沪硅产业-688126-深度报告：国产半导体硅片之光领航硅片国产替代.pdf

本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 1 沪硅产业-U（688126）深度报告 国产半导体硅片之光，领航硅片国产替代 2022 年 03 月 04 日 Table_Summary 沪硅产业:国产半导体硅片之光。上海硅产业集团股份有限公司成立于 2015 年，专注于 8/12 英寸半导体硅片的研发、生产及销售，沪硅产业控股上海新昇、新傲科技、Okmetic 三个子公司。经过多年的发展，沪硅产业已成为中国大陆规模最大的半导体硅片厂商之一，并率先实现 12 英寸半导体硅片规模化量产。公司的主要产品包括 8 英寸及以下半导体抛光片、外延片、SOI 硅片，以及 12 英寸抛光片、外延片，各产品均已向国内外各大晶圆制造厂批量供货。半导体硅片需求旺盛，行业景气度持续上行。自 2020 年下半年以来，在 5G、高性能计算、汽车电动化及智能化、物联网等行业的驱动下，全球半导体需求持续旺盛，直接带动了对上游硅片需求的增长。根据 SUMCO 统计，2021 年末全球 12英寸晶圆需求量超过 750 万片/月，创历史新高。为了解决芯片短缺问题，晶圆厂持续大力扩产，全球硅片产能供不应求，根据SEMI 统计，全球半导体制造商将在2021-2022 年开始建设 29 座新的高产能晶圆厂，其中生产 12 英寸晶圆的晶圆厂将占大部分，预计将有 15 个，这 29 座晶圆厂每月可生产多达 260 万片等效 8 英寸晶圆，全球硅片需求进一步提升。产能稳步增长，保障国内硅片供应。上海新昇始建于 2014 年，2016 年 10 月成功拉出第一根 12 英寸单晶硅锭，2017 年打通了 12 英寸半导体硅片全工艺流程，2018 年实现 12 英寸半导体硅片规模化量产，填补了中国大陆 12 英寸半导体硅片产业化的空白。2018 年沪硅产业 12 英寸硅片产能达到 10 万片/月，2019 年达到15 万片/月，2020 年达到 20 万片/月，2021 年达到 30 万片/月。公司 8 英寸及以下硅片发展相对成熟，产能主要在子公司 Okmetic 和新傲科技。截至 2021 年第三季度，公司 8 英寸及以下硅片产能约为 40 万片/月，其中新傲科技 8 英寸硅外延片产能约为 20 万片/月，Okmetic 8 英寸及以下硅片产能约 20 万片/月。定增加码 12 英寸硅片产能，打造优质硅片龙头。沪硅产业是中国大陆率先实现 12 英寸半导体硅片规模化量产的供应商，2021 年向特定对象发行 A 股股票募集资金进行 12 英寸半导体硅片的扩产，并提高公司 12 英寸半导体硅片生产技术能力。集成电路制造用 12 英寸高端硅片研究与先进制造项目实施后，公司将新增 30万片/月可用于先进制程的 12 英寸硅片产能，总规划产能达到 60 万片/月，公司预计 2024 年能够达到目标产能。投资建议：我们预计公司 2021-2023 年收入分别为 24.67/38.80/51.87 亿元，归母净利润分别为 1.45/2.58/3.65 亿元，对应 2021-2023 年 PS 分别为 24/15/11倍，PE 分别为 405/250/176 倍。考虑到公司是中国大陆规模最大的半导体硅片厂商之一，先进制程晶圆制造用硅片验证进展全国领先，保障国内半导体硅片供应安全，领航半导体硅片国产替代，长期成长性显著，首次覆盖，给予“推荐”评级。风险提示：行业竞争加剧；下游需求不及预期；扩产不及预期。Table_Profit 盈利预测与财务指标 项目/年度 2020 2021E 2022E 2023E 营业收入（百万元）1,811 2,467 3,880 5,187 增长率（%）21.4 36.2 57.3 33.7 归属母公司股东净利润（百万元）87 145 258 365 增长率（%）196.8 66.2 78.1 41.5 每股收益（元）0.04 0.06 0.09 0.13 PE 622 405 250 176 PS 33 24 15 11 资料来源：Wind，民生证券研究院预测；（注：股价为 2022 年 3 月 3 日收盘价）推荐 首次评级 当前价格：23.65 元 分析师：方竞 执业证号：S0100521120004 电话：021-60876730 邮箱： 沪硅产业-U(688126)/电子 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 