在全球半导体产业链重构的大背景下,中国正加快推动本土半导体产业链的自主可控进程。晶圆作为芯片制造的基础材料,是整个半导体产业的“源头”,其质量、产能和技术水平直接影响到芯片制造的能力与效率。近年来,随着国内晶圆厂的持续扩产和国产化替代需求的增长,中国晶圆行业实现了快速扩张。
同时,晶圆生产过程中对高纯度石英坩埚等关键材料的依赖日益增强,这也推动了上游配套产业的同步发展。本文旨在通过梳理中国晶圆行业的发展现状、竞争格局,结合政策环境与技术演进趋势,对其未来发展进行系统性分析与展望。
(一)市场规模稳步增长,国产化进程加速
晶圆是半导体器件制造中最基础的材料之一,主要分为硅晶圆和其他化合物半导体晶圆两大类。其中,硅晶圆占据主导地位,根据中研普华产业研究院发布的《2024-2029年中国晶圆代工行业市场全景调研及投资价值评估研究报告》显示,约90%的芯片制造均基于半导体单晶硅片。2023年,随着全球半导体市场逐步复苏,中国晶圆行业也呈现出良好的增长态势。
(数据来源:中研普华《2024-2029年中国晶圆代工行业市场全景调研及投资价值评估研究报告》)
在国家“十四五”规划、“强芯工程”等政策支持下,国产晶圆企业纷纷加大投资力度,提升技术水平与产能规模。例如,沪硅产业、中环股份、立昂微等主流硅片生产企业相继启动新项目建设,扩大8英寸、12英寸硅片的生产能力,以满足下游逻辑芯片、存储芯片、功率器件等领域不断增长的需求。
据行业数据显示,2023年中国晶圆市场规模已突破953亿元人民币,预计近几年复合年增长率保持在10%以上。
(二)晶圆厂商扩产带动上游石英坩埚行业发展
晶圆制造过程中,高纯度硅材料的熔炼与拉晶是关键环节,而这一过程高度依赖于半导体级石英坩埚。石英坩埚用于盛装高温熔融状态下的硅原料,在高温、高纯度环境下实现晶体生长。由于其直接接触硅料,对杂质控制要求极高,因此成为影响晶圆质量和良率的关键材料之一。
随着沪硅产业、中环股份、立昂微等主流硅片生产商的扩产计划持续推进,晶圆厂商的产能扩张显著增加了对半导体石英坩埚的需求,进而带动了上游石英坩埚行业的快速发展。
目前,国内已有包括菲利华、石英股份、凯德石英等企业在高端石英材料领域取得突破,具备为半导体晶圆企业提供高质量石英坩埚的能力。未来,随着晶圆产能的进一步释放,石英坩埚等关键材料的市场需求将持续上升。
(三)技术壁垒较高,国产替代空间广阔
尽管中国晶圆行业取得了长足进展,但在高端产品(如12英寸硅片、SOI硅片、碳化硅衬底等)方面仍存在一定的技术差距。目前,全球高端硅片市场仍被日本信越化学、SUMCO、德国Siltronic等国际巨头所垄断。
然而,随着国产晶圆企业的持续投入和技术积累,国产替代的趋势正在加速形成。例如:
沪硅产业:已实现12英寸硅片的规模化量产,并进入长江存储、中芯国际等头部晶圆厂供应链;
中环股份:在G12大尺寸硅片领域具有领先优势,产品广泛应用于光伏与半导体领域;
立昂微:专注于6英寸、8英寸硅片的研发与生产,在功率半导体领域具有较强竞争力。
这些企业的崛起不仅提升了国产晶圆的整体供应能力,也为下游芯片制造提供了更稳定的材料保障。
(四)区域产业集聚效应明显
目前,中国晶圆企业主要分布在长三角、珠三角、京津冀、成渝经济圈等地区,形成了较为完整的半导体产业链集群。例如:
上海张江:聚集了沪硅产业、中欣晶圆、积塔半导体等多家晶圆制造企业;
天津滨海新区:中环股份在此设有大型硅片生产基地;
浙江宁波、绍兴:立昂微、奕斯伟等企业布局密集。
地方政府也在积极打造集成电路产业园区,提供税收优惠、土地支持、人才引进等政策红利,进一步促进了晶圆产业的集聚发展。
