沪硅产业深度研究报告-大硅片先锋引领芯片国产替代.docx

沪硅产业深度研究报告大硅片先锋引领芯片国产替代 一、公司概况：半导体硅片国产规模化先锋历史沿革：突破依赖进口局面，国产大硅片领导者国产硅片领导企业之一，开创 300mm 半导体硅片规模化销售上海沪硅产业股份有 限公司成立于 2015 年，于 2020 年 4 月在上海证券交易所科创板上市，股票代码：688126， 简称：沪硅产业公司专注于半导体硅材料产业的生态系统发展，2016 年通过股权收购 和增资上海新昇，进军 300mm 半导体硅片市场；同年收购 Okmetic，积极布局 200mm 及以下硅片产品线，开拓全球市场2018 年，公司率先翻开了中国大陆 300mm 半导体硅片规模化销售的新篇章，突破我国大尺寸硅材料基本依赖进口的局面2019 年，控股新 傲科技，新增 200mm 及以下的各尺寸抛光片、外延片以及 SOI 硅片业务，产品布局较为 齐全，公司现已成为国内半导体硅片国产规模化先锋企业主营业务：沪硅产业目前主要从事半导体硅片的研发、生产和销售，是中国大陆规模 最大的半导体硅片企业之一，也是中国大陆率先实现 300mm 半导体硅片规模化销售的先 锋企业公司目前已成为国内多家主流芯片制造企业的供应商，提供的产品类型涵盖 300mm 抛光片及外延片、200mm 及以下尺寸抛光片、外延片及 SOI 硅片。

2019 年起提 供受托加工服务股权结构：截至 2021 年 3 月 31 日，公司无控股股东和实际控制人国盛集团、国家 集成电路产业投资基金并列为第一大股东，均持有其 22.86%的股份公司为控股型企业， 通过业务重组控制了上海新昇、Okmetic、新傲科技三家子公司后，在研发、生产、经营、 人事、财务等方面实施控制和管理经营分析：营业收入快速增长，盈利能力持续改善产量销量提升明显，库存储备快速增加公司 300mm 半导体硅片 2020 年度的生产 量及销量均较 2019 年度增幅较大，主要得益于公司产能的提升同时，公司库存量从 5.3 万片增加到 18.2 万片，主要是公司相应产能持续增加，根据公司生产计划和销售计划进行 库存储备所致200mm 及以下尺寸半导体硅片 2020 年度的生产量及销量较 2019 年的增 幅主要是由于 2019 年度的数据中不包含新傲科技 2019 年 1-3 月的数据，同时，公司相关 产能也有所提升所致库存量的增加主要是由于公司产能提升所致产能规模持续扩大，产能利用率稳步提升公司子公司上海新昇 2020 年 300mm 半 导体硅片产能已经达到 20 万片/月，2021 年产能规模将持续扩大，预期实现 30 万片/月的 产能目标。

子公司 Okmetic 和新傲科技仍持续通过去瓶颈化和提高生产效率的方式，进一 步提升 200mm 硅片产能2018 年至 2021 年一季度，公司现有 300mm 半导体硅片的产 能分别为73.00万片、150.50万片、193.50万片以及60.00万片，产能利用率分别为82.70%、47.83%、53.42%以及 57.23%营业收入与净利润：营业收入持续快速增长公司 2016 年至 2020 年营业收入分别 为 2.70 亿元、6.94 亿元、10.10 亿元、14.93 亿元以及 18.11 亿元，同比保持高速增长 2020 年度，公司实现归属于上市公司股东净利润 8,707.08 万元，实现扭亏盈利2020 年 度公司主营业务收入为 17.71 亿元，较 2019 年度增加 3.06 亿元，同比增长 20.86%，主 要系公司 2019 年度主营业务收入中不包含 2019 年 1-3 月尚未并购的新傲科技因而基数较 小和公司 300mm 半导体硅片的销量较 2019 年度增长较多所致业务占比：200mm 硅片业务占主导地位，300mm 硅片蓬勃发展根据 2020 年公司 年报披露，营收结构中 200mm 及以下尺寸硅片（含 SOI 硅片）、300mm 硅片及受托加工 业务占比分别为 67.74%、17.44%、12.60%。