2 目录 1 沪硅产业：国产半导体硅片之光.3 1.1 公司背景：国产半导体硅片之光，领航硅片国产替代.3 1.2 营业收入稳定增长，12 英寸硅片渐入佳境.5 1.3 股权结构稳定，国资持股彰显国家力量.7 1.4 研发实力强劲，高端制程认证加速推进.8 2 半导体硅片需求旺盛，行业景气度持续上行.12 2.1 硅片是半导体产业的核心原材料.12 2.2 半导体硅片产品种类丰富.14 2.3 半导体需求持续旺盛，全球硅片供不应求.17 2.4 本土硅片需求强劲，国产替代空间广阔.22 3 产能稳步增长，保障国内硅片供应.25 3.1 快速推进 12 英寸硅片扩产，占据先发优势.25 3.2 8 英寸硅片及 SOI 硅片业务稳步发展.27 3.3 技术实力强劲，与国内晶圆厂客户深入合作.28 4 定增加码 12 英寸硅片产能，打造优质硅片龙头.29 4.1 沪硅产业定增基本情况.29 4.2 提升公司高端制程产品竞争力.30 4.3 扩大生产规模，提升盈利能力.31 5 盈利预测与投资建议.33 5.1 盈利预测假设与业务拆分.33 5.2 费用率预测.34 5.3 估值分析.34 5.4 投资建议.35 6 风险提示.36 插图目录.38 表格目录.39 沪硅产业-U(688126)/电子 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 3 1 沪硅产业：国产半导体硅片之光 1.1 公司背景：国产半导体硅片之光，领航硅片国产替代 沪硅产业是国产半导体硅片龙头厂商，领航硅片行业国产替代。上海硅产业集团股份有限公司成立于 2015 年，专注于 8/12 英寸半导体硅片的研发、生产及销售。经过多年的发展，公司已成为中国大陆规模最大的半导体硅片厂商之一，并率先实现 12 英寸半导体硅片规模化量产。公司的主要产品包括 8 英寸及以下半导体抛光片、外延片、SOI 硅片，以及 12 英寸半导体抛光片、外延片，各产品均已向国内外各大晶圆制造厂批量供货。表 1：沪硅产业主要产品 产品分类 硅片种类 图示 应用领域 终端应用 200mm 及以下半导体硅片（含 SOI 硅片）抛光片、外延片、SOI 硅片 射频前端芯片、传感器、模拟芯片、分立器件、功率器件等 智能手机、便携式设备、汽车、物联网产品、工业电子等 12 英寸半导体硅片 抛光片、外延片 存储芯片、图像处理芯片、通用处理器芯片、功率器件等 智能手机、便携式设备、计算机、云基础设施等 资料来源：沪硅产业公告，民生证券研究院 半导体硅片是进行集成电路、分立器件、传感器等半导体器件生产制造的关键原材料，是半导体产业链的基础性环节。然而，由于半导体硅片生产技术难度较高、我国半导体硅片产业起步较晚等原因，我国半导体硅片的供应高度依赖进口，国产化程度较低。沪硅产业作为我国半导体硅片领军企业，肩负着提升国家产业安全的重任，公司坚持面向国家半导体行业的重大战略需求，坚持全球化布局，坚持紧跟国际前沿技术，突破了多项半导体硅片制造领域的关键核心技术，打破了我国 12 英寸半导体硅片国产化率几乎为 0%的局面。经过多年的奋力追赶，公司已成为具备国际竞争力的半导体硅片企业，不仅向中芯国际、华虹宏力、华力微电子、华润微电子、长江存储、武汉新芯等国内顶尖晶圆制造商批量供应硅片，也向格罗方德、恩智浦、意法半导体等国外知名晶圆制造商批量供应硅片。沪硅产业-U(688126)/电子 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 4 图 1：沪硅产业主要客户 资料来源：沪硅产业公告，民生证券研究院 公司通过并购、定增等方式不断扩大经营规模。2016 年，公司以增资和股权转让方式取得上海新昇的控制权，获得了 12 英寸半导体硅片研发与生产能力。同年，公司以要约收购方式收购芬兰上市公司 Okmetic 的 100%股权，提升了 8 英寸及以下半导体抛光片及 SOI 硅片生产能力。2019 年，公司取得新傲科技控制权，扩大了公司了在 8 英寸及以下半导体外延片和 SOI 硅片的生产能力。2020 年，公司于上交所科创板 IPO 上市。2021 年，公司 50 亿元定增方案获批，将募集资金进行 12 英寸高端硅片的研发与扩产。图 2：沪硅产业发展历程 资料来源：公司官网、公司公告，民生证券研究院 沪硅产业-U(688126)/电子 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 5 1.2 营业收入稳定增长，12 英寸硅片渐入佳境 公司营收规模保持快速稳定增长。