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1、 1/46 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 專 題 半導體行業半導體行業 報告日期:2020 年 4 月 7 日 半導體材料硅片投資寶典半導體材料硅片投資寶典 硅片深度報告 行 業 公 司 研 究 半 導 體 行 業 :孫芳芳 執業證書編號: S1230517100001 :021-80106039 : 行業行業評級評級 半導體 看好 Table_relateTable_relate 相關報告相關報告 1半導體設備/材料迎來國產代替窗口 期2020.03.12 2 【浙商電子行業點評】GaN(氮化鎵) 市場的爆發前夜2020.02.16 3 智能醫療: 疫情過后的物聯網新機會 2020.02
2、.05 4半導體行業處于上升軌道,各環節國 產替代有序進行2018.02.06 5 一 周 行 業 要 聞 及 觀 點 傳 遞 8.21-8.272017.08.28 報告撰寫人: 孫芳芳 數據支持人: 孫芳芳、蔣鵬 報告導讀報告導讀 修訂版瓦森納協議將大硅片納入限制范疇,大硅片國產代替速度將 超預期。 投資要點投資要點 催化劑:修訂版瓦森納協議將硅片列入限制范疇催化劑:修訂版瓦森納協議將硅片列入限制范疇 1、 修訂版瓦森納協議對 300mm 直徑硅晶圓的切割,研磨,拋光,包括 在晶圓平整度方面進行了技術限制。 2、 新的限制主要針對 16nm 及以下的硅片技術,對于先進制程的發展起到至 關重
3、要的作用。新限制加速了國產化進程。 8 寸硅片:寸硅片:大規模量產,迎來全面國產代替大規模量產,迎來全面國產代替 1、 8 寸硅片,代替已經開始:寸硅片,代替已經開始:國內以硅產業集團,中環股份在內的多家公司 已經打入國內供應鏈體系,并且穩定供貨。其中硅產業 2019 年前三季度 營收突破 8 億元;中環 2019 年硅片營收超過億元。 12 寸硅片:寸硅片:測試硅片測試硅片量產量產,產品硅片即將爆發,產品硅片即將爆發 1、 12 寸硅片,寸硅片,從從測試到產品:測試到產品:12 寸硅片涉及到的制程難度比 8 寸硅片要高, 國產化率較低。國產硅片只是小批量供應測試硅片,短期小批量供應 12 寸
4、產品硅片;在國內新建晶圓廠的建設下,將迎來國產代替的爆發期。 新建晶圓廠新建晶圓廠:國產硅片迎來爆發增長的關鍵國產硅片迎來爆發增長的關鍵 1、 修訂版協議,硅片國產代替意愿增加:修訂版協議,硅片國產代替意愿增加:新的限制不僅僅是對于硅片廠商的 限制,也是對晶圓廠的限制,由于硅片是晶圓廠的直接原料,硅片的穩定 供應是晶圓廠發展的保證。 2、 新建晶圓廠,硅片國產代替新建晶圓廠,硅片國產代替主要載體主要載體:老晶圓廠由于產品線較完整,客戶 群體較為固定,所以國產代替意愿并不強烈。新建晶圓廠在硅片選擇,制 程調整和客戶驗證方面都比較靈活,新建晶圓廠是國產硅片的主要方向。 3、 窗口期到來,窗口期到來
5、,硅片需求突破硅片需求突破 200 億元億元:2020 年2022 年是中國大陸晶圓廠 投產高峰期,以長江存儲,長鑫存儲等新興晶圓廠和以中芯國際先進制程 為代表的國內晶圓廠在未來 3 年內迎來密集投產。國產硅片需求突破 200 億元。 關注關注硅片標的:硅片標的: 在 8 寸和 12 寸硅片,客戶認證數量及產能優勢明顯代表企業有滬硅產業(科 創板) ,超硅半導體;區熔硅片及小尺寸(5-6 英寸)硅片優勢明顯代表企業為 中環股份;重摻雜硅片優勢明顯代表企業為立昂微電(擬上市) ;具備技術儲 備及新切入硅片新秀,代表企業為有研新材、奕斯偉等。 風險提示:風險提示:1)客戶進展較慢;)客戶進展較慢;
6、2)價格下降;)價格下降;3)景氣度下行)景氣度下行 行業催化劑:行業催化劑: 1)晶圓廠建設超預期;)晶圓廠建設超預期;2)國產替代率超預期)國產替代率超預期 證 券 研 究 報 告 table 半導體行業專題半導體行業專題 2/46 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 正文目錄正文目錄 1. 硅片:半導體大廈的基石硅片:半導體大廈的基石 . 6 1.1. 硅片:半導體大廈的基石 . 6 1.2. 光伏硅片 vs 半導體硅片 . 7 1.3. 半導體硅片技術發展路徑 . 8 1.3.1. 常用半導體硅片 . 8 1.3.2. 絕緣體上硅硅片 . 10 2. 硅片:制造難度大且壁壘高硅片:制造難
