硅片是晶圓廠最重要的上游原材料，其供需情況與價(jià)格趨勢(shì)能充分反映半導(dǎo)體行業(yè)的景氣度。進(jìn)入2018年，全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)增速環(huán)比有所放緩，但硅片漲價(jià)潮依舊持續(xù)。是下游需求猛烈，還是上游供給有限，這一議題值得深入研究。本文參考了SUMCO，臺(tái)積電等公司提供的原始數(shù)據(jù)，將硅片的供給端，需求端和價(jià)格端等多個(gè)核心問題分析如下：

需求端：通過購買力平價(jià)GDP模型預(yù)判12寸硅片需求：通過回溯歷史，我們發(fā)現(xiàn)自2000年起，12寸硅片出貨量以及當(dāng)年的購買力平價(jià)GDP兩大數(shù)據(jù)高度擬合。擬合優(yōu)度判定系數(shù)（R2）高達(dá)0.9528。體現(xiàn)了極強(qiáng)的關(guān)聯(lián)度。故在硅片行業(yè)中，通常會(huì)采用購買力平價(jià)GDP模型來判斷12寸硅片的市場(chǎng)需求。通過模型我們可以推導(dǎo)出2017年-2022年，12寸硅片需求的復(fù)合增長(zhǎng)率為4.3%。其中3D NAND對(duì)硅片需求的復(fù)合增長(zhǎng)率為16.76%，成為未來3年里12寸硅片需求增長(zhǎng)的主要驅(qū)動(dòng)力。

供給端：經(jīng)歷了產(chǎn)能過剩的十年，12寸硅片廠擴(kuò)產(chǎn)謹(jǐn)慎：2007年起，全球硅片廠大規(guī)模擴(kuò)張12寸硅片產(chǎn)能，但產(chǎn)能利用率嚴(yán)重不足，使得硅片價(jià)格持續(xù)下跌。SUMCO的毛利一度跌至-25.5%，只能關(guān)廠裁員，斷臂求生。進(jìn)入2016年，在存儲(chǔ)器需求爆發(fā)的帶動(dòng)下，硅片價(jià)格開始一路回升。但各家廠商在經(jīng)歷了過去一輪大蕭條之后，擴(kuò)產(chǎn)較為謹(jǐn)慎，目前全球硅片廠規(guī)劃中的產(chǎn)能擴(kuò)張復(fù)合增長(zhǎng)率（5.7%）介于購買力平價(jià)GDP模型（4.3%）與客戶需求指引（9.7%）之間?？梢钥闯?，當(dāng)前各家硅片廠均相對(duì)保守，更傾向于控制產(chǎn)能擴(kuò)張，推動(dòng)漲價(jià)，抬升利潤(rùn)水平。

價(jià)格端：12寸硅片持續(xù)漲價(jià)，相關(guān)晶圓廠暫無漲價(jià)計(jì)劃：SUMCO預(yù)計(jì)12寸硅片的價(jià)格在2018年將提升20%。有較多晶圓廠已經(jīng)開始2021年的長(zhǎng)協(xié)價(jià)談判。但對(duì)于12寸晶圓廠而言，其wafer成本占比較低，且28nm以上成熟制程市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈。為了維持穩(wěn)定的產(chǎn)能利用率，避免高額折舊影響毛利。各大廠沒有向下游漲價(jià)的計(jì)劃。同時(shí)，為了更好地觀測(cè)12寸硅片的供需結(jié)構(gòu)，我們引入了晶圓廠庫存采購比指標(biāo)。目前12寸晶圓廠的平均庫存量維持在當(dāng)月采購量的65%左右，若向上或向下大幅突破，則意味著供需平衡出現(xiàn)變化。

8寸供需分析：汽車電子主導(dǎo)8寸硅片需求，晶圓廠通過漲價(jià)轉(zhuǎn)移成本壓力：2016年起，8寸線的驅(qū)動(dòng)力主要在指紋識(shí)別，進(jìn)入2018年，隨著汽車電子，IOT等應(yīng)用的興起，8寸線的供需關(guān)系依舊偏緊。但后續(xù)要持續(xù)觀測(cè)指紋識(shí)別應(yīng)用下滑的影響。目前8寸硅片的價(jià)格已達(dá)40美金，相比2016年年初增長(zhǎng)了19.7%。對(duì)于晶圓廠而言，由于絕大多數(shù)8寸廠均已折舊完畢，所以wafer成本占比較高，一般在10-15%之間，硅片漲價(jià)對(duì)于成本影響明顯。以華虹為代表的部分晶圓廠通過漲價(jià)，向下轉(zhuǎn)移成本壓力，毛利目前較為穩(wěn)定。

國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈標(biāo)的梳理：

硅片廠商：上海新昇（上海新陽參股24.36%）的大硅片項(xiàng)目目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了擋片的批量供貨，正片也有小批量樣片實(shí)現(xiàn)銷售，目前產(chǎn)能4-5萬片/月，預(yù)計(jì)2018年產(chǎn)能可達(dá)10萬片/月；中環(huán)股份于2017年10月13日和無錫市簽署《戰(zhàn)略合作協(xié)議》，共同在宜興市建設(shè)集成電路用大硅片生產(chǎn)與制造項(xiàng)目。項(xiàng)目總投資約30億美元，一期投資約15億美元；重慶超硅的12寸硅片開發(fā)進(jìn)展也較為順利。同時(shí)硅產(chǎn)業(yè)集團(tuán)旗下的上海新傲的SOI產(chǎn)線是中國硅片產(chǎn)業(yè)的一大亮點(diǎn)；其他廠商，如有研半導(dǎo)體、寧夏銀和、金瑞泓、合晶鄭州、奕斯偉西安、江蘇協(xié)鑫等也建議關(guān)注。

設(shè)備廠商：晶盛機(jī)電于2017年10月13日協(xié)同中環(huán)股份和無錫市簽署《戰(zhàn)略合作協(xié)議》。目前晶盛機(jī)電可以向下游客戶提供從長(zhǎng)晶，滾磨，截?cái)?，拋光等硅片生產(chǎn)的全套解決方案。公司在半導(dǎo)體硅片領(lǐng)域的主要客戶包括有研半導(dǎo)體、***合晶、中環(huán)股份、金瑞泓等企業(yè)。

