全球硅片产业变迁的下一站是中国？

　　作为IC晶圆生产直接的原材料，全球硅片行业经历了从6寸向12寸的迭代，同时生产中心由美国转移到了日本。目前日本凭借半导体产业分工带来的机遇占据硅片行业50%以上份额，但尺寸迭代和产业转移仍在继续，中国企业能否成为下一个产业中心?从过去15年的硅片价格变化来看，价格曲线受供需影响出现过两次涨价周期，目前处于第三轮涨价周期的初期，这为中国企业产能建设提供了难得的友好供需环境。在此次周报专题中，我们从全球硅片产业变迁出发，探讨硅片投资新周期和国产化进程。

　　一、全球半导体硅片行业变迁

　　1.1尺寸变化：代际更迭为新进入者创造机遇

　　就半导体产业而言,芯片是最为人熟知和关注的领域,而对于行业起着支持作用的材料和设备领域却相当低调,但低调不等于不重要,如半导体制造的基础——硅晶圆,在行业中的地位就不容忽视。

　　硅晶圆又称硅片，是制作集成电路的重要材料，通过对硅片进行光刻、离子注入等手段，可以制成集成电路和各种半导体器件。单晶硅是硅的单晶体，是一种比较活泼的非金属元素，具有基本完整的点阵结构。其不同的方向具有不同的性质，是一种良好的半导材料。光伏级单晶硅的纯度要求达到99.9999%，而半导体级单晶硅对纯度的要求甚至达到99.9999999%。采用西门子法可以制备高纯多晶硅，然后以多晶硅为原料，采用直拉法或悬浮区熔法从熔体中生长出棒状单晶硅。单晶硅圆片按其直径主要分为6英寸、8英寸、12英寸及18英寸等。

　　在摩尔定律的驱动下，硅片尺寸呈现从6寸—8寸—12寸的路径变化。据SEMI的数据，4英寸硅片产生于1986年，6英寸于1992年，8英寸于1997，12英寸于2005年。业界较为公认的说法，1980年代是4英寸硅片占主流，1990年代是6英寸占主流，2000年代是8英寸占主流，2002年，英特尔与IBM首先建成12英寸生产线，到2005年12英寸硅片的市场份额已占20%，2008年其占比上升至30%，而8英寸硅片占比已下降至54%，6英寸硅片占比下降至11%。

　　根据SEMI的预测，12英寸硅片的市占率将逐步提升，而八英寸和六英寸硅片的市占率逐渐萎缩。到2020年，12英寸硅片的占比上升到约80%，8英寸硅片的占比降至8%左右，6英寸及以下硅片降至2%左右。

　　根据全球300mm(12英寸)和450mm(18英寸)晶圆Fab的产品和数量预测，在未来15到25年里，300mm晶圆Fab在半导体制造业内保持主流地位，因此300mm硅片在未来至少25年的时间里，也将继续保持发展的态势。根据预测，12英寸硅片在2022年左右达到市场份额的峰值。在摩尔定律的驱动下，随着18寸硅片的生产技术逐渐成熟，市场化进程加速，12英寸将朝着18英寸过渡。

　　但实际上，18英寸(450mm)的硅片对于全球半导体产业仍然还是一个悬而未决的课题，其中的关键因素是半导体设备供应商，包括应用材料等企业缺乏研发和生产的积极性，主要原因在于生产450mm硅片不是简单地把腔体的直径放大，而是需要重新设计和制造相应的设备，面对巨大的资本开支和高端技术人才的引进等难题，企业需要慎重考虑未来的市场是否有足够的投资回报率，以寻找成熟的时机进入市场。

　　1.2地域演变：日本硅片产业崛起的启示

　　目前，全球主要的半导体硅片供应商包括日本信越化学(Shin-Estu)、日本三菱住友(SUMCO)、德国Siltronic、韩国SKSiltron以及中国台湾的环球晶圆、合晶科技等公司。全球硅片行业存在较高的垄断性，据ICinsights的统计数据，五大硅片供货商的全球市占率达到了92%,其中日本信越化学市占率27%，日本三菱住友市占率26%，台湾环球晶圆市占率为17%，德国Silitronic市占率13%，韩国LGSiltron市占率9%。

　　从市场份额来看，硅晶圆市场基本上被日韩台垄断，尤其是日本的SUMCO和Shin-Etsu两家公司，近十年来所占的市场份额都在60%左右。由于中国台湾的环球晶圆以及韩国LGSiltron等公司通过兼并收购等方式来扩大产能，以充分发挥规模效应，大举抢占硅片市场，两家日本企业的市占率近年来有所下降。

　　通过探讨全球硅片企业的市场份额，前五大硅片厂商没有一家是来自美国的企业，美国作为全球半导体产业的巨头在硅晶圆领域却如此薄弱，然而实际上，硅晶圆这一工业却是由美国首先开创的，曾经美国的雷神公司(Raytheon)和孟山都公司(Monsanto)等都是业内的佼佼者，但最后由于相关业务不断亏损，无法跟上时代的脚步而相继退出该业务。我们通过分析和探讨半导体硅片产业由美国创立向日本转移的历史背景并究其缘由，深刻认识半导体硅片行业发展的历史规律。

　　纵观硅晶圆产业发展历程，在过去的二十年左右，全球主要的硅晶圆供应商从20多家，逐渐兼并为现在的5家，形成寡头市场。硅晶圆企业的兼并&收购有其必然原因，对于硅片厂商而言，其面对巨大的资本开支，规模优势显得尤为重要，厂商只有通过大规模生产，才能降低固定成本，提升盈利能力;其次，通过兼并收购，厂商可以提高市场集中度，提升产业链的议价能力，以维持相对稳定的盈利能力。

　　SUMCO是由Sumitomo、三菱材料和Komatsu三家公司在2002年和2006年合并而成，而Shin-Etsu在1999年并购了日立的硅片公司。中国台湾的环球晶圆于2008年收购美商GlobiTechIncorporated公司，2012年收购全球排名第六的日商Covalent公司旗下有关半导体硅晶圆业务的子公司CovalentSiliconCorporation，2016年7月正式收购丹麦Topsil的半导体事业部，同年12月顺利完成收购SunEdisonSemiconductor。环球晶圆通过一系列的并购案，一举跃升为全球第三大硅晶圆制造商。

　　美国企业退出硅片产业的另外一个原因是，相对于产业链下游的芯片设计，硅片行业的利润较薄。我们通过对比美国在芯片领域的代表性公司高通(Fabless厂商)和英特尔(IDM厂商)与日本硅片行业龙头SUMCO和Shin-Etsu的毛利率，可以发现芯片公司的毛利率远大于硅片企业。从经济效益来分析，美国退出硅片领域而转向更高端的芯片设计，能带来更大的收益。

　　由此分析，我们认为硅片产业从美国创立到日本崛起的转移，主要可以归结于两个个原因：一是由于硅晶圆市场兼并收购的必然趋势，导致市场开始形成高度的垄断性和地域性;二是由于硅片制造的资本开支和技术难度都较高，而收益却非常薄，随着全球化进程、国际化分工的发展趋势以及集成电路产业的蓬勃发展，美国企业剥离中低端的制造加工环节并将其分配给亚洲新兴企业，自身选择布局盈利能力更强的芯片设计环节。