全球硅片產業變遷的下一站是中國？

　　作為IC晶圓生產直接的原材料，全球硅片行業經歷了從6寸向12寸的迭代，同時生產中心由美國轉移到了日本。目前日本憑借半導體產業分工帶來的機遇占據硅片行業50%以上份額，但尺寸迭代和產業轉移仍在繼續，中國企業能否成為下一個產業中心?從過去15年的硅片價格變化來看，價格曲線受供需影響出現過兩次漲價周期，目前處于第三輪漲價周期的初期，這為中國企業產能建設提供了難得的友好供需環境。在此次周報專題中，我們從全球硅片產業變遷出發，探討硅片投資新周期和國產化進程。

　　一、全球半導體硅片行業變遷

　　1.1尺寸變化：代際更迭為新進入者創造機遇

　　就半導體產業而言,芯片是最為人熟知和關注的領域,而對于行業起著支持作用的材料和設備領域卻相當低調,但低調不等于不重要,如半導體制造的基礎——硅晶圓,在行業中的地位就不容忽視。

　　硅晶圓又稱硅片，是制作集成電路的重要材料，通過對硅片進行光刻、離子注入等手段，可以制成集成電路和各種半導體器件。單晶硅是硅的單晶體，是一種比較活潑的非金屬元素，具有基本完整的點陣結構。其不同的方向具有不同的性質，是一種良好的半導材料。光伏級單晶硅的純度要求達到99.9999%，而半導體級單晶硅對純度的要求甚至達到99.9999999%。采用西門子法可以制備高純多晶硅，然后以多晶硅為原料，采用直拉法或懸浮區熔法從熔體中生長出棒狀單晶硅。單晶硅圓片按其直徑主要分為6英寸、8英寸、12英寸及18英寸等。

　　在摩爾定律的驅動下，硅片尺寸呈現從6寸—8寸—12寸的路徑變化。據SEMI的數據，4英寸硅片產生于1986年，6英寸于1992年，8英寸于1997，12英寸于2005年。業界較為公認的說法，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，英特爾與IBM首先建成12英寸生產線，到2005年12英寸硅片的市場份額已占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%。

　　根據SEMI的預測，12英寸硅片的市占率將逐步提升，而八英寸和六英寸硅片的市占率逐漸萎縮。到2020年，12英寸硅片的占比上升到約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。

　　根據全球300mm(12英寸)和450mm(18英寸)晶圓Fab的產品和數量預測，在未來15到25年里，300mm晶圓Fab在半導體制造業內保持主流地位，因此300mm硅片在未來至少25年的時間里，也將繼續保持發展的態勢。根據預測，12英寸硅片在2022年左右達到市場份額的峰值。在摩爾定律的驅動下，隨著18寸硅片的生產技術逐漸成熟，市場化進程加速，12英寸將朝著18英寸過渡。

　　但實際上，18英寸(450mm)的硅片對于全球半導體產業仍然還是一個懸而未決的課題，其中的關鍵因素是半導體設備供應商，包括應用材料等企業缺乏研發和生產的積極性，主要原因在于生產450mm硅片不是簡單地把腔體的直徑放大，而是需要重新設計和制造相應的設備，面對巨大的資本開支和高端技術人才的引進等難題，企業需要慎重考慮未來的市場是否有足夠的投資回報率，以尋找成熟的時機進入市場。

　　1.2地域演變：日本硅片產業崛起的啟示

　　目前，全球主要的半導體硅片供應商包括日本信越化學(Shin-Estu)、日本三菱住友(SUMCO)、德國Siltronic、韓國SKSiltron以及中國臺灣的環球晶圓、合晶科技等公司。全球硅片行業存在較高的壟斷性，據ICinsights的統計數據，五大硅片供貨商的全球市占率達到了92%,其中日本信越化學市占率27%，日本三菱住友市占率26%，臺灣環球晶圓市占率為17%，德國Silitronic市占率13%，韓國LGSiltron市占率9%。

　　從市場份額來看，硅晶圓市場基本上被日韓臺壟斷，尤其是日本的SUMCO和Shin-Etsu兩家公司，近十年來所占的市場份額都在60%左右。由于中國臺灣的環球晶圓以及韓國LGSiltron等公司通過兼并收購等方式來擴大產能，以充分發揮規模效應，大舉搶占硅片市場，兩家日本企業的市占率近年來有所下降。

　　通過探討全球硅片企業的市場份額，前五大硅片廠商沒有一家是來自美國的企業，美國作為全球半導體產業的巨頭在硅晶圓領域卻如此薄弱，然而實際上，硅晶圓這一工業卻是由美國首先開創的，曾經美國的雷神公司(Raytheon)和孟山都公司(Monsanto)等都是業內的佼佼者，但最后由于相關業務不斷虧損，無法跟上時代的腳步而相繼退出該業務。我們通過分析和探討半導體硅片產業由美國創立向日本轉移的歷史背景并究其緣由，深刻認識半導體硅片行業發展的歷史規律。

　　縱觀硅晶圓產業發展歷程，在過去的二十年左右，全球主要的硅晶圓供應商從20多家，逐漸兼并為現在的5家，形成寡頭市場。硅晶圓企業的兼并&收購有其必然原因，對于硅片廠商而言，其面對巨大的資本開支，規模優勢顯得尤為重要，廠商只有通過大規模生產，才能降低固定成本，提升盈利能力;其次，通過兼并收購，廠商可以提高市場集中度，提升產業鏈的議價能力，以維持相對穩定的盈利能力。

　　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年并購了日立的硅片公司。中國臺灣的環球晶圓于2008年收購美商GlobiTechIncorporated公司，2012年收購全球排名第六的日商Covalent公司旗下有關半導體硅晶圓業務的子公司CovalentSiliconCorporation，2016年7月正式收購丹麥Topsil的半導體事業部，同年12月順利完成收購SunEdisonSemiconductor。環球晶圓通過一系列的并購案，一舉躍升為全球第三大硅晶圓制造商。

　　美國企業退出硅片產業的另外一個原因是，相對于產業鏈下游的芯片設計，硅片行業的利潤較薄。我們通過對比美國在芯片領域的代表性公司高通(Fabless廠商)和英特爾(IDM廠商)與日本硅片行業龍頭SUMCO和Shin-Etsu的毛利率，可以發現芯片公司的毛利率遠大于硅片企業。從經濟效益來分析，美國退出硅片領域而轉向更高端的芯片設計，能帶來更大的收益。

　　由此分析，我們認為硅片產業從美國創立到日本崛起的轉移，主要可以歸結于兩個個原因：一是由于硅晶圓市場兼并收購的必然趨勢，導致市場開始形成高度的壟斷性和地域性;二是由于硅片制造的資本開支和技術難度都較高，而收益卻非常薄，隨著全球化進程、國際化分工的發展趨勢以及集成電路產業的蓬勃發展，美國企業剝離中低端的制造加工環節并將其分配給亞洲新興企業，自身選擇布局盈利能力更強的芯片設計環節。