看到招商電子的深度研究報告《漲價潮的背后，解剖硅片市場供需結(jié)構(gòu)》，頓覺眼前一亮：硅片是晶圓廠最重要的上游原材料，其供需情況與價格趨勢能充分反映半導(dǎo)體行業(yè)的景氣度。進入2018年，全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)增速環(huán)比有所放緩，但硅片漲價潮依舊持續(xù)。是下游需求猛烈？還是上游供給有限？

芯片產(chǎn)業(yè)鏈十分長，從硅片—晶圓—封測—成品芯片—應(yīng)用方案—供應(yīng)鏈—電子成品，數(shù)道環(huán)節(jié)，差異巨大。而我們芯片分銷流通環(huán)節(jié)的兄弟姐妹們，很少會去關(guān)注上游的動態(tài)。但上游的動態(tài)又切實影響著下游的供給。

這兩年各種缺貨，其實從最上游看，可能提前半年就有各種征兆。因此，征得作者同意，我們對報告內(nèi)容做了部分調(diào)整，目的就是給芯片流通環(huán)節(jié)的各位提供更直接的內(nèi)容：會影響哪些應(yīng)用領(lǐng)域，哪類芯片產(chǎn)品，會影響多久，趨勢怎樣？宗旨自然就是我們一以貫之的：幫賺錢！

下面我們首先會簡單介紹硅片及其分類，然后對硅片的市場供需情況與價格趨勢展開分析。

硅片簡介

硅片是生產(chǎn)集成電路所用的載體，作為晶圓廠最重要的上游原材料，硅片供需情況與價格趨勢能充分反映半導(dǎo)體行業(yè)的景氣度。

2017年，全球晶圓制造材料市場規(guī)模259.8億美元，其中硅片市場規(guī)模75.8億美元。占比29.17%。
半導(dǎo)體硅片對產(chǎn)品質(zhì)量及一致性要求極高，其純度須達99.9999999%（9個9）以上，而最先進的工藝甚至需要做到99.999999999%（11個9）。而光伏級單晶硅片僅需5個9即可滿足應(yīng)用需求。所以半導(dǎo)體生產(chǎn)所用硅片的制備難度遠大于光伏級硅片。

因此，目前在全球半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)鏈中，國外巨頭占據(jù)了主要的市場份額。其中日本信越（4063.T），SUMCO（3436.T），臺灣環(huán)球晶圓（6488.TW）三家更是占據(jù)了硅片70%的市場份額，且集中度持續(xù)提升，緊扼全球晶圓制造的咽喉。

伴隨著半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展，硅片的尺寸也逐步提升。從最早在1965年誕生的2英寸直徑硅片（50mm），到4英寸（100mm），5英寸（125mm），6英寸（150mm），8英寸（200mm），再到2000年面世的12英寸（300mm）硅片。每次硅片直徑的提升，都會使得單片晶圓產(chǎn)出的芯片數(shù)量呈幾何倍數(shù)增長，從而在生產(chǎn)過程中提供顯著的規(guī)模經(jīng)濟效益。

12寸硅片的下一站是18寸（450mm）硅片。2011年，全球五大半導(dǎo)體廠商IBM、英特爾、三星電子、臺積電和Global Foundries共同成立全球450mm聯(lián)盟（G450C），用于推動18寸硅片發(fā)展，除此之外，還有EEMI450，Metro450等聯(lián)盟在協(xié)同運作。但由于12寸硅片可以滿足當前的生產(chǎn)需求，且18寸硅片設(shè)備研發(fā)難度極大，產(chǎn)業(yè)鏈上下游廠商對18寸硅片的推動力度不足。

