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單晶硅晶體生長設(shè)備市場情況
編輯：曾婉甜 來源：思瀚產(chǎn)業(yè)研究院 南京晶升    2023-03-24

根據(jù)終端應(yīng)用領(lǐng)域不同，晶體生長設(shè)備主要分為兩類，即光伏領(lǐng)域和半導(dǎo)體領(lǐng)域的晶體生長設(shè)備，其中，光伏領(lǐng)域晶體生長設(shè)備的下游應(yīng)用行業(yè)為光伏硅片，主要用于制造電池片，被廣泛應(yīng)用于光伏電站、屋頂分布式光伏發(fā)電等；半導(dǎo)體領(lǐng)域晶體生長設(shè)備的下游應(yīng)用行業(yè)為硅片/碳化硅材料市場，主要用于制造芯片，應(yīng)用于通信、消費電子、汽車、工業(yè)等領(lǐng)域。

半導(dǎo)體級硅片對晶體純度要求極高，為 11N（99.999999999%），缺陷率控制要求為μm/nm 級，金屬含量控制要求為痕量級（含量在百萬分之一以下的組分），氧含量控制要求為 ppma 級（百萬分比原子濃度），對于設(shè)備熱場溫度梯度設(shè)計、超導(dǎo)磁場磁力分布線設(shè)計、控制精度、運動精度等技術(shù)指標(biāo)具有極為嚴(yán)苛的要求。

與半導(dǎo)體級材料及設(shè)備相比，光伏級硅片制造及對上游設(shè)備技術(shù)要求存在較大差距，晶體純度要求為 6N（99.9999%），對于硅片缺陷率控制、設(shè)備設(shè)計及控制精度無特殊要求，設(shè)備構(gòu)成相對簡單，價格相對較低（約 140 萬元/臺），技術(shù)壁壘相對較低。

光伏級硅片的市場規(guī)模較大，2021 年，全球光伏級硅片市場規(guī)模約為 2,100億元，遠(yuǎn)超半導(dǎo)體級硅片約 126 億美元和碳化硅器件約 17 億美元的市場規(guī)模，且國內(nèi)半導(dǎo)體級硅片廠商、碳化硅襯底廠商產(chǎn)出規(guī)模占全球市場份額均不足10%，故國內(nèi)光伏應(yīng)用領(lǐng)域的晶體生長設(shè)備廠商銷售規(guī)模較大（如晶盛機(jī)電、連城數(shù)控等）。

根據(jù)材料屬性不同，半導(dǎo)體級晶體生長設(shè)備主要以硅片制備和化合物材料制備的晶體生長設(shè)備為主，其中，化合物材料主要以碳化硅為主。公司主營產(chǎn)品應(yīng)用于半導(dǎo)體領(lǐng)域，主要用于制備半導(dǎo)體級硅片及碳化硅單晶襯底。

半導(dǎo)體硅片作為半導(dǎo)體材料中最主要的品類之一，為半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展提供基礎(chǔ)支撐。硅材料因其具有單方向?qū)щ娞匦浴崦籼匦?、光電特性、摻雜特性等優(yōu)良性能，可以生長為大尺寸高純度晶體，且儲量豐富、價格低廉，故成為全球應(yīng)用最廣泛、最重要的半導(dǎo)體基礎(chǔ)材料。得益于下游行業(yè)不斷發(fā)展，新型產(chǎn)業(yè)持續(xù)驅(qū)動，未來全球半導(dǎo)體行業(yè)將繼續(xù)不斷發(fā)展，半導(dǎo)體硅片市場空間廣闊。

此外，伴隨著 5G、物聯(lián)網(wǎng)、新能源等行業(yè)的迅速發(fā)展，具有更寬的禁帶寬度、更高的擊穿電場、熱導(dǎo)率、電子飽和速率及抗輻射能力的碳化硅、氮化鎵等為代表的第三代半導(dǎo)體材料進(jìn)入快速發(fā)展階段，市場前景廣闊。

（1）單晶硅晶體生長設(shè)備市場情況

①半導(dǎo)體硅片發(fā)展概況

隨著半導(dǎo)體行業(yè)的快速發(fā)展，在摩爾定律的影響下，半導(dǎo)體硅片的直徑不斷增加，以降低單位芯片的成本，故半導(dǎo)體硅片正在不斷向大尺寸的方向發(fā)展。

數(shù)據(jù)來源：《芯片制造》

全球范圍內(nèi)，2008 年以前，半導(dǎo)體硅片中 8 英寸占比最高；2008 年 12 英寸硅片首次超過 8 英寸硅片的市場份額。得益于移動通信、計算機(jī)等終端市場持續(xù)快速發(fā)展，12 英寸硅片出貨面積自 2000 年以來市場份額逐步提高，從 9,400 萬平方英寸擴(kuò)大至 2021 年的 95.98 億平方英寸，市場份額從 1.69%大幅提升至68.47%，成為半導(dǎo)體硅片市場主流的產(chǎn)品，預(yù)計到 2022 年市場份額將接近 70%。

