半导体产业及半导体石英坩埚行业发展情况
思瀚产业研究院 美晶新材    2024-04-01

石英坩埚行业的上游主要为石英砂行业，石英砂是石英坩埚的关键原材料，下游行业为半导体和光伏硅片制造行业。石英坩埚行业受其下游应用领域的发展影响较大。

随着半导体制程的不断缩小，芯片制造工艺对半导体硅片缺陷容忍度不断降低，尤其是在逻辑、存储等高端 IC（集成电路）芯片的制备过程中，对于半导体坩埚的洁净度及均一性提出更为严苛的要求（高纯半导体合成石英坩埚内层要求 8N 以上纯度）；在光伏领域，对于降本增效的追求，驱动光伏硅片行业技术快速迭代，高品质的大尺寸、长寿命光伏石英坩埚需求持续提升。

（1）半导体产业发展情况

半导体产业作为信息技术的基础，拥有重要的地位。半导体材料制成的芯片是电子产品的核心，涉及到手机、电脑、电视、汽车、工业自动化等领域，是现代社会不可或缺的元器件。

半导体行业主要包括设计、制造、封装环节。

当前主流为 8 英寸/12 英寸硅片，在国内半导体头部企业高强度研发投入下，国内 12 英寸硅片关键技术研发取得了长足进步，先进制程硅片技术正在加速突破，但生产硅片相关的核心耗材仍以进口为主，比如国内半导体石英坩埚市场约 2/3 市场份额由外资厂商占据。

半导体行业在经历了 2021 年高速增长之后，随着前期扩产产能的逐步释放，以及受国际环境、全球经济发展滞缓等因素影响，2022-2023 年全球半导体市场增速放缓，但 5G、自动驾驶、数据中心、工业自动化、人工智能等新兴产业的快速发展推动半导体行业持续增长。

据弗若斯特沙利文统计，2022 年全球晶圆制造市场规模为 5,819 亿美元，同比增长 7.38%，至 2027 年，行业规模有望达到 8,791 亿美元，年复合增长8.6%。

中国半导体行业市场规模在国家政策、下游终端应用市场扩展的推动下快速增长，特别是人工智能、区块链、物联网、汽车电子等新兴应用领域的扩张，引领全球半导体行业进入新一轮上行周期。据美国半导体行业协会（SIA）数据，2022 年我国集成电路销售额达 1,804 亿美元，较 5 年前增长 37.19%。

另外，在我国政策的强力推动下，我国集成电路行业与国际先进水平的差距逐步缩小，国产替代具备技术可行性，2022 年中国半导体销售额占全球比例达 31.42%。2014-2022 年全球、中国半导体销售额和中国占全球比例如下图所示：

（2）半导体硅片发展情况

硅片是用量最大的半导体材料，90%以上半导体产品使用硅片制造。据国际半导体产业协会（SEMI）统计，2022 年全球半导体硅片出货面积达 147.13亿平方英寸，同比增长 3.9%；总营收 138.31 亿美元，同比增长 9.5%，均创下历史新高。

半导体硅片领域具有技术门槛高、验证时间长的特性，目前行业龙头仍为外资及台资企业且行业集中度高，前五大半导体硅片厂商（Shin-Etsu、SUMCO、GlobalWafers、Siltronic AG、SK Siltron）合计市占率超过 85%。与发达国家和地区相比，目前中国在半导体产业链的分工仍处于相对弱势地位，半导体材料和设备行业将成为未来增长的重点。

中国是全球最大半导体终端产品消费市场和制造市场。近年来，中国多次召开国务院常务会议、中央经济工作会议、中央深改委会议等推动实施半导体领域优惠产业政策，国产替代进程快速推进，也驱动高端半导体产业加速向中国转移。国内企业随着生产制造能力的提升，已初步实现小尺寸硅片的国产替代，并积极扩大 12 英寸硅片产能。

硅片尺寸越大，在单片硅片上制造的芯片数量就越多，单位芯片的成本随之降低。在同样的工艺条件下，12 英寸半导体硅片的可使用面积超过 8 英寸半导体硅片的两倍以上，可使用率（单位晶圆可生产的芯片数量）是 8 英寸半导体硅片的 2.5 倍左右，同时 12 英寸硅片在先进制程上使用较多。未来，6 英寸硅片产能将逐步向 8 英寸转移，而 8 英寸硅片产能将逐步向 12 英寸转移，向大尺寸方向发展是半导体硅片行业基本的发展趋势。