300mm 硅片收入占比从 2017 年 3.57%开 始逐年提升至 2020 年 17.44%，受托加工业务从 2019 年开始营运，正保持稳步增长势头毛利率和净利率：毛利率初步改善，净利率触底回升当前公司毛利主要来源于 200mm 及以下半导体硅片（含 SOI 硅片）2016 年至 2020 年，随着生产规模扩大和行 业景气度提升，公司主营业务毛利率整体维持在 13%到 23%之间2020 年全年综合毛利 率为 13.10%，相较 2019 年略微下降 1.44 个百分点，主要是由于公司 200mm 及以下尺 寸半导体硅片的毛利率略有下降所致2020 年公司扭亏为盈，销售净利率实现正值，为 4.97%公司 300mm 半导体硅片毛利率总体呈上升趋势，但是毛利率持续为负，主要原 因为：公司生产设备、厂房购建需要投入大量资金，加之公司 300mm 半导体硅片的产销 规模较低，产品销售单价处于相对较低的水平，另一方面公司由于持续进行机器设备投入 和产能提升，固定资产新增带来的折旧、维护等费用大幅增加，产品单位成本随之提升 随着公司 300mm 半导体硅片产能和产能利用率的逐步提升、产品质量和规格的不断改进， 预计产品未来毛利率水平也将随之得以改善。

费率情况：公司费用控制能力较强，费用率逐年降低公司近年来费率水平保持下降 趋势，2021Q1 销售、管理、研发、财务费率分别为 3.12%、8.27%、5.13%、1.50%，体 现了公司的费用控制能力从费用绝对值来看，公司 2020 年销售费用较 2019 年度下降 9.47%，管理费用较 2019 年下降 7.37%，主要系 2019 年度的管理费用中包含有较高的咨 询顾问团队的服务费支出，因此 2020 年相对下降二、半导体硅片市场广阔，国内大硅片需求持续高涨硅片是半导体制造环节核心原材料，尺寸不断扩大硅是第一代半导体材料，是集成电路制造的基石半导体硅片是制作半导体元件的核 心材料，也是芯片和电子设备制造工业的基础通过对硅片进行光刻、离子注入等手段， 可以制成各种半导体器件硅储量丰富，在自然界多以二氧化硅的形式存在，提纯与拉晶 工艺也非常成熟，并且氧化形成的二氧化硅薄膜绝缘性能好，使得器件稳定性可靠性大为 提高，因此硅已经成为应用最广的一种半导体材料硅片作为主流材料趋势不变晶圆材料经历了 60 余年的技术演进和产业发展，形成 了当今以硅为主、新型半导体材料为补充的产业局面硅的物理性质限制了其在光电子和 高频、高功率器件上的应用，于是发展出了碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)等化合物半导体满 足了电子技术对高温、高功率、高压、高频以及抗辐射等恶劣条件的新要求。

化合物半导 体多用于射频器件、光电器件、功率器件等制造，具有很大发展潜力；硅器件则多用于逻 辑器件、存储器等，相互之间具有不可替代性质且从半导体器件产值来看，根据 SEMI 统计数据，全球 95%以上的半导体器件采用硅作为衬底材料，从目前来看，硅片仍将维持 主流半导体材料的地位半导体级硅片对纯度要求高，制作工艺需同步精进不同应用场景下对硅纯度要求有 所不同，半导体级硅片生产较光伏硅片对纯度的要求更高，须达到 99.9999999%（9 个 9） 及以上，其中最先进的工艺纯度为 99.999999999%(11 个 9)此外，其表面的平整度、光 滑度以及洁净度都会影响集成电路或半导体器件的可靠性，因此制造工艺极为复杂硅片 产品按照加工方式可分为抛光片、退火片、外延片、SOI 片等，其中抛光片是应用范围最 广的硅片；退火片、外延片及 SOI 片是在抛光片基础上二次加工形成的硅片抛光片再根 据品质等级不同，从高到低分为正片、测试片和假片等，其制作工艺精进对硅片良率提升 起十分重要作用SOI 硅片具有高电绝缘性，有利于制作高速、低功耗、高集成度和高可靠性的超大规 模集成电路SOI 即绝缘体上硅，是具有顶层硅、中间二氧化硅埋层和下方硅衬底支撑的 “三明治”夹心结构。

