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半导体——涨价潮的背后,剖析硅片市场供需结构

孤木云烟2019-02-10 13:25:47

硅片是晶圆厂最重要的上游原材料,其供需情况与价格趋势能充分反映半导体行业的景气度。进入2018 年,全球半导体产业增速环比有所放缓,但硅片涨价潮依旧持续。是下游需求猛烈,还是上游供给有限,这一议题值得深入研究。本文参考了SUMCO,台积电等公司提供的原始数据,将硅片的供给端,需求端和价格端等多个核心问题分析如下,以供各位投资者参考。

一、硅片产业简介

1. 硅片是半导体生产的重要原材料

硅片是生产集成电路所用的载体,作为晶圆厂最重要的上游原材料,硅片供需情况与价格趋势能充分反映半导体行业的景气度。

2017 年,全球晶圆制造材料市场规模259.8 亿美元,其中硅片市场规模75.8 亿美元。占比29.17%,往后分别是电子气体,掩膜,其他材料,光刻胶配套试剂,CMP 材料,光刻胶,工艺化学品,靶材,SOI。


2. 半导体硅片的主流厂商

目前在全球半导体材料产业链中国外巨头占据了主要的市场份额。其中日本信越(4063.T),SUMCO(3436.T),台湾环球晶圆(6488.TW)三家更是占据了硅片70%的市场份额,且集中度持续提升,紧扼全球晶圆制造的咽喉。


根据芯思想统计,截止2017 年11 月,我国12 寸硅片需求量为45 万片(包括三星西安、SK 海力士无锡、英特尔大连、联芯厦门),随着晶合集成、台积电南京和格芯成都的陆续投产,加上紫光南京、长鑫合肥、晋华集成三大存储芯片厂的建成,预估到2020 年我国12 寸硅片月需求量为80-100 万片。抛开外资晶圆厂(三星西安、SK 海力士无锡、英特尔大连、联芯厦门、台积电南京、格芯成都)的产能,国内的月需求量约为40-50 万片。


目前我国12 英寸硅片主要依赖进口,但规划中的月产能已经达到120 万片,后续如均能顺利量产,可基本满足国内需求。

其中,中环股份(002129.SZ)于2017 年10 月13 日和无锡市签署《战略合作协议》,共同在宜兴市建设集成电路用大硅片生产与制造项目。项目总投资约30 亿美元,一期投资约15 亿美元;上海新阳(300236.SZ)参股的上海新昇目前已经实现了挡片的批量供货,正片也有小批量样片实现销售,目前产能4-5 万片/月,预计2018 年产能可达10 万片/月;重庆超硅的12 寸硅片开发进展也较为顺利;其他厂商,如宁夏银和、金瑞泓、合晶郑州、奕斯伟西安、江苏协鑫等也建议关注。


二、需求端:12 寸硅片市场需求及驱动力分析

1. 硅片出货面积与半导体市场规模有一定关联度

根据SEMI 的数据统计,全球硅片市场在2017 年共计出货118.1 亿平方英寸,由于8寸硅片面积为50.24 平方英寸,12 寸硅片面积为113.04 平方英寸,则2017 年全球硅片出货量为2.35 亿片等效8 寸硅片,1.04 亿片等效12 寸硅片,同比增长9.99%。


2. 3D NAND 驱动12 寸硅片的需求增长

中,由于2D NAND 的需求会被3D 逐步替代,所以2D 的市场需求将萎缩,复合增长率为-17.65%,而3D NAND 对硅片需求的复合增长率为16.76%,成为未来3 年里硅片产业需求的主要驱动力。

除此之外,逻辑芯片也有较快增长,这主要归功于逻辑芯片的制程演进在逐步放缓。逻辑芯片在未来三年内对硅片的需求的复合增长率为6.27%。


三、供给端:12 寸硅片扩产保守之缘由探析

1. 激进扩产带来硅片产能过剩的十年

从SUMCO 角度来看,公司在2008 年-2010 年间在客户的需求指引下扩产,却遭遇了严重的产能过剩,硅片价格连续多年持续下跌,2009 年毛利率甚至都跌到-25.5%。直至2013 年SUMCO 的净利润才开始回正。


