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半導(dǎo)體硅片：周期波動(dòng)下的技術(shù)突圍與國(guó)產(chǎn)替代之路

2024年，全球半導(dǎo)體硅片市場(chǎng)在震蕩中迎來曙光。盡管消費(fèi)電子需求回暖與AI、電動(dòng)汽車的爆發(fā)拉動(dòng)了計(jì)算芯片和功率芯片訂單，但供需失衡、價(jià)格下行與地緣政治擾動(dòng)仍為行業(yè)蒙上陰影。數(shù)據(jù)顯示，2024年全球硅片出貨量同比下降2.7%至12,266百萬平方英寸，銷售額下滑6.5%至115億美元。然而，隨著新能源、AI終端（如AIPC、AI手機(jī)）等下游應(yīng)用的放量，市場(chǎng)自下半年開啟復(fù)蘇，一場(chǎng)圍繞技術(shù)迭代與國(guó)產(chǎn)替代的競(jìng)賽正悄然加速。

2020-2024年全球硅片出貨量

資料來源：普華有策

1、行業(yè)發(fā)展特點(diǎn)分析

（1）行業(yè)周期性強(qiáng)

受到宏觀經(jīng)濟(jì)及上下游供需狀況的影響，終端應(yīng)用領(lǐng)域如消費(fèi)電子、汽車電子、工業(yè)電子等行業(yè)與宏觀經(jīng)濟(jì)形勢(shì)緊密相關(guān)，半導(dǎo)體單晶硅制造業(yè)會(huì)隨著整體經(jīng)濟(jì)狀況和上下游行業(yè)的變化呈現(xiàn)出一定的周期性。

（2）產(chǎn)業(yè)集中度高

全球半導(dǎo)體硅片集中在日本信越、SUMCO、臺(tái)灣環(huán)球晶圓等五家國(guó)際大廠，其產(chǎn)業(yè)規(guī)模、技術(shù)水平、盈利能力等方面處于領(lǐng)先，國(guó)內(nèi)正加速追趕，在技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)品質(zhì)量、資金投入等方面與國(guó)際領(lǐng)先企業(yè)展開競(jìng)爭(zhēng)。

（3）人才需求密集

半導(dǎo)體硅材料制造業(yè)是高度技術(shù)密集型行業(yè)，研發(fā)生產(chǎn)過程較為復(fù)雜，涉及微電子學(xué)、半導(dǎo)體物理學(xué)、材料學(xué)等諸多學(xué)科，在晶體生長(zhǎng)、硅片研磨加工以及應(yīng)用領(lǐng)域等方面對(duì)硅片的電學(xué)參數(shù)等性能提出了越來越高的要求，需要具備綜合專業(yè)知識(shí)和豐富生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的復(fù)合型人才。

（3）固定資產(chǎn)投資大

半導(dǎo)體硅材料行業(yè)屬于資金密集型行業(yè)。半導(dǎo)體硅拋光片和刻蝕設(shè)備用硅材料制造工藝復(fù)雜，生產(chǎn)所需先進(jìn)設(shè)備價(jià)格高，硅片企業(yè)要形成規(guī)模化生產(chǎn)，所需投資規(guī)模巨大，并且隨著技術(shù)的進(jìn)步、客戶的需求不同，還需要對(duì)生產(chǎn)設(shè)備不斷進(jìn)行改造和升級(jí)，需要大量的運(yùn)轉(zhuǎn)資金。

2、技術(shù)壁壘分析

半導(dǎo)體硅片制造核心工藝包括單晶生長(zhǎng)和硅片精密加工。硅單晶生長(zhǎng)核心技術(shù)主要包括熱場(chǎng)設(shè)計(jì)、摻雜技術(shù)、磁場(chǎng)技術(shù)、氧濃度控制等，硅片精密加工技術(shù)主要包括硅片厚度變化、硅片翹曲、硅片彎曲、表面局部平整度、硅片表面粗糙度、硅片幾何參數(shù)及硅片表面的超潔凈控制；刻蝕設(shè)備用硅材料核心指標(biāo)包括缺陷密度、雜質(zhì)含量、電阻率范圍及分布均勻性等。工藝技術(shù)水平?jīng)Q定了產(chǎn)品良品率和參數(shù)一致性。上述指標(biāo)隨著集成電路制程的不斷進(jìn)步愈發(fā)嚴(yán)格，對(duì)市場(chǎng)新進(jìn)入者形成了較高的技術(shù)壁壘。