2016-2020 年，公司营业收入分别为为 2.70 亿元、6.94 亿元、10.10 亿元、14.93 亿元、18.11 亿元，同比均保持快速增长；2021 年 Q1-Q3 营收达17.67 亿元，接近 2020 年全年营收规模。2016-2020 年，公司归母净利润分别为-0.87 亿元、2.24 亿元、0.11 亿元、-0.90 亿元、0.87 亿元；2022 年 2 月 25 日公司发布 2021 年度业绩快报，预计 2021 年全年实现营收 24.67 亿元，同比增长 36.19%；归母净利润 1.45 亿元，同比增加 66.58%，高速增长主要系 2021 年半导体市场需求旺盛，同时公司产能不断攀升，产出和销售量均大幅上升。图 3：沪硅产业营收 图 4：沪硅产业归母净利润 资料来源：Wind，民生证券研究院 资料来源：Wind，民生证券研究院 分业务来看，8 英寸及以下半导体硅片（含 SOI 硅片）占营收比重较大，12 英寸硅片营收占比稳步提升。公司的产品主要分为 8 英寸及以下半导体硅片（含 SOI 硅片）、12 英寸半导体硅片和受托加工业务，2016-2020 年各类产品营收均稳步增加。其中，8 英寸及以下半导体硅片（含 SOI 硅片）营收由 2016 年的 2.70 亿元增长至 2020 年的 12.27 亿元。随着上海新昇 2017年打通 12 英寸半导体硅片全工艺流程，并且产能逐步扩大至 2021 年末的 30 万片/月，12 英寸半导体硅片的营收大幅增长，由 2017 年的 0.25 亿元增长至 2020 年的 3.16 亿元，营收占比亦在稳步提升。图 5：沪硅产业主营业务收入（单位：亿元）资料来源：Wind，民生证券研究院 0%40%80%120%160%200%051015202530201620172018201920202021E营收（亿元，左轴）yoy（%，右轴）-1000%-800%-600%-400%-200%0%200%400%600%-1.5-1.0-0.50.00.51.01.52.02.5201620172018201920202021E归母净利润（亿元，左轴）yoy（%，右轴）02468101214161820201620172018201920208英寸及以下半导体硅片（含SOI 硅片）12英寸半导体硅片受托加工业务沪硅产业-U(688126)/电子 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 6 图 6：沪硅产业主营业务营收占比 资料来源：Wind，民生证券研究院 利润率方面，2016-2020 年公司整体毛利率较为稳定，2020 年净利率转正。2016-2020年公司毛利率整体维持在 13%-23%之间，2020 年公司主营业务毛利率为 13.1%，较 2019 年略有下降，主要是由于公司 8 英寸及以下尺寸半导体硅片的毛利率略有下降所致；2020 年公司净利率为 4.8%，较 2019 年实现转正。分业务来看，8 英寸及以下半导体硅片（含 SOI 硅片）是公司毛利主要来源。由于公司的 8英寸及以下半导体硅片（含 SOI 硅片）一直专注于 MEMS、先进传感器和汽车电子等高端细分市场，与全球半导体硅片龙头企业形成了差异化竞争，毛利率较为稳定。2018-2020 年公司 12英寸半导体硅片业务毛利率为负，主要是由于公司 12 英寸产线建设需要投入大量的资金购置土地、厂房、设备等，投产前期固定成本分摊较高，而 12 英寸硅片产能处于爬坡之中，产销规模较低，尚未形成规模效应。图 7：公司利润率情况 图 8：公司分业务毛利率情况 资料来源：Wind，民生证券研究院 资料来源：Wind，民生证券研究院 公司费用率整体呈现逐年降低趋势，研发投入不断加大。2016-2020 年公司费用率整体呈现逐年降低趋势，2021 年 Q1-Q3 公司销售费用率、管理费用率、研发费用率、财务费用率分别为 2.72%、7.81%、5.04%、2.15%，费用管控情况良好。公司 2020 年研发支出 1.31 亿元，同比增长 55.62%，主要系 2020 年公司持续增加 12 英寸硅片的研发投入。