在可预见的未来,硅片尺寸逐步加大是硅片发展的主要方向。硅片尺寸越大,后期每块芯片的加工和处理时间都会相应减少,这是出于规模效应的考虑。首先,更大直径的硅片可以减少边缘芯片,提高生产成品率;其次,在同一工艺过程中能一次性处理更多的芯片,设备的重复利用率提高了。
从现在的状态已经能看到,大尺寸硅片市场正在持续扩大,挤压8寸及以下市场空间。近年来12寸硅片占比持续提升,从2014年的61.1%上升到2020年的68.4%,6寸和8寸硅片的市场将被逐步挤压。
目前,我国仅少部分企业可以供应8寸的半导体硅片,4-6寸的硅片基本实现100%自给率,而12寸的硅片供应处于空白。2016年我国生产的8寸硅片数量仅为120万片,只满足了12.5%的国内需求,2017年产能利用率有所提高,但即使产能全开也仅能实现30%的自给率,12寸硅片的国内需求则达到约50万片/月,完全依赖进口来满足需求。
在本轮的硅片涨价中,台积电等主要的晶圆代工厂商为了保证未来的扩产计划不受影响,纷纷倾向与硅片供应商签订长期的保量不保价合约。
而一些规模较小的半导体新进入者,只能通过溢价的方式来争抢货源,包括合肥晶合、合肥睿力等,都提出20%的溢价来和台积电争抢硅片原材料。硅片作为半导体产业发展的基础材料,而我国要大力发展新兴科技,需要保证硅片材料的自主可控,否则将时刻面临材料短缺、产业链断裂的威胁。主要的半导体硅片生产商都与半导体生产巨头长期合作,因此在产能有限的情况下,硅片巨头会优先给台积电等厂商供货。
这一方面是由于科技发展大势的推动,另一方面也是当前供需格局而倒逼我国必须进行半导体硅片国产化。而行业格局的转变,中国大陆将作为未来全球新增产线的重点区域,迎来千亿量级的设备采购需求。
3.4半导体硅片涨价趋势已现,未来供需缺口仍在
集成电路制造的过程就是硅片附加值快速增长的过程,半导体市场与硅片市场表现出高度的一致性,半导体销售额的强势复苏伴随着硅片出货量的同期大增。根据SEMI 的统计数据,2017年Q3全球半导体硅片出货量合计达到2997百万平方英寸,同比增长9.8%,已连续6个季度刷新最高出货量记录。2016Q4-2017Q3这一年期间,半导体硅片出货量达到11597百万平方英寸,同比增长10.7%。
正因为半导体行业的再次景气,硅片行业从中收益,供不应求的态势使得硅片的价格一路攀升。日本信越、SUMCO 等全球半导体硅片主要供应商已经连续多次调涨12英寸硅片价格,SUMCO 的12英寸硅片签约价已提高到每片120 美元,相比2016年底的75美元上涨幅度达到60%,且涨价趋势正快速从12英寸的大尺寸硅片向8英寸、6英寸的硅片蔓延。
虽然大尺寸硅片是行业发展趋势,但是由于全球半导体行业高度景气,目前主流300mm和200mm硅片均属于供不应求状态。此外,下游半导体企业库存逐步下降,根据SUMCO预计,其客户的库存指数从2017年开始逐步下降,库存目前已达到近几年的最低水平,行业较低的库存水平也会加剧产品价格的向上波动程度。
消费电子、汽车电子、人工智能、5G、物联网等行业的新需求导致半导体芯片应用领域快速扩张,对应的是12寸硅片需求的快速增加。SUMCO预计2016-2020年期间,12寸硅片的月总需求将从530万片增长至640万片,增长除了消费电子以为,还主要来自于逻辑芯片、DRAM 和NADA,此外区块链技术的发展也使得比特币等虚拟货币的挖矿需求不断上升,比特币挖矿芯片进而带来12寸硅片的新增需求。