示，2017-2023年全球12英寸硅片的出货面积占比从63.83%增长至73.02%，已成为市场绝对主流。

数据来源：SEMI，观研天下整理

P型硅片是主要产品，占比超过90%。根据掺杂剂种类的不同，12英寸硅片进一步细分为P型和N型；根据掺杂浓度的不同，不同类别又可进一步分为轻掺和重掺。鉴于逻辑和存储芯片主要采用12英寸晶圆产能制造，参考上表产品应用场景，P型硅片全球12英寸硅片市场占比超过90%。

不同类型硅片对应的具体应用场景如下：

资料来源：公开资料，观研天下整理

预计未来全球12英寸硅片出货面积占比将进一步提升，规模不断增长，主要基于以下两大原因：

一方面数字经济的快速发展要求芯片具有更强的算力、更快的数据传输速度和更大的数据存储能力，从而带动12英寸硅片市场需求。目前技术迭代最快、制程最先进的逻辑和存储芯片均采用12寸晶圆制造工艺。同时，基于成本考虑，部分功率器件、模拟芯片和CIS芯片也不断转向12英寸晶圆制造工艺。12英寸产能是全球晶圆厂扩产的主力方向。根据相关数据，2025—2027年，全球12英寸晶圆厂设备支出预计将达到创纪录的4,000亿美元。其中2025年将首次突破1,000亿美元，达到1,232亿美元。

另一方面新产品新技术催生12英寸硅片更多消耗。以人工智能催生下目前供不应求的高带宽内存（HBM）产品为例，由于生产良率、堆叠工艺复杂度以及更大的芯片尺寸，同等存储容量的HBM对12英寸硅片的需求量是目前主流DRAM产品的3倍。此外，随着NANDFlash堆叠层数提升至200层、300层，甚至400层，按目前业内技术路线共识，所有厂商均会切换至通过2片晶圆键合制作1个NANDFlash完整晶圆的工艺，相当于12英寸硅片需求翻倍。

全球12英寸硅片市场呈现前五大厂商寡头垄断格局，国产供应商短期仍需成长

由于12英寸硅片行业具有技术难度高、客户认证周期长等特点，目前在全球市场上，日本信越化学、日本SUMCO等因率先掌握先进技术和具有产能优势占据着绝大部分的全球市场份额，且已形成良好的规模效应，在技术、价格、产品丰富度等方面具有很强的竞争力。而我国大陆企业起步晚、技术积累较少，整体规模偏小，后发劣势短期内无法改变，面临较强的市场竞争。

12英寸硅片行业壁垒

资料来源：公开资料，观研天下整理

全球市场：形成全球前五大厂商寡头竞争供给格局

当下全球12英寸硅片市场已形成全球前五大厂商寡头竞争的供给格局。根据相关数据统计，考虑目前国内外12英寸硅片厂商达产产能规模，全球前五大半导体硅片厂商12英寸硅片产能占比仍高达80%，出货量占比预计高达85%，尤其是前两大日本厂商，约占据全球12英寸硅片产能和出货量的50%。

假设全球前五大厂商12英寸硅片产能与2023年末一致。截至2024年三季度末全球12英寸硅片产能估计为950万片/月，约80%被日本信越化学、日本SUMCO等全球前五大厂商占据。

全球主要厂商12英寸硅片产能及其占比情况

资料来源：西安奕材招股说明书，观研天下整理

国内市场：国产化率低，短期仍需成长

由于本土厂商技术研发和产业化起步较晚，我国12英寸硅片制造基础相对薄弱，大部分仍依赖进口，例如制造所需的设备、材料和耗材主要向日本、韩国、欧洲和美国等发达国家进口，国产化率极低。在目前全球贸易摩擦加剧的背景下，国产供应商短期仍需成长,从而对国内12英寸硅片厂商的供应链安全产生制约。目前成规模国内厂商有上海新昇、中环领先、立昂微、中欣晶圆、山东有研艾斯、西安奕材7家，各自12英寸硅片产能现状如下：

目前国内12英寸硅片主要厂商产能情况

资料来源：西安奕材招股说明书，观研天下整理

当前我国12英寸硅片供需结构矛盾严重影响着我国半导体产业链的供应链安全。预计随着国际贸易摩擦加剧，国内尤其是内资晶圆厂客户对国产12英寸硅片厂商合作态度日益开放，甚至是必选项，12英寸硅片国产化率提升将成为长期趋势。