作為IC晶圓生產直接的原材料，全球硅片行業經歷了從6寸向12寸的迭代，同時生產中心由美國轉移到了日本。目前日本憑借半導體產業分工帶來的機遇占據硅片行業50%以上份額，但尺寸迭代和產業轉移仍在繼續，中國企業能否成為下一個產業中心？從過去15年的硅片價格變化來看，價格曲線受供需影響出現過兩次漲價周期，目前處于第三輪漲價周期的初期，這為中國企業產能建設提供了難得的友好供需環境。在此次周報專題中，我們從全球硅片產業變遷出發，探討硅片投資新周期和國產化進程。

一、全球半導體硅片行業變遷

1.1 尺寸變化：代際更迭為新進入者創造機遇

就半導體產業而言,芯片是最為人熟知和關注的領域,而對于行業起著支持作用的材料和設備領域卻相當低調,但低調不等于不重要,如半導體制造的基礎——硅晶圓,在行業中的地位就不容忽視。

硅晶圓又稱硅片，是制作集成電路的重要材料，通過對硅片進行光刻、離子注入等手段，可以制成集成電路和各種半導體器件。單晶硅是硅的單晶體，是一種比較活潑的非金屬元素，具有基本完整的點陣結構。其不同的方向具有不同的性質，是一種良好的半導材料。光伏級單晶硅的純度要求達到99.9999%，而半導體級單晶硅對純度的要求甚至達到99.9999999%。采用西門子法可以制備高純多晶硅，然后以多晶硅為原料，采用直拉法或懸浮區熔法從熔體中生長出棒狀單晶硅。單晶硅圓片按其直徑主要分為6英寸、8英寸、12英寸及18英寸等。

在摩爾定律的驅動下，硅片尺寸呈現從6寸—8寸—12寸的路徑變化。據SEMI的數據，4英寸硅片產生于1986年，6英寸于1992年，8英寸于1997，12英寸于2005年。業界較為公認的說法，1980年代是4英寸硅片占主流，1990年代是6英寸占主流，2000年代是8英寸占主流，2002年，英特爾與IBM首先建成12英寸生產線，到2005年12英寸硅片的市場份額已占20%，2008年其占比上升至30%，而8英寸硅片占比已下降至54%，6英寸硅片占比下降至11%。

根據SEMI的預測，12英寸硅片的市占率將逐步提升，而八英寸和六英寸硅片的市占率逐漸萎縮。到2020年，12英寸硅片的占比上升到約80%，8英寸硅片的占比降至8%左右，6英寸及以下硅片降至2%左右。

根據全球300mm（12英寸）和450mm（18英寸）晶圓Fab的產品和數量預測，在未來15到25年里，300mm晶圓Fab在半導體制造業內保持主流地位，因此300mm硅片在未來至少25年的時間里，也將繼續保持發展的態勢。根據預測，12英寸硅片在2022年左右達到市場份額的峰值。在摩爾定律的驅動下，隨著18寸硅片的生產技術逐漸成熟，市場化進程加速，12英寸將朝著18英寸過渡。

但實際上，18英寸（450mm）的硅片對于全球半導體產業仍然還是一個懸而未決的課題，其中的關鍵因素是半導體設備供應商，包括應用材料等企業缺乏研發和生產的積極性，主要原因在于生產450mm硅片不是簡單地把腔體的直徑放大，而是需要重新設計和制造相應的設備，面對巨大的資本開支和高端技術人才的引進等難題，企業需要慎重考慮未來的市場是否有足夠的投資回報率，以尋找成熟的時機進入市場。

1.2 地域演變：日本硅片產業崛起的啟示

目前，全球主要的半導體硅片供應商包括日本信越化學（Shin-Estu）、日本三菱住友（SUMCO）、德國Siltronic、韓國SK Siltron以及中國***的環球晶圓、合晶科技等公司。全球硅片行業存在較高的壟斷性，據IC insights的統計數據，五大硅片供貨商的全球市占率達到了92%,其中日本信越化學市占率27%，日本三菱住友市占率26%，***環球晶圓市占率為17%，德國Silitronic市占率13%，韓國LG Siltron市占率9%。