0%20%40%60%80%100%201620172018201920208英寸及以下半导体硅片（含 SOI 硅片）12英寸半导体硅片受托加工业务-40%-30%-20%-10%0%10%20%30%40%2016201720182019202021Q1-Q3毛利率（%）净利率（%）-60%-40%-20%0%20%40%201620172018201920208英寸及以下半导体硅片（含SOI 硅片）毛利率12英寸半导体硅片毛利率沪硅产业-U(688126)/电子 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 7 图 9：沪硅产业费用率情况 资料来源：Wind，民生证券研究院 1.3 股权结构稳定，国资持股彰显国家力量 国资控股彰显国家力量。截至 2021 年 9 月 30 日，公司无控股股东和实际控制人。上海国盛集团与国家集成电路产业基金均持有公司 22.86%的股权，并列为第一大股东。公司股东中上海国盛集团实际控制人为上海市国资委，国家集成电路产业投资基金、上海嘉定工业区开发集团、上海新微科技集团均为国有法人，国资持股彰显国家力量。公司通过业务重组控股上海新昇、Okmetic、新傲科技三家子公司，获得 8 英寸及以下半导体硅片（含 SOI 硅片）、12 英寸半导体硅片研发、生产及销售能力。此外，2020 年公司联合上海集成电路材料研究院有限公司、新微集团和微系统所硅基绝缘体上压电薄膜技术团队，共同成立了上海新硅聚合半导体有限公司，推进硅基绝缘体上压电薄膜衬底材料的产业化，公司持股比例为 51.42%。图 10：公司股权结构 资料来源：Wind，民生证券研究院 0%5%10%15%20%25%30%35%40%2016201720182019202021Q1-Q3销售费用率管理费用率研发费用率财务费用率沪硅产业-U(688126)/电子 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 8 1.4 研发实力强劲，高端制程认证加速推进 作为高新技术企业，核心技术对公司竞争力有着重要的影响。半导体硅片制造的技术重点包括硅片纯度、氧含量、表面颗粒、晶体缺陷、表面/体金属含量、翘曲度、平整度、外延层电阻率均匀性、外延层厚度均匀性、键合空洞等参数的控制，以生产出高纯度、低杂质含量、高平坦度且具有特定电学性能的半导体硅片。公司经过多年的持续研发和生产实践，已掌握了包含 12 英寸半导体硅片在内的半导体硅片生产的整套核心技术，具体包括单晶生长技术、切割技术、化学腐蚀技术、研磨技术、抛光技术、清洗技术、外延技术、SOI 技术与量测技术。表 2：沪硅产业核心技术 技术名称 技术来源 技术先进性 成熟程度 单晶生长技术 直拉单晶生长技术 自主研发 国内领先 批量生产 磁场直拉单晶生长技术 自主研发 国内领先 批量生产 热场模拟和设计技术 自主研发 国内领先 批量生产 滚圆与切割技术 大直径硅锭线切割技术 自主研发 国内领先 批量生产 高精度滚圆技术 自主研发 国内领先 批量生产 高效、低应力线切割技术 自主研发 国内领先 批量生产 研磨技术 双面研磨技术 自主研发 国内领先 批量生产 边缘研磨技术 自主研发 国内领先 批量生产 化学腐蚀技术 化学腐蚀技术 自主研发 国内领先 批量生产 抛光技术 双面抛光技术 自主研发 国内领先 批量生产 单面抛光技术 自主研发 国内领先 批量生产 边缘抛光技术 自主研发 国内领先 批量生产 清洗技术 硅片清洗技术 自主研发 国内领先 批量生产 外延技术 外延技术 自主研发 国内领先 批量生产 SOI 技术 SIMOX 技术 自主研发 国内领先 批量生产 Bonding 技术 自主研发 国内领先 批量生产 Simbond 技术 自主研发 国内领先 批量生产 Smart Cut 生产技术 授权取得 国内领先 批量生产 量测技术 量测技术 自主研发 国内领先 批量生产 资料来源：公司公告，民生证券研究院 公司自成立以来就面向国家重大需求、面向客户需求、面向半导体前沿技术进行研发。此外，公司作为国家“02 专项”12 英寸硅片研发任务的承担者，肩负着实现 12 英寸大硅片“自主可控”的重任，不断地完善 12 英寸半导体硅片的生产工艺；公司 8 英寸及以下半导体硅片以面向高端细分市场产品为主，公司根据客户对于硅片产品的特殊要求，调整现有产品的工艺参数或开发新产品，并继续保持在 200mm 及以下半导体硅片的高端细分市场优势。沪硅产业-U(688126)/电子 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 9 图 11：公司技术创新流程 资料来源：沪硅产业公告，民生证券研究院 公司不断加码研发投入，提升产品质量与竞争力。