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订单排到2026年!12英寸晶圆供不应求,全球硅片价格走势及供需情况分析

来源:芯八哥 发布时间:2022-06-22

摘要: 半导体硅晶圆也称硅片,是全球90%以上半导体器件的基础性材料。近年来,随着全球半导体代工厂产能的扩张,带动了上游硅片市场景气度不断提升,其中12英寸硅片作为占比最大的品种更是供不应求,迎来量价齐升。头部厂商如信越、盛高、环球晶圆等涨价不断,相关订单甚至已排到2026年。

半导体硅晶圆也称硅片,是全球90%以上半导体器件的基础性材料。近年来,随着全球半导体代工厂产能的扩张,带动了上游硅片市场景气度不断提升,其中12英寸硅片作为占比最大的品种更是供不应求,迎来量价齐升。头部厂商如信越、盛高、环球晶圆等涨价不断,相关订单甚至已排到2026年。

 

| 晶圆代工厂产能供不应求带动硅片需求不断提升,12英寸硅片供需缺口将持续扩大

 

疫情以来,受益于汽车电子、工业控制、AIOT等高增长应用市场对半导体的强劲需求,晶圆制造市场产能供不应求。根据IC Insights的数据统计,目前各大晶圆厂的平均产能利用率在95%的高位附近,头部厂商更是接近100%超负荷运转。

 

在这种情况下,各大晶圆厂除了涨价之外,扩产的动作也自2021年以来始终不曾断过。根据市场研究机构Gartner的数据,全球芯片制造商今年的资本支出预计合计将达到1460亿美元,比疫情暴发前的水平高出约50%,是五年前水平的两倍。其中,作为全球晶圆代工龙头,台积电今年的资本支出预估将达400至440亿美元,和去年相比大增33%-46.5%。

 

产能扩充方面,全球半导体制造商在2021年和2022年将新建29座工厂,以满足市场对芯片日益增长的需求。这些新建工厂中,300mm(12英寸)厂占据主力,其中2021年新建15座,2022年新建7座。SEMI预计,这29家工厂全部建成投产后,每月可生产多达116万片晶圆(等效12英寸)。

 

晶圆代工厂建厂潮不断,带动了硅片需求的激增,其中增长最快的就是12英寸硅片。业内周知,12 英寸的硅片直径为300mm,其面积是8英寸硅片的2.25倍。由于硅片尺寸的扩大使每片硅片可切割的芯片数量上升,并且单位成本显著降低,因此晶圆厂追逐12 英寸大尺寸产线的建设升级已是大势所趋,目前占比已经在60%以上。

 

从应用来看,12英寸硅片的需求主要来自于存储、逻辑芯片、CIS三大领域,其中存储DRAM、3D NAND、2D NAND合计占比达55%,是12英寸最大的应用领域。从下游终端来看,主要以手机、计算机、服务器、通信、工业、汽车等较为高端的领域为主。

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12英寸硅片的主要应用领域

资料来源:SEMI,SUMCO

 

由于12英寸硅片具有生产效率更高、成本更低、应用领域更加高端等优良特点,在下游众多需求的驱动下,目前已经供不用求。根据SUMCO的数据,2021年12英寸硅片需求约为750万片/月,预计未来5年将维持8.4%年的年复合增长率增长,到2026年全球12英寸硅片需求有望达1000万片/月。但即便如此,由于硅片厂扩产滞后晶圆厂,在供给方面,硅片厂的新增产能未来5年只能维持5.3%的年复合增长率增长,因此全球12英寸硅片供需缺口将持续存在。

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资料来源:SUMCO,芯八哥整理

中国方面,12英寸硅片目前仍然处于严重供不应求的状态。根据ICMtia的数据,2021年底国内12英寸半导体硅片供应能力约95万片/月,但是需求量却高达131万片/月左右,远超目前国内厂商的供应能力。

 

| 量价齐升,全球头部硅片厂商涨价不断,相关订单甚至已排到2026年

 

众所周知,硅片是目前应用最大的半导体材料,约占晶圆制造材料35%的份额。在5G、物联网、汽车电子、服务器等需求的带动下,半导体硅片市场持续向好。根据SEMI统计,2016年至2021年全球半导体硅片(不含SOI)销售额从72.09亿美元上升至126.18亿美元,CAGR达11.85%;中国大陆方面,硅片销售额从5亿美元上升至16.56亿美元,CAGR高达27.08%,远超全球的增长率。

 

竞争格局方面,目前全球半导体硅片大部分被海外厂商垄断。根据IC Insights的数据,2020年日本的信越化学、日本盛高(SUMCO)、中国台湾的环球晶圆、德国的Siltronic以及韩国的SKSiltron合计市场份额超过85%。中国大陆方面,由于半导体硅片起步较晚,国产化率较低,特别是12英寸硅片占比仅1%,几乎全部依赖于进口。

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资料来源:SEMI

 

从出货面积来看,2018-2021年,全球半导体硅片出货面积分别为127 亿、118 亿、124 亿、142亿平方英寸。从上述数据可以看出,全球半导体硅片出货量在经历2019 年的低谷后,连续两年出货量加速提升,2021年硅片出货量同比增长14.2%,更是创下历史新高记录。

 