從市場份額來看，硅晶圓市場基本上被日韓臺壟斷，尤其是日本的SUMCO和Shin-Etsu兩家公司，近十年來所占的市場份額都在60%左右。由于中國***的環球晶圓以及韓國LG Siltron等公司通過兼并收購等方式來擴大產能，以充分發揮規模效應，大舉搶占硅片市場，兩家日本企業的市占率近年來有所下降。

通過探討全球硅片企業的市場份額，前五大硅片廠商沒有一家是來自美國的企業，美國作為全球半導體產業的巨頭在硅晶圓領域卻如此薄弱，然而實際上，硅晶圓這一工業卻是由美國首先開創的，曾經美國的雷神公司（Raytheon）和孟山都公司（Monsanto）等都是業內的佼佼者，但最后由于相關業務不斷虧損，無法跟上時代的腳步而相繼退出該業務。我們通過分析和探討半導體硅片產業由美國創立向日本轉移的歷史背景并究其緣由，深刻認識半導體硅片行業發展的歷史規律。

縱觀硅晶圓產業發展歷程，在過去的二十年左右，全球主要的硅晶圓供應商從20多家，逐漸兼并為現在的5家，形成寡頭市場。硅晶圓企業的兼并&收購有其必然原因，對于硅片廠商而言，其面對巨大的資本開支，規模優勢顯得尤為重要，廠商只有通過大規模生產，才能降低固定成本，提升盈利能力；其次，通過兼并收購，廠商可以提高市場集中度，提升產業鏈的議價能力，以維持相對穩定的盈利能力。

SUMCO是由Sumitomo、三菱材料和Komatsu三家公司在2002年和2006年合并而成，而Shin-Etsu在1999年并購了日立的硅片公司。中國***的環球晶圓于2008年收購美商GlobiTech Incorporated公司，2012年收購全球排名第六的日商Covalent公司旗下有關半導體硅晶圓業務的子公司Covalent Silicon Corporation，2016年7月正式收購丹麥Topsil的半導體事業部，同年12月順利完成收購SunEdison Semiconductor。環球晶圓通過一系列的并購案，一舉躍升為全球第三大硅晶圓制造商。

美國企業退出硅片產業的另外一個原因是，相對于產業鏈下游的芯片設計，硅片行業的利潤較薄。我們通過對比美國在芯片領域的代表性公司高通（Fabless廠商）和英特爾（IDM廠商）與日本硅片行業龍頭SUMCO和Shin-Etsu的毛利率，可以發現芯片公司的毛利率遠大于硅片企業。從經濟效益來分析，美國退出硅片領域而轉向更高端的芯片設計，能帶來更大的收益。

由此分析，我們認為硅片產業從美國創立到日本崛起的轉移，主要可以歸結于兩個個原因：一是由于硅晶圓市場兼并收購的必然趨勢，導致市場開始形成高度的壟斷性和地域性；二是由于硅片制造的資本開支和技術難度都較高，而收益卻非常薄，隨著全球化進程、國際化分工的發展趨勢以及集成電路產業的蓬勃發展，美國企業剝離中低端的制造加工環節并將其分配給亞洲新興企業，自身選擇布局盈利能力更強的芯片設計環節。

二、日本半導體與硅片產業

2.1日本半導體產業：萌芽—崛起—衰退

從全球半導體產業的發展進程來看，起源于上世紀50年代的美國，1970s-1980s完成了第一次由美國到日本的產業轉移。

在產業轉移期間，日本由政府牽頭，企業和研究機構共同協力取得了巨大的技術成果，在成本和技術的優勢下，日本企業借機迅速成長擴張，到1980s，日本已占據全球存儲芯片超過50%的市場份額，到1990s，日本企業在全球十大半導體企業中占據了六個席位。90年代后，伴隨著第二及第三次的半導體產業轉移，日本技術及成本優勢喪失，市場份額迅速跌落。

