从硅片角度看，半导体供需差及景气度几何

（报告出品方/作者：国元证券，贺茂飞）

核心观点

5G、汽车应用的硅含量提升，硅片市场处于高景气度周期

硅片市场需求旺盛，处于高景气度周期。2020 年全球硅片市场规模 预计将达到 115 亿美元。根据 SEMI 最新数据，2020 年 12 寸硅片需 求约为 650 万片/月，2023 年预计将达到 756 万片每月。需求结构来 看，据 SUMCO 数据，全球手机、服务器、汽车电子的硅片年用量分 别为 130 万片、96 万片、89 万片，约占全球 12 寸硅片产能的 20%、 15%、14%。手机、服务器、汽车是半导体增量市场主要驱动力。各个细分领域主要有以下变化。

（1）5G 手机：从 4G 手机到 5G 手机， 手机存储器、AP、基带芯片以及 CIS 等性能显著提升，5G 手机的硅 含量（Silicon Content）是 4G 手机的 1.7 倍；

（2）服务器：AI、云计 算驱动单台服务器硅含量提升，全球主流服务器厂商扩大服务器资本 开支，两大因素共振驱动服务器半导体用量增加。

（3）汽车电子：新 能源汽车拉动模拟芯片和功率器件的需求，全球 8 寸产能出现供不应 求状况。

供需缺口显现，部分硅片市场已现涨价潮

8 寸市场：在工业、汽车电子以及物联网等下游需求带动，8 寸硅片需求激增，目前全球市场接近满产，而国内市场因 8 寸片供不应求导 致客户转而选择更小尺寸，6 寸硅片产线吃紧，部分厂商 5 寸、6 寸 产品已经涨价。12 寸市场：随着过去几年全球 12 寸硅片产能建设逐 步完成，目前全球 12 寸片市场产能尚能满足需求，但随着疫情好转， 5G 智能手机渗透率提升，以及 AI、数据中心建设带来服务器需求增 长，SUMCO 预计未来 12 寸硅片需求将逐渐提高，预计 2023 年将产 生供需缺口。对于全球硅片厂商来说，稳健扩产、推动硅片价格持续 抬升，成为了业内共识。

硅片是前瞻指引信号，半导体启动超级景气度大周期

硅片是半导体最上游核心材料，硅片市场供需变动影响全球范围内的 主要半导体产品的成本及供需。硅片是能够反应半导体全行业景气度 的核心领先性指标。我们认为半导体超级景气度大周期启动，这是一 轮终端真实需求驱动的大周期，而非库存驱动的小周期。

1. 硅片行业呈现高景气度

1.1 硅片市场寡头垄断，市场景气度旺盛

硅片行业呈现寡头垄断局面，海外厂商占据主要份额，12 英寸硅片全球前五家厂商 占比达 97.8%。2020 年 12 月 10 日，环球晶圆宣布同意以 37.5 亿欧元收购德国 硅片制造商 Siltronic AG，此次收购合并完成后，环球晶圆有望成为全球最大的硅片制造商，全球市场集中度将进一步提高，硅片国产化进程急需提速。

全球半导体硅片市场随下游应用领域的发展而呈现稳定增长态势。2010-2013 年， 全球经济逐渐复苏，硅片市场随之反弹，同时 12 英寸半导体硅片技术逐渐得到普 及，出货量不断上升；2014 年至今，受益于通信、计算机、汽车、消费电子、光伏 产业、智能电网、医疗电子等应用领域需求带动以及人工智能、物联网等新兴产业 的崛起，全球半导体硅片出货量呈现稳步上升趋势，直至 2019 年因半导体行业景 气度下降而出现小幅回落。根据 SEMI 数据，2018 年全球半导体硅片市场规模大 幅增长至 113.8 亿美元，2019 年后小幅回调为 111.5 亿美元，2020 年行业景气度 有所回升，预计将达到 114.6 亿美元。

1.2 大尺寸硅片大势所趋，国产替代正当时

我国半导体硅片市场自 2014 年以来呈稳定上升趋势。IC Mtia 数据显示，2018 年 我国半导体硅片市场规模为 172.1 亿元，年产能为 2393 百万平方英寸，其中 12 英 寸硅片产能约为 201 百万平方英寸，8 英寸硅片产能约为预计 870 百万平方英寸， 6 英寸硅片产能约 886 百万平方英寸，5 英寸及以下硅片产能约 436 百万平方英寸， 6 英寸及以下尺寸硅片产能占总产能比重为 55.24%，仍是目前国内市场的主要产品。 未来随着我国半导体硅片厂商研发及生产能力不断提升，预计 8 英寸及以上硅片的 产能占比将有较大提升，带动我国硅片的市场需求实现持续增长。IC Mtia 预测我国 2020 年硅片市场规模将达到 201.8 亿元，2014-2020 年的复合增长率预计将达 13.74%。

