介绍
半导体是现代数字经济的核心，也是国际竞争的焦点。 半导体单晶硅片作为半导体芯片制造的重要基础材料，是支撑半导体产业发展最重要、应用最广泛的基础功能材料。
行业基本信息
什么是半导体单晶硅片
半导体硅片又称硅片，是制造集成电路的重要材料。 通过光刻和离子注入硅片，可以制成集成电路和各种半导体器件，可用于制造各种功率二极管、功率晶体管、大功率整流器、晶闸管、过压和过流保护器件等功率半导体器件，以及一些传感器和光电器件。
硅晶圆是由硅制成的薄片，直径有 6 英寸、8 英寸、12 英寸和 18 英寸。
晶圆尺寸越大越好吗？
一方面，晶圆的尺寸越大，单个晶圆上可以制造的芯片数量就越多，每个芯片的成本也会降低。
另一方面，晶圆的尺寸越大，在圆形晶圆上制造矩形芯片造成的不可用边缘的损失就越小
有利于进一步降低芯片成本。
同时，半导体硅片的尺寸越大，相应半导体硅片生产线的投资规模越大，对半导体硅片企业的生产技术、设备、材料和工艺要求也就越高。
半导体硅片的分类
根据制造工艺的分类，半导体硅片主要可分为抛光片、外延片和SOI硅片。
单晶硅锭经过切割、研磨和抛光以获得抛光晶圆，抛光晶圆是将硅晶圆的一侧或两侧抛光至原子级平整度。 抛光晶圆可直接用于制造半导体器件，或作为外延片和SOI硅片的衬底材料。
抛光后的晶圆经历外延生长，形成外延晶圆。 外延是通过化学气相沉积在抛光表面上生长一层或多层具有特定掺杂类型、电阻率、厚度和晶格结构的新型硅单晶层。 外延技术可以减少由于硅片中晶体生长引起的缺陷，缺陷密度和氧含量较低。 抛光晶圆提高了器件的可靠性，降低了器件的能耗，因此广泛应用于工业电子、汽车电子等领域。
SOI晶圆，即绝缘体上的硅，是常见的硅基材料之一，其核心特征是在硅顶层和支撑衬底之间引入氧化物绝缘埋层。 适用于需要耐高压、耐恶劣环境、低功耗、高集成度的芯片应用，如射频前端芯片、功率器件、传感器、硅光子器件等芯片产品。
工艺流程
晶体生长过程
抛光板生产的主要工艺流程
半导体晶圆产业链
从半导体晶圆产业链来看，上游是硅晶圆厂商，目前全球市场主要由日本、德国、韩国和中国台湾的龙头厂商占据。
中游是晶圆加工环节，主要分为集成元器件制造商（IDM）和代工厂（foundry）两种商业模式。
产业链下游应用主要涉及智能手机、平板电脑、物联网、汽车电子、军工航天等领域。
行业现状和竞争格局
半导体行业的市场规模总体呈波动上升趋势，主要受宏观经济、下游应用需求和自身产能库存等因素影响。
全球半导体晶圆产业现状
全球半导体行业销售额
从2011年到2021年，全球半导体行业销售额从2,995个增长21 亿美元至 5,558 美元93 亿美元，销售额增长 8559%；其中，2021年全球半导体行业销售额较2020年增长26%23%，是自2010年以来的最大年度增幅。 2022年，全球半导体行业销售额为5735亿美元，较2021年增长33%。
全球半导体晶圆出货面积
2021年全球半导体晶圆出货面积达141家6亿平方英寸，同比增长14%10%，比2017年全球半导体晶圆出货面积增长235亿平方英寸。 2022年全球半导体晶圆出货面积为14713亿平方英寸。
全球半导体晶圆市场规模
2021年全球半导体晶圆市场将达到125家45亿美元，增长率为1230%，比2011年全球半导体晶圆市场规模增长27倍45亿美元。 从2011年到2014年，中国大陆半导体晶圆市场的规模仅占全球的5%至5%在5%之间，随着近年来中国半导体晶圆产业的快速发展，国内市场增速高于全球平均增速，2019年至2021年中国大陆半导体晶圆市场规模已连续超过10亿美元，占全球半导体晶圆市场规模的比重逐年增加， 2021年中国大陆半导体晶圆市场规模将占全球市场的13%2%，比2011年增加8个百分点。