萌芽：日本半導體業的崛起以存儲器為切入口，主要是DRAM（Dynamic Random Access Memory，動態隨機存取記憶體）。1972年，日本企業能生產1K比特的DRAM，而當時IBM推出的新系統需要比1K比特大出1000倍的1M比特的產品，日本企業一度陷入絕望。為了將容量從1K提升到1M，日本政府采取“官產學”的模式，成立“超LSI技術研究組合”企業聯合體，政府撥款大量資金致力于半導體產業中。在這個過程中，日本的半導體產業飛速發展。

鼎盛：到上世紀80年代，步入存儲器、大型主機的時代，日本汽車產業和全球大型計算機市場的快速發展，DRAM的需求劇增，而日本當時在DRAM方面已經取得了技術領先，日本企業此時憑借其大規模生產技術，取得了成本和可靠性的優勢，并通過低價促銷的競爭戰略，快速滲透美國市場，并在世界范圍內迅速取代美國成為DRAM主要供應國。

衰退：到上個世紀90年代，進入PC時代，手提電腦的出現導致半導體零部件的需求變得更加旺盛。由于研發難度和設備投資劇增，水平分工的生產方式在PC時代成為主流，而日本企業的垂直分工體系愈發顯得格格不入，研發和生產無法同時照顧周全。又因為該時期日本的半導體產品較為單一，過于集中在DRAM上，且產品附加值較低。韓國、***等地通過技術引進掌握了核心技術，采用水平分工的生產方式，并通過勞動力成本優勢，很快取代日本成為了主要的供應商。截止2000年，日本DRAM份額已跌至不足10%，日企紛紛敗退。

2.2日本半導體材料：借助產業優勢延續昔日輝煌

雖然日本半導體芯片份額已經萎縮，但是日本在半導體材料領域延續了半導體昔日的輝煌，在全球始終保持著大范圍的市場份額。日本企業在硅晶圓、合成半導體晶圓、光罩、光刻膠、藥業、靶材料、保護涂膜、引線架、陶瓷板、塑料板、TAB、COF、焊線、封裝材料等14種重要材料方面均占有50%及以上的份額。日本半導體材料行業在全球范圍內長期保持著絕對優勢，是全球最大的半導體材料生產國。

作為全球最大的半導體材料生產國，2017年日本國內的半導體材料消費占全球的15%，達到70億美元的規模，消費量次于中國***地區，與中國大陸、韓國平分秋色。日本同時也是全球最主要的半導體材料輸出國。大部分半導體材料出口到了亞太地區的其他國家。半導體產業開始第三次轉移的趨勢明顯，逐步轉移到以中國為主的更具備生產優勢的地區。

2.3日本硅片行業的競爭優勢

日本硅片企業的競爭優勢主要體現在兩個方面。第一是日本企業在硅片領域有先發優勢。由于半導體硅片行業具有成本高、周期長、專利壁壘和技術壁壘四個特征，因此對于新進入的企業，不僅需要海量資金還要引進現金技術和高端人才，行業壁壘較大。第二個原因是，日本廠商充分發揮了硅片行業的規模效應。硅片的大規模生產，可以降低固定成本，提高毛利率水平，從而提高盈利水平。

日本信越化學的毛利率近年來都處于行業領先水平。而環球晶圓于2011年從SAS集團中完成分拆，通過兼并收購日本Colvalent硅片公司、丹麥Topsil半導體部門，也充分發揮了規模效應，因此毛利率處于較高水平。相比較***合晶，由于硅片行業壁壘高，企業起步較晚，主要產品是8英寸以下硅片，其毛利率就較低。

2.4日本信越化學（Shin-Etsu）

信越化學工業株式會社作為日本半導體材料行業的龍頭企業之一，是全球最大的半導體硅片供應商，2017年在全球半導體硅片市場中占有27%的份額。

目前信越化學的單晶硅已經可以達到純度99.999999999%（11個9）的生產水平，技術遠超其他企業。它是最早成功研制300mm硅片及實現了SOI硅片的產品化的企業。

通過分析公司的主營業務收入情況，我們可以發現公司的半導體硅片業務步入復蘇和擴張的通道。Shin-Etsu半導體硅片業務收入占比從2013年起逐年提升，從2013年18%上升到2017年的22%。信越化學的半導體硅片業務收入在2007年達到高峰，之后受金融危機影響出現斷崖式下跌，并且一度處于低谷期，從2013年開始，收入增速由負轉正，業務收入狀況逐漸修復，2017年實現約28億美元的營收，同比增速達20%左右。