從各尺寸硅片的出貨面積比例來看，12寸已成為業(yè)內(nèi)主流，2017年占全球硅片出貨量的56.1%。所以下文中的分析將主要圍繞12寸硅片展開。

根據(jù)芯思想統(tǒng)計，截止2017年11月，我國12寸硅片需求量為45萬片（包括三星西安、SK海力士無錫、英特爾大連、聯(lián)芯廈門），隨著晶合集成、臺積電南京和格芯成都的陸續(xù)投產(chǎn)，加上紫光南京、長鑫合肥、晉華集成三大存儲芯片廠的建成，預(yù)估到2020年我國12寸硅片月需求量為80-100萬片。拋開外資晶圓廠（三星西安、SK海力士無錫、英特爾大連、聯(lián)芯廈門、臺積電南京、格芯成都）的產(chǎn)能，國內(nèi)的月需求量約為40-50萬片。

目前我國12英寸硅片主要依賴進口，但規(guī)劃中的月產(chǎn)能已經(jīng)達到120萬片，后續(xù)如均能順利量產(chǎn)，可基本滿足國內(nèi)需求。

8寸硅片方面，據(jù)芯思想統(tǒng)計，截止至2016年底，我國具備8英寸硅片和外延片生產(chǎn)能力的公司合計月產(chǎn)能為23.3萬片/月，實際產(chǎn)能利用率不足50%，2016年全年我國僅僅產(chǎn)出120萬片8寸硅片，只滿足國內(nèi)的10%的需求。從目前已經(jīng)公布的產(chǎn)能來看，8寸硅片月產(chǎn)能已經(jīng)達到140萬片，合計超過160萬片，遠遠超過我國8寸硅晶圓的月需求80萬片的規(guī)模。

智能手機（3D NAND Flash）是12寸硅片需求的主要驅(qū)動力

據(jù)SUMCO統(tǒng)計，2018年將有32.83%的12寸硅片用于生產(chǎn)NAND Flash。而NAND Flash又有36%的下游市場在智能手機，所以可以判斷，智能機的容量升級，拉升了對3D NAND的需求，進而推動了晶圓廠對12寸硅片的需求。

長期來看，根據(jù)Gartner預(yù)測，得益于3D制程工藝的成熟并持續(xù)向先進制程演進，2017年-2021年，NAND均價的復(fù)合增長率為-22.82%。但在數(shù)據(jù)中心、移動終端旺盛需求的帶動下，NAND容量需求將高速增長，復(fù)合增長率為40.21%。
對應(yīng)到硅片需求來看，我們前文提到先進制程的開發(fā)會使得芯片的特征尺寸不斷減小，進而縮小芯片面積，降低對硅片的需求量。NAND也是如此，其制程工藝現(xiàn)已完成從2D向3D的跨越，并將在未來向1z nm制程工藝邁進。但由于NAND的需求增長遠大于制程工藝進步帶來的單位面積存儲密度增速，所以NAND對硅片的需求將持續(xù)高速增長。根據(jù)SUMCO預(yù)測，2018-2021年，NAND對硅片需求的增長率為5.91%。其中，由于2D NAND的需求會被3D逐步替代，所以2D的市場需求將萎縮，復(fù)合增長率為-17.65%，而3D NAND對硅片需求的復(fù)合增長率為16.76%，成為未來3年里硅片產(chǎn)業(yè)需求的主要驅(qū)動力。

除此之外，邏輯芯片也有較快增長，這主要歸功于邏輯芯片的制程演進在逐步放緩。邏輯芯片在未來三年內(nèi)對硅片的需求的復(fù)合增長率為6.27%。

12寸晶圓曾經(jīng)經(jīng)歷了激進擴產(chǎn)帶來的硅片產(chǎn)能過剩的十年，站在當前時點，硅片供需結(jié)構(gòu)悄然發(fā)生逆轉(zhuǎn)，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的持續(xù)景氣對硅片廠產(chǎn)能提出了更高的需求。硅片價格在經(jīng)歷了過去近10年的下跌之后，終于在2016年起開始逐步回升。

與之相應(yīng)，下游晶圓廠再度給出了激進的需求指引，根據(jù)SUMCO統(tǒng)計，全球晶圓廠給出的總需求指引，其復(fù)合增長率為9.7%（SUMCO的統(tǒng)計沒有考慮部分中國新建晶圓廠的需求，所以實際需求指引會更多）。