自 2000 年来，12 英寸硅片的出货面积呈明显增长趋势，于 2008 年超过 8 英寸硅 片，成为全球硅片市场的主流产品，预计未来对 12 寸硅片的市场需求将持续保持旺盛，到 2020 年市场占比将达 75%以上。目前国内 12 英寸硅片基本依赖进口， 为弥补半导体硅片的供应缺口，降低依赖程度，国内正积极投资 12 英寸硅片生产， 多家公司启动大型生产项目，据我们不完全统计目前 17 个已公布项目总投资额达 到 1429 亿元，12 英寸硅片产能有望在 2023 年前后接近 600 万片/月。

12 英寸半导体硅片主要应用于逻辑芯片和存储器（DRAM、NAND）。其中存储器 连续两年贡献了全球半导体市场规模的主要增量，而 DRAM 作为电子产品重要组件 之一，在 AI 和 5G 两大新兴产业的拉动下，行业景气度不断上升，将带动晶圆厂对 12 英寸硅片需求增加。

2.半导体硅片增量需求来自哪里？

2.1 5G 手机：12 寸硅片使用量将提高七成

硅片市场需求火热，大尺寸硅片成未来发展方向。随着制程技术的推进，近年来先 进制程的占比在不断提升，硅片行业整体呈现出向大尺寸发展的趋势，SEMI 数据 显示，自 2000 年来，12 英寸硅片的出货面积呈明显增长趋势，于 2008 年超过 8 英寸硅片，成为全球硅片市场的主流产品，预计未来对 12 寸硅片的市场需求将持 续保持旺盛，到 2020 年市场占比将达 75%以上。

12寸硅片主要应用于智能手机与服务器领域。根据SUMCO数据显示，2020至2024 年全球硅片需求有望保持 5.1%的复合增长率，同时根据 SEMI 最新报告显示，2020 年 12 寸硅片需求为 650 万片/月，2023 年预计将达到 756 万片每月。2020 年全球 硅片出货量同比增长 2.4%，2021 年提升至 5%。

5G 手机普及拉动硅片需求提升。2020 上半年受疫情影响，智能手机销量受到冲击， 而下半年伴随疫情缓解，5G 渗透率不断提高，5G 手机出货量一路走强，拉动上游 硅片市场需求旺盛。从 4G 手机到 5G 手机，其存储器、AP、基带芯片以及 CIS 等 性能显著提升。相较于 4G 手机，5G 手机 DRAM 一般为 6-13GB，NAND 为 128-512GB，AP 提升至 8 核，CIS 为 4-7 片。从目前主流 5G 手机 BOM 物料成本 分析可以看出，三星、小米、苹果新款 5G 手机成本较 4G 均有所提升。

根据 SUMCO 数据显示，相较于 4G 手机的 1.25 sqi/unit，5G 手机平均硅片使用量将提升 1.7 倍至 2.1 sqi/unit。从单部手机拆分领域来看，DRAM 将提升 1.77 倍 至 0.62 sqi/unit；NAND 提升 1.66 倍至 0.88 sqi/unit；LOGIC/CIS 提升 1.62 倍至 0.6 sqi/unit。

据 SUMCO 数据显示，2019 年智能手机带动 12 英寸大硅片需求达到 136 万片每月， 未来伴随 5G 手机渗透率提升，硅片出货量不断增长，预计 2021-2024 年需求将达 到 140、155、165、180 万片每月。

2.2 服务器：12 寸硅片需求将提升 35%

数据中心建设是 12 英寸大硅片主要驱动力。随着 5G、AI 的发展，流量爆发式增长 推动数据中心基建不断加速，各大互联网厂商 Capex 投入也相应增加，不断新建或 扩容其数据中心。根据 IDC 预测，全球数据规模将会从 2019 年的 41ZB 增长到2024 年的 149ZB。面对爆炸式的流量增长，企业纷纷实施数字化转型，大数据成为发展 趋势，而企业的数据中心正是关键的价值所在。目前，互联网厂商数据中心服务器 建设量每年以 50%-100%爆发式增长。据 IDC 数据显示，2020 二季度全球服务器 出货量 320 万台，较 19 年同比增长 18.5%。