2.5日本三菱住友（SUMCO）

日本三菱住友（SUMCO）公司主營半導體硅材料料業務，是全球硅片龍頭企業。2002年年三菱硅材料料公司與住友金金屬工業的硅制造部門、聯合硅制造公司合并，并于2005年年更更名為SUMCO公司。主營產品包括單晶硅錠、拋光硅片、退火硅片、外延片、SOI硅片等，是全球最大的12英寸硅片供應商之一，其SOI硅片也可提供8英寸產品。

過去幾年來，SUMCO一直是全球第二大的硅片企業。2018年第一季度，SUMCO營業收入為7.1億美元，同比增速高達39%，實現大幅增長。

SUMCO的營業收入的變化趨勢與Shin-Etsu大致相同，同樣在2009年跌入谷底，從13年開始，收入增速由負轉正，進入復蘇通道。SUMCO營業收入的增速勢頭遠大于信越化學，呈現出后來者居上的趕超趨勢。

三、全球硅片行業進入新周期

3.1價格與投資周期回顧

從過去十五年的單位面積硅片價格變化來看，由于技術進步和成本下降，價格曲線整體呈現下降需求，但受供需影響出現過兩次漲價周期，目前處于第三輪漲價周期。

硅片的供給不足的情況下，硅片廠商除了通過提高硅片價格來獲取更多的溢價以外，還會加大資本開支，例如購置設備、廠房等固定資產來提高產能。因此可以預測，在本輪持續性漲價驅動下硅片廠商將開啟一輪新的資本開支周期。因此我們統計了日本兩大硅片企業（SUMCO和信越）從2001年到2017年的資本性支出的數據，以及硅片價格的數據，觀測硅片企業的資本開支于硅片供需的周期性。

3.2新一輪需求周期開啟

隨著近年來半導體行業的景氣上行，全球晶圓代工產業迎來投資熱潮。根據SEMI統計，2017年全球晶圓廠設備投資金額大幅增長42.5%，達到約570億美元規模，預計2018年仍將繼續增長10.5%。SEMI預測在2017-2020年，全球將有62座新晶圓廠投產，其中將有26座建于中國大陸，中國將成為全球晶圓廠投資最高的地區。密集的投資將帶來全球晶圓產能的迅速提升，根據IC Insights的統計及預測，2016年和2017年全球晶圓產能增速分別為8.6%和7.3%，預計至2020年全球晶圓產能仍將穩步增長，達到21.3百萬片/月的規模（等效8英寸）。其中12英寸晶圓的產能增長最快，2017年達到全球總產能的66.8%。

晶圓產能的持續增長為硅片市場帶來大量需求。根據SEMI最新的數據，全球硅片面積出貨量季度水平達到歷史最高記錄，出貨量在2018年第一季度躍升至3084MSI(百萬平方英寸)，較2017年第四季度的面積出貨量2977MSI增長3.6％，比2017年第一季度出貨量上漲7.9％。據SUMCO預測，2018年Q2季度8英寸硅片的需求約為554萬片/月，12英寸硅片的需求在586萬片/月左右，同比增速分別為6%和2.5%，需求量達到近五年的高峰。

半導體硅片市場供需缺口明顯，全球大硅片供給出現嚴重短缺。根據IC Insights對全球晶圓產能和硅片產能的統計，2014年以來全球硅片市場存在供不應求的現象，且供需缺口逐年增加。根據晶圓廠和硅片廠的產能計算，2017年全球6-12英寸硅片的供需缺口總計為133萬片/月，考慮到多數12英寸硅片產線仍在建設中，全球大硅片的供給端缺口將更為顯著。