2022年全球半导体晶圆市场规模将达到138亿美元，年复合增长率为1147%。2022年内地市场规模为19亿，2016-2022年年均复合增长率为2505%。
市场竞争特点
目前，全球半导体材料市场主要由海外厂商占据，市场集中度高，领先的半导体材料厂商垄断了绝大多数市场份额，与国际主要半导体材料供应商相比，中国大陆半导体材料企业技术相对薄弱，市场占有率小，技术水平和良率控制等国际先进水平仍然有很大的差距。
半导体硅片是我国半导体产业链与国际先进水平差距最大的环节之一。
市场份额主要由日本信越化学、日本圣高、台湾环球晶圆、德国硅创、韩国Sksiltron五大龙头企业垄断。 2021年，五大重点企业总市场份额为94%。
标杆企业
海外标杆企业
信越化学：全球第一大半导体晶圆制造商。 主要产品包括半导体硅抛光片（包括SOI硅片）和半导体硅外延片。 信越化学于1999年收购了日立的晶圆业务; 2001年，开始批量生产300mm（12英寸）半导体硅片。
sumco：全球第二大半导体晶圆制造商。 其主营业务为半导体硅片的研发、生产和销售，主要产品包括半导体硅抛光片（包括SOI硅片）和半导体硅外延片。
全球硅片：全球第三大半导体晶圆制造商。 主营业务为半导体硅材料生产，主要产品包括硅抛光片（含SOI硅片）和硅外延片，可制造150mm（6英寸mm（8英寸）和300mm（12英寸）硅片。
sksiltron：全球第五大半导体硅片制造商，主营业务为半导体硅片的研发、生产和销售，主要产品包括半导体硅抛光片、半导体硅外延片。 1996年建成200mm（8英寸）半导体硅片生产线，2002年建成300mm（12英寸）半导体硅片生产线。
国内标杆企业
上海硅业：产品类型涵盖300mm（12英寸）抛光晶圆和外延片、200mm（8英寸）及以下抛光晶圆、外延片、200mm（8英寸）及以下SOI硅片。
TCL中环12英寸半导体硅片在关键技术、产品性能和质量上取得重大突破，并已量产，国内领先的数字逻辑芯片和存储芯片制造商; 传统功率半导体产品硅片（5英寸、6英寸、8英寸）业务稳步增长，国内外用户实现稳步增长。
莱昂·麦克主营业务主要分为半导体硅片、半导体功率器件、化合物半导体射频芯片。 产品包括6-12英寸半导体抛光晶圆和外延晶圆，6英寸肖特基芯片和MOSFET芯片，以及6英寸砷化镓微波射频芯片。
未来趋势
半导体晶圆的国内市场机会
中国仍是全球最大的半导体市场，庞大的国内消费市场是中国半导体产业可持续发展的重要推动力。
半导体产业是一个高科技、高投入、高风险的产业，其发展离不开国家政策的长期支持。
在国际冲突加剧的背景下，国内企业采购国产材料的意愿大幅提升，国产半导体硅片进入下游市场的壁垒降低。
行业建议
行业风险与提示 热机计划 作为半导体的基础基板，硅片的质量要求和生产工艺极为困难，必须具有较高的纯度标准（纯度要求：99999999999%，11个9或更多）;硅片表面的高度落差应小于1纳米，微粒应小于1纳米，杂质含量应小于100亿分之一。 随着制造工艺的进步，对芯片缺陷密度和缺陷尺寸的容忍度不断降低，硅片的质量将直接影响成品芯片的质量和良率，未来对质量的要求将变得更加严格。
为了保证芯片的质量，晶圆厂商需要从晶圆厂商那里经过严格而长期的质量认证周期，一旦通过验证，双方将形成长期稳定的合作关系。
硅晶圆正在向大尺寸迭代，目前全球先进的制造工艺都在使用12英寸的大硅晶圆。 18英寸是下一个技术节点。