晶圓廠與IDM方面：由于12寸晶圓廠面臨激烈的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)，沒有漲價(jià)動(dòng)力，所以我們更建議關(guān)注8寸晶圓廠華虹半導(dǎo)體，公司于2017年下半年對(duì)部分客戶調(diào)價(jià)，受益于此，公司2017年Q3的毛利升至35.24%的歷史高點(diǎn)，但由于近期沒有漲價(jià)動(dòng)作，且硅片價(jià)格持續(xù)攀升，所以毛利率又回落到31.9%的水平，預(yù)計(jì)公司在Q2末還會(huì)有一些調(diào)價(jià)。另外，國內(nèi)IDM廠中，士蘭微的8寸線也同樣受益于功率半導(dǎo)體需求以及上游硅片價(jià)格傳導(dǎo)。非上市晶圓廠中，建議關(guān)注華潤(rùn)上華。

一、硅片產(chǎn)業(yè)簡(jiǎn)介

1.硅片是半導(dǎo)體生產(chǎn)的重要原材料

硅片是生產(chǎn)集成電路所用的載體，作為晶圓廠最重要的上游原材料，硅片供需情況與價(jià)格趨勢(shì)能充分反映半導(dǎo)體行業(yè)的景氣度。

2017年，全球晶圓制造材料市場(chǎng)規(guī)模259.8億美元，其中硅片市場(chǎng)規(guī)模75.8億美元。占比29.17%，往后分別是電子氣體，掩膜，其他材料，光刻膠配套試劑，CMP材料，光刻膠，工藝化學(xué)品，靶材，SOI。

2.半導(dǎo)體硅片的生產(chǎn)流程

半導(dǎo)體硅片對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量及一致性要求極高，其純度須達(dá)99.9999999%（9個(gè)9）以上，而最先進(jìn)的工藝甚至需要做到99.999999999%（11個(gè)9）。而光伏級(jí)單晶硅片僅需5個(gè)9即可滿足應(yīng)用需求。所以半導(dǎo)體生產(chǎn)所用硅片的制備難度遠(yuǎn)大于光伏級(jí)硅片。

硅片生產(chǎn)工序主要包括：長(zhǎng)晶，徑向研磨，定位邊研磨，拋光，切片，倒角，研磨，硅片刻蝕，拋光，檢查等步驟。經(jīng)過上述步驟生產(chǎn)出的硅片即為最通用的拋光片。我們下文中的硅片價(jià)格默認(rèn)為拋光片。

在拋光片生產(chǎn)過程中，長(zhǎng)晶是最為核心的工序。長(zhǎng)晶技術(shù)路線主要分為直拉法（CZ），區(qū)熔法（FZ）。其中直拉法是目前市場(chǎng)的主流，可支持12寸硅片生產(chǎn)，而區(qū)熔法則相對(duì)簡(jiǎn)單，僅可支持8寸及以下尺寸硅片生產(chǎn)。

直拉法最早由Czochralski于1918年首創(chuàng)，故亦稱為CZ法，其原理是將多晶硅加熱至熔化，再將單晶晶種和硅溶液表面接觸。接觸后，由于溫度差異，硅溶液開始在晶種表面凝固并生長(zhǎng)和相同晶體結(jié)構(gòu)的單晶。晶種同時(shí)以極緩慢的速度往上拉升，并伴隨以一定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，最終形成單晶晶棒。該方案可以在拉晶過程中觀察晶體的生長(zhǎng)情況，但容易受到機(jī)械擾動(dòng)的影響。

3、硅片分類介紹

（1）通過加工工序分類：

除了最普通的拋光片外，硅片還有較多特色工藝產(chǎn)品，主要包括退火片（Annealed Wafer），外延片（Epitaxial Wafer），絕緣體上硅（Silicon-On-Insulator Wafer）等。

退火片（Annealed Wafer）是將拋光片置于退火爐中，在氫或氬氣氛中進(jìn)行高溫退火，隨著此過程去除晶片表面附近的氧氣，可以改善拋光片表面特性。

外延片的生產(chǎn)流程是將拋光片在外延爐中加熱到1200℃左右。通過汽化的四氯化硅（SiCl4）和三氯硅烷（SiHCl3）生長(zhǎng)氣相外延。它具有拋光片所不具有的某些電學(xué)特性并消除了許多在晶體生長(zhǎng)和其后的晶片加工中所引入的表面/近表面缺陷。

絕緣體上硅即SOI硅片，SOI是一種三明治結(jié)構(gòu)，最上面是頂層硅，中間是掩埋氧化層（BOX），下方是硅襯底。制備SOI材料的技術(shù)主要有注氧隔離（SIMOX）、鍵合減?。˙ESOI）和智能剝離（Smart-Cut）等，當(dāng)前最主流的技術(shù)是智能剝離。

SOI的優(yōu)勢(shì)在于可以通過氧化層實(shí)現(xiàn)高電絕緣性，這將大大減少硅片的寄生電容以及漏電現(xiàn)象。隨著半導(dǎo)體制程工藝不斷演進(jìn)，SOI方案的優(yōu)勢(shì)逐漸凸顯。在28nm以下先進(jìn)制程中，F(xiàn)D-SOI（全耗盡SOI）具有明顯的低功耗，防輻射，耐高溫的性能優(yōu)勢(shì)，同時(shí)采用SOI方案可以大大減少工序，降低成本。根據(jù)Marketsand Markets最新預(yù)估，SOI市場(chǎng)在2017－2022年期間平均復(fù)合成長(zhǎng)率將達(dá)29.1％，2022年市場(chǎng)價(jià)值將有望達(dá)到18.6億美元。

通過產(chǎn)業(yè)鏈調(diào)研，我們了解到SOI目前主要的應(yīng)用場(chǎng)景有功率器件，射頻開關(guān)，硅光芯片，高端MEMS等。先進(jìn)制程里，汽車電子相關(guān)的I.MAX處理器，ADAS芯片亦有采用FD-SOI。