四、价格端:12 寸硅片涨价影响及观测指标

1. 12 寸硅片涨价趋势分析

目前,12 寸硅片处于供不应求的状态。展望全年,SUMCO 预计12 寸硅片的价格在2018年将提升20%(18 年Q4 相比16 年Q4 提升40%),同时19 年涨价趋势不变,有较多晶圆厂更是开始2021 年的价格谈判。


通过产业链调研我们了解到,2018 年一季度28nm 以上的12 寸硅片价格为120 美元,而14nm 所用的硅片更是高达200 美元。硅片价格高涨,推动了硅片厂的盈利能力。以SUMCO 为例,公司在2017 年的毛利为26.13%,净利为10.37%;而2018 年一季度毛利再度创下历史新高,毛利达34.22%,净利16.52%。


2. 晶圆厂库存采购比是重要的观测指标


供需紧张会推动硅片价格上涨,但是否会出现供不应求,影响晶圆厂正常生产的情况呢?

这个时候就需要通过一个高频数据来观测硅片行业的供需结构,一般我们会选用库存采购比指标。库存采购比等于晶圆厂的库存硅片存货除以每月实际采购量。从16 年下半年开始,硅片售价逐步上涨,晶圆厂的库存也随之逐步下滑。2017 年1 月,全球晶圆厂给到硅片厂的12 寸硅片订单需求为187.7 万片,实际采购量176.1 万片,库存量为157.7 万片,库存采购比为89.5%。往后库存采购比逐月下滑,2017 年3 月库存采购比下降至83.4%,2017 年9 月降至谷底,为65.0%,往后库存采购比基本稳定,2018 年3 月,全球晶圆

厂采购量为195.4 万片,库存126 万片,库存采购比为64.5%,连续7 个月维持稳定。


我们预计,未来12 寸晶圆厂的库存采购比将维持在65%左右的动态平衡,若库存采购比提升,则意味着12 寸硅片的供需关系趋缓,价格有望回落。若库存采购比向下突破,则意味着12 寸硅片极度紧缺,可能出现断供的危险。


五、8 寸硅片的供需关系及价格趋势

8 寸硅片出货量及涨价情况分析

2017 年,8 寸硅片出货量同比增幅较大,在指纹识别等应用的带动下,全年总需求为2110 万片,同比增长14.36%。

进入2018 年,指纹识别应用需求有了明显下滑,但汽车电子、工业应用、IOT 等下游应用需求增速较快;同时功率器件、射频及传感器等产品在性能与成本效率的共同驱动下,持续从6 寸向8 寸迁移,所以8 寸硅片同样供不应求。2018 年Q1 同比增长10%,进入Q2,SUMCO 预计8 寸需求的增速将略放缓,但供需紧张持续。

价格方面,根据SEMI 提供的数据,2016 年Q1 8 寸硅片价格为历史低点,每平方英寸仅为0.66 美元每平方英寸,而2017 年Q4 的价格提升到0.79 美元,即39.7 美元每片,相比低点增长了19.7%。


指纹识别芯片对于8 寸供需结构的影响

指纹识别作为2017 年8 寸厂的核心驱动力之一,在2018 年将面临明显下滑:苹果新机采用结构光人脸识别方案;以OPPO 为代表的国产安卓厂商会在部分机型上也将不再采用指纹识别芯片,再加之指纹识别芯片Die Size 也在不断减小,所以8 寸硅片的供需结构有望得到一些缓解。


8 寸芯片产品向12 寸转移的趋势


通过产业链调研,我们了解到,随着芯片版本的迭代,性能的提升,需要不断升级制程工艺。有较多芯片产品,如LCD 驱动芯片,CIS 芯片,MCU 等,其高性能产品已采用了12 寸工艺。

以LCD 驱动芯片为例,目前约有40%以上的LCD 驱动芯片提供了对FHD 分辨率的支持,为了更小更轻薄更省电,FHD 分辨率的LCD 驱动芯片在12 寸晶圆厂生产。其中外挂RAM 的方案为80nm,而内置RAM 的方案则转向55nm/40nm。