2016-2020 年，公司研发费用分别为 0.21亿元、0.91 亿元、0.84 亿元、0.84 亿元、1.31 亿元，CAGR 达 58.04%，保持快速增长，2021年 Q1-Q3 公司研发费用为 0.89 亿元。图 12：公司研发费用（单位：亿元）资料来源：Wind，民生证券研究院 公司研发实力强劲，先进制程用硅片验证进展全国领先。公司成立至今，8 英寸及以下硅片认证的产品数量持续增长。12 英寸硅片方面，公司40-28nm 集成电路用 12 英寸硅片成套技术开发与产业化项目于 2020 年 9 月通过国家 02 专项验收，全面完成了项目任务，并在该项目的支持下实现了 28nm 以上工艺节点全覆盖，并商业化量产供货。截至 2021 年中，公司已完成 14nm 逻辑产品用硅片的技术认证，并已开始批量供货；此外，公司 128 层 3D NAND 用硅片认证也已成功通过，64 层 3D NAND 用硅片已大批量出货。-80%-40%0%40%80%120%160%200%240%280%320%360%0.00.20.40.60.81.01.21.42016201720182019202021Q1-Q3研发费用（亿元，左轴）yoy（%，右轴）沪硅产业-U(688126)/电子 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 10 表 3：沪硅产业及子公司承担国家“02”专项情况 项目 公司 公司承担角色 完成情况 40-28nm 集成电路用 12 英寸硅片技术研发与产业化项目 上海新昇 项目责任单位 已验收 20-14nm 集成电路用 12 英寸硅片成套技开发与产业化项目 上海新昇 项目责任单位 已验收 200mm SOI 晶圆片研发与产业化 新傲科技 项目责任单位 已验收 硅基 GaN 材料及核心器件的研发项目 新傲科技 项目责任单位 待验收 200mm 硅片产品技术开发与产业化能力提升之子课题“200mm 外延片产品开发与产业化”新傲科技 课题单位 已验收 0.13 微米 SOI 通用 CMOS 与高压工艺开发与产业化之子课题“SOI 材料及高压器件的研发与模型建立”新傲科技 课题单位 待验收 20-14nm 先导产品工艺开发项目之子任务“基于层转移技术的 FinFET SOI 材料及工艺开发”新傲科技 任务单位 在研项目 资料来源：公司公告，民生证券研究院（注：截至 2020 年底）技术是半导体企业的立身之本，硅片行业是人才密集型行业，公司重视人才队伍的培养。截至 2021 年 6 月 30 日，公司共有研发人员 487 人，占公司总人数的比例为 27%，其中拥有硕士及以上学历的共有 97 人，占研发人员比例为 20%。图 13：沪硅产业研发人员学历构成（人）图 14：沪硅产业人员分布（人）资料来源：公司公告，民生证券研究院（注：截至 2021 年 6 月 30 日）资料来源：公司公告，民生证券研究院（注：截至 2020 年底）在公司核心技术人员李炜博士、WANG QINGYU 博士以及 Atte Haapalinna 博士的带领下，公司已建立起一支具有较强自主研发和创新能力的技术队伍。李炜博士是微电子学与固体电子学博士，现任公司执行副总裁、董事会秘书、上海新昇董事长；WANG QINGYU 博士是物理化学博士、应用物理博士后，现任公司执行副总裁、新傲科技总经理；Atte Haapalinna 博士是理学博士，现任 Okmetic 资深副总经理。97203187硕士及以上本科其他913654882689生产人员销售人员研发人员财务人员行政人员沪硅产业-U(688126)/电子 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 11 表 4：公司核心技术人员 核心技术人员姓名 从业经历 李炜博士 2000 年至 2007 年历任中科院上海微系统所助理研究员、副研究员；2001 年 7 月至今历任新傲科技总经理助理、副总经理、董事会秘书、董事长；2015 年 1 月至今任上海新昇董事、首席执行官，曾荣获国家科技进步一等奖、上海市科学技术进步一等奖、中国科学院杰出科技成就奖，2010 年被评为上海市劳动模范，2016 年入选中共中央组织部“万人计划”；2015 年 12 月至 2019 年 3 月任硅产业有限副总裁、董事会秘书。现任硅产业集团执行副总裁、董事会秘书。WANG QINGYU 博士 1995 年 10 月至 2000 年 1 月任美国 Vishay Intertechnology,Inc.