（2）通過應(yīng)用場(chǎng)景分類：

從硅片在晶圓廠的應(yīng)用場(chǎng)景角度來看，硅片可以分為擋片（Dummy Wafer），控片（Monitor Wafer）以及正片（Prime Wafer）。其中擋片和控片一般是由晶棒兩側(cè)品質(zhì)較差處所切割出來，用于調(diào)試機(jī)臺(tái)、監(jiān)控良率。隨著晶圓廠制程的推進(jìn)，基于精度要求及良率的考量，需要在生產(chǎn)過程中增加監(jiān)控頻率。65nm制程每投10片正片，需要加6片擋控片，而28nm及以下制程，每10片正片需要加15-20片擋控片。

擋控片的用量巨大，為了避免浪費(fèi)，晶圓廠往往會(huì)回收用過的擋片，經(jīng)研磨拋光，重復(fù)使用，但擋片的循環(huán)次數(shù)有限，一旦超過門限值，則只能報(bào)廢處理或當(dāng)做光伏硅片使用。而控片則需具體情況具體對(duì)待，用在某些特殊制程的控片無法回收使用，那些可以回收重復(fù)利用的擋控片又被稱為可再生硅片（reclaimed wafer）。

（3）通過硅片尺寸分類：

伴隨著半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展，硅片的尺寸也逐步提升。從最早在1965年誕生的2英寸直徑硅片（50mm），到4英寸（100mm），5英寸（125mm），6英寸（150mm），8英寸（200mm），再到2000年面世的12英寸（300mm）硅片。每次硅片直徑的提升，都會(huì)使得單片晶圓產(chǎn)出的芯片數(shù)量呈幾何倍數(shù)增長(zhǎng)，從而在生產(chǎn)過程中提供顯著的規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益。

12寸硅片的下一站是18寸（450mm）硅片。2011年，全球五大半導(dǎo)體廠商IBM、英特爾、三星電子、臺(tái)積電和Global Foundries共同成立全球450mm聯(lián)盟（G450C），用于推動(dòng)18寸硅片發(fā)展，除此之外，還有EEMI450，Metro450等聯(lián)盟在協(xié)同運(yùn)作。但由于12寸硅片可以滿足當(dāng)前的生產(chǎn)需求，且18寸硅片設(shè)備研發(fā)難度極大，產(chǎn)業(yè)鏈上下游廠商對(duì)18寸硅片的推動(dòng)力度不足。

從各尺寸硅片的出貨面積比例來看，12寸業(yè)已成為業(yè)內(nèi)主流，2017年占全球硅片出貨量的56.1%。所以下文中的分析將主要圍繞12寸硅片展開。

4、半導(dǎo)體硅片的主流廠商

目前在全球半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)鏈中國外巨頭占據(jù)了主要的市場(chǎng)份額。其中日本信越（4063.T），SUMCO（3436.T），***環(huán)球晶圓（6488.TW）三家更是占據(jù)了硅片70%的市場(chǎng)份額，且集中度持續(xù)提升，緊扼全球晶圓制造的咽喉。

根據(jù)芯思想統(tǒng)計(jì)，截止2017年11月，我國12寸硅片需求量為45萬片（包括三星西安、SK海力士無錫、英特爾大連、聯(lián)芯廈門），隨著晶合集成、臺(tái)積電南京和格芯成都的陸續(xù)投產(chǎn)，加上紫光南京、長(zhǎng)鑫合肥、晉華集成三大存儲(chǔ)芯片廠的建成，預(yù)估到2020年我國12寸硅片月需求量為80-100萬片。拋開外資晶圓廠（三星西安、SK海力士無錫、英特爾大連、聯(lián)芯廈門、臺(tái)積電南京、格芯成都）的產(chǎn)能，國內(nèi)的月需求量約為40-50萬片。

目前我國12英寸硅片主要依賴進(jìn)口，但規(guī)劃中的月產(chǎn)能已經(jīng)達(dá)到120萬片，后續(xù)如均能順利量產(chǎn)，可基本滿足國內(nèi)需求。

其中，中環(huán)股份（002129.SZ）于2017年10月13日和無錫市簽署《戰(zhàn)略合作協(xié)議》，共同在宜興市建設(shè)集成電路用大硅片生產(chǎn)與制造項(xiàng)目。項(xiàng)目總投資約30億美元，一期投資約15億美元；上海新陽（300236.SZ）參股的上海新昇目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了擋片的批量供貨，正片也有小批量樣片實(shí)現(xiàn)銷售，目前產(chǎn)能4-5萬片/月，預(yù)計(jì)2018年產(chǎn)能可達(dá)10萬片/月；重慶超硅的12寸硅片開發(fā)進(jìn)展也較為順利；其他廠商，如寧夏銀和、金瑞泓、合晶鄭州、奕斯偉西安、江蘇協(xié)鑫等也建議關(guān)注。

8寸硅片方面，據(jù)芯思想統(tǒng)計(jì)，截止至2016年底，我國具備8英寸硅片和外延片生產(chǎn)能力的公司合計(jì)月產(chǎn)能為23.3萬片/月，實(shí)際產(chǎn)能利用率不足50%，2016年全年我國僅僅產(chǎn)出120萬片8寸硅片，只滿足國內(nèi)的10%的需求。從目前已經(jīng)公布的產(chǎn)能來看，8寸硅片月產(chǎn)能已經(jīng)達(dá)到140萬片，合計(jì)超過160萬片，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過我國8寸硅晶圓的月需求80萬片的規(guī)模。

而SOI硅片則由于它的特殊性，所以其供應(yīng)商和主流的硅片廠商不同。目前國際上最大的SOI供應(yīng)商為法國Soitec，上海硅產(chǎn)業(yè)投資有限公司已收購其14.5%股份。其他供應(yīng)商為日本信越，Sumco等。而國內(nèi)的供應(yīng)商主要為上海新傲，也是上海硅產(chǎn)業(yè)集團(tuán)的子公司。