3.3硅片價格上升通道延續

硅片市場供需缺口的不斷擴大，助推半導體硅片價格持續上漲。進入2017年以來，存儲器芯片及CPU/GPU等邏輯芯片市場快速增長，12英寸晶圓需求激增，由于多數12英寸硅片產線的達產進度相對緩慢，導致12英寸硅片出現嚴重短缺。8英寸方面，指紋識別芯片和攝像頭芯片的需求大幅增長，并且物聯網應用也多集中在8英寸晶圓，而全球主要硅片廠商目前沒有8英寸產線大規模擴建的計劃，使得8英寸硅片產能吃緊。根據2017年晶圓代工廠商與日本信越化學和SUMCO簽訂的硅片供應合約來看，12英寸硅片簽約價已從去年的每片75美元上漲到120美元，2018年硅片龍頭企業采取逐季度報價的方式，據SUMCO公司預測今年12英寸硅片價格仍將增長20%以上。

根據SEMI數據，半導體硅片價格在2008年受金融危機影響，價格呈斷崖式下跌，在2016年達到近十年以來的低谷。從16年開始半導體硅片價格步入復蘇通道，且上漲勢頭強勁，從2016Q1的0.66美元/平方英寸逐漸上漲至2018年Q1的0.86美元/平方英寸。由于半導硅片企業在上一個行業低谷中紛紛減產，而新產線的達成一般至少要兩年時間，短期內半導體硅片產能無法快速提升。芯片企業選擇接受逐漸上漲的硅片價格而避免缺少原材料帶來的機會成本。因此，目前的半導體硅片市場還處于緊平衡狀態，半導體硅片進一步漲價的趨勢將延續。

四、中國硅片產業迎來發展新機遇

4.1硅片產業戰略地位

從全球半導體晶圓相關原材料市場結構來看，硅片作為最主要的晶圓原材料占據了35%的比例。硅片的產品質量幾乎決定了后續晶圓生產的。同時，由于硅片產業的建立需要重新設計和制造相應的設備，因此巨大的資本開支和高端技術人才的引進至關重要。企業需要在投資回報率曲線抬頭以前沉淀大量資金和人才投資，因此尋找合適的時機進入市場變得尤為關鍵。

隨著中芯國際和華虹宏力在晶圓代工端的突圍，中國大陸晶圓企業2016年市場份額達到7%。根據SEMI公布的數據，全球將于2017-2020年間投產62座半導體晶圓廠，其中26座設于中國大陸，占總數的42%。這些建于中國的晶圓廠將在19-20年募集達產，屆時中國大陸晶圓代工能力有望達到全球的30%。這意味著中國大陸硅片產能與晶圓產能嚴重不匹配，自給率有大幅提升空間。

4.2中國硅片企業發展進程

目前國內半導體硅片市場的發展相較世界先進水平尚存在明顯差距，大陸硅片企業的產品線主要以6英寸以下為主。8英寸產線目前實現量產的企業包括浙江金瑞泓、北京有研半導體以及昆山中辰（環球晶圓的大陸子公司）少數幾家，合計產能約27萬片/月，遠遠不能滿足國內晶圓廠的硅片材料需求；而12英寸產線目前仍在建設和規劃中，尚不具備大規模量產的能力。

國內硅片市場的競爭格局大致分為三個梯隊：金瑞泓和有研新材為首的本土廠商、江蘇中辰和上海合晶為主的合資企業以及中環和京東方等轉型切入半導體硅片產業的公司。

浙江金瑞泓成立于2000年，在國內本土企業中擁有最完善的產業鏈，能夠生產單晶硅錠、研磨片、拋光片、外延片等一系列半導體硅片產品。2009年公司實現8英寸拋光片和外延片的量產，成為國內首家掌握8英寸硅片技術的公司。目前公司產品已進入中芯國際、華虹、士蘭微等國內一線晶圓廠的供應鏈。2017年5月，金瑞泓牽頭承擔的國家重大科技專項“8英寸硅片研發與產業化及12英寸硅片關鍵技術研究”項目順利通過專家組驗收，已掌握12英寸硅片生產工藝，并于9月份正式啟動了12英寸硅片15萬片/月產能的工程建設。

北京有研半導體成立于2001年，是央企北京有色金屬研究總院的全資子公司，常年承擔國家半導體材料領域的科研重任。目前公司主要產品包括5-12英寸硅片、5-8英寸外延片、3-6英寸區熔片等，產品遠銷美國、日本、韓國、***等多個國家和地區。公司已從單一的研究機構轉向大型生產性實體，代表了國內硅片技術的前沿，同時也在海外市場擴大生產規模，提升了國際影響力。目前公司已建成一條年產12萬片的12英寸拋光片試驗線和一條年產6萬片的的12英寸外延片試驗線。

