电子行业深度报告：国产晶圆技术攻坚与供应链自主化-突围“硅屏障”

　　摘要

　　晶圆制造材料、后道封装材料分别占据半导体材料市场规模62.8%、37.2%；其中，硅片市场规模占据22.9%，主导前道硅片制造材料市场。根据SEMI数据，连续三年扩产导致一定库存压力，下游需求减弱，2023年全球半导体材料市场小幅萎缩至667亿美元；其中，2023年晶圆制造材料较2022年下降7%至415亿美元。硅片出货周期基本同步于半导体产业链景气周期，但领先于半导体设备资本开支。2024年全球硅片出货面积约12,266MSI(百万平方英寸），较23年下降3%。2024年Q3，全球硅片出货面积企稳回升，Q3、Q4同比增长6.24%、6.78%。

　　硅片尺寸越大，单片硅片制造芯片数量越高，边缘损耗越小，单位芯片成本越低。同样工艺条件下，12英寸半导体硅片可适用面积超过8英寸硅片的2.25倍。根据SUMCO预测，云计算及存储需求，预计2021-2025年，12英寸半导体晶圆在高性能计算及DRAM需求复合年增长率分别为14.7%、10%。

　　“贸易战”影响下，国产12英寸大硅片或加快渗透。当前全球12英寸硅片形成“寡头”竞争格局，且基本由日本企业主导。12英寸硅片产能CR5约达80%，出货量占比也高达80%。需求端：基于国内明确的晶圆厂（Fab)扩建计划，预计2026年中国大陆地区对12英寸硅片的需求将超过300万片/月，占届时全球12英寸硅片需求的1/3，其中以中芯国际、华虹集团、长江存储、长鑫存储为代表的全部内资晶圆厂12英寸硅片需求将超过250万片/月。

　　半导体制造领域，使用杂质含量较高的石英坩埚或高纯度石英组件会对半导体器件的生产和功能产生多种不利影响。铝、硼和磷等杂质，即使是极少量的杂质，也会成为无意的掺杂剂，改变硅晶片的电气特性。这些变化会导致掺杂浓度的不良变化，从而导致晶圆上半导体的电性能不一致。

　　电子级硅片对原材料纯度要求较高，电子级多晶硅的纯度要求在9N（99.9999999%)，甚至11N纯度。通过化学还原生成多晶硅料再进行提纯，从而得到电子级多晶硅。根据中国地质科学郑州矿产综合利用研究所预测，预计到2025年我国4N5级及以上高纯石英用量将超过25万吨，年复合增长率约20%，国内高纯石英供需缺口将超过10万吨。

　　硅片加工工艺极其复杂，包括截断、滚磨、切片、倒角、双面研磨、抛光，后续仍需表面处理及清洁、测试。工艺生产中，裸晶圆主要考虑表面颗粒与杂质、表面粗糙度和平整度、厚度、翘曲度与弯曲度、电阻率及掺杂浓度均匀性等相关指标。

　　相关公司：300mm大硅片及重掺工艺生产商:高纯度石英制品供应商，半导体业务占比持续提升，凯德石英（835179.BJ)；12英寸外延片产能快速爬坡，立昂微(605358.SH)；CMP设备龙头华海清科（688120.SH）；CMP抛光液+抛光垫鼎龙股份（3000054.SZ）；无图型检测设备，中科飞测（688361.SH）

　　风险提示：晶圆代工厂及IDM厂扩产不及预期、硅片厂规模化效应失效、半导体行业周期性下行、政治、政策不确定性因素及其他宏观因素