根据国内半导体硅片企业的公开披露信息及研究报告，截至 2022 年末，上海新昇的 12 英寸半导体大硅片营收占比已从 2019 年的 14%增长到 41%，并计划投产 30 万片/月集成电路用 12 英寸硅片，从而将大硅片月产能从 2022年底的30万片扩大至 60万片；中环领先随着 Logic、CIS、Power 等产品快速上量，大硅片产能将在 30 万片/月的基础上扩产至 60 万片/月；

奕斯伟自设立之初便瞄准无位错、无原生缺陷、超平坦和优良纳米形貌的大硅片，已启动建设大硅片二期项目，达产后 12 英寸半导体硅片月产能将从 50 万片增至 100 万片；杭州立昂微电子股份有限公司的子公司浙江金瑞泓科技股份有限公司目前具备大硅片产能 15 万片/月，计划新增产能 40 万片/月；杭州中欣晶圆半导体股份有限公司目前拥有 12 英寸半导体大硅片产能 20 万片/月；有研硅拥有 10 万片/月的 12 英寸半导体大硅片生产能力。随着未来国产替代趋势的升级，国产半导体硅片市场占有率将进一步提升。

根据弗若斯特沙利文预测，中国半导体硅片出货面积未来 5 年有望实现29.5%的复合增长，远高于全球半导体硅片增速（5.6%）。

在国内半导体硅片企业对于大硅片（12 英寸）产能大幅扩张的背景下，高品质核心耗材的市场需求大幅上升。考虑国际贸易争端带来的技术封锁风险，国内半导体硅片企业核心耗材的国产化进程的推进更具紧迫性。

（3）半导体石英坩埚发展情况

据弗若斯特沙利文数据，2022 年，全球半导体石英坩埚市场规模为 18.2 亿元，其中大尺寸（12 英寸硅片用）石英坩埚市场规模为 10.5 亿元。2027 年，全球半导体石英坩埚市场规模有望达到 29.5 亿元，年复合增长率 10.1%。

半导体石英坩埚行业壁垒较高，行业集中度高。从供给端来看，主要厂商为外资企业。据中国电子材料行业协会石英材料分会统计，2022 年全球半导体石英坩埚前三大生产厂商美国 Momentive、日本 SUMCO JSQ、日本 Shin-EtsuQuartz 占据了市场 85%的份额，其中 Shin-Etsu Quartz、SUMCO JSQ 分别所属的集团 Shin-Etsu、SUMCO 又是排名全球前二的半导体硅片供应商，与国内半导体硅片产业有直接的竞争关系，如竞争关系加剧，其可能会对国内半导体硅片产业实施半导体石英坩埚的限制供应，对于国内半导体产业的发展极其不利。

从需求端来看，2022 年中国境内半导体石英坩埚需求量占全球需求总量的15.93%。随着中国半导体硅片产业的蓬勃发展，中国境内半导体石英坩埚市场需求也将快速上升，据弗若斯特沙利文预测，2027 年中国境内半导体坩埚市场规模有望从 2022 年的 2.9亿元增长至 11 亿元，年复合增长率 30.6%。中国境内半导体石英坩埚市场规模及预测

（4）半导体石英坩埚发展态势

①随着全球半导体产业向中国转移，国产半导体石英坩埚市场占有率有望提升

在国家政策的扶持下，我国半导体产业的建设力度持续加强，进而有力带动产业链上游石英坩埚需求的增长。未来随着半导体领域国产替代进程的推进，国产石英坩埚在半导体领域的市场占有率将得到进一步提升。

②随下游半导体硅片行业尺寸日趋大型化，大尺寸高纯度半导体石英坩埚将占据主流

目前，国际半导体硅片出货以 12 英寸硅片为主，我国半导体硅片供应商也开始加码大硅片产能布局，近期国内主要半导体硅片企业有将大硅片（12 英寸）产能翻倍的计划。

下游半导体硅片行业尺寸日趋大型化加大了对大尺寸高纯度半导体石英坩埚的需求。根据弗若斯特沙利文统计数据，公司 2023 年上半年在中国境内半导体石英坩埚市场份额为 23.90%，居行业第一，但仍有约 2/3 市场份额由外资厂商占据。考虑国际贸易争端带来的技术封锁风险，我国半导体硅片企业对国产半导体石英坩埚有更加紧迫性的需求。