一、簡述
硅片（也稱硅晶圓，sillicon wafer）是由硅元素加以純化（99.9999999%～99.99999999999%），并將高純多晶硅融解拉出單晶硅晶棒，然后經過輥磨、切割、研磨、拋光，清洗等工序，成為制造半導體器件的襯底材料。
1.1?硅片與產業鏈????
硅片處于半導體產業鏈的上游，為半導體行業發展提供基礎支撐。其由硅片生產制造商將原材料加工制造而成，主要用于制作集成電路等半導體器件，進而應用于通信、計算機、汽車電子、消費電子、醫療電子、智能電網等領域。
▼圖1.?半導體產業鏈
1.2?四代半導體材料
現如今，第四代半導體已經在全球半導體市場初露頭角。其中，四代半導體的進化之路如下所示：
第一代半導體的材料主要為鍺（Ge）和硅（Si）。其具有禁帶寬度低，電子遷移率較高，熱導率較低的特點，主要用于制作集成電路，低壓、低頻、中功率晶體管以及光電探測器等。
第二代半導體材料主要為砷化鎵（GaAs）和磷化銦（lnP），其具有禁帶寬度適中，電子遷移率高，高頻、高溫、低溫性能好、抗輻射能力強等特點，主要適用于制作高速、高頻、大功率以及發光電子器件，更是制作高性能微波、亳米波器件及發光器件的優良材料。
第三代半導體材料以氮化鎵（GaN）和碳化硅（SiC）為主，其具有更寬的禁帶寬度、更高的導熱率、更高的抗輻射能力、更大的電子飽和漂移速率等特性。
第三代半導體材料可以實現更好的電子濃度和運動控制，更適合于制作高溫、高頻、抗輻射及大功率電子器件，在光電子和微電子領域具有重要的應用價值。
目前，市場火熱的5G基站、新能源汽車和快充等都是第三代半導體的重要應用領域。
第四代半導體材料以氧化鎵（Ga2O3）為代表，其體積更小、能耗更低、功能更強、導電性能和發光特性良好。因此，其在光電子器件方面有廣闊的應用前景，被用作于鎵基半導體材料的絕緣層，以及紫外線濾光片。
▼表1. 四代半導體性能及應用對比
越先進的芯片，使用的硅片尺寸越大，硅片的利用率越高，芯片的生產成本越低，因此硅片大尺寸化乃大勢所趨。市場上硅片尺寸有50mm（2吋）、75mm（3吋）、100mm（4吋）、150mm（6吋）、200mm（8吋）和300mm（12吋），其中主流尺寸為8吋和12吋，根據SEMI 2021年的數據，8吋與12吋晶圓在硅片市場的占有率分別達到25%和69%。受中美貿易戰及半導體行業景氣度下降的影響，全球硅片市場規模在2019年出現短暫下滑。但隨著人工智能的快速發展，以及物聯網、智能手機、新能源汽車等新興產業的迅速崛起，2020年至今全球硅片市場規模恢復穩步增長態勢。截至2022年，全球硅片市場已達到147.13億平方英寸的出貨面積和138億美元的總營收，分別同比增長3.87%和9.35%。從成立時間上看，中國大陸半導體廠商普遍建立于21世紀，略微滯后于中國臺灣及境外廠商。目前，12吋硅晶圓的市場仍大多被韓國、日本、德國、法國等國家和中國臺灣地區占據。而中國大陸的硅片廠則以8吋硅晶圓的生產為主，并不斷向更大尺寸的硅片發展。全球硅片市場集中度高，前六大供應商（信越化學、勝高、環球晶圓、世創電子、SK Siltron和Soitec）占領的市場份額高達95%，其余廠商僅占5%左右。2018年至2022年，各家市場份額占比幾乎沒有波動，市場格局已然形成。其中日本兩家企業——信越和勝高，擁有市場50%的份額，占據半壁江山。▼圖3. 2018~2022全球前六大硅片供應商份額保持穩定▼圖4. 2018~2022全球前六大硅片供應商各自市場份額滬硅產業、TCL中環（中環領先）與立昂微（金瑞泓）為中國大陸上市的硅片生產企業。上海硅產業集團作為中國大陸規模最大的半導體硅片生產企業之一，承包了中國大陸硅片市場近20%的市場份額，亦是中國大陸率先實現300mm半導體硅片規模化銷售的企業。2015年成立以來，通過對上海新昇、新傲科技、Okmetic三家主要子公司的收購，上海硅產業集團很快成為我國半導體硅片行業領導者。目前滬硅產業大硅片成熟制程良率穩定，公司營收增長率超過行業平均值，但是在規模上與國外領先企業仍然存在較大差距；但作為國內大硅片領軍企業，滬硅產業致力于國產替代的戰略重點，客戶認證與營收規模都在快速增加，具有良好的發展前景。TCL中環新能源科技股份有限公司（下稱“TCL中環”）成立于1999年，前身為天津中環半導體股份有限公司（簡稱“中環股份”），被TCL科技收購后，于2022年6月更名為“TCL中環”。TCL中環立足于光伏單晶硅，近年來積極布局半導體硅片產業。