当地时间8月9日，美国总统拜登正式签署《芯片与科学法案》，标志着该法案正式成为法律。据悉，该法案旨在促进美国半导体制造业发展，提高竞争力，其中包括为生产计算机芯片的美国公司提供超过亿美元的资金支持，是美国芯片行业的主要红利信号。

通过《芯片与科学法案》，美国一方面激励外国公司在美国本土生产芯片，一方面又限制这些公司到其他国家生产芯片。

为了对应此法案，国内肯定会对应采取一定措施，进一步支持自主半导体产业发展，而下游的扩产会影响到上游。作为整个行业的基石之一硅片，之后可能是入局的好契机。

那什么是硅片？今天就来简单认识一下。

半导体材料是芯片制作的基底，制作半导体的材料繁多，目前主要以硅基和化合物材料共生共存的半导体材料格局。常见的半导体材料有硅，砷化镓，氮化镓和碳化硅。随着科学技术的发展，硅材料在半导体制作上逐渐趋向物理极限，因此无法满足一些超高规格电子产品对高功率，高频率和高压等苛刻条件。目前，可以通过以硅材料为衬底，化合物材料在硅材料外延生长制成单晶片，也能满足射频芯片、功率器件对高频、高压、高功率的需求，这在一定程度上缓解了硅材料性质的劣势。

相比于其他半导体材料，硅材料有着更大的应用领域与需求量。硅半导体主要运用于逻辑器件、存储器、分立器件。化合物半导体如砷化镓，氮化镓和磷化铟等，主要应用于光电子、射频、功率等具备高频、高压、高功率特性器件。在目前的电子产品应用中，对化合物材料的需求远低于硅材料，仅有军工、安防、航天等少部分需要超高规格的应用领域，才需采用化合物单晶材料。

图表：半导体材料

资料来源：公开资料整理

即使目前半导体材料已发展至第三代：碳化硅、氮化镓和金刚石等，但主流依旧以硅材料为主，90%以上的半导体产品以硅元素制作。主要因为硅元素具有以下优势：1）安全无毒，对环境无害，属于清洁能源。2）天然绝缘体，可通过加热形成二氧化硅绝缘层，防止半导体漏电现象，因此在晶圆制造时减去表面沉积多层绝缘体步骤，降低晶圆制造生产成本。3）储量丰富，硅元素在地壳中占到27.7%，降低半导体的材料成本。4）制作工艺成熟，以硅材料制作的半导体硅片技术发展，从年的2英寸硅片进步至年的18英寸硅片。经过长时间的发展，与其他半导体材料相比较，硅材料的应用技术更加成熟且更具有规模效益，在这样的条件下，硅材料显得“物美价廉”，这样的特质给予了硅材料不可替代的行业地位。

半导体行业产业链

半导体硅片是半导体产业链的上游，是制作芯片的核心材料，贯穿了芯片制作的全过程，半导体硅片的质量和数量不仅是制造芯片的关键材料，同时也制约下游终端领域行业的发展。

图表：半导体硅片产业链

资料来源：公开资料整理

在硅片产业链中，上游为原材料硅矿，中游为硅片制造商，有较强的议价权，下游是芯片制造商。上游硅矿原材料丰富，议价权较弱。与此相比，硅片制造商在硅片制作过程中，需要精密的机器设备，成熟的工艺流程和优秀的技术人才做支撑，才能制作出符合条件的优质硅片，因此硅片制造商对机器，工艺流程和技术人才的掌握至关重要。而唯有满足这些条件的硅片制造商，才有能力为下游芯片制造商提供符合条件的硅片。同时，硅片要经过下游芯片制造商的认证，才能发生订单交易。因此，满足客户认证且有较高技术工艺的硅片制造商，可替代性越弱，有着较强的议价权。