同時，由于硅片供不應(yīng)求的態(tài)勢在2017年才開始出現(xiàn)，對于硅片廠而言，謹慎擴產(chǎn)，推動硅片價格持續(xù)抬升，成為了業(yè)內(nèi)的共識。

12寸硅片漲價趨勢分析

目前，12寸硅片處于供不應(yīng)求的狀態(tài)。展望全年，SUMCO預(yù)計12寸硅片的價格在2018年將提升20%（18年Q4相比16年Q4提升40%），同時19年漲價趨勢不變，有較多晶圓廠更是開始2021年的價格談判。

通過產(chǎn)業(yè)鏈調(diào)研我們了解到，2018年一季度28nm以上的12寸硅片價格為120美元，而14nm所用的硅片更是高達200美元。硅片價格高漲，推動了硅片廠的盈利能力。以SUMCO為例，公司在2017年的毛利為26.13%，凈利為10.37%；而2018年一季度毛利再度創(chuàng)下歷史新高，毛利達34.22%，凈利16.52%。

12寸晶圓廠無漲價計劃

對于12寸晶圓廠而言，主要的生產(chǎn)成本來自折舊，雖然硅片是最重要的原材料，但是成本占比較低。根據(jù)臺積電FAB12的數(shù)據(jù)，其Starting Wafer以及Monitor Wafer之和在其成本結(jié)構(gòu)中僅占4.19%。同時，通過產(chǎn)業(yè)鏈調(diào)研，我們了解到其他12寸晶圓廠的硅片成本占比亦位于個位數(shù)。硅片漲價對公司毛利影響有限，粗估在1%以內(nèi)。

相比硅片漲價，12寸晶圓廠更關(guān)注產(chǎn)能利用率及供應(yīng)穩(wěn)定性，持續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)對于晶圓廠非常重要，否則高額的折舊費用會給毛利帶來壓力。為了爭取訂單，目前12寸晶圓廠28nm及以上成熟制程價格競爭激烈，各大廠沒有向下游漲價的計劃，部分制程如28nm，今年的報價同比2017年甚至還會下降15-20%。
文我們著重討論了12寸硅片的供需關(guān)系，那么8寸硅片的市場情況如何呢？
2017年，8寸硅片出貨量同比增幅較大，在指紋識別等應(yīng)用的帶動下，全年總需求為2110萬片，同比增長14.36%。

進入2018年，指紋識別應(yīng)用需求有了明顯下滑，但汽車電子、工業(yè)應(yīng)用、IOT等下游應(yīng)用需求增速較快；同時功率器件、射頻及傳感器等產(chǎn)品在性能與成本效率的共同驅(qū)動下，持續(xù)從6寸向8寸遷移，所以8寸硅片同樣供不應(yīng)求。2018年Q1同比增長10%，進入Q2，SUMCO預(yù)計8寸需求的增速將略放緩，但供需緊張持續(xù)。
價格方面，根據(jù)SEMI提供的數(shù)據(jù)，2016年Q1 8寸硅片價格為歷史低點，每平方英寸僅為0.66美元每平方英寸，而2017年Q4的價格提升到0.79美元，即39.7美元每片，相比低點增長了19.7%。
指紋識別芯片對于8寸供需結(jié)構(gòu)的影響

指紋識別作為2017年8寸廠的核心驅(qū)動力之一，在2018年將面臨明顯下滑：蘋果新機采用結(jié)構(gòu)光人臉識別方案；以O(shè)PPO為代表的國產(chǎn)安卓廠商會在部分機型上也將不再采用指紋識別芯片，再加之指紋識別芯片Die Size也在不斷減小，所以8寸硅片的供需結(jié)構(gòu)有望得到一些緩解。

具體定量分析來看，2017年，全球智能機出貨量為14.62億部，考慮到iPhone X未采用指紋識別，以及部分500元價位段的安卓機型未采用指紋識別，我們假設(shè)指紋識別滲透率為80%，則指紋識別芯片出貨量為11.7億顆。通過產(chǎn)業(yè)鏈調(diào)研了解到，平均每片晶圓可以切割800顆指紋識別芯片，則2017年，指紋識別市場對8寸硅片的需求量為146萬片，占據(jù)全球總量的6.92%。

