一、半导体硅片行业概述
硅片是制造芯片的最核心基础材料，硅片又名晶圆，是制造半导体芯片的重要的基本材料，是半导体材料的重要组成部分。硅片按照种类划分主要由五类产品构成，包括抛光片、外延片、退火片、结隔离硅片以及SOI硅片，其中抛光片为用量最大且最基础类产品，其余硅片种类均为在抛光片的基础再加工实现的。
硅片制备工艺主要有直拉法与区熔法，其中直拉法由柴可拉斯基发明，半导体工业更普遍采用直拉法，约85%的硅片由直拉法生产，15%的硅片由区熔法生产。按应用分，直拉法生长出的单晶硅，主要用于生产集成电路元件，而区熔法生长出的单晶硅主要用于功率半导体。直拉法工艺成熟，更容易生长出大直径单晶硅；区熔法熔体不与容器接触，不易污染，纯度较高，适用于大功率电子器件生产，但较难生长出大直径单晶硅，一般仅用于8寸或以下直径。
资料来源：公开资料整理
从全球半导体材料市场结构来看，半导体制造材料主要包括硅片、电子气体、光掩膜、光刻胶配套化学品、抛光材料、光刻胶、湿法化学品与溅射靶材等，其中半导体硅片占比最高，2018年全球硅片（包括抛光片、外延片、SOI硅片）销售额为117.08亿美元，占全球半导体制造材料行业36.78%的市场份额。
此外，硅片尺寸也在不断演进，早期硅片尺寸以英寸为标准，如1英寸（25.4mm）、2英寸（51mm）、3英寸（76mm）。从1975年4英寸硅片诞生以来，硅片尺寸开始以公制单位mm为标准，100mm（4英寸）、125mm（4.9英寸，习惯称5英寸）、150mm（5.9英寸，惯称6英寸）、200mm（7.9英寸，惯称8英寸）、300mm（11.8英寸，惯称12寸）以及将来的450mm（17.7英寸，惯称18英寸）。目前6寸及以下尺寸硅片一般应用于中低阶产品，8寸至12寸则被应用于CPU、GPU等高阶产品，其中12寸还广泛应用于存储器、嵌入式芯片等产品。
资料来源：公开资料整理
相关报告：华经产业研究院发布的《2019-2025年中国半导体硅片行业市场深度分析及发展前景预测报告》
二、半导体硅片行业发展现状
2018年虽然智能手机等终端销量下滑对半导体行业景气度有所影响，但全球半导体销售依然维持较高增速，截止到2018年11月底，统计数据显示全球半导体销售额达到4,779.36亿美元。下游半导体销量强劲也带动了半导体行业上游硅片的需求量，2018年全球硅片出货面积达127.3亿平方英寸，同比2017年增长7.81%；销售金额为113.8亿美元，同比2017年增长30.65%，其中每平方英寸单价为0.89美元，较2017年增长21%。
资料来源：公开资料整理
在半导体产业链中，硅片是最重要的上游材料，当前生产功率半导体主要使用6英寸和8英寸硅片，微控制器使用8英寸硅片，逻辑芯片和存储芯片则需要12英寸硅片，因此随着半导体技术的发展和市场需求的变化，目前硅片正向大尺寸趋势发展。
2018年全球12英寸硅片需求平均值要在600-650万片/月，而8英寸硅片需求平均值在550-600万片/月。就技术角度来看，12英寸硅片需求主要被NAND和DRAM所驱动，从市场角度来讲，智能手机的存储量逐渐增长以及对数据传输的依赖，促进了固态硬盘（SSD）对原有机械硬盘（HDD）的替代；传感器在智能手机中的运用也起到了一定的作用。8英寸硅片被更多的运用在了汽车电子领域，如ADAS系统与车载娱乐的普及，加剧了市场对逻辑电路以及高精度元器件的需求，长期来看8英寸硅片也依然有巨大需求。
资料来源：公开资料整理
三、半导体单多晶硅片市场成本分析
硅片的成本可以大致分为硅料成本和非硅成本两部分。硅料的成本占比在50%-60%，主要由硅料价格决定，同时硅片厂商还可以通过提高切割的出片量来摊薄硅料的成本；非硅成本的构成相对复杂，包括长晶过程的设备、电费、特气损耗和人力，以及切割过程的金刚线线耗和其他成本等。
在硅成本以及切片成本方面，单多晶的差异总体较小，因此单多晶硅片在成本端的竞争主要在于长晶环节。从单晶硅片来看，其中拉棒成本则占到单晶硅片总成本的33%。目前单晶硅锭的生产成本分别为44元/kg，单晶硅棒的成本构成由高到低依次是坩埚、电力、石墨热场、折旧、人工及其他成本，由于目前单炉产出仍然较小，未来仍有一定的降本空间。