资深工程师；2000 年 1 月至 2001 年 1 月任美国 Maxim Integrated Products,Inc.主任工程师；2001 年 1 月至 2006 年 3 月历任中芯国际集成电路制造有限公司经理、运营副总裁特别助理；2006 年 3 月至 2007 年 11 月任上海贝岭股份有限公司营运副总裁；2007 年 11 月至 2008 年 11 月任安利吉（中国）公司总经理；2008 年 11 月至 2015 年 8 月历任上海先进半导体制造股份有限公司运营副总裁、总裁、执行董事；2016 年 1 月至今任新傲科技总经理、董事，曾获上海市科学技术一等奖。现任公司执行副总裁。Atte Haapalinna 博士 1997 年至今历任 Okmetic 研究所研发工程师、新业务开发经理、高级经理，资深副总经理，现为公司核心技术人员。资料来源：公司公告，民生证券研究院 沪硅产业-U(688126)/电子 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 12 2 半导体硅片需求旺盛，行业景气度持续上行 2.1 硅片是半导体产业的核心原材料 硅片是半导体器件的主要载体，绝大多数半导体器件是硅基器件。硅片是半导体产业的上游原材料，90%以上的半导体芯片需要使用半导体硅片进行生产。下游主要通过对硅片进行光刻、刻蚀、离子注入、清洗等加工步骤，将硅片制作成各类半导体器件，比如集成电路 IC、功率器件、传感器、光电子器件等。硅片由于其绝缘性较好，制成的器件稳定性较高，因而被半导体产业广泛使用。图 15：半导体硅片是芯片制造、封测支撑性行业 资料来源：沪硅产业招股说明书，民生证券研究院 硅片是半导体制造的核心原材料，其市场规模在半导体制造材料中占比最高。半导体制造材料主要包括硅片、电子气体、光掩膜、光刻胶、抛光材料、光刻胶、湿法化学品与溅射靶材等，根据 SEMI 统计，2018 年全球硅片市场销售额为 120.98 亿美元，占全球半导体制造材料行业的 36.64%，位居第一。图 16：2018 年全球半导体制造材料市场结构 图 17：2020 年全球半导体制造材料销售额（亿美元）资料来源：沪硅产业招股说明书，民生证券研究院 资料来源：SEMI，民生证券研究院测算 020406080100120140沪硅产业-U(688126)/电子 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 13 半导体硅片作为芯片制造的关键原材料，技术门槛较高，属于技术密集型行业。（1）半导体硅片纯度要求高。光伏级硅片对纯度的要求为 99.9999%，而用于制造半导体器件的硅片须满足严格的纯度标准，要求纯度高达 99.999999999%，这对半导体硅片制造商的杂质控制水平提出了较高要求。（2）晶圆制造过程中光刻、刻蚀等工艺对硅片的平整度、翘曲度、厚度均匀性等有严格的技术指标要求，加大了半导体硅片的生产难度。（3）半导体级硅片对硅晶体完美度要求较高，因此要求硅晶体生长过程中有较低的原生缺陷率。半导体硅片生产流程较为复杂，涉及工艺门类较多。半导体抛光片生产环节包含了拉晶、滚圆、切割、研磨、蚀刻、抛光、清洗等工艺；半导体外延片生产过程主要为在抛光片的基础上进行外延生长；SOI 硅片主要采用键合或离子注入等方式制作。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。图 18：半导体硅片制备方法 资料来源：沪硅产业公告，民生证券研究院 由于半导体硅片提纯加工的技术门槛较高，全球半导体硅片市场由少数大企业主导。2020年全球前五大硅片制造商为日本信越、SUMCO、环球晶圆、SK Siltron 和世创，这五家公司共占据半导体硅片市场 87%的份额。图 19：2020 年全球前五大硅片公司市场份额占比 资料来源：芯思想，民生证券研究院 我国半导体硅片产业起步较晚，但近年来已逐渐突围。目前国内的半导体硅片企业主要生产6 英寸及以下尺寸的半导体硅片，仅少数企业具有 8 英寸和 12 英寸半导体硅片的生产能力，28%22%15%11%11%13%日本信越SUMCO环球晶圆世创SK Siltron其他公司沪硅产业-U(688126)/电子 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 14 2017 年以前，国内 12 英寸半导体硅片几乎全部依赖进口。