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“卡脖子”的半导体硅片,硅产业做的如何?     

半导体硅片是芯片制造最重要的材料,是半导体产业的基石。同时半导体硅片也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。硅产业是我国率先实现300mm半导体硅片规模化生产的企业,300mm半导体硅片相关的技术达到了国内领先水平。在硅产业即将上市前,我们尝试回答下面几个问题:

作为率先实现300mm半导体硅片生产化的企业,核心护城河在哪里?硅晶圆到底是怎样的生意?作为率先实现300mm半导体硅片生产化的企业,核心护城河在哪里?

半导体硅片发展迅速

常见的半导体材料包括硅(Si)、锗(Ge)等元素半导体及砷化镓(GaAs)、氮化镓(GaN)等化合物半导体。硅基半导体材料是目前产量最大、应用最广的半导体材料,90%以上的半导体产品是用硅基材料制作的。

半导体硅片制造,与光伏所用的硅片的技术难度不同,其工艺更加复杂与精密,其纯度基本在99.999999999%以上,远高于光伏用硅片。

其制作工艺简单来说,就是将多晶硅锭,先在单晶炉中熔化生成单晶棒,然后拉制并切割成光滑度和平整度很高、厚度很小的圆形晶片,并在圆形晶片上形成一种特殊层。

来源:招商证券

而半导体硅片的直径越大,在单片硅片上可制造的芯片数量就越多,单位芯片的成本随之降低。

1965年,戈登摩尔提出摩尔定律:集成电路上所集成的晶体管数量,每隔18个月就提升一倍,相应的集成电路性能增强一倍,成本随之下降一半。对于芯片制造企业而言,这意味着需要不断提升单片硅片可生产的芯片数量、降低单 片硅片的制造成本以便与摩尔定律同步。

半导体硅片的尺寸(以直径计算)主要有50mm(2 英寸)、75mm(3 英寸)、100mm(4 英寸)、150mm(6 英寸)、200mm(8 英寸)与 300mm(12 英寸)等规格。在摩尔定律的影响下,半导体硅片正在不断向大尺寸的方向发展。

半导体硅片技术演进史 来源:招股书

在圆形的硅片上制造矩形的芯片会使硅片边缘处的一些区域无法被利用,必然会浪费部分硅片。硅片的尺寸越大,相对而言硅片边缘的损失会越小,有利于进一步降低芯片的成本。例如,在同样的工艺条件下,300mm 半导体硅片的可使用面积超过200mm硅片的两倍以上,可使用率(衡量单位晶圆可生产的芯片数量的指标)是200mm 硅片的2.5倍左右。

数据来源:台湾联华电子

200mm、300mm硅片需求如何?

虽说硅片尺寸越大越好,但是大部分200mm 及以下芯片制造生产线投产时间较早,绝大部分设备已折旧完毕,因此200mm 及以下半导体硅片对应的芯片制造成本往往较低,在部分领域使用200mm 及以下半导体硅片的综合成本可能并不高于300mm半导体硅片。此外,在高精度模拟电路、射频前端芯片、嵌入式存储器、CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器、高压 MOS 等特殊产品方面,200mm 及以下芯片制造的工艺更为成熟。

所以,200mm及以下半导体硅片的需求依然存在。并且随着汽车电子、工业电子等应用的驱动,200mm 半导体硅片的需求呈上涨趋势。目前,除特殊产品外,200mm 及以下半导体硅片的需求主要来源于功率器件、电源管理器、非易失性存储器、MEMS、显示驱动芯片与指纹识别芯片等,终端应用领域主要为移动通信、汽车电子、物联网、工业电子等。

300mm半导体硅片的需求主要来源于存储芯片、图像处理芯片、通用处理器芯片、高性能 FPGA(现场可编程门阵列)与 ASIC(专用集成电路),终端应用主要为智能手机、计算机、云计算、人工智能、SSD(固态存储硬盘)等较为高端领域。

300mm硅片有望放量

硅产业集团,成立于2015年。上海国盛集团(上海市国有投资平台)和产业投资基金(国家集成电路投资基金,简称大基金,是中国半导体行业产业引导基金)分别持有硅产业30.48%股权,并列0大股东。硅产业无实际控制人。

其主营产品为半导体用硅片,涵盖200mm(8英寸)和300mm(12英寸)两大系列,是目前半导体硅片的主流系列。2016年至2018年,营业收入分别为2.7亿元、6.94亿元、10.10亿元;净利润为-0.91亿元、2.18亿元、0.1亿元;经营活动现金净流量为1.54亿元、1.23亿元、3.27亿元;毛利率为13.83%、23.08%、21.99%;净利率为-33.72%、31.37%、0.96%。

公司发展态势良好,营收三年复合增速为93%,毛利率呈整体上升趋势,经营活动净现金流持续增加,净利润也扭0为盈。

从收入、毛利润的结构上看,主要以8英寸产品为主,营收占比85%,毛利占比98.7%。12英寸也从2018年开始放量,截止2019年1季度,已经实现毛利率转正。

200mm半导体硅片业务——俗称8英寸硅片,主要是指直径为200mm的硅片,主要应用于射频、传感器、模拟芯片、功率器件和分立器件领域,该领域对芯片制程先进性要求不高。行业成熟企业毛利率为20-35%。2019年1季度毛利率为35.96%。

300mm半导体硅片—俗称12英寸硅片,直径为300mm。一般来说,在相同条件下,12英寸半导体硅片可使用面积是8英寸的两倍以上,可生产的芯片数量是2.5倍左右。主要应用于存储、通用处理器、图形处理等领域。行业成熟企业12英寸毛利率为30%-35%。硅产业的12英寸业务目前处于产能爬坡中,规模经济效应还没有体现,2019年1季度毛利率仅为2.54%。

来源:招股书

结束语

12英寸硅片产能爬坡是影响硅产业未来增长的关键。我们将在后续文章中继续分析硅产业的技术实力、成长持续性和潜在风险。

本文仅代表作者个人观点,不代表道科创平台。文章观点仅供交流、分享,不构成对投资人的任何投资建议。据此操作,风险自担。

来源:道科创

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