數(shù)據(jù)來源：SEMI

硅片制造行業(yè)具有技術(shù)壁壘高、研發(fā)周期長、資金投入大和下游驗證周期長等特點，市場集中度較高，主要被日本信越化學(xué)、日本勝高、中國臺灣環(huán)球晶圓、德國世創(chuàng)和韓國 SK 五大企業(yè)占據(jù)，2021 年，上述企業(yè)合計占比約為 94%。同時，由于硅片的性能及參數(shù)與晶體生長設(shè)備及加工設(shè)備緊密相連，若設(shè)備的精密程度與工藝技術(shù)無法匹配，則硅片的質(zhì)量無法保證，故為保證設(shè)備及硅片產(chǎn)品的適配性，全球主要硅片廠商的晶體生長設(shè)備以自主供應(yīng)為主。

數(shù)據(jù)來源：Omdia

②單晶硅晶體生長設(shè)備未來發(fā)展空間加大

隨著全球半導(dǎo)體硅片市場規(guī)模不斷提升，國內(nèi)半導(dǎo)體硅片市場規(guī)模較小且占比較低，國內(nèi)半導(dǎo)體硅片市場空間未來發(fā)展較大；同時，基于成本等因素的考慮，半導(dǎo)體硅片不斷向大尺寸方向演進(jìn)，12 英寸硅片占據(jù)市場主要份額，對大尺寸單晶硅晶體生長設(shè)備產(chǎn)生較大需求；此外，由于設(shè)備投入成本較高，技術(shù)難度較大等因素，國內(nèi) 12 英寸硅片主要依賴于進(jìn)口，國內(nèi)廠商市場份額和國產(chǎn)化率較低，進(jìn)口替代空間巨大。綜上，單晶硅晶體生長設(shè)備，尤其是大尺寸設(shè)備未來市場空間較大。

A、半導(dǎo)體硅片市場規(guī)模不斷提升，對晶體生長設(shè)備需求不斷擴(kuò)大

單晶硅晶體生長設(shè)備下游客戶為硅片制造廠商，設(shè)備需求量與半導(dǎo)體硅片市場規(guī)模息息相關(guān)。由于通信、消費電子、5G、人工智能、大數(shù)據(jù)等新興技術(shù)驅(qū)動科技革新，下游需求增長帶來大量的硅片需求，使得硅片市場規(guī)模及出貨量整體呈增長趨勢。全球半導(dǎo)體硅片市場規(guī)模自 2016 年進(jìn)入新一輪增長周期，2021年，全球半導(dǎo)體硅片市場規(guī)模約為 126 億美元，最近五年復(fù)合增長率為 11.68%，增長較為迅速，促進(jìn)對晶體生長設(shè)備需求不斷擴(kuò)大。

數(shù)據(jù)來源：SEMI

數(shù)據(jù)來源：Wind

B、國內(nèi) 12 英寸硅片廠商全球市場占比相對較低，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的材料端及設(shè)備端進(jìn)口替代空間巨大

2021 年，全球半導(dǎo)體級硅片市場規(guī)模約為 126 億美元，由于國內(nèi)半導(dǎo)體硅片行業(yè)起步較晚，國內(nèi)硅片市場份額不足 10%，目前，國內(nèi) 12 英寸硅片占國內(nèi)總產(chǎn)能比重約為 20%，相對較低，主要依賴進(jìn)口。中國大陸從事硅片生產(chǎn)的廠商主要有滬硅產(chǎn)業(yè)（上海新昇）、TCL 中環(huán)（中環(huán)股份）、立昂微（金瑞泓）、神工股份、中欣晶圓、超硅公司、奕斯偉等。從市場結(jié)構(gòu)和應(yīng)用方向上看，8 英寸和

12 英寸硅片已成為半導(dǎo)體硅片的主流產(chǎn)品，目前，國內(nèi)企業(yè)在 8 英寸和 12 英寸硅片供給率較低，12 英寸產(chǎn)品主要依賴進(jìn)口，隨著滬硅產(chǎn)業(yè)于 2018 年實現(xiàn)了300mm（12 英寸）半導(dǎo)體硅片規(guī)?；a(chǎn)并率先實現(xiàn)了 300mm（12 英寸）半導(dǎo)體硅片國產(chǎn)化，上述其他企業(yè)陸續(xù)實現(xiàn)了從 8 英寸到 12 英寸半導(dǎo)體硅片的突破。隨著半導(dǎo)體市場的不斷發(fā)展，不論材料端還是設(shè)備端，國產(chǎn)化需求亟待解決，國內(nèi)市場發(fā)展?jié)摿薮蟆?

在國家政策的支持下，隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平的提高，國內(nèi)芯片設(shè)計公司對晶圓代工服務(wù)的需求日益提升，中國大陸晶圓代工行業(yè)實現(xiàn)了快速的發(fā)展。根據(jù) eet-china 數(shù)據(jù)，2020-2024 年，全球共新建 85 座 8-12 英寸晶圓廠，12 英寸晶圓廠計劃新建 60 座，8 英寸晶圓廠計劃新建 25 座。中國大陸、中國臺灣計劃新建 30 座 12 英寸晶圓廠，以滿足通訊、計算、醫(yī)療、線上服務(wù)及汽車等廣大市場對于芯片不斷增加的需求。

綜上所述，隨著全球半導(dǎo)體硅片市場規(guī)模不斷提升，硅片不斷向大尺寸方向發(fā)展，同時國內(nèi)硅片市場份額較低且 12 英寸硅片主要依賴于進(jìn)口，上述因素使得對半導(dǎo)體級單晶硅晶體生長設(shè)備，尤其是大尺寸設(shè)備的需求量提升，未來市場空間較大。