產(chǎn)能方面，目前Soitec位于法國Bernin 2工廠以及新加坡Pasir Ris工廠主要生產(chǎn)300mm晶圓，未來最大產(chǎn)能將達(dá)200萬片，而Bernin1和新傲科技的200mm晶圓廠最大產(chǎn)能將達(dá)100萬片。

二、需求端：12寸硅片市場(chǎng)需求及驅(qū)動(dòng)力分析

1、硅片出貨面積與半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模有一定關(guān)聯(lián)度

根據(jù)SEMI的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球硅片市場(chǎng)在2017年共計(jì)出貨118.1億平方英寸，由于8寸硅片面積為50.24平方英寸，12寸硅片面積為113.04平方英寸，則2017年全球硅片出貨量為2.35億片等效8寸硅片，1.04億片等效12寸硅片，同比增長(zhǎng)9.99%。

硅片作為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的最重要原材料，其市場(chǎng)需求會(huì)受到半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)景氣度影響。通過對(duì)比硅片出貨面積增速以及半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模增速，我們可以發(fā)現(xiàn)二者高度相關(guān)，但無法完全擬合，根據(jù)SIA的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2017年全球集成電路銷售額為4122億美元，同比增長(zhǎng)21.63%，而硅片出貨面積在2017年同比增速為9.99%，二者差距較大，所以不能簡(jiǎn)單用半導(dǎo)體的市場(chǎng)規(guī)模增速判斷硅片出貨面積增速。

半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模和硅片出貨面積兩項(xiàng)數(shù)據(jù)無法擬合的主要原因有：

（1）半導(dǎo)體的市場(chǎng)規(guī)模受芯片ASP影響較大，2017年，DRAM和NAND價(jià)格高漲使得芯片ASP有了較大幅度提升，再加之芯片出貨量亦有提升，使得2017年的半導(dǎo)體行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模創(chuàng)下自2010年起的行業(yè)最高增速。但這一增速是在ASP增速的推動(dòng)下實(shí)現(xiàn)的，無法體現(xiàn)半導(dǎo)體行業(yè)對(duì)硅片的需求量增速。

（2）硅片出貨量則和制程進(jìn)展相關(guān)，隨著制程的演進(jìn)，從Poly到Hi-K，再到14nm的Finfet，以及尚處于實(shí)驗(yàn)室中的5nm工藝GAA，先進(jìn)制程的開發(fā)會(huì)使得芯片的特征尺寸不斷減小，進(jìn)而縮小芯片面積，降低對(duì)硅片的需求量。所以隨著摩爾定律的持續(xù)推進(jìn)，硅片需求增速會(huì)慢于芯片出貨量增速。

2.通過購買力平價(jià)GDP模型判斷12寸硅片市場(chǎng)需求

具體到12寸硅片，據(jù)SUMCO的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，其市場(chǎng)需求逐年穩(wěn)步提升，2015年，2016年及2017年的同比增速分別為7.33%，3.79%及6.58%。而2018年Q1全球需求量為580萬片/月，同比提升7.4%。預(yù)計(jì)2018年Q2市場(chǎng)需求和Q1持平。

不過僅僅通過訂單判斷未來一個(gè)季度的出貨量是不夠的。我們需要一個(gè)更加長(zhǎng)效的需求預(yù)測(cè)模型。

我們知道，半導(dǎo)體行業(yè)已經(jīng)深入生活的方方面面，所以當(dāng)全球經(jīng)濟(jì)景氣的時(shí)候，半導(dǎo)體行業(yè)也將在電子行業(yè)的帶動(dòng)下有較大程度的增長(zhǎng)，而經(jīng)濟(jì)蕭條時(shí)，半導(dǎo)體行業(yè)也將面臨下滑。同時(shí)，隨著電子化的進(jìn)展，越來越多的產(chǎn)業(yè)將和半導(dǎo)體掛鉤，使得半導(dǎo)體行業(yè)與GDP密不可分。

那么作為半導(dǎo)體的核心上游原材料，硅片的出貨量和GDP的關(guān)聯(lián)度如何呢？通過比較12寸硅片出貨量以及當(dāng)年的購買力平價(jià)GDP，我們發(fā)現(xiàn)自2000年起，這兩大數(shù)據(jù)高度擬合。擬合優(yōu)度判定系數(shù)高達(dá)0.9528。體現(xiàn)了極強(qiáng)的關(guān)聯(lián)度，故在硅片行業(yè)中，通常會(huì)采用購買力平價(jià)GDP模型來判斷12寸硅片的市場(chǎng)需求。

據(jù)IMF預(yù)測(cè)，2017年-2022年的全球購買力平價(jià)GDP復(fù)合增長(zhǎng)率為4.3%，那么根據(jù)模型，12寸晶圓需求的復(fù)合增長(zhǎng)率將同樣為4.3%。

3.3D NAND驅(qū)動(dòng)12寸硅片的需求增長(zhǎng)

通過購買力平價(jià)GDP模型，我們了解到未來5年內(nèi)，12寸硅片市場(chǎng)需求的復(fù)合增長(zhǎng)率為4.3%。那么12寸硅片的需求增長(zhǎng)的驅(qū)動(dòng)力又來源于何處呢？

短期來看，盡管2018年一季度智能手機(jī)出貨量出現(xiàn)波動(dòng)且NAND存儲(chǔ)器價(jià)格疲軟，但智能機(jī)存儲(chǔ)升級(jí)的步伐沒有停止，2018年發(fā)售的新機(jī)里，128G手機(jī)逐漸成為主流，這極大程度地驅(qū)動(dòng)了市場(chǎng)對(duì)于NAND顆粒容量的需求。

據(jù)SUMCO統(tǒng)計(jì)，2018年將有32.83%的12寸硅片用于生產(chǎn)NAND。而NAND Flash又有36%的下游市場(chǎng)在智能手機(jī)，所以可以判斷，智能機(jī)的容量升級(jí)，拉升了對(duì)3D NAND的需求，進(jìn)而推動(dòng)了晶圓廠對(duì)12寸硅片的需求。