而進入2018年，蘋果下半年的三款新機都將不再采用指紋識別，同時OPPO等廠商在部分機型上不再采用指紋識別，我們假設(shè)指紋識別滲透率下降至65%，指紋識別芯片Die Size降低使得單個晶圓切割芯片數(shù)達850顆。同時，根據(jù)IDC預(yù)測，智能機全球出貨量會有約2.1%的增長，則2018年，指紋識別市場對硅片的需求量為113.9萬片，相比2017年下滑32.26萬片。

總體來看，指紋識別的下滑可以在有限程度上緩解8寸硅片的供需緊張，長期來看，仍需觀測蘋果在19年的新機采用屏下指紋識別芯片的可能性。如蘋果確定采用屏下指紋，反而會加劇8寸硅片的供需緊張。

同時，目前市場上有觀點稱指紋識別芯片將轉(zhuǎn)進12寸晶圓廠進行生產(chǎn)，通過產(chǎn)業(yè)鏈調(diào)研，我們了解到目前僅有FPC的一款指紋識別芯片采用了12寸工藝，但該款芯片不是主流產(chǎn)品，銷量有限。指紋識別芯片的工藝提升緩慢的原因在于，指紋識別芯片的準確度和sensor的面積直接相關(guān)。沒有必要采用先進工藝去縮小sensor的面積。各家廠商的關(guān)注焦點更多在于設(shè)計上的優(yōu)化，而非工藝的提升。所以我們預(yù)計指紋識別芯片將在較長一段時間內(nèi)停留在8寸工藝，不會升級至12寸。

硅片供需緊張緩解還需要2年？

前文提及功率器件、射頻及傳感器等產(chǎn)品在性能與成本效率的共同驅(qū)動下，持續(xù)從6寸向8寸遷移，那么8寸芯片是否有向12寸轉(zhuǎn)移的趨勢呢？

通過產(chǎn)業(yè)鏈調(diào)研，我們了解到，隨著芯片版本的迭代，性能的提升，需要不斷升級制程工藝。有較多芯片產(chǎn)品，如LCD驅(qū)動芯片、CIS芯片、MCU等，其高性能產(chǎn)品已采用了12寸工藝。

以LCD驅(qū)動芯片為例，目前約有40%以上的LCD驅(qū)動芯片提供了對FHD分辨率的支持，為了更小更輕薄更省電，F(xiàn)HD分辨率的LCD驅(qū)動芯片在12寸晶圓廠生產(chǎn)。其中外掛RAM的方案為80nm，而內(nèi)置RAM的方案則轉(zhuǎn)向55nm/40nm。
CIS芯片方面，目前800萬像素以下的CIS芯片還停留在8寸晶圓廠做代工，如國內(nèi)的思比科，格科微的產(chǎn)品便是典例。而800萬像素以上的CIS芯片，則需要轉(zhuǎn)進12寸晶圓廠，采用55nm制程工藝。

MCU方面，采用ARM Cortex-M4的處理器需要采用12寸工藝。而M3以及M0則一般在8寸晶圓廠生產(chǎn)。8寸芯片產(chǎn)品開始逐步向12寸過渡，晶圓廠也需隨之調(diào)整產(chǎn)能規(guī)劃，華虹半導(dǎo)體亦是如此，公司于2018年3月在無錫新建12寸晶圓廠，規(guī)劃月產(chǎn)能4萬片。主要面向市場是嵌入式非易失性存儲器（eNVM），即卡類市場。這一塊是華虹半導(dǎo)體在8寸領(lǐng)域的主要下游市場，現(xiàn)在也開始逐步往12寸轉(zhuǎn)型。

綜合來看，雖然不斷有應(yīng)用的高性能芯片產(chǎn)品開始轉(zhuǎn)型12寸工藝，但短期內(nèi)，8寸硅片及晶圓廠的供需緊張程度仍難以得到緩解。我們預(yù)計需要2年左右，8寸的供需結(jié)構(gòu)才會有所好轉(zhuǎn)。

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