半导体激光器的上游主要为半导体激光器外延材料(又称外延片)和芯片制备,属于产业制高点,中国的半导体激光器企业多需要从美国、德国、英国、日本等国家进口,更为严重的是美国对中国进口大功率半导体激光器有指标管制规定。
千讯咨询发布的中国半导体激光器市场前景调查分析报告显示,半导体激光芯片是整个激光产业链的技术核心与源头,是带动新兴产业发展的关键。然而高端半导体激光芯片是中国技术储备的空白,国家战略新兴产业发展的瓶颈。国内在半导体激光器研究与产品开发方面与国外相比仍有很大差距,最明显的就在于器件的可靠性、重复性与稳定性。
硅片是半导体芯片制造最重要的基础原材料,在晶圆制造材料成本中占比近30%,是份额最大的材料。
目前主流的硅片为300mm(12英寸)、200mm(8英寸)和150mm(6英寸),其中12英寸硅片份额在65-70%左右,8寸硅片占25-27%左右,6寸占6-7%左右。近年来12英寸硅片占比逐渐提升,6和8寸硅片的市场将被逐步挤压,预计2020年二者合计占比由2014年的40%左右下降到2020年的30%左右,而更大尺寸450mm(18英寸)产能将在19年开始逐步投建。
半导体硅片是集成电路产业最上游的核心基材。2016下半年起,8-12寸硅片供需逆转,开始了价格飙涨之路;2017年至今12寸硅片价格累计涨幅已超60%,全球晶圆代工大厂已纷纷与各大硅片龙头签订保量不保价合约。在国内,2017年8寸硅片国内全部产能仅为23万片/月,而国内需求为80万片/月,预计2020年总需求将达到750万片-800万片,供需缺口严重。
目前,中国大陆还不具备300mm电子级硅片的生产能力,12寸大硅片则完全依赖进口。2017年,国内对12寸大硅片需求约为46万片/月,预计到2018年总需求在109万片/月以上,2020年总需求则可能在200万片以上。同时,2017年底所计划的第一期上海新昇半导体产品月产15万片,到2020年第二期产品计划月产30万片,与庞大的需求相比仍然远远不够。国产硅片的产能不足严重制约了我国半导体行业的发展。
8寸、12寸大硅片由日、韩、台等几家巨头垄断,在国外资本集中大陆密集投建晶圆厂的背景下,国内供需格局将更加严峻。经验表明,单纯引入外资建厂对本土半导体设备产业拉动效应有限。近年来,虽然国产设备的市场规模绝对额有所增加,但是国产化设备的产能与性能还远不能满足市场需求。这样一个供不应求并且寡头垄断的硅片市场,突出的供需矛盾将倒逼硅片国产化。目前,半导体设备国产化率偏低,甚至在2015年出现了下降。在本土半导体设备形成国际竞争力之前,国内产业链仍是其发展的根基。
据DIGITIMES的数据,自2006年至2016年上半,半导体硅片产业历经长达10年的供给过剩,大多数硅晶圆供货商获利不佳,使得近年来供给端的动作相当保守,供应商基本没有扩充产能,2017年受到下游存储器、ASIC、汽车半导体、功率半导体等需求驱动,硅片呈现供不应求的局面,供需反转形成剪刀差,硅片厂去库存,硅片价格逐渐上升,从12寸向8寸蔓延。
1.12寸硅片
供给端:根据SEMI的预测,全球2017年和2018年300mm硅片的产能为525万片/月和540万片/月。由于2017年之前硅片供大于求,硅片产业亏多赚少,各大硅片厂扩产意愿低,所以全球硅片的产量增长缓慢。各大厂商以涨价和稳固市占率为主要策略,到目前为止仅有SUMCO预计在2019年上半年增加11万片/月和Siltronic计划到19年中期扩产7万片/月。我们预计未来几年12寸硅片的缺货将是常态。
涨价:12寸硅片供不应求,缺货成常态,硅片价格逐步上升,下游晶圆厂开始去库存。信越半导体及SUMCO的12寸硅片签约价已从2017年的75美元/片上涨至120美元/片,涨幅高达60%。未来几年硅片供给仍然存在明显缺口,我们预计涨价趋势将持续,2018年12寸硅片将进一步涨价20%-30%左右。
2.8寸硅片
需求端:2017年上半年8寸晶圆厂整体的需求较平缓,随着2017年第3季旺季需求显现,预期随着硅晶圆续涨,在LCD/LED驱动IC、微控制器(MCU)、电源管理IC(PMIC)、指纹辨识IC、CIS影响传感器等投片需求持续增加。虽然LCD驱动IC、PMIC、指纹辨识IC等已出现转向12寸厂投片情况,但多数上游IC设计厂基于成本及客制化的考虑,仍以在8寸厂投片为主。Sumco预计到2020年200mm硅片需求量将达574万片/月,比2016年底的460万片/月增加24.78%。
供给端:8寸晶圆制造设备产能持续降低,部份关键设备出现严重缺货,二手8寸晶圆制造设备也是供不应求。在此情况下,晶圆代工短期厂很难大举扩增8寸晶圆产能,8寸硅晶圆的扩产需到2018年-2019年才有产出,我们预计未来几年8寸硅片也将处于供给紧张状态。
涨价:2017年12英寸硅晶圆供不应求且价格逐季调涨,8英寸硅晶圆价格也在2017年下半年跟涨,累计涨幅约10%。在投片需求持续增加,但扩产有限下,预期2018年上半年8寸晶圆厂产能整体产能仍吃紧。根据ESM报道,预期随着硅晶圆续涨价,预计2018年第1季8寸晶圆代工价格将会调涨5~10%。
上游行业原材料价格的上涨,意味着半导体激光器产品生产商对原材料采购成本的上涨,因此,半导体激光器的生产成本会有所上涨,最终体现在半导体激光器产品价格的增长上。
在国内大硅片产能缺口明显,晶圆厂陆续投建下游需求确定的强开下,国内企业密集投建大硅片项目。目前规划投资较大的有中环股份、保利协鑫等传统光伏硅片制造商,也有金瑞泓、合晶等传统半导体硅片制造商。虽然相应投资尚待落地,但国内大硅片项目建设热情已然点燃,后续部分产能真实落地将在一定程度上环节国内集成电路硅材料的紧缺状况。
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