長(zhǎng)期來看，根據(jù)Gartner預(yù)測(cè)，得益于3D制程工藝的成熟并持續(xù)向先進(jìn)制程演進(jìn)，2017年-2021年，NAND均價(jià)的復(fù)合增長(zhǎng)率為-22.82%。但在數(shù)據(jù)中心、移動(dòng)終端旺盛需求的帶動(dòng)下，NAND容量需求將高速增長(zhǎng)，復(fù)合增長(zhǎng)率為40.21%。

對(duì)應(yīng)到硅片需求來看，我們前文提到先進(jìn)制程的開發(fā)會(huì)使得芯片的特征尺寸不斷減小，進(jìn)而縮小芯片面積，降低對(duì)硅片的需求量。NAND也是如此，其制程工藝現(xiàn)已完成從2D向3D的跨越，并將在未來向1z nm制程工藝邁進(jìn)。但由于NAND的需求增長(zhǎng)遠(yuǎn)大于制程工藝進(jìn)步帶來的單位面積存儲(chǔ)密度增速，所以NAND對(duì)硅片的需求將持續(xù)高速增長(zhǎng)。根據(jù)SUMCO預(yù)測(cè)，2018-2021年，NAND對(duì)硅片需求的增長(zhǎng)率為5.91%。其中，由于2D NAND的需求會(huì)被3D逐步替代，所以2D的市場(chǎng)需求將萎縮，復(fù)合增長(zhǎng)率為-17.65%，而3D NAND對(duì)硅片需求的復(fù)合增長(zhǎng)率為16.76%，成為未來3年里硅片產(chǎn)業(yè)需求的主要驅(qū)動(dòng)力。

除此之外，邏輯芯片也有較快增長(zhǎng)，這主要?dú)w功于邏輯芯片的制程演進(jìn)在逐步放緩。邏輯芯片在未來三年內(nèi)對(duì)硅片的需求的復(fù)合增長(zhǎng)率為6.27%。

三、供給端：12寸硅片擴(kuò)產(chǎn)保守之緣由探析

1、激進(jìn)擴(kuò)產(chǎn)帶來硅片產(chǎn)能過剩的十年

2006年全球的12寸硅片產(chǎn)能在159萬片/月，而此時(shí)，Windows Vista剛剛推出，該版本操作系統(tǒng)對(duì)于PC機(jī)的性能要求有了較大提升，尤其是最低DRAM需求從Windows XP的64MB躍升至512MB。各存儲(chǔ)器廠商判斷DRAM需求會(huì)大幅提升，所以紛紛擴(kuò)產(chǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)了12寸硅片的需求，各硅片廠也隨之開啟了產(chǎn)能擴(kuò)張計(jì)劃。2007年全球硅片廠規(guī)劃中的產(chǎn)能有140萬片/月，并在當(dāng)年達(dá)產(chǎn)75萬片/月；2008年的產(chǎn)能規(guī)劃進(jìn)一步升級(jí)，全球規(guī)劃中產(chǎn)能為166萬片/月，并在當(dāng)年達(dá)產(chǎn)了85萬片/月的產(chǎn)能，總產(chǎn)能攀升到320萬片/月，兩年時(shí)間內(nèi)，全球12寸硅片產(chǎn)能實(shí)現(xiàn)翻倍。

然而由于對(duì)硬件要求過高加之嚴(yán)重的兼容性問題，Vista問世以來就飽受批評(píng)，銷量嚴(yán)重不及預(yù)期。2009年，Vista銷量占全部Windows版本銷量?jī)H為23.45%，遠(yuǎn)不如Win XP的73.43%。同時(shí)很快被Win 7的銷量超越，成為Windows史上最短命的操作系統(tǒng)之一。

除此之外，2008年金融危機(jī)大爆發(fā)，電子產(chǎn)業(yè)也遭受了嚴(yán)重打擊，對(duì)芯片需求量大大降低。種種因素疊加，使得晶圓廠給出的硅片需求指引和實(shí)際出貨量出現(xiàn)背離，2009年，下游晶圓廠給出的需求指引為337萬片/月，但實(shí)際出貨量?jī)H為264萬片/月。而硅片廠在經(jīng)歷此前大幅產(chǎn)能擴(kuò)張后，總產(chǎn)能沖到420萬片/月，相比2006年，產(chǎn)能提升了164.15%，但產(chǎn)能利用率僅為62.86%。

為了應(yīng)對(duì)產(chǎn)能嚴(yán)重過剩的困境，各大硅片廠調(diào)整了產(chǎn)能擴(kuò)張規(guī)劃，SUMCO更是在2010年裁員1000多人，同時(shí)關(guān)閉了2座工廠。使得全球硅片總產(chǎn)能在2011年出現(xiàn)下滑，從2010年的488萬片/月下滑到480萬片/月。此后2011-2014年間，全球硅片廠沒有任何產(chǎn)能擴(kuò)張計(jì)劃，僅在2015年，2016年，2017年三年間各微增了20萬片，20萬片和30萬片的產(chǎn)能。

從SUMCO角度來看，公司在2008年-2010年間在客戶的需求指引下擴(kuò)產(chǎn)，卻遭遇了嚴(yán)重的產(chǎn)能過剩，硅片價(jià)格連續(xù)多年持續(xù)下跌，2009年毛利率甚至都跌到-25.5%。直至2013年SUMCO的凈利潤(rùn)才開始回正。

2.硅片廠擴(kuò)產(chǎn)規(guī)劃及需求預(yù)測(cè)

站在當(dāng)前的時(shí)點(diǎn)，硅片供需結(jié)構(gòu)悄然發(fā)生逆轉(zhuǎn)，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的持續(xù)景氣對(duì)硅片廠產(chǎn)能提出了更高的需求。硅片價(jià)格在經(jīng)歷了過去近10年的下跌之后，終于在2016年起開始逐步回升。

