1991年海灣戰爭，美國第一次利用計算機技術對伊拉克實行的「信息戰」，讓世界各國看到的是「硅片戰勝鋼鐵」的奇蹟。

雖然信息技術為人類提供了新的戰爭手段，但是在此之後，其更多地為人類在經濟社會的發展提供了新的資源。例如，計算機、儀器儀錶、航空航天、軍事機械、通訊以及家用電器等各種電子產品的出現。

現在，如果說鋼鐵是工業時代最重要的生產符號，那麼硅片便是信息時代最重要的「鋼鐵」。

01

半導體硅片是製作集成電路的基礎材料。目前所生產出來的超過90%的電子產品都離不開硅片。就拿我們最為熟悉的芯片來說，製成芯片的材料正是來自一顆小小的硅片。

而且，由硅片製作出來的芯片會擁有神奇般的儲存能力。

據了解，隨便一顆小小的芯片都可以容納全世界所有圖書和雜誌的信息。

02

從產業鏈角度看，目前半導體硅片產業鏈主要包括上游硅片製造商，中游晶圓加工廠，下游電子產品應用三大領域。

硅片製造商主要經過一系列工序得到硅片。

硅片源於自然界的沙子、岩石以及礦物，經過一系列提純取得。

簡單的提純方法並不能形成半導體硅片的。比如，純化在95%-99%之間的硅只能稱為工業硅，其主要用作化工或化工合成。

當純度達到99.9999999%-99.999999999%的時候，這種硅叫做超純多晶硅。超純多晶硅下一步摻入硼（P）、磷（B）等元素（目的是改變其導電能力），會製得單晶硅錠。之後單晶硅錠再經過切片、研磨、蝕刻、拋光、外延、鍵合、清洗等工藝步驟，才會形成硅片（也可以叫做晶圓片）。

根據不同工藝，製造出來的半導體硅片可以分為三類：拋光片、外延片和SOI硅片。其中，單晶硅錠經過切割、研磨和拋光處理後得到拋光片。拋光片經過外延生長形成外延片。拋光片經過氧化、鍵合或離子注入等工藝處理後形成SOI硅片。

1965年，戈登·摩爾提出摩爾定律。

根據摩爾定律，集成電路上所集成的晶體管數量，每隔18個月就提升一倍，相應的集成電路性能增強一倍，成本隨之下降一半。對於芯片製造企業而言，這意味着需要不斷提升單片硅片可生產的芯片數量，降低單片硅片的製造成本以便與摩爾定律同步。而半導體硅片的直徑越大，在單片硅片上可製造的芯片數量就越多，單位芯片的成本隨之降低。

隨着半導體硅片的技術演變，目前硅片的尺寸（以直徑計算）主要有50mm（2 英寸）、75mm（3英寸）、100mm（4英寸）、150mm（6英寸）、200mm（8英寸）與300mm（12英寸）等規格。在摩爾定律的影響下，半導體硅片正在不斷向大尺寸的方向發展。

就市場看，現階段300mm（12英寸）硅片和200mm（8英寸）硅片是半導體市場的主流產品。據統計，2018年300mm硅片和200mm硅片市場份額分別為63.83%和26.14%，兩種尺寸硅片合計佔比接近90%。

由於在同樣的工藝條件下，300mm（12英寸）硅片的可使用面積超過200mm（8英寸）硅片的兩倍以上，而且可使用率（衡量單位晶圓可生產的芯片數量的指標）是200mm硅片的2.5倍左右。因此在未來幾年，300mm（12英寸）硅片都會是半導體的主流品種。

晶圓廠商主要對半導體硅片進行加工處理。

通過對半導體硅片進行光刻、離子注入等手段，在半導體硅片上可布設晶體管及多層互聯線，使之成為具有特定功能的集成電路或半導體器件產品。

半導體產品一般為微處理器、儲存器、模擬芯片、分立器件、傳感器以及硅光子等。

晶圓廠加工硅片的過程用到材料主要包括硅片、掩模、光刻膠、光刻膠配套試劑、CMP拋光材料、靶材、工藝化學品、電子氣體及其他。其中硅片是半導體晶圓製造材料市場中最大宗產品，佔據晶圓製造材料市場規模比例約37%。

目前，從事晶圓加工的廠商有代工商和IDM廠商。代工商以台積電、台灣聯華電子、中芯國際和華虹宏力等廠商為首。IDM廠商則主要有英特爾、三星、德州儀器、SK海力士、東芝以及意法半導體等。

硅片在下游半導體的應用。

硅片在下游各領域的用途可以從不同硅片類型和硅片尺寸兩個方面去理解。

從半導體硅片類型來看，拋光片可直接用於製作半導體器件，也可作為外延片和SOI硅片的襯底材料。

外延生長一層高電阻率的外延層，因此更適用於二極管、IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）等功率器件的製造。

SOI硅片適合應用在要求耐高壓、耐惡劣環境、低功耗、集成度高的芯片上，如智能手機、WiFi等無線通信設備的射頻前端芯片、功率器件、汽車電子、傳感器以及星載芯片等產品。

從半導體硅片的尺寸來看，200mm（8英寸）硅片主要用於傳感器、邏輯芯片、分立元件、光電耦合器等，終端應用領域主要為移動通信、汽車電子、物聯網、工業電子等。

300mm（12英寸）半導體硅片的需求主要來源於存儲芯片、邏輯芯片等其他應用，終端應用主要為智能手機、計算機、雲計算、人工智能、SSD（固態存儲硬盤）等高端領域。