作为集成电路制造用的新型衬底材料，SOI 的主要优势在于可以通 过氧化层实现高电绝缘性，将有效减少硅片的寄生电容以及漏电现象，有利于制作高速、 低功耗、高集成度和高可靠性的超大规模集成电路，并且在高压功率器件、光无源器件、 MEMS 等领域得到广泛应用在 28nm 以下先进工艺中，全耗尽式绝缘体上硅具有明显的 低功耗、防辐射、耐高温的性能优势，同时，采用 SOI 方案可以大大减少制造工序拉晶工艺是硅片制作最核心的工艺步骤，决定了硅片的质量和纯度按照拉晶工艺， 可将硅片分类：直拉法制得的单晶硅，成为 CZ 硅（片）；磁控直拉法制得的单晶硅，成为 MCZ 硅（片）；悬浮区熔法制得的单晶硅，称为 FZ 硅（片）直拉法生产出的单晶硅多用 于生产低功率的集成电路元，而区熔法生产出的单晶硅则主要用来生产高功率的器件直 拉法含氧量较高、机械强度大、硅片尺寸大，适用于一般集成电路应用随着晶棒尺寸变 大，为了提高晶棒良率和品质，在 CZ 法中加入磁场转化为温度控制系统的 MCZ 法成为 新的选择硅片制造技术壁垒高，核心工艺攻关周期长芯片制造工艺对硅片缺陷密度与缺陷尺 寸的容忍度很低，制造过程中需要更加严格地控制硅片表面微粗糙度、硅单晶缺陷、金属 杂质、晶体原生缺陷、表面颗粒尺寸和数量等技术指标，这些参数将直接影响半导体产品 的成品率和性能。

硅片制造工艺流程包括拉晶、边缘研磨、多线切割、边缘倒角、镭射编 号、研磨、清洗和湿法刻蚀、CMP 抛光、外延生长等生产工艺与技术难度随硅片尺寸 的增大而提高，全球范围内仅少数半导体硅片龙头企业掌握 300mm 硅片的生产技术除 拉单晶工艺的高技术壁垒外，300mm 硅片在成形技术、洁净区形成和优化技术、清洗技 术、硅衬底的外延优化技术、表征技术等方面的难度较 200mm 硅片也更胜一筹硅片制造商的下游厂商为晶圆代工厂或 IDM（垂直整合制造商）硅片制造是半导体 制备的核心上游，硅片的尺寸、平整度、纯净度都会极大地影响其下游客户晶圆加工的成 本与性能其下游客户主要分为两类：以台积电、中芯国际为例的晶圆代工厂（只进行半 导体的加工制造与封装测试，无电路设计环节）和以 Intel、Samsung 为例的 IDM（业务 涵盖电路设计、加工制造、封装测试与销售品牌产品的半导体垂直整合公司）成本驱动下硅片尺寸逐步增大，单片可使用率提高在摩尔定律的影响下，半导体硅 片按直径计算从 1965 年诞生的 50mm（2 英寸），到 100mm（4 英寸）、125mm（5 英寸）、 150mm（6 英寸）、200mm（8 英寸），再到 2001 年的 300mm（12 英寸）。

由于下一站 450mm（18 英寸）硅片的设备研发难度较高，目前产业链上下游厂商对其推动力不大 大尺寸硅片主要有两方面优点：（1）单片硅片上制造的芯片数目增多以 300mm 硅片为 例，其在同种工艺下可用面积是 200mm 硅片的两倍，可提供高达 2.5 倍芯片数量的生产 率优势2）可使用率提高圆形硅片上制造矩形的硅片会使硅片边缘处的一些区域无法 被利用，而硅片尺寸的增大使未被利用的边缘损失比减小因此，大硅片有利于降低单位 芯片的成本半导体遵循一代芯片、一代硅片原则随着半导体技术进步，芯片在材料、 结构、工艺上皆有升级，硅片价值量也将持续迭代全球硅片需求高度景气，300mm 硅片和中国大陆需求占比持续增加2020 年全球半导体市场规模约为 4,331 亿美元，近 20 年复合增速 5%根据 SEMI 预测，全球半导体市场 2021 年预计为 4694 亿美元，日本曾是半导体产业的璀璨明。