7、度大且壁壘高 . 13 2.1. 硅片制造技術過程 . 13 2.1.1. CZ(直拉法) . 13 2.1.2. FZ(區熔法) . 14 2.2. 硅片制造成本分析 . 15 2.2.1. 新能源硅片制造成本 . 15 2.2.2. 半導體硅片制造成本 . 16 2.3. 硅片制造主要壁壘 . 17 3. 硅材:仍將是未來主流材料硅材:仍將是未來主流材料 . 19 3.1. 目前:硅是主要半導體材料 . 19 3.2. 未來:化合物無法代替硅材 . 20 4. Fab 為王,硅片市場潛力巨大為王,硅片市場潛力巨大 . 22 4.1. 全球硅片消耗量迎來增長周期 . 22 4.2. 中國半導
8、體硅片市場空間巨大 . 23 4.2.1. 半導體制造業轉向中國 . 23 4.2.2. 產能擴張導致需求增加 . 25 4.3. 中國大陸硅片市場空間廣闊 . 27 4.3.1. 硅片市場迎來“量”的增長 . 27 4.3.2. 硅片市場迎來“價”的增加 . 29 4.3.3. 未來硅片市場空間廣闊 . 29 5. 硅片主要廠商,國產代替勢在必行硅片主要廠商,國產代替勢在必行 . 31 5.1. 國際主流廠商. 31 5.1.1. 信越化學 . 31 5.1.2. 住友勝高 . 32 5.1.3. Siltronic AG . 33 5.1.4. 環球晶圓 . 33 5.2. 中國主要廠商.
9、 34 mNsNoOnRqNqOpNnMqPyRnO7NcMbRoMnNtRrRkPmMqMiNqQxO8OnNxPNZnQpPxNnOwP table 半導體行業專題半導體行業專題 3/46 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 5.2.1. 硅產業集團 . 35 5.2.2. 中環半導體 . 38 5.2.3. 超硅半導體 . 40 5.2.4. 立昂微電子 . 40 5.2.5. 有研新材 . 44 5.2.6. 奕斯偉 . 45 圖表目錄圖表目錄 圖 1:硅元素和硅片 . 6 圖 2:半導體硅片和光伏硅片 . 6 圖 3:單晶硅晶胞結構 . 6 圖 4:單晶 SiC 晶胞結構 . 6 圖
10、5:單晶硅和多晶硅的晶胞排序 . 7 圖 6:單晶硅和多晶硅的外表 . 7 圖 7:單晶硅電池片正反面 . 7 圖 8:多晶硅電池片正反面 . 7 圖 9:半導體硅片制造過程 . 8 圖 10:不同尺寸晶圓的參數 . 8 圖 11:硅片大小的發展 . 8 圖 12:外延硅片生長過程 . 9 圖 13:外延片的不同參雜 . 9 圖 14:普通硅片 MOS 結構 . 10 圖 15:SOI 硅片 MOS 結構 . 10 圖 16:四種制造 SOI 硅片技術 . 10 圖 17:離子注入方式形成絕緣體上硅 . 11 圖 18:wafer bonding 方式形成絕緣體上硅 . 11 圖 19:sim
11、-bond 方式形成絕緣體上硅 . 12 圖 20:Smart-cut 方式形成絕緣體上硅 . 12 圖 21:CZ(直拉法)半導體硅片制造過程 . 13 圖 22:CZ 法拉單晶示意圖 . 13 圖 23:CZ 法拉單晶的方法 . 14 圖 24:拉單晶之后的硅棒 . 14 圖 25:FZ 法拉單晶空間結構 . 14 圖 26:FZ 拉單晶示意圖 . 14 圖 27:CZ 法拉單晶成本結構 . 15 圖 28:CZ 法拉單晶過程成本結構 . 15 圖 29:多晶硅片成本結構 . 15 圖 30:多晶硅長晶成本結構 . 15 圖 31:2018 年硅產業營業成本構成 . 16 table 半導體行業專題半導體行業專題 4/46 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 圖 32:2018 年硅產業原材料構成 . 16 圖 33:2018 年硅產業制造費用占比 . 16 圖 34:2018 年硅產業集團部分成本構成(單位:萬元) . 16 圖 35:硅片制造產業的主要壁壘 . 17 圖 36:晶圓材料占比 . 19 圖 37:不同材料晶圓的適用范圍 . 19 圖 38:不同晶圓尺寸對比 . 20 圖 39:全球代工廠市占率 .