图表：半导体产业链

资料来源：公开资料整理

在半导体产业链中，上游主要为芯片的制造原材料和制造芯片的关键设备，如光刻机，刻蚀机、薄膜沉积设备，中游为芯片制造商，下游分别对应终端领域应用厂商，如智能手机，AI和IOT。上游的晶圆原材料和关键设备有较强的议价权，主要因为晶圆原材料和关键设备的制造，有着较高的技术壁垒，可替代性弱。中游芯片制造主要为：IC设计，IC制造和IC封测。IC设计厂商根据客户要求设计芯片；IC制造商主要将IC设计商的电路图刻蚀至半导体硅片；IC封测主要是对芯片进行封装和测试。目前，中游厂商分为三种模式：IDM(一体化),Fabless（IC设计与销售）和Foundry（IC制造与封测）。IC设计所占有的利润最高，但IC制造议价权较强，主要在于IC制造的前道制造和后道封测也有较高的技术壁垒，因此对于下游终端应用商，IC制造商和IC封测商的可替代性低，议价权强。

半导体产业中最下游终端应用领域主要围绕：5G通讯，IOT，智能手机，汽车和AI等，这些领域的发展带动半导体硅片需求量上升。通过前面的分析，半导体硅片芯片制造的基础，而芯片是终端应用的不可或缺的电子元件，因此这些下游终端应用的技术革新，带动了对中游芯片需求的上升，从而推动了硅片需求量的增加。而下游终端的发展，倚靠上游硅片的供给，只有合格的硅片才能为芯片的制作打下稳固的地基，为下游终端提供良好的芯片。

图表：硅片是整个行业的基石

资料来源：公开资料整理

半导体硅片趋势

大规格是硅片发展趋势，当前mm和mm硅片仍为主流。规格不同的硅片，应用领域有所不同，其中mm和mm规格的硅片应用范围广阔。规格为mm及以下的硅片在在制作高精度模拟电路、射频前端芯片、嵌入式存储器、CMOS图像传感器、高压MOS等产品方面，有更成熟和广泛的应用。这类产品对应的下游主要为汽车电子、工业电子等终端市场。mm硅片在功率器件、电源管理器、非易失性存储器、MEMS、显示驱动芯片与指纹识别芯片方面发挥作用。这类产品主要应用于移动通信、汽车电子、物联网及工业电子领域。mm硅片需求主要源于存储芯片、通用处理器、FPGA、ASIC、图像处理芯片等，对应的下游有智能手机、计算机、云计算、人工智能、SSD等高端领域。

我国半导体硅片概况

（一）供需错配下，我国半导体硅片发展前景良好

图表：全球不同国家半导体消费市场份额

资料来源：Daxueconsulting

随着中国半导体制造生产线的投产，中国半导体技术不断开发提升和下游终端领域的技术革新，中国大陆半导体硅片市场进入飞跃式发展阶段。至，中国大陆半导体硅片销售额从5.00亿美元上升至9.92亿美元，年均复合增长率高达40.88%，远高于同期全球半导体硅片的年均复合增长率25.65%。中国作为全球最大的半导体产品终端市场，预计未来随着中国芯片制造产能的持续扩张，中国半导体市场的市场份额有望保持提升。半导体硅片作为半导体行业的上游端，也将受到半导体行业带动，有利好影响。

目前我国大硅片存在需求与供给存在严重的错配。根据品利基金数据，年，中国6寸半导体硅片需求0万片/年，8寸硅片需求1万片/年，12寸硅片需求万片/年。对-年中国大陆半导体制造产线梳理，基于目前产能、未来计划产能、以及投资额度测算，制造厂对12寸硅片的需求：年约60万片/月，折合万片/年。年需求约万片/月，折合万片/年。年6月，6寸国产化率超过50%，8寸国产化率10%，12寸国产化率小于1%，且国产12寸片在国内晶圆厂中大都为测控片，正片的销售较少。考虑到下半年部分产能释放，年我国12寸硅片至少有万片的缺口。在第三次产业转移的风口下，需求和严重的供给错配为中国大陆发展半导体硅片产业提供了充足动力。

（二）半导体硅片属于国家战略新兴产业，受到政策利好影响

回顾两次全球半导体产业转移，新兴终端领域的发展革新所带来的发展机遇以及政府扶持赋予后来者赶超机会，深刻地影响了全球半导体产业格局。日本半导体的腾飞，离不开大型机对高质量DRAM的需求；韩国半导体的腾飞，抓住了个人PC对DRAM质量偏好较低成本低廉的需求；台湾地区代工业务的崛起则源于商业模式的重塑：Foundry。同时，每一轮产业的成功转移均离不开政府的大力扶持。

图表：我国半导体硅片相关扶持政策

资料来源：发改委

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