3、后摩爾時(shí)代發(fā)展方向：材料創(chuàng)新與系統(tǒng)級(jí)突圍

集成電路芯片技術(shù)發(fā)展主要呈現(xiàn)兩個(gè)特點(diǎn)：一是延續(xù)摩爾定律，通過制程微細(xì)化提升集成度、功能、性能和功耗控制；二是隨著人工智能需求增加，行業(yè)正從系統(tǒng)級(jí)芯片向系統(tǒng)級(jí)封裝轉(zhuǎn)型，以提高單芯片的集成度和復(fù)雜性。

與此同時(shí)，集成電路產(chǎn)業(yè)對(duì)半導(dǎo)體硅片提出了更高的技術(shù)要求，如單晶晶體缺陷、均勻分布的氧碳和摻雜物質(zhì)、加工精密度及純度指標(biāo)等。為了突破硅材料性能的局限性，行業(yè)正通過與其他材料的整合，如絕緣體上硅(SOI)、應(yīng)變硅和硅基氮化鎵等，推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新。未來，硅與磷化銦、石墨烯、硫化鉬等材料的結(jié)合可能成為后摩爾時(shí)代的關(guān)鍵發(fā)展方向。

4、預(yù)計(jì)2025年全球硅片需求將有顯著提升

WICA預(yù)測(cè)，2025年全球半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)將達(dá)到7,189億美元，同比增長(zhǎng)13.2%。這主要得益于創(chuàng)新的架構(gòu)和數(shù)據(jù)處理方式推動(dòng)大模型進(jìn)入下一階段，以及下游應(yīng)用如AIPC、AI手機(jī)、AI耳機(jī)等新興產(chǎn)品的大規(guī)模應(yīng)用，半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模的增長(zhǎng)將帶動(dòng)半導(dǎo)體硅片需求的增加。同時(shí)美國(guó)和中國(guó)在人工智能領(lǐng)域的角逐也將進(jìn)一步帶動(dòng)算力芯片需求的增加，進(jìn)而帶動(dòng)半導(dǎo)體硅片需求的增加，這也將推動(dòng)國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體硅片的發(fā)展，加快國(guó)產(chǎn)替代。

《中國(guó)半導(dǎo)體硅片行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)袌?chǎng)調(diào)研報(bào)告（2025年版）》涵蓋行業(yè)全球及中國(guó)發(fā)展概況、供需數(shù)據(jù)、市場(chǎng)規(guī)模，產(chǎn)業(yè)政策/規(guī)劃、相關(guān)技術(shù)、競(jìng)爭(zhēng)格局、上游原料情況、下游主要應(yīng)用市場(chǎng)需求規(guī)模及前景、區(qū)域結(jié)構(gòu)、市場(chǎng)集中度、重點(diǎn)企業(yè)/玩家，企業(yè)占有率、行業(yè)特征、驅(qū)動(dòng)因素、市場(chǎng)前景預(yù)測(cè)，投資策略、主要壁壘構(gòu)成、相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)等內(nèi)容。同時(shí)北京普華有策信息咨詢有限公司還提供市場(chǎng)專項(xiàng)調(diào)研項(xiàng)目、產(chǎn)業(yè)研究報(bào)告、產(chǎn)業(yè)鏈咨詢、項(xiàng)目可行性研究報(bào)告、專精特新小巨人認(rèn)證、市場(chǎng)占有率報(bào)告、十五五規(guī)劃、項(xiàng)目后評(píng)價(jià)報(bào)告、BP商業(yè)計(jì)劃書、產(chǎn)業(yè)圖譜、產(chǎn)業(yè)規(guī)劃、藍(lán)白皮書、國(guó)家級(jí)制造業(yè)單項(xiàng)冠軍企業(yè)認(rèn)證、IPO募投可研、IPO工作底稿咨詢等服務(wù)。