全球半導體下半場：中國技術的加速突圍
丁維能
·元邦集糰子公司青島允和德安行業研究員
·8年金融行業從業經驗
·尤為擅長智能製造、軍工及建材等領域研究。
一、全球電子級矽片現狀
1、電子級多晶硅領域介紹
電子級多晶硅是最高純度等級的多晶硅產品，是整個半導體產業鏈的關鍵基礎材料，由於提純工藝複雜，導致進入壁壘高，行業的集中度比較高，企業壟斷性利潤空間大。作為集成電路行業的「基石」，電子級多晶硅一直都是國家發展集成電路產業的戰略原材料。目前世界範圍內能完全生產電子級多晶硅產品，只有Wacker、hemlock和Mitsubishi等企業，關鍵性的技術主要掌握在德國、日本和美國為首的企業手中。
專家分析，2017年全球市場電子級多晶硅總產能估計在4.5萬噸左右。根據黃河公司新能源分公司總經理劉剛所述，該公司形成的2500噸高純電子級多晶硅產能，目前國內市場佔有率達10%。以此推算，國內電子級多晶硅的產能或在2.5萬噸左右。
圖表1：2015-2017年新增電子級產能預測
電子級多晶硅產業的下游是矽片製造商，矽片製造商把電子級多晶硅拉成單晶硅，經切片、拋光等處理後的高純度矽片交付給晶圓代工廠，晶圓廠根據晶元的設計商給出的IC設計生產集成電路裸片（即晶圓），最後晶圓交由封裝廠進行封裝，至此「晶元」生產完畢，可交由OEM廠進行組裝。
圖表2：Fabless模式下集成電路產業鏈
2、壟斷與重疊的電子級多晶硅上下游
主流半導體矽片市場的全球寡頭壟斷已經形成，2016年日本信越、日本SUMCO、台灣環球晶圓、德國Siltronic、韓國LGSilitron等前5大矽片公司的銷量佔到92%。而在12英寸（300mm）大矽片方面，壟斷形勢更加明顯，2015年前六大半導體矽片廠的銷售份額就已達到97.8％，市場主要被日本、台灣地區、德國和韓國控制。
圖表3：前五大半導體矽片廠商佔有率達92%
電子級多晶硅和矽片製造商有較大的重疊，主要是由於多晶硅企業或矽片企業都進行多晶硅和矽片縱向一體化。通過設立合資公司、交差參股等方式形成穩定的多晶硅、矽片一體化聯盟，以此來保障上下游供貨、出貨的穩定，例如瓦克、SunEdison、三菱材料等等。
圖表4：電子級多晶硅、半導體矽片的縱向一體化
3、全球半導體矽片缺口擴大
雖然半導體矽片產業經歷了多年的低潮期，但2014年以來全球矽片的市場開始復甦，過剩產能得到消化，目前全球主要的矽片生產商的12寸矽片產能已經全開，8寸矽片產能還有一定提升空間。
由於增加矽片產能需要大量的資金投入，1萬片12英寸矽片的月產能需要10-12億元的投資，一座新硅晶圓廠產能至少要10萬片，而且新建產能從興建到達產尚需2-3年時間。因此，信越、環球晶均擴產慾望較弱，在未來2-3年內12寸矽片供給增量預計有限，8寸矽片供給可能有少量增長。
圖表5：全球硅晶圓片現有產能統計及擴產產能
由於下游終端行業需求的加大，矽片的缺口在不斷加大，硅晶圓片供不應求，2017年價格已經上漲了60%以上。根據目前全球各公司的產能增加計劃和新建產能所需時間，2020年之前8英寸和12英寸硅晶圓片的供需缺口預計將持續存在。目前12英寸矽片的缺口為40-60萬片/月，根據SUMCO的需求預測，預計2018-2020年供需缺口維持在15萬片/月以上。
4、矽片漲價趨勢延伸
矽片的漲價促使主要的晶圓代工廠商紛紛傾向與矽片供應商簽訂長期的保量不保價合約，以保證未來的擴產計劃不受影響。台積電緊急採取措施與供應商信越、勝高簽訂長約，三星也與環球晶圓簽署供貨合約。一些規模較小的半導體新進入者，只能通過溢價的方式來爭搶貨源，包括合肥晶合、合肥睿力等，都提出20%的溢價來和台積電爭搶矽片原材料。
可以預見未來幾年矽片市場都將是賣方市場，矽片生產商將不斷上漲矽片價格來應對供需的失衡。作為下遊客戶的晶圓代工廠等晶元生產商，則只能被動的接受價格，並將價格轉移至其下遊客戶，今年一季度台積電等主要的晶圓代工商已經將代工價格提升了5%-10%。
二、我國電子級多晶硅發展現狀
1、江蘇鑫華半導體電子級多晶硅項目成功下線
2015年12月，國家集成電路產業投資基金（大基金）聯手保利協鑫共同投資成立江蘇鑫華半導體材料科技有限公司，打造國內首條5000噸電子級多晶硅專用線，實現原料自主。2017年11月8日，江蘇鑫華半導體材料科技有限公司正式發布了電子級多晶硅產品。