CIS 芯片方面,目前800 万像素以下的CIS 芯片还停留在8 寸晶圆厂做代工,如国内的思比科,格科微的产品便是典例。而800 万像素以上的CIS 芯片,则需要转进12 寸晶圆厂,采用55nm 制程工艺。

MCU 方面,采用ARM Cortex-M4 的处理器需要采用12 寸工艺。而M3 以及M0 则一般在8 寸晶圆厂生产。


8 寸晶圆厂通过涨价传导成本压力


晶圆厂方面,由于绝大多数8 寸晶圆厂均已折旧完毕,所以wafer 成本占比较高,一般在10-15%之间,硅片涨价对于8 寸晶圆厂成本影响明显。

同时,由于设备难以购买,所以全球8 寸线产能扩张有限,目前全球8 寸线总产能为540 万片/月,预计到了2021 年,总产能将攀升到575 万片。其中中国贡献了绝大部分增量,2017 年到2021 年,中国的8 寸产能同比增长34%。目前国内扩产项目主要有:

  1. 燕东微电子:5 万片每月;2. 中芯宁波:5 万片每月;3. 中芯天津T1B:扩产至10万片每月。




六、国内产业链标的梳理

硅片厂商:上海新昇(上海新阳(300236.SZ)参股24.36%)的大硅片项目目前已经实现了挡片的批量供货,正片也有小批量样片实现销售,目前产能4-5 万片/月,预计2018 年产能可达10 万片/月;中环股份(002129.SZ)于2017 年10 月13 日和无锡市签署《战略合作协议》,共同在宜兴市建设集成电路用大硅片生产与制造项目。项目总投资约30 亿美元,一期投资约15 亿美元;重庆超硅的12 寸硅片开发进展也较为顺利。同时硅产业集团旗下的上海新傲的SOI 产线是中国硅片产业的一大亮点;其他厂商,如有研半导体、宁夏银和、金瑞泓、合晶郑州、奕斯伟西安、江苏协鑫等也建议关注。


晶设备方面:盛机电(300316.SZ)于2017 年10 月13 日协同中环股份和无锡市签署《战略合作协议》,共同在宜兴市建设集成电路用大硅片生产与制造项目。目前晶盛机电可以向下游客户提供从长晶,滚磨,截断,抛光等硅片生产的全套解决方案。公司在半导体硅片领域的主要客户包括有研半导体、台湾合晶、中环股份、金瑞泓等企业。


晶圆厂与IDM 方面:由于12 寸晶圆厂面临激烈的价格竞争,没有涨价动力,所以我们更建议关注8 寸晶圆厂华虹半导体(1347.HK),公司于2017 年下半年对部分客户调价,受益于此,公司2017 年Q3 的毛利升至35.24%的历史高点,但由于近期没有涨价动作,且硅片价格持续攀升,所以毛利率又回落到31.9%的水平,预计公司在Q2 末还会有一些调价。另外,国内IDM 厂中,士兰微(600460.SH)的8 寸线也同样受益于功率半导体需求以及上游硅片价格传导。非上市晶圆厂中,建议关注华润上华。



龙头标的——上海新阳:半导体化学品企业+参股大硅片项目


 公司所从事的主要业务为半导体专用化学材料及配套设备的研发设计、生产制造、销售服务。公司主要产品为半导体领域专用的电子化学品及其配套设备产品。在半导体传统封装领域已经成为国内市场的主流供应商,客户包括中芯国际、无锡海力士、华力微电子、通富微电、苏州晶方、长电等。

公司目前拥有引脚线表面处理化学品产能 4600 吨/年,晶圆镀铜、清洗化学品产能 2000 吨/年,公司参股新昇大硅片项目比例达 27.57%,目前项目有序推进,初期及三期达产产能为 15、60 万片/月。公司目前拥有引脚线表面处理化学品产能 4600 吨/年,晶圆镀铜、清洗化学品产能 2000 吨/年,公司参股新昇大硅片项目比例达 27.57%,目前项目有序推进,初期及三期达产产能为 15、60 万片/月。


声明:本文数据来自公开研报。




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