沪硅产业子公司上海新昇于 2018 年率先实现 12 英寸硅片规模化量产，打破了 12 英寸半导体硅片国产化率长期几乎为 0%的局面。近年来，国产厂商不断突围，根据芯思想统计，全国已有沪硅产业、立昂微、中环股份、中欣晶圆、重庆超硅、西安奕斯伟等厂商具备 12 英寸半导体硅片供应能力。2.2 半导体硅片产品种类丰富 2.2.1 按硅片尺寸分类，硅片不断向大尺寸演进 在摩尔定律的影响下，半导体硅片不断向大尺寸的方向发展。半导体硅片按尺寸分类主要可分为直径 50mm（2 英寸）、75mm（3 英寸）、100mm（4 英寸）、150mm（6 英寸）、200mm（8 英寸）与 300mm（12 英寸）硅片，硅片直径的提升使得硅片面积呈平方级增长，为提高生产效率并降低成本，向大尺寸演进是半导体硅片制造技术的发展方向。硅片尺寸越大，在单片硅片上制造的芯片数量就越多，单位芯片的成本随之降低。同时，硅片尺寸越大边缘损失就越小，有利于进一步降低芯片成本。图 20：半导体硅片技术演进史 资料来源：芯片制造，民生证券研究院 8 英寸、12 英寸的大尺寸硅片成为当前晶圆制造用主流硅片。由于在大尺寸硅片上制造的芯片单位成本相较小尺寸硅片有较大优势，晶圆制造与设备投资也倾向于与 8 英寸、12 英寸规格相匹配。从 2009 年起，12 英寸半导体硅片逐渐成为全球硅片市场的主流，产量明显呈增长趋势。2011 年以来，8 英寸半导体硅片出货量逐年稳定上升，6 英寸及以下尺寸半导体硅片占全球硅片出货量比例不断下降。沪硅产业-U(688126)/电子 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 15 图 21：全球不同尺寸硅片的出货面积（亿平方英寸）图 22：全球不同尺寸半导体硅片出货面积占比 资料来源：SEMI，民生证券研究院（注：不包括 SOI 硅片）资料来源：SEMI，民生证券研究院（注：不包括 SOI 硅片）8 英寸与 12 英寸硅片仍将是市场主流硅片尺寸。目前，少数公司在技术层面上已经成功制备出 18 英寸半导体硅片，但由于目前 8 英寸和 12 英寸的硅片已可以较好地满足目前的市场需求，且 18 英寸硅片涉及的生产设备量产难度较大，所需的固定成本投入高，产业链上下游对升级 18 英寸硅片产线的动力非常有限，8/12 英寸硅片仍将是晶圆制造用主流尺寸硅片。2.2.2 按应用场景分类，硅片正片用于芯片制造 根据硅片在晶圆厂中的应用场景分类，硅片可分为正片（Prime Wafer）、挡片（Dummy Wafer）、控片（Monitor Wafer）。正片即生产芯片所用的载体，其规格、技术水准相较挡片、控片较高。挡片和控片一般是由硅晶棒两侧品质较差处所切割出来，主要用于调试设备、监控设备状态、监控良率等。随着工艺制程推进，控挡片需求量或大于正片，据观研网数据，65nm 制程的晶圆代工厂每 10 片正片需要加 6 片挡控片，28nm 及以下制程每 10 片正片则需要加 15-20 片挡控片。图 23：硅片正片与控挡片分类 资料来源：未来智库，民生证券研究院 010203040506070809020082009201020112012201320142015201620172018300mm200mm150mm125mm100mm0%20%40%60%80%100%2012201320142015201620172018100mm125mm150mm200mm300mm沪硅产业-U(688126)/电子 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 16 2.2.3 按制造工艺分类，抛光片与外延片为主流硅片 根据制造工艺分类，半导体硅片经过不同的加工工序，可以制成抛光片、外延片与以 SOI 硅片为代表的高端硅基材料。单晶硅锭经过切割、研磨和抛光处理后得到抛光片，抛光片经过外延层生长后形成外延片，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。图 24：硅片根据制造工艺分类 资料来源：沪硅产业招股说明书、立昂微招股说明书，民生证券研究院 抛光片是对硅晶棒切割下来的硅片进行抛光工艺后形成的硅片。抛光工艺可去除加工表面残留的损伤层，实现半导体硅片表面平坦化，并进一步减小硅片的表面粗糙度以满足芯片制造工艺对硅片平整度和表面颗粒度的要求。抛光片可直接用于制作半导体器件，最常见的应用为存储芯片制造。外延片是在抛光片的表面通过化学气相沉积的方式生长一层或多层掺杂类型、电阻率、厚度和晶格结构都符合特定器件要求的新硅单晶层形成的硅片。