价格方面,从2016年开始,半导体硅片价格上涨势头强劲,从2016 年的 0.67 美元/平方英寸逐渐增长至2020年的0.90 美元/平方英寸。值得注意的是,在景气度不断提升的行情下,2021年半导体硅片的平均价格为0.99 美元/平方英寸,价格较2020年同比增长接近10%。

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资料来源:SEMI

 

由于终端需求强劲、产能供不应求,近期全球头部硅片厂接连发布涨价通知,涨幅至少10%,盛高部分产品更是大涨30%以上。环球晶圆方面,公司表示目前晶圆产能吃紧依旧,已调涨12英寸晶圆现货价,其余产品现货价也将逐步调涨;信越化学方面,在2021年3月宣布由于原材料成本的上升和中国市场需求的强劲增长导致供应短缺,从2021年4月起对其所有硅产品的销售价格提高10%-20%;除了环球晶圆和信越化学外,2022年2月9日,日本半导体硅片巨头盛高在最新业绩说明会上表示,预计12英寸硅片的逻辑、存储器需求将进一步扩大,公司计划在2022年-2024年间将代工厂的长期合约价格再度提高约30%。

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主要头部硅片厂商涨价情况

资料来源:芯八哥整理

 

在缺货的情况下,客户不但接受了调涨价格,而且更愿意以签订长约的方式“抢”产能。据环球晶圆董事长徐秀兰透露,公司全产全销仍无法满足客户需求,2022-2024年产能都已卖光,目前在手订单金额达新台币1000亿元,客户长单都是5年期起订,部分订单甚至长达8年;除了环球晶圆外,盛高会长桥本真幸最近在接受媒体采访时也透露,市场供给吃紧程度比外界想象的严峻许多,客户为确保产能供应,皆积极洽签长约,目前公司产能几乎全被抢光,订单能见度已经看到2026年。

 

| 12英寸硅片自给率不到1%,未来国产替代空间巨大

 

业内人士指出,中国拥有全球最大的半导体终端产品消费市场,每年需要大量的半导体硅片。但是作为芯片制造的必备材料,国内硅片厂商仅占我国硅片市场30%左右的份额,而且以6英寸及以下尺寸为主。

 

值得注意的是,我国目前8英寸硅片国产化率仅10%,12英寸硅片国产化率更是不足1%,因此未来硅片国产替代需求十分旺盛。随着以沪硅产业、立昂微、中环股份等为代表的硅片厂商技术的不断突破和产能的扩张,我国硅片厂商将迎来较好的国产替代发展机会。

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资料来源:芯八哥整理

 

作为国内半导体硅片龙头,沪硅产业引领12英寸硅片国产替代,已在技术上实现12英寸硅片14nm及以上逻辑工艺与3D存储工艺的全覆盖和规模化销售。据了解,沪硅产业的客户已涵盖国内外一线主流晶圆厂,不仅包括中芯国际、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的晶圆制造厂商,也包括格罗方德、恩智浦、意法半导体等国外知名的晶圆制造商。

 

近年来,在硅片行业高景气及国产替代浪潮下,沪硅产业频频加码扩产。5月26日,沪硅产业发布公告称,拟通过全资子公司上海新昇与多个合资方共同出资设立一级、二级、三级控股子公司,在上海临港建设新增30万片集成电路用12英寸高端硅片扩产项目。该扩产项目建成后,沪硅产业12英寸半导体硅片总产能将达到60万片/月。

 

在谈及扩产的原因时,沪硅产业执行副总裁兼董秘李炜指出,扩产是现有产能严重供不求才不得以作出的反应。尤其在12英寸硅片上,现在的情况是公司的产能提升远远赶不上客户的需求。从行业头部厂商来看,五大龙头在过去7年里没有开过新产能,扩产主要也是从去年下半年才纷纷开始启动的,因此即便2024年扩产的新增产能全部开出,也很难会出现产能过剩的情况。

 

至于本次新增产能何时才能贡献业绩,李炜表示:“硅片认证周期普遍比较长,正常顺利情况下完成一次论证需要18个月左右,如果不顺利24个月都有可能。认证通过后到量产阶段也需要一个过程。因此,在把设备全部调通的情况下,没有2-3年想达到量产还是有一定难度的。”

 

除了沪硅产业外,立昂微和中环股份在国内硅片行业也处于发展前列。其中,立昂微在重掺硅片方面技术领先,下游客户包括中芯国际、华虹宏力、华润微电子、士兰微等知名晶圆厂。目前公司拥有15万片/月的12英寸硅片产能,预计扩产后12英寸硅片产能将达到70万片/月;中环股份目前的12英寸硅片生产基地主要分布在天津和江苏宜兴。截止到2021年末,公司已经形成17万片/月的12 英寸产能,预计到2023年底新增产能释放后,将实现60万片/月12 英寸的产能目标。

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国内主要硅片公司12英寸硅片扩产计划

资料来源:芯八哥整理

 

| 写在最后

半导体硅片行业属于制造后周期行业,硅片企业将极大受益于晶圆厂产能投放带来的红利。尤其在硅片市场供给有限、新产能未释放的背景下,晶圆代工厂扩产使得半导体硅片用量需求直线上升,造成硅片供不应求、量价齐升。考虑到硅片厂产能扩建周期多为2年以上,因此未来很长一段时间,硅片供需缺口将持续存在。


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