與之相應(yīng)，下游晶圓廠再度給出了激進(jìn)的需求指引，根據(jù)SUMCO統(tǒng)計(jì)，全球晶圓廠給出的總需求指引，其復(fù)合增長(zhǎng)率為9.7%（SUMCO的統(tǒng)計(jì)沒有考慮部分中國新建晶圓廠的需求，所以實(shí)際需求指引會(huì)更多）。但我們前文提到，客戶需求指引往往會(huì)背離實(shí)際需求。所以通過購買力平價(jià)GDP模型判斷硅片市場(chǎng)需求會(huì)更為合理。

同時(shí)，由于硅片供不應(yīng)求的態(tài)勢(shì)在2017年才開始出現(xiàn)，如在2017年開始新建廠房擴(kuò)產(chǎn)（Green Field），需要2-3年才能投產(chǎn)。所以當(dāng)前硅片廠更多是在原有廠房的基礎(chǔ)上，以購置機(jī)臺(tái)或工藝改進(jìn)的方式，實(shí)現(xiàn)快速擴(kuò)產(chǎn)（Brown Field）。

根據(jù)SUMCO預(yù)測(cè)，2022年，全球硅片廠通過Green Field方式實(shí)現(xiàn)的產(chǎn)能擴(kuò)張為55萬片每月，通過Brown Field方式實(shí)現(xiàn)的產(chǎn)能擴(kuò)張為120萬片每月。相比2017年的全球總產(chǎn)能將擴(kuò)張31.82%，復(fù)合增長(zhǎng)率為5.7%。而IMF預(yù)測(cè)2017年-2022年的全球購買力平價(jià)GDP復(fù)合增長(zhǎng)率為4.3%，客戶需求指引的復(fù)合增長(zhǎng)率為9.7%，所以目前全球硅片廠的產(chǎn)能擴(kuò)張介于二者之間，處于中位數(shù)偏下的水平?？梢钥闯觯?dāng)前各家硅片廠的擴(kuò)產(chǎn)規(guī)劃均相對(duì)保守，對(duì)于硅片廠而言，謹(jǐn)慎擴(kuò)產(chǎn)，推動(dòng)硅片價(jià)格持續(xù)抬升，成為了業(yè)內(nèi)的共識(shí)。

四、價(jià)格端：12寸硅片漲價(jià)影響及觀測(cè)指標(biāo)

1.12寸硅片漲價(jià)趨勢(shì)分析

目前，12寸硅片處于供不應(yīng)求的狀態(tài)。展望全年，SUMCO預(yù)計(jì)12寸硅片的價(jià)格在2018年將提升20%（18年Q4相比16年Q4提升40%），同時(shí)19年漲價(jià)趨勢(shì)不變，有較多晶圓廠更是開始2021年的價(jià)格談判。

通過產(chǎn)業(yè)鏈調(diào)研我們了解到，2018年一季度28nm以上的12寸硅片價(jià)格為120美元，而14nm所用的硅片更是高達(dá)200美元。硅片價(jià)格高漲，推動(dòng)了硅片廠的盈利能力。以SUMCO為例，公司在2017年的毛利為26.13%，凈利為10.37%；而2018年一季度毛利再度創(chuàng)下歷史新高，毛利達(dá)34.22%，凈利16.52%。

2.12寸晶圓廠無漲價(jià)計(jì)劃

對(duì)于12寸晶圓廠而言，主要的生產(chǎn)成本來自折舊，雖然硅片是最重要的原材料，但是成本占比較低。根據(jù)臺(tái)積電FAB12的數(shù)據(jù)，其Starting Wafer以及MonitorWafer之和在其成本結(jié)構(gòu)中僅占4.19%。同時(shí)，通過產(chǎn)業(yè)鏈調(diào)研，我們了解到其他12寸晶圓廠的硅片成本占比亦位于中個(gè)位數(shù)。硅片漲價(jià)對(duì)公司毛利影響有限，粗估在1%以內(nèi)。

相比硅片漲價(jià)，12寸晶圓廠更關(guān)注產(chǎn)能利用率及供應(yīng)穩(wěn)定性，持續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)對(duì)于晶圓廠非常重要，否則高額的折舊費(fèi)用會(huì)給毛利帶來壓力。為了爭(zhēng)取訂單，目前12寸晶圓廠28nm及以上成熟制程價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)激烈，各大廠沒有向下游漲價(jià)的計(jì)劃，部分制程如28nm，今年的報(bào)價(jià)同比2017年甚至還會(huì)下降15-20%。

3、晶圓廠庫存采購比是重要的觀測(cè)指標(biāo)

供需緊張會(huì)推動(dòng)硅片價(jià)格上漲，但是否會(huì)出現(xiàn)供不應(yīng)求，影響晶圓廠正常生產(chǎn)的情況呢？這個(gè)時(shí)候就需要通過一個(gè)高頻數(shù)據(jù)來觀測(cè)硅片行業(yè)的供需結(jié)構(gòu)，一般我們會(huì)選用庫存采購比指標(biāo)。

庫存采購比等于晶圓廠的庫存硅片存貨除以每月實(shí)際采購量。從16年下半年開始，硅片售價(jià)逐步上漲，晶圓廠的庫存也隨之逐步下滑。2017年1月，全球晶圓廠給到硅片廠的12寸硅片訂單需求為187.7萬片，實(shí)際采購量176.1萬片，庫存量為157.7萬片，庫存采購比為89.5%。往后庫存采購比逐月下滑，2017年3月庫存采購比下降至83.4%，2017年9月降至谷底，為65.0%，往后庫存采購比基本穩(wěn)定，2018年3月，全球晶圓廠采購量為195.4萬片，庫存126萬片，庫存采購比為64.5%，連續(xù)7個(gè)月維持穩(wěn)定。

我們預(yù)計(jì)，未來12寸晶圓廠的庫存采購比將維持在65%左右的動(dòng)態(tài)平衡，若庫存采購比提升，則意味著12寸硅片的供需關(guān)系趨緩，價(jià)格有望回落。若庫存采購比向下突破，則意味著12寸硅片極度緊缺，可能出現(xiàn)斷供的危險(xiǎn)。

五、8寸硅片的供需關(guān)系及價(jià)格趨勢(shì)