新生长的外延层具有更低的含氧量、含碳量和缺陷密度，改善了沟道中的漏电现象，从而提升了集成电路的可靠性，常用于制造 CPU、SoC 等逻辑器件。此外，在重掺杂低电阻率的衬底上生长一层高电阻率的外延层，可以提高器件的击穿电压，用于制造功率器件。SOI 硅片即绝缘体上硅，其顶层硅和衬底之间引入了一层氧化绝缘层。由于氧化绝缘层的存在，SOI 硅片可实现全介质隔离，进而大大减少硅片的寄生电容以及漏电现象。随着半导体制程工艺不断演进，SOI 硅片的优势逐渐凸显。沪硅产业-U(688126)/电子 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 17 图 25：FD-SOI 硅片示意图 资料来源：Soitec，民生证券研究院 2.3 半导体需求持续旺盛，全球硅片供不应求 2.3.1 全球 8 英寸与 12 英寸硅片供需紧张加剧 由于 8 英寸、12 英寸晶圆制程工艺不同，其终端应用领域差别较大。8 英寸晶圆主要用于生产 CMOS 图像传感器、功率分立器件、MCU、模拟器件、电源管理芯片等成熟制程芯片，其终端应用领域主要为汽车、工业、智能手机、白色家电、IoT 等。12 英寸晶圆主要用于生产高算力的逻辑器件、DRAM 存储器、3D NAND 存储器等，其终端应用领域主要为智能手机、PC、平板电脑、服务器、游戏、汽车等。图 26：12 英寸晶圆终端应用占比（2020 年）图 27：8 英寸晶圆终端应用占比（2020 年）资料来源：SUMCO，民生证券研究院 资料来源：国际电子商情，SUMCO，民生证券研究院 全球半导体需求持续旺盛，硅片景气度高涨。自 2020 年下半年以来，在 5G 手机、高性能计算、汽车电动化及智能化、物联网等行业的驱动下，全球半导体需求持续旺盛，直接带动了对32%20%18%4%5%10%5%6%智能手机PC/平板电脑服务器通信工业TV/游戏汽车others33%27%19%21%汽车工业智能手机白电、PC、平板、数码相机等沪硅产业-U(688126)/电子 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 18 上游硅片需求的增长。根据 SEMI 发布的报告，2021 年第二季度全球硅晶圆出货面积再创新高，达到 3534 百万平方英寸，同比增长 12%。根据 SUMCO 统计，2021 年末全球 12 英寸晶圆需求量超过 750 万片/月，创历史新高。图 28：2014-2021 年全球 12 英寸晶圆需求趋势（万片/月）资料来源：SUMCO，民生证券研究院 晶圆厂持续大力扩产，全球硅片产能供不应求。为了解决芯片短缺问题，根据 SEMI 统计，全球半导体制造商将在 2021-2022 年开始建设 29 座新的高产能晶圆厂，其中生产 12 英寸晶圆的晶圆厂将占大部分，预计将有 15 个。这 29 座晶圆厂每月可生产多达 260 万片等效 8 英寸晶圆，全球硅片需求进一步提升。硅片厂扩产滞后晶圆厂，全球 12 英寸硅片供需缺口将持续存在。根据 SUMCO 预测，2026年全球 12 英寸硅片需求有望达 1000 万片/月，需求快速增长，2022-2026 年硅片将维持供不应求态势，主要原因系：（1）硅片厂扩产滞后于晶圆厂，且新建厂房通常需 2-3 年才能投产。SUMCO、Siltronic 2021 年下半年才宣布大规模扩产，预计 2023 年下半年有望投产，满产需-10%0%10%20%01002003004005006007008001Q142Q143Q144Q141Q152Q153Q154Q151Q162Q163Q164Q161Q172Q173Q174Q171Q182Q183Q184Q181Q192Q193Q194Q191Q202Q203Q204Q201Q212Q213Q214Q2112英寸硅片季度需求（左轴）QoQ（右轴）图 29：2021-2022 年全球新增晶圆厂数量（个）资料来源：SEMI，民生证券研究院 01234567ChinaChina TaiwanAmericasEurope&MideastJapanKorea20212022沪硅产业-U(688126)/电子 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 19 等到 2025 年第二季度。此外，环球晶圆收购 Siltronic 未果后，于 2022 年 2 月宣布 36 亿美元扩