从下游验证角度来看，云服务厂商资本开支数据大幅提升，预示着服务器采购规模迎来增长。云服务的数据中心是服务器的重要应用领域，且服务器占据了数据中心 资本开支的绝大部分，提供云服务的厂商的资本开支数据（CAPEX）可反应服务器 市场的发展情况。据 Bloomberg，美国前四大互联网服务供应商：亚马逊、微软、 谷歌、脸书的 2020 年第一季度资本性支出较去年同期增长 40%，其中微软和亚马 逊增幅较大，说明其对于服务器购买量在近期大幅增长。

据 SUMCO 数据显示，到 2024 年服务器整体硅片需求将提升 35%。数据中心服务 器的增长拉动 12 英寸硅片需求不断提升，预计 2020-2024 年服务器的硅片用量为 960k、1060k、1100k、1220k、1300k 片 12 寸等效晶圆/每月，其中从细分领域来 看，DRAM 带来需求将从每月 27 万片提升到 45 万片；NAND 将从 40 万片提升至 44 万片；Logic 将从 29 万片提升至 41 万片。

2.3 汽车电子：8 寸硅片需求提高 50%

汽车电子发展迅速，拉动 8 寸硅片需求，全球市场已接近满产。8 英寸硅片一般应 用于对制程要求较低或对成本较敏感的产品中，主要包括模拟芯片、MOS 逻辑、 光电器件、分立器件等产品。近年来，新能源汽车和工业智能装备得到快速普及， 模拟和分立器件的市场需求逐步扩大，将为 8 英寸硅片打开新的增长空间。

根据 SUMCO 数据，全球汽车电子系统市场规模将由 2018 年的 2190 亿美元，增 长到 2030 年的 4600 亿美元市场规模，CAGR 为 6.4%。国内市场来看，根据最新 《新能源汽车产业发展规划（2021-2035）》修正，假设新能源汽车销售量占比 2025 年达到 20%，2030 年为 35%。汽车市场总销售增速较慢，每年假设只有 1%增速， 但渗透率在政策驱动下有望提速，我们测算 2025 年中国新能源车销售量有望达 550 万辆，2030 年达 1000 万辆。今年受疫情影响汽车市场承压，中长期看国内新能源 汽车有望进入高速成长期，测算结果未来 10 年复合增速为 24.3%。

汽车电子主要拉动 8 寸硅片需求上行。根据 SUMCO 数据显示，2018 年汽车 8 寸 硅片需求量约为 200 万片每月，预计 2022 年将会达到 301 万片每月，需求提升 50.5%，又因 8 寸硅片产能布局已逐步完善，新增产能较少，面对汽车电子带来的 需求激增，供需不平衡将推动 8 寸片市场价格提升。

3.半导体硅片供需变动测算

3.1 6 寸片率先涨价，预计 8 寸明年春季进入涨价周期

半导体硅片行业具备典型的周期属性，随下游半导体周期波动。从周期角度来看， 硅片价格主要受市场供需影响，且价格变化略滞后于市场规模变化。金融危机爆发 之前，市场对 300mm 晶圆需求极度乐观，Shin-Etsu、SUMCO 等大厂纷纷做出了 激进的扩产计划。受经济危机影响后，随着硅片库存的升高以及智能手机的销售量 锐减，全球半导体市场急剧下滑，产能提升滞缓。2011-2013 年由于 12 英寸大硅 片普及造成硅片单位面积制造成本下降，但是市场需求依旧低迷，各大晶圆厂商没 有再进行大的资本开支计划，硅片价格一路下跌，在 2016 年达到最低点 0.67 美元 /平方英寸。

6 寸、8 寸供需格局持续紧张，长期将迎来涨价周期。2016 年起，全球半导体硅片 销售单价持续上涨。主要受益于半导体终端市场需求强劲，供需矛盾引发价格不断 上涨。SUMCO、环球晶圆等硅片大厂相继在 2017 年宣布投资扩产计划。目前行业 正处在经过了近 10 年供应过剩之后新一轮硅片景气周期。2019年 5G手机的发售， 单位面积的硅片价格上涨到 0.94 美元。2016-2019 年年复合增长率 11.95%。而伴 随新能源汽车等新兴应用市场的快速发展，未来受供需关系影响，硅片价格将持续 上涨保持高位。目前 6 寸硅片产线全线满产，供给吃紧，已率先进入涨价阶段，我 们预计明年春季全球 8 寸片市场将随后进入涨价周期。