1、8寸硅片出貨量及漲價(jià)情況分析

前文我們著重討論了12寸硅片的供需關(guān)系，那么8寸硅片的市場(chǎng)情況如何呢？

2017年，8寸硅片出貨量同比增幅較大，在指紋識(shí)別等應(yīng)用的帶動(dòng)下，全年總需求為2110萬片，同比增長(zhǎng)14.36%。

進(jìn)入2018年，指紋識(shí)別應(yīng)用需求有了明顯下滑，但汽車電子、工業(yè)應(yīng)用、IOT等下游應(yīng)用需求增速較快；同時(shí)功率器件、射頻及傳感器等產(chǎn)品在性能與成本效率的共同驅(qū)動(dòng)下，持續(xù)從6寸向8寸遷移，所以8寸硅片同樣供不應(yīng)求。2018年Q1同比增長(zhǎng)10%，進(jìn)入Q2，SUMCO預(yù)計(jì)8寸需求的增速將略放緩，但供需緊張持續(xù)。

價(jià)格方面，根據(jù)SEMI提供的數(shù)據(jù)，2016年Q1 8寸硅片價(jià)格為歷史低點(diǎn)，每平方英寸僅為0.66美元每平方英寸，而2017年Q4的價(jià)格提升到0.79美元，即39.7美元每片，相比低點(diǎn)增長(zhǎng)了19.7%。

2.指紋識(shí)別芯片對(duì)于8寸供需結(jié)構(gòu)的影響

指紋識(shí)別作為2017年8寸廠的核心驅(qū)動(dòng)力之一，在2018年將面臨明顯下滑：蘋果新機(jī)采用結(jié)構(gòu)光人臉識(shí)別方案；以O(shè)PPO為代表的國產(chǎn)安卓廠商會(huì)在部分機(jī)型上也將不再采用指紋識(shí)別芯片，再加之指紋識(shí)別芯片Die Size也在不斷減小，所以8寸硅片的供需結(jié)構(gòu)有望得到一些緩解。

具體定量分析來看，2017年，全球智能機(jī)出貨量為14.62億部，考慮到iPhone X未采用指紋識(shí)別，以及部分500元價(jià)位段的安卓機(jī)型未采用指紋識(shí)別，我們假設(shè)指紋識(shí)別滲透率為80%，則指紋識(shí)別芯片出貨量為11.7億顆。通過產(chǎn)業(yè)鏈調(diào)研了解到，平均每片晶圓可以切割800顆指紋識(shí)別芯片，則2017年，指紋識(shí)別市場(chǎng)對(duì)8寸硅片的需求量為146萬片，占據(jù)全球總量的6.92%。

而進(jìn)入2018年，蘋果下半年的三款新機(jī)都將不再采用指紋識(shí)別，同時(shí)OPPO等廠商在部分機(jī)型上不再采用指紋識(shí)別，我們假設(shè)指紋識(shí)別滲透率下降至65%，指紋識(shí)別芯片Die Size降低使得單個(gè)晶圓切割芯片數(shù)達(dá)850顆。同時(shí)，根據(jù)IDC預(yù)測(cè)，智能機(jī)全球出貨量會(huì)有約2.1%的增長(zhǎng)，則2018年，指紋識(shí)別市場(chǎng)對(duì)硅片的需求量為113.9萬片，相比2017年下滑32.26萬片。

總體來看，指紋識(shí)別的下滑可以在有限程度上緩解8寸硅片的供需緊張，長(zhǎng)期來看，仍需觀測(cè)蘋果在19年的新機(jī)采用屏下指紋識(shí)別芯片的可能性。如蘋果確定采用屏下指紋，反而會(huì)加劇8寸硅片的供需緊張。

同時(shí)，目前市場(chǎng)上有觀點(diǎn)稱指紋識(shí)別芯片將轉(zhuǎn)進(jìn)12寸晶圓廠進(jìn)行生產(chǎn)，通過產(chǎn)業(yè)鏈調(diào)研，我們了解到目前僅有FPC的一款指紋識(shí)別芯片采用了12寸工藝，但該款芯片不是主流產(chǎn)品，銷量有限。指紋識(shí)別芯片的工藝提升緩慢的原因在于，指紋識(shí)別芯片的準(zhǔn)確度和sensor的面積直接相關(guān)。沒有必要采用先進(jìn)工藝去縮小sensor的面積。各家廠商的關(guān)注焦點(diǎn)更多在于設(shè)計(jì)上的優(yōu)化，而非工藝的提升。所以我們預(yù)計(jì)指紋識(shí)別芯片將在較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)停留在8寸工藝，不會(huì)升級(jí)至12寸。

3、8寸芯片產(chǎn)品向12寸轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)

前文提及功率器件、射頻及傳感器等產(chǎn)品在性能與成本效率的共同驅(qū)動(dòng)下，持續(xù)從6寸向8寸遷移，那么8寸芯片是否有向12寸轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)呢？

通過產(chǎn)業(yè)鏈調(diào)研，我們了解到，隨著芯片版本的迭代，性能的提升，需要不斷升級(jí)制程工藝。有較多芯片產(chǎn)品，如LCD驅(qū)動(dòng)芯片，CIS芯片，MCU等，其高性能產(chǎn)品已采用了12寸工藝。

以LCD驅(qū)動(dòng)芯片為例，目前約有40%以上的LCD驅(qū)動(dòng)芯片提供了對(duì)FHD分辨率的支持，為了更小更輕薄更省電，F(xiàn)HD分辨率的LCD驅(qū)動(dòng)芯片在12寸晶圓廠生產(chǎn)。其中外掛RAM的方案為80nm，而內(nèi)置RAM的方案則轉(zhuǎn)向55nm/40nm。

CIS芯片方面，目前800萬像素以下的CIS芯片還停留在8寸晶圓廠做代工，如國內(nèi)的思比科，格科微的產(chǎn)品便是典例。而800萬像素以上的CIS芯片，則需要轉(zhuǎn)進(jìn)12寸晶圓廠，采用55nm制程工藝。