单晶硅棒降本的途径有几个方向：一是改进拉棒技术提高单炉产出，比较有潜力的是采用连续拉棒技术摊薄坩埚等一次性耗材的损耗和设备折旧；二是提高产线的自动化水平降低人工成本；三是将拉晶产线建在低电价地区，目前隆基、中环的产能都分布在宁夏、云南和内蒙古等低电价地区。
资料来源：公开资料整理
资料来源：公开资料整理
多晶硅片成本比单晶硅片低0.35元/片，成本优势主要来自长晶环节，铸锭成本仅占多晶硅片总成本的12%。目前多晶硅锭的生产成本分别为21元/kg，多晶硅锭的成本构成由高到低依次是石墨热场、坩埚、折旧、电力及其他杂项，其降本最主要的方式是提高单炉产出以摊薄耗材和电力成本，但G8进一步升级的幅度越来越小，因此多晶铸锭的成本下降空间已经比较有限，预计不超过30%。
资料来源：公开资料整理
资料来源：公开资料整理
在硅片的产业链下游，发展高效电池片成为趋势，根据《中国光伏产业发展路线图》（2017版）光伏电池片技术路线，单晶电池转换效率有较大的提升空间，因此单晶PERC电池具有较高成长性和较大替代空间，已经成为市场主流。目前，单晶正在迅速抢占市场份额，2017年国内单晶渗透率约36%，全球约27%，2018年单晶替代加速，预计2018年底国内单晶渗透率达到50%，海外38%，单晶组件和多晶组件价格差逐步收敛，2019-2020年随着单晶性价比不断凸显，市场份额将继续提升。
资料来源：公开资料整理
四、半导体硅片行业格局
由于半导体硅片生产对于纯净度、加工精度有极高的要求，对业内玩家的技术、资金实力壁垒极高，导致全球范围内只有少数企业具有大量提供半导体硅片的能力，2017年信越化学市占率为29.3%，三菱住友26.6%，环球晶圆15.5%，CR5达到91.3%。
资料来源：公开资料整理
2014年起，随着中国各半导体制造生产线投产、中国半导体制造技术的不断进步与中国半导体终端产品市场的飞速发展，中国大陆半导体硅片市场步入了飞跃式发展阶段。2016年至2018年，中国大陆半导体硅片销售额从5.00亿美元上升至9.96亿美元，年均复合增长率高达41.17%，远高于同期全球半导体硅片的年均复合增长率25.75%。庞大需求下，低自给率现状明显，国内目前仅有少数企业具备200mm硅片生产能力，18年前300mm硅片几乎全部依赖进口，上海新昇率先量产实现技术突破，对于自身以及大陆硅片产业意义非凡。
中国硅片市场的主要供应商分为两大类。一类是垂直一体化厂商（晶科、晶澳、天合等），只要现金成本不高于外购成本，他们通常优先使用自己生产的硅片，这也是“531新政”后这些厂的硅片产能仍然能够满跑的原因之一。另一类是第三方的龙头厂商，比较有代表性的是隆基、中环和协鑫三大供应商，满足一体化厂商的硅片缺口和其他电池厂的硅片需求。
随着行业格局日渐清晰，硅片龙头的地位日渐稳固，对新进入者也建立了足够高的壁垒。一是资金壁垒，尽管近几年设备投资已经大幅下降，1GW硅棒和切片的产能投资仍接近10亿元，对于新进入者而言风险收益比偏大；二是规模壁垒，目前一线龙头企业的产能门槛已升至20GW以上，巨大的产能一方面能够降低生产成本，同时能有效绑定下游客户，新进入者在产销两端都面临巨大的困境。此外硅片行业的吸引力也较低，随着硅片价格大幅下降，龙头企业的盈利能力大不如前，对新进入者的吸引力也大为减弱。
资料来源：公开资料整理
面对硅片短缺、进口依赖、需求增长等各方面挑战，我国大力推进国产硅片项目。预计完全达产后，8寸、12寸硅片产能将分别至少增加300万片/月，随着8寸项目率先逐步投产，8寸硅片自给率将陆续提高，上海新阳12寸硅片正片已实现出货，晶圆厂上游硅片进口依赖问题将部分解决，成本端压力相应减轻，盈利能力有望进一步提升。
2017年国内8寸硅片需求约80-90万片/月，其中仅30%份额可以实现自主供应，12寸硅片需求约50-60万片/月，100%依靠进口。而随着中国大陆承接第三次半导体行业转移以及政府对半导体行业提供大力的支持，中国大陆正进入一波晶圆产线建设高峰期，待产线落地，产能释放，国内硅片需求将显著提升。