03

在半導體新興市場還未出現之前，半導體硅片市場與全球宏觀經濟形勢較為緊密相關。

2009年，受經濟危機影響，半導體硅片市場大幅受挫，出貨量與銷售額均出現下滑。

2010年，由於智能手機放量增長，硅片行業迎來大幅反彈。然而，2011-2016年期間，雖然全球經濟以及逐步復蘇，但依舊錶現較為低迷，半導體硅片行業亦隨之低速發展。

直到2017年以來，隨着傳統市場，如計算機、移動通信、固態硬盤、工業電子的持續增長以及新興終端市場，如人工智能、區塊鏈、物聯網、汽車電子的湧現並且快速發展，半導體硅片市場受益於半導體終端需求強勁，規模開始加快增長，並在2018年突破了百億美元大關，為113.81億美元。

雖然2019年受存儲市場疲軟和庫存影響，全球半導體硅片銷售額比去年下滑了2%（112億美元），但半導體硅片銷售額仍然高於110億美元大關。

在接下來幾年，隨着5G通信技術的不斷成熟，智能手機的更新換代，以及自動駕駛、車聯網技術的發展，全球半導體硅片需求仍將持續上升。

04

最初，半導體硅片這一工業是由美國首先開創的。曾經美國的雷神公司和孟山都公司等都是硅片行業的佼佼者。但是，隨着半導體產業的不斷發展，美國廠商開始不滿足半導體硅片過於的薄弱利潤，從而轉向了能帶來更大的收益的更高端的芯片設計領域。

由此，半導體硅片行業迎來了從美國向亞洲地區的第一次產業轉移機會。

與此同時，日本、韓國和台灣憑藉半導體產業分工帶來的優勢，開始逐步佔據了全球半導體硅片行業的主要市場。

進入2000年以來，半導體硅片廠商因硅片產生利潤不足以面對巨大的資本開支，不得不採取兼并收購的方式去提高市場集中度，以此獲得提升產業鏈議價能力，從而維持相對穩定的盈利能力。

例如，2002年和2006年就有Sumitomo、三菱材料和Komatsu三家公司合併成了SUMCO公司。

2008年，中國台灣環球晶圓收購美商GlobiTech Incorporated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Covalent Silicon Corporation。2016年收購丹麥Topsil的半導體事業部，SunEdison Semiconductor，最終一舉躍升為全球第三大半導體硅片廠商。

05

目前，經歷20年時間的發展，全球主要的半導體硅片廠商已經從20多家逐漸兼并為由日本、德國、韓國以及中國台灣共5家知名企業所主導的局面。

他們形成了寡頭壟斷。

據統計，2019年，日本信越化學、日本SUMCO、德國Siltronic、中國台灣環球晶圓和韓國SK Siltron五大半導體硅片商所佔據的全球硅片市場份額達到了90%以上。尤其日本的信越化學和SUMCO兩家公司，近十年來所佔的半導體硅片市場份額都在50%以上。

而對於中國大陸而言，2019年僅有礦產業集團在全球半導體硅片市場佔據了2%左右的份額。

06

自2000年以來，全球第一條300mm硅片製造生產線建成後，300mm硅片市場需求迅速增加，出貨面積也不斷上升。

2008年，全球300mm硅片出貨量首次超過200mm硅片。

2009年，全球300mm硅片出貨面積超過其他尺寸半導體硅片出貨面積之和。

對於中國大陸而言，由於硅片產業起步晚，目前絕大部分半導體硅片廠商主要生產150mm及以下的半導體硅片，僅有少數幾家廠商可以生產200mm半導體硅片，比如浙江金瑞泓、有研半導體、中環股份、南京國盛、上海新傲、河北普興和崑山中辰等。其中，中環股份200mm硅片可以做到具備月產42萬片生產能力。此外，浙江金瑞泓具備月產32萬片200mm硅片的生產能力，有研半導體具備月產33萬片200mm硅片的生產能力。

在300mm硅片生產能力領域，2017年前，我國300mm半導體硅片全部依賴進口。直到2018年，硅產業集糰子公司上海新昇作為中國大陸率先實現300mm硅片規模化銷售的廠商，打破了300mm半導體硅片國產化率幾乎為0%的局面。

但在目前，300mm硅片也就僅滬硅產業旗下的上海新昇和中環股份具備少量供應能力（新昇產能15萬片/月，中環產能2萬片/月），且尚處於客戶驗證期，只能供應低等級的測試片/擋片。預計要到2020年，我國300mm硅片產能才會超過200mm產能。

因此，就現在來看，300mm硅片主要仍是以進口為主。

然而，自2018年以來，美國主動對我方挑起貿易摩擦，不斷打壓我國的高科技企業。從切斷我國14nm以下的芯片供應到限制我國14nm芯片製造之後，又將範圍擴大到至硅片的生產技術上面來。

在2019年最新修訂的《瓦森納協議》中，美國直指源頭，增加了對我國300mm硅片製造技術的出口管制內容，如300mm硅片的相關製造設備等。

雖然在早期的不懈努力下，無論生產硅片的200mm設備亦或是200mm硅片的供應，我國都基本實現國產化，但300mm硅片以晶盛機電為首的國產設備商仍在逐步突破驗證中，並且300mm硅片的過程供應也還在起步放量階段。

重壓之下，300mm硅片設備和硅片產能國產化已經刻不容緩。