MCU方面，采用ARM Cortex-M4的處理器需要采用12寸工藝。而M3以及M0則一般在8寸晶圓廠生產(chǎn)。

8寸芯片產(chǎn)品開始逐步向12寸過渡，晶圓廠也需隨之調(diào)整產(chǎn)能規(guī)劃，華虹半導(dǎo)體亦是如此，公司于2018年3月在無錫新建12寸晶圓廠，規(guī)劃月產(chǎn)能4萬片。主要面向市場(chǎng)是嵌入式非易失性存儲(chǔ)器（eNVM），即卡類市場(chǎng)。這一塊是華虹半導(dǎo)體在8寸領(lǐng)域的主要下游市場(chǎng)，現(xiàn)在也開始逐步往12寸轉(zhuǎn)型。

綜合來看，雖然不斷有應(yīng)用的高性能芯片產(chǎn)品開始轉(zhuǎn)型12寸工藝，但短期內(nèi)，8寸硅片及晶圓廠的供需緊張程度仍難以得到緩解。我們預(yù)計(jì)需要2年左右，8寸的供需結(jié)構(gòu)才會(huì)有所好轉(zhuǎn)。

4、8晶圓廠通過漲價(jià)傳導(dǎo)成本壓力

晶圓廠方面，由于絕大多數(shù)8寸晶圓廠均已折舊完畢，所以wafer成本占比較高，一般在10-15%之間，硅片漲價(jià)對(duì)于8寸晶圓廠成本影響明顯。

同時(shí)，由于設(shè)備難以購買，所以全球8寸線產(chǎn)能擴(kuò)張有限，目前全球8寸線總產(chǎn)能為540萬片/月，預(yù)計(jì)到了2021年，總產(chǎn)能將攀升到575萬片。其中中國貢獻(xiàn)了絕大部分增量，2017年到2021年，中國的8寸產(chǎn)能同比增長(zhǎng)34%。目前國內(nèi)擴(kuò)產(chǎn)項(xiàng)目主要有：1.燕東微電子：5萬片每月；2.中芯寧波：5萬片每月；3.中芯天津T1B：擴(kuò)產(chǎn)至10萬片每月。

原材料價(jià)格上漲，產(chǎn)能無法及時(shí)開出，給8寸廠的漲價(jià)創(chuàng)造了條件。通過產(chǎn)業(yè)鏈調(diào)研，我們了解到，目前國內(nèi)的主流8寸廠中：華潤(rùn)上華在整合了中航微電子之后漲價(jià)勢(shì)頭較猛，17年連續(xù)漲價(jià)三次；華虹半導(dǎo)體則在2017年下半年對(duì)部分客戶調(diào)價(jià)；但中芯國際尚未有漲價(jià)動(dòng)作。除漲價(jià)外，目前還不少8寸晶圓廠還要求客戶支付10-15%的預(yù)付款才能保證產(chǎn)能。

通過觀測(cè)華虹半導(dǎo)體的業(yè)績(jī)表現(xiàn)亦明顯看出，受益于調(diào)漲晶圓加工費(fèi)，公司2017年Q3的毛利升至35.24%的歷史高點(diǎn)，但由于近期沒有漲價(jià)動(dòng)作，且硅片價(jià)格持續(xù)攀升，所以毛利率又回落到31.9%的水平，預(yù)計(jì)公司在Q2末還會(huì)有一些調(diào)價(jià)。整體來看，公司通過漲價(jià)，向下游傳遞了價(jià)格壓力，毛利率有一定抬升。

六、國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈標(biāo)的梳理

硅片廠商：上海新昇的大硅片項(xiàng)目目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了擋片的批量供貨，正片也有小批量樣片實(shí)現(xiàn)銷售，目前產(chǎn)能4-5萬片/月，預(yù)計(jì)2018年產(chǎn)能可達(dá)10萬片/月；中環(huán)股份（002129.SZ）于2017年10月13日和無錫市簽署《戰(zhàn)略合作協(xié)議》，共同在宜興市建設(shè)集成電路用大硅片生產(chǎn)與制造項(xiàng)目。項(xiàng)目總投資約30億美元，一期投資約15億美元；重慶超硅的12寸硅片開發(fā)進(jìn)展也較為順利。同時(shí)硅產(chǎn)業(yè)集團(tuán)旗下的上海新傲的SOI產(chǎn)線是中國硅片產(chǎn)業(yè)的一大亮點(diǎn)；其他廠商，如有研半導(dǎo)體、寧夏銀和、金瑞泓、合晶鄭州、奕斯偉西安、江蘇協(xié)鑫等也建議關(guān)注。

設(shè)備方面：晶盛機(jī)電于2017年10月13日協(xié)同中環(huán)股份和無錫市簽署《戰(zhàn)略合作協(xié)議》，共同在宜興市建設(shè)集成電路用大硅片生產(chǎn)與制造項(xiàng)目。目前晶盛機(jī)電可以向下游客戶提供從長(zhǎng)晶，滾磨，截?cái)?，拋光等硅片生產(chǎn)的全套解決方案。公司在半導(dǎo)體硅片領(lǐng)域的主要客戶包括有研半導(dǎo)體、***合晶、中環(huán)股份、金瑞泓等企業(yè)。

晶圓廠與IDM方面：由于12寸晶圓廠面臨激烈的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)，沒有漲價(jià)動(dòng)力，所以我們更建議關(guān)注8寸晶圓廠華虹半導(dǎo)體，公司于2017年下半年對(duì)部分客戶調(diào)價(jià)，受益于此，公司2017年Q3的毛利升至35.24%的歷史高點(diǎn)，但由于近期沒有漲價(jià)動(dòng)作，且硅片價(jià)格持續(xù)攀升，所以毛利率又回落到31.9%的水平，預(yù)計(jì)公司在Q2末還會(huì)有一些調(diào)價(jià)。另外，國內(nèi)IDM廠中，士蘭微的8寸線也同樣受益于功率半導(dǎo)體需求以及上游硅片價(jià)格傳導(dǎo)。非上市晶圓廠中，建議關(guān)注華潤(rùn)上華。