上海新昇半導體成立于2014年，由上海硅產業投資有限公司、上海新陽、興森科技和上海皓芯投資管理有限公司合資成立。公司成立初期就開始布局12英寸硅片產線，目前一期工程在建設中，產品目標為適用于40-28nm制程的拋光片、退火片外延片以及SOI硅片等。公司在2016年已成功拉制出長約15米的12英寸單晶硅棒，隨著產線建設的逐步進行，有望實現國內12英寸硅片成功量產的突破。

除了上述多年從事半導體業務的硅片企業，近年來半導體行業的持續景氣同樣吸引了其他行業龍頭的目光。國內光伏龍頭企業中環股份開始進軍半導體大硅片業務，2017年10月中環股份與無錫政府、晶盛機電公司共同組建中環領先半導體材料有限公司，投資總額約30億美元，將在無錫建設半導體大硅片產線。中環股份還在天津開展了30萬片/月的8英寸和2萬片/月的12英寸產線建設，意在半導體硅片市場實現彎道超車。除此之外，國內電子行業巨頭京東方于2017年12月宣布在西安簽約投資100億元，打造半導體硅片基地，強勢切入半導體材料領域。

近年來，國際硅片龍頭企業紛紛開始在中國大陸投資建廠。最早進行合資建廠的是***環球晶圓的母公司SAS于1999年在江蘇昆山成立的中辰硅晶公司，擔負其6-8英寸硅片的生產任務，2016年的營業收入達到19.3億新臺幣。此外，***硅片企業合晶公司在鄭州新建8-12英寸硅片廠，規劃產能各位20萬片/月，目前8英寸產線已經啟動。

日本企業Ferrotec于2016年成立了寧夏銀和半導體材料有限公司，計劃投資建設35萬片/月的8英寸產線和20萬片/月的12英寸產線，一期工程已于2018年3月啟動。合資企業具有成熟的技術工藝和管理經驗，其在大陸新建的硅片廠都屬于8-12英寸的大硅片產線，其雄厚的資金和技術在給國內廠商施加巨大競爭壓力的同時，也為國內硅片市場帶來了發展動力。

根據國內8英寸和12英寸晶圓廠的投資建設情況，按照平均3年的建設期測算晶圓廠達產進度，從而得到國內硅片市場的需求量。再根據國內硅片廠的產線建設進度和計劃，我們分別對未來8英寸和12英寸硅片的供給端進行了測算。2018-2020年國內8英寸硅片供給將持續增長，但仍然存在供需缺口。而12英寸硅片的供需缺口則更大，國內的12英寸硅片產線多在計劃和建設中，相應的供給端幾乎為零，短期內還需要通過進口解決缺口問題。因此，在供需不平衡的刺激下，中國硅片企業將迎來新機遇，未來3年將成為國內硅片產業投資高峰期，這帶來對晶體生長和硅片加工設備的需求大幅提升。

行業動態數據跟蹤

根據工程機械協會的數據顯示，2018年5月挖機銷量19313臺，同比增長71.35%；其中國內銷量水平17780臺，同比增長69.6%；出口銷量1523臺，同比增長95.3%。2018年1-5月挖機開機小時數為589小時，同比下滑5.60%。

根據工程機械協會的數據顯示，4月汽車起重機銷量3028臺，同比增長77.80%；1-5月累計銷量13427臺，同比增長82.68%。2018年5月叉車銷量59413臺，同比增長46.29%；1-5月累計銷量256046臺，同比增長28.30%。

根據國家統計局數據，2018年5月石油與天然氣開采業固定投資完成額757.77億元，同比增長5.10%；根據貝克休斯的披露，截止2018年5月25日，北美石油鉆機活躍數量報859臺，較上周增加15臺。

2018年5月份金屬集裝箱產量為1086.4萬立方米，同比增長27.72%。2018年5月工業機器人產量13659臺，同比增長35.82%；1-5月累計60071臺，同比增長35.42%。