常州代写高性能硅外延片研发制造项目可行性研究报告

（一）晶睿电子业务概述

晶睿电子主营业务为6、8、12英寸高性能硅外延片的研发、制造和销售，并同时开展硅基GaN和SiC外延的研发和小批量生产。半导体硅片的产业链上游是多晶硅制造业，产业链下游主要是集成电路与分立器件制造业。半导体硅片属于半导体产业的核心基础材料，是生产制作包括集成电路、半导体分立器件等在内的各类半导体产品的载体。

（二）行业的国内外市场情况

1、半导体硅片简介

目前，半导体材料分为三代，包括以硅（Si）、锗（Ge）等为代表的第一代基础性半导体材料，以砷化镓（GaAs）、磷化铟（InP）等为代表的第二代功能性化合物半导体材料，以及以碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）等为代表的第三代宽禁带（高能）半导体材料。硅材料可以生长为大尺寸高纯度晶体，且储量丰富、价格低廉，故而成为全球应用最广泛、最重要的半导体基础材料。目前全球半导体市场中，90%以上的芯片和传感器都是基于硅材料制造而成。在自然界中，硅主要以二氧化硅和硅酸盐的形式存在于矿物、岩石中。二氧化硅经过化学提纯，成为多晶硅。多晶硅根据其纯度由低到高，一般可以分为冶金级、太阳能级和电子级。其中，电子级多晶硅的硅含量最高，一般要求达到99.9999999%至99.999999999%（9-11个9），也是生产半导体硅片的基础原料。

电子级多晶硅通过在单晶炉内的培育生长，生成硅单晶锭，这个过程称为晶体生长。半导体硅片则是指由硅单晶锭切割而成的薄片，又称硅晶圆（SiliconWafer）。通过在半导体硅晶圆上进行加工制作，从而形成各种电路元件结构，可以使其成为有特定功能的集成电路或分立器件产品。

2、半导体硅片分类

半导体硅片可以按照尺寸、工艺等方式进行划分。按照尺寸划分，一般可分为12英寸（300mm）、8英寸（200mm）、6英寸（150mm）、5英寸（125mm）、4英寸（100mm）等规格；按照工艺划分，一般可分为硅研磨片、硅抛光片、硅外延片等，其中以硅抛光片和硅外延片为主。

（1）按尺寸分类

12英寸硅片通常用于90nm以下半导体制程，需求来源于逻辑芯片（CPU、GPU）、存储芯片、FPGA与ASIC等高端领域。6英寸、8英寸硅片通常用于90nm以上半导体制程，需求来源于功率器件、电源管理器、MEMS、显示驱动与指纹识别芯片领域。

硅片尺寸朝向12英寸演进为主流趋势，但6英寸、8英寸硅片在部分领域依然具有应用优势：硅片尺寸越大，可制造芯片数量就越多，使得单位芯片成本下降，因此全球先进制程皆采用12英寸硅片；但是，6英寸、8英寸需求量也同时增长，在部分功率器件和传感器领域，6英寸、8英寸硅片的经济效益较高。

（2）按工艺分类

硅研磨片是指对硅单晶锭进行切割、研磨等加工得到的厚度小于1mm的圆形晶片，是制作硅抛光片及硅外延片的中间产品，也可以用于制作分立器件芯片。硅抛光片由硅研磨片经过后续抛光、清洗等精密加工而成，主要应用于集成电路和分立器件制造。硅抛光片按照掺杂程度不同分为轻掺硅抛光片和重掺硅抛光片，掺杂元素的掺入量越大，硅抛光片的电阻率越低。轻掺硅抛光片广泛应用于大规模集成电路的制造，也有部分用作硅外延片的衬底材料。重掺硅抛光片一般用作硅外延片的衬底材料。

硅外延片是指在硅单晶衬底上外延生长一层或多层硅单晶薄膜的材料，用于制造半导体分立器件和集成电路。根据衬底片的掺杂浓度不同，分为轻掺杂衬底外延片和重掺杂衬底外延片。