TCL中環的主營業務圍繞硅材料展開，以單晶硅為起點和基礎，縱向在半導體材料制造和新能源光伏制造領域延伸，形成半導體材料板塊、光伏材料板塊和光伏電池及組件板塊；橫向在強關聯的其他領域擴展，形成光伏發電板塊，包括地面集中式光伏電站和分布式光伏電站。作為半導體硅片與光伏硅片的“雙龍頭”，TCL中環在生產規模、成本控制等方面均具有強大的競爭力；此外，其在技術壁壘較高的12吋晶圓與輕摻雜硅片也建立起獨特優勢，發展前景廣闊。杭州立昂微電子股份有限公司（Hangzhou Lion Microelectronics Co., Ltd.，下稱“立昂微”）于2002年3月在浙江杭州成立，前身為杭州立昂電子有限公司（立昂有限），是一家專注于集成電路用半導體材料、半導體功率芯片、集成電路芯片的設計、開發、制造與銷售的高新技術企業。立昂微作為我國領先的硅片供應商，承包了中國大陸超過10%的市場份額。現擁有杭州、寧波、衢州、嘉興、海寧五大經營基地。立昂微業務貫通產業上下游，涵蓋從硅料、硅片到分立器件芯片與分立器件成品的生產、制造與銷售，其半導體硅片、半導體功率器件與化合物半導體射頻芯片三大業務模塊相互支撐，優勢互補，共同奠定了如今的市場地位。立昂微在8吋及以下半導體硅片領域已具備相對成熟的制造工藝，憑借其較為穩定的質量與相對齊全的規格門類，獲得了略高于國內競爭對手的定價。在重摻系列的某些優勢品種上，定價甚至超過全球頭部硅片供應商；但在12吋硅片生產領域則尚處于產能爬坡的前期階段，對比國內同類型廠商，可能面臨較大的市場競爭壓力。目前，我國大陸地區統計到的硅片廠共有約50家，其中絕大部分來自于大陸供應商。非大陸企業中只有環球晶圓在江蘇昆山設有一硅片廠；而中國大陸廠商基本都將工廠設置在本土，唯一例外的是滬硅產業于2016年在芬蘭收購的兩個硅片廠以生產拋光片和SOI片（不在本圖統計中）。我國硅片市場起步較晚，2015年后初步形成規模，此后一直到2022年都處于快速擴張階段。伴隨著硅片行業的逐步復蘇與國產替代化發展，我國三家代表性的上市企業滬硅產業、TCL中環與立昂微（金瑞泓）的相關營收規模比蕭條期末都至少實現了翻倍，其中TCL中環的硅片營收規模甚至翻了5倍。這一時期的主要增長動力有二：2015年后8吋晶圓生產部分實現了國產替代；2018年后12吋晶圓開始逐漸打破完全依賴進口的局面，滬硅產業、TCL中環等率先發展了12吋產能，如今已具備一定規模。從市占率情況看，國內廠商規模與國際龍頭仍存在較大差距。而在國內廠商中，滬硅產業規模處于領先地位。但由于近年來國內廠商的擴張速度遠超國際平均增速，未來的市占率情況可能會發生較大變化。從毛利率情況看，國際巨頭信越化學遙遙領先，國內廠商中立昂微毛利水平與之接近，主要由于其高定價創造了較大的利潤空間：在8吋及以下半導體硅片領域，立昂微憑借較為穩定的質量獲得了略高于國內競爭對手的定價；在重摻系列的某些優勢品種上，定價甚至超過全球頭部硅片供應商。而滬硅產業與TCL的毛利水平則低于二者許多。從成長性看，國內廠商15年以來一直處于高速擴張階段，增速明顯高于國際龍頭廠商。并且隨著半導體產業國產替代化的進行，中國作為最大的硅片市場國之一，有著廣闊的成長空間。從抗沖擊力情況看，與國際龍頭相比，國內廠商也偏弱。其中TCL中環最為穩定，一方面由于其進入硅片行業時間最早，已進入了穩定期，其輕摻硅片作為優勢產品為企業提供穩定的收入；另一方面，作為國內光伏硅片龍頭之一，光伏業務的發展一定程度上沖抵了硅片行業周期性波動的影響。而滬硅產業的波動主要受到其12吋新產線建設的影響：早期大量的設備投資造成高折舊，同時較低的生產良率導致了毛利的下滑，但隨著滬硅產業已進入穩定生產供貨階段，毛利率逐漸回升并趨于穩定。從重視研發創新的程度看，國內廠商研發投入占營收比例遠高于國際龍頭。一方面受到生產規模的影響，隨著生產規模的擴大邊際成本趨近于零。作為龍頭企業的信越化學，其研發投入占比的偏低并不意味著絕對投入金額偏少；另一方面，二者處于不同發展階段：作為后進入者的國內廠商需要更高的研發投入來彌補行業先入者的先發優勢。2006年以來，全球硅片行業經歷了泡沫、崩潰、蕭條、恢復四個階段。在反復的周期性變化中，我們發現行業龍頭往往呈現出高市占率、高毛利率、利潤波動小的特征，而追趕者則通常呈現出高成長性、低毛利、波動大、研發投入占比高的特征。此外，行業發展歷史也給我們以兩點啟示：一是，時刻關注行業周期性變化，切忌盲目投產，在低谷時降低風險往往比在高潮時抓住機遇更為重要；二是，緊抓高競爭壁壘的核心業務，提高技術實力，警惕陷入低價競爭的循環。