3.2 12 寸硅片市场供需变动及缺口测算

消费电子以及数据中心服务器等确定性需求的不断拉动，12 寸硅片市场需求旺盛。据 SUMCO 预测数据显示，12 英寸大硅片产能供给与市场需求之间缺口正不断缩 小，随着下游市场火热，对于硅片需求的不断提高，预计在 2023 年之后全球 12 英 寸大硅片将供不应求，具体来看：

需求端：2000-2018 年，受益于移动通信、计算机等终端市场的快速发展，12 英寸 硅片出货面积从 0.94 亿平方英寸扩大至 80 亿平方英寸，市场份额从 1.69%大幅提 升至 2018 年的 63.83%，市场需求火热。

从晶圆厂角度看， 从 16 年下半年开始，晶圆厂的存货量逐步下滑，硅片售价也随 之逐步上涨。2017 年 1 月，全球晶圆代工厂 12 寸硅片订单库存量与采购量之比为 89%。随后库存采购比逐月下滑，2017 年 9 月前后全球晶圆厂库存量与采购量比 维持 65%左右动态平衡。2018 年 7 月降至谷底 57%过后，库存采购比渐渐回升， 19 年末到达顶峰为 150%，12 寸硅片需求在 19 年末已达到最低值。SUMCO 于 19 年末预计 2020 年 12 寸硅片市场需求将会复苏，但实际来看，受疫情冲击影响下游 客户扩产需求推迟，受需求递延效应影响，SUMCO 预计 2021 年整体市场需求将 更加强劲：

（1） 基于购买力平价GDP 保守预测：2020-2024 年 12 英寸硅片需求曲线 CAGR 为 4.8%，需求将略低于产能，产能利用率将在 90%-95%区间；

（2） 基于现有客户订单需求预测：2020 年实际出货将达到 650 万每月，受疫情 影响，SUMCO 不断下调需求预测曲线，20Q3 最新预计未来需求有望在 2023 年超过产能供给，需求曲线 CAGR 为 5.1%，同时 SUMCO 表示，伴 随疫情缓解，市场火热，未来有望上调需求，进一步缩小供需差距。

（3） 综合预计：到 2024 年，全球 12 寸硅片需求分别为 650/683/718/755/793万片，2023 年将达到供需平衡。

供给端：2018 年之前，全球 12 英寸硅片已有产能为 550 万每月，通过在原有厂房 增加设备等方式（棕色区域），2018-2020 产能分别扩大到 605、663、705 万片每 月，扩产之后产能利用率分别为 100%、89%、90%。在 2021 年后，SUMCO 预 计新建厂房可以投产使用（绿色区域），到 2024 年全球产能将会达到 745、750、 755、757 万片每月，预计 2024 年全球 12 英寸硅片产能将会低于市场需求。

综合来看，SUMCO 预计 2020-2024 年全球 12 英寸产能利用率分别为 90%、89%、 94%、99%、102%。预计 2024 年每月将会产生 17 万片的需求缺口，进一步推动 硅片价格上涨。可以看出，当前各家硅片厂的扩产规划仍相对谨慎，对于硅片厂而 言，稳健扩产、推动硅片价格持续抬升，成为了业内共识。

4.重点企业分析（详见原报告）

硅片是半导体最上游核心材料，硅片市场供需变动影响全球范围内的主要半导体产品的成本及供需。硅片是能够反应半导体全行业景气度的核心领先性指标。我们认 为半导体超级景气度大周期启动，这是一轮终端真实需求驱动的大周期，而非库存 驱动的小周期。半导体超级景气度大周期启动，关注半导体各个细分龙头投资机会。

计算芯片：晶晨股份、全志科技、寒武纪、瑞芯微、富瀚微、中颖电子

连接芯片：乐鑫科技、博通集成、澜起科技、恒玄科技、卓胜微

传感芯片：韦尔股份、汇顶科技、敏芯股份

存储芯片：兆易创新、北京君正、聚辰股份

模拟芯片：圣邦股份、思瑞浦、晶丰明源、芯朋微、芯海科技

功率器件：斯达半导、华润微、新洁能、闻泰科技、扬杰科技、捷捷微电、士兰微

晶圆代工：中芯国际、华虹半导体

设备：北方华创、中微公司、华峰测控、精测电子、芯源微、盛美半导体

材 料：雅克科技、立昂微、中环股份、沪硅产业、晶瑞股份、菲利华、安集科技、金宏气体、鼎龙股份

封装测试：华天科技、长电科技、通富微电、晶方科技

5.风险提示

（1）半导体行业景气度不及预期；

（2）下游需求发展不及预期；

（3）产能利用率不及预期。

（报告观点属于原作者，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）

精选报告来源：【未来智库官网】。

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