3、全球半导体硅片市场情况

伴随电子信息技术不断发展及终端消费需求升级，全球半导体硅片市场不断增长，但受全球宏观经济波动影响呈现周期性调整。据SEMI统计，2020年，即便受新冠疫情的冲击下，全球硅晶圆出货面积仍增长5%，达到12,407百万平方英寸；另外，总营收与2019年持平，为112亿美元，接近2018年历史高峰。

4、我国半导体硅片市场情况

2010年至2013年，中国大陆半导体硅片市场发展趋势与全球半导体硅片市场一致。2014年起，随着中国各半导体制造生产线投产、中国半导体制造技术的不断进步与中国半导体终端产品市场的飞速发展，中国大陆半导体硅片市场步入了飞跃式发展阶段。2018年至2020年，中国大陆半导体硅片销售额从9.92亿美元上升至13.35亿美元，年均复合增长率为16.01%，远高于同期全球半导体硅片的年均复合增长率-0.93%。中国作为全球最大的半导体产品终端市场，预计未来随着中国芯片制造产能的持续扩张，中国半导体硅片市场的规模将继续以高于全球市场的速度增长。

（三）行业竞争格局及主要生产企业

1、全球市场情况

由于半导体硅片行业具有技术难度高、研发周期长、资金投入大、客户认周期长等特点，全球半导体硅片行业进入壁垒较高，行业集中度高，呈现寡头垄断格局。2020年，全球前五大半导体硅片企业信越化学、SUMCO、Siltronic、环球晶圆、SKSiltron合计销售额109.16亿美元，占全球半导体硅片行业销售额比重高达89.45%。

2、我国市场情况

从我国市场来看，由于我国从20世纪90年代才逐步开始加大对半导体产业的投入力度，同国外发达国家相比整体起步较晚。而近年来，大尺寸半导体硅片国产化成为我国半导体领域的重要战略目标和努力方向，国内企业在8英寸及以下尺寸半导体硅片生产方面与国际先进水平的差距已得到较大程度的缩小，但12英寸半导体硅片由于核心工艺技术难度更高，尚无法实现大规模量产。目前国内从事硅材料业务的公司主要包括沪硅产业、中环半导体、立昂微电子、超硅半导体、有研半导体、南京国盛、河北普兴等公司。

综上，半导体硅片市场在全球范围内呈现寡头垄断的格局；国内市场处于产业快速发展阶段，市场竞争相对充分，但尚未形成垄断格局，且12英寸硅片尚无大规模量产企业。

（四）行业发展趋势

1、市场规模发展趋势

（1）全球硅片市场受终端半导体市场需求上行影响，全球半导体晶圆制造产能也随之提升，2018年全球硅晶圆产能为1,945万片/月，预计到2022年全球硅晶圆产能将上升至2,391万片/月，较2018年增长22.93%，年均复合增长率为5.3%。根据SUMCO预测，未来3-5年内全球12英寸硅片的供给和需求依旧存在缺口，并且缺口会随着半导体周期的景气程度回暖而越来越大，至2022年将会有100万片/月的缺口。12英寸大硅片需求量快速增长，受益于半导体高端需求拉动：12英寸大硅片主要用于90nm以下制程的集成电路芯片，例如逻辑芯片(GPA、CPU、FGPA)、存储芯片(SSD、DRAM)等先进制程的芯片，因此直接受益于智能手机、计算机、云计算、人工智能等终端半导体产品技术升级的需求拉动。

（2）国内硅片市场中国大陆从建厂高峰逐渐跨越至扩产的时期到来，根据SEMI预测2017至2020年中国大陆拟新建晶圆厂占全球42%。2020年开始随着建设逐渐完成，设备搬入产线，晶圆厂开始进入试产到扩产的阶段，中国晶圆产能将迎来突破性的快速提升，对上游原材料会出现巨大需求。据SEMI预计，到2020年，中国大陆晶圆厂装机产能达到每月400万片8英寸等效晶圆，与2015年的230万片相比，年均复合增长率为12%，增长速度远远高过其他地区。综上，随着全球半导体制造中心向中国不断转移，中国大陆芯片产能加速扩张，必将持续推动中国大陆硅片市场规模增速高于全球。