保利協鑫2016年收購美國SunEdison實現技術轉讓進入到半導體上游電子級多晶硅供應領域，通過吸收SunEdison的專利技術以及技術骨幹，實現了技術的整合和改良，通過對原料純化系統的重新設計，實現了原料端徹底祛除和控制雜質，且全球首創自動化無接觸硅料處理系統，產品指標經第三方測試遠超國標電子一級品指標，試拉晶體效果完美。按照我國半導體行業發展的需要，保利協鑫的目標是將建成為世界最大的電子級多晶硅生產商。
江蘇鑫華半導體的電子級多晶硅項目成功實現技術突破後，外資廠商到大陸建廠節奏加快。日本半導體硅晶圓廠Ferrotec於2017年6月14日宣布，將和全球第3大半導體硅晶圓廠環球晶圓合作，於中國大陸展開8寸半導體硅晶圓事業，將透過雙方合資設立的銷售公司、販售半導體硅晶圓給大陸廠商。除此之外，2017年11月，環球晶圓到南京考察，與當地政府溝通，正在不斷提升12英寸晶圓的技術研發投入的環球晶圓，並有意將該公司首個12英寸晶圓廠的投建鎖定在南京江北新區。
2、國內大矽片項目的擴產
目前國內至少已有9個矽片項目，合計投資規模超520億元人民幣：包括上海新昇（68億元）、重慶超硅、成都超硅（50億元）、寧夏銀和、浙江金瑞泓（50億元）、鄭州合晶一二期（53億元）、無錫宜興中環晶盛項目（30億美金）、京東方西安高新區項目（100億元）等。目前國內的總需求約為50萬片/月，我們預計到2018年後總需求為110萬-130萬片/月。而目前我國正在規劃中的12寸矽片月產能已經達到120萬片可以緩解矽片缺貨的問題。隨著國內矽片項目的落地，國內對於電子級多晶硅材料的需求量日益增長。
圖表6：國內投資新建大矽片項目
3、國產大矽片關鍵性的技術障礙
目前中國大陸300mm大矽片一直依賴進口，主要的技術障礙在於矽片中硅的純度、矽片尺寸上升帶來的良品率問題和配套人才等問題。大尺寸矽片在生產中不僅要求高純度，還對倒角、精密研磨等加工工藝有著苛刻的限制，這就造成了較大的加工難度和相對較低的良品率。這兩點因素致使我國大尺寸矽片生產一直出於較為落後的狀態。
其次，矽片生產是對設備和人要求特別高的產品。矽片廠買到了設備之後，會對設備進行改造後達到最佳效果，國內在這方面相對欠缺。人才也是限制國內矽片生產的一個主要因素，拉晶是一個對人要求很高的工種，這也是一個目前很難克服的問題。
新昇半導體繼2016年拉出第一根12英寸（300mm）晶棒後，新昇半導體在2017年3月開始已經向中芯國際等國內晶圓廠送樣片進行認證，如果一切順利6個月後就會有獲得認證的產品實現正常銷售。一年過去了，新昇的矽片還不能進入量產，實現銷售的為測試片而非正片。現在新昇每個月的矽片產能為30K左右，良率也是八成，矽片出貨目前只是用在試機上面，還不能應用到實際的晶元生產。
4、杭州中芯晶圓有望破局
杭州中芯晶圓半導體股份有限公司由上海申和熱磁、杭州大和熱磁與日本FerrotecHoldingCorporation共同投資，並與杭州大江東產業集聚區簽署投資協議。公司將建設3條8英寸、2條12英寸半導體矽片生產線。其中，8英寸生產線將成為目前國內規模最大、技術最成熟的生產線，12英寸半導體矽片生產線則是國內第一條。投產後，8英寸矽片預計年產540萬片、12英寸矽片預計年產288萬片。
這家公司與生產半導體矽片和氣相沉積碳化硅產品的Ferrotec有直接的關係，而後者買了Toshiba的小尺寸矽片廠Covalent，而東芝的大尺寸矽片廠賣給了台灣的環球晶圓，因為日本的ForrotecHolding與環球晶圓有一些合作關係，這就使得杭州的大矽片項目有了人員配備上的基礎。而在運營人員上面，來自日本的硅晶圓廠專家對其強力支持。
註：本文僅代表分析師個人觀點，僅供參考。
▼
青島允和德安投資管理有限公司：隸屬於元邦集團，成立於2016年，核心成員來自於知名基金、券商和資產管理機構。公司堅持創新投資管理模式，持續挖掘中國資本市場豐富的投資機會，致力於成為一家具有行業影響力的私募基金管理公司。2016年順利通過中國證券投資基金業協會的私募基金管理人備案和私募基金產品備案，成為新規頒布後青島市首批成功發行私募基金產品的公司。
END
本文由「壹伴編輯器」提供技術支持
TAG:元邦財智 |