(一)市场集中度不断提升,头部企业优势凸显
当前,中国晶圆行业呈现“头部集中、梯队分明”的竞争格局。根据公开资料,前五大晶圆企业合计占据国内市场份额的70%以上,市场集中度逐年提高。
其中,沪硅产业、中环股份、立昂微、奕斯伟、中欣晶圆等企业构成第一梯队,拥有较强的资本实力、技术研发能力和客户资源。这些企业在12英寸硅片、SOI硅片、碳化硅衬底等高端产品领域均有不同程度的技术突破。
第二梯队则由一些区域性或细分领域领先的中小企业组成,如金瑞泓、有研半导体、中科曙光子公司曙光信息等,主要聚焦于6英寸、8英寸硅片市场。
(二)外资企业参与有限,国产替代趋势明显
虽然部分外资晶圆企业在中国设有工厂,但由于地缘政治风险、供应链安全考量等因素,国内客户更倾向于选择本土供应商。尤其是在中美科技竞争加剧的背景下,国产替代已成为不可逆转的趋势。
此外,国家对半导体材料领域的支持力度不断加大,如《国家重点研发计划》《制造业高质量发展专项》等政策均对晶圆材料研发给予重点扶持,进一步增强了国产晶圆企业的竞争力。
(三)产业链协同效应增强,上下游联动发展
随着晶圆企业的扩产,上游石英坩埚、高纯气体、电子化学品等行业也迎来发展机遇,下游芯片设计、封测、终端应用等环节也在同步升级。这种产业链协同发展模式,有助于提升整体国产化水平和抗风险能力。
例如,晶圆厂与设备制造商之间的联合研发、晶圆企业与下游芯片厂的深度绑定等合作模式,正在成为行业发展的新趋势。
(一)12英寸硅片将成为主流,产品结构持续优化
随着先进制程芯片(如7nm、5nm工艺)的普及,对12英寸硅片的需求将持续增长。相比8英寸硅片,12英寸硅片可显著提升芯片制造效率,降低单位成本,因此成为各大晶圆厂竞相布局的重点方向。
预计到2025年,中国12英寸硅片的出货量将占总出货量的50%以上,成为晶圆行业的核心增长点。
(二)第三代半导体衬底材料加速发展
除传统硅基晶圆外,碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)等第三代半导体材料因其优异的物理性能,在新能源汽车、5G通信、智能电网等领域展现出巨大潜力。
目前,中国已有不少晶圆企业开始布局碳化硅衬底的研发与生产,如天科合达、露笑科技、三安光电等。未来,随着相关技术的成熟和成本的下降,第三代半导体晶圆有望成为新的增长引擎。
(三)智能化与绿色制造成为发展方向
在智能制造和“双碳”目标的推动下,晶圆制造企业正加快向数字化、自动化、绿色化转型。例如,引入AI辅助缺陷检测、采用节能型炉体设备、推广水循环利用系统等举措,有助于提升产品质量、降低能耗和环境污染。
(四)国际合作与出海战略并行推进
尽管国内市场仍是主要增长动力,但中国晶圆企业也开始探索海外市场机会。一方面,通过与国际客户建立合作关系,拓展海外订单;另一方面,考虑在东南亚、欧洲等地设厂,规避地缘政治风险,提升全球化服务能力。
(一)市场规模持续扩大,2030年有望突破千亿元
随着国产替代进程的加快和下游需求的持续增长,预计中国晶圆行业将继续保持高速增长。根据行业研究机构预测,到2030年,中国晶圆市场规模将达到1200亿元人民币左右,年均复合增长率约为8%-10%。
(二)石英坩埚等上游材料需求旺盛,产业链协同效应增强
晶圆产能的扩张将带动上游石英坩埚、高纯石墨、电子气体等材料的需求增长。预计未来几年,石英坩埚市场规模将以高于晶圆行业的增速增长,成为半导体材料领域的重要增长极。
(三)政策与资本双重驱动,行业整合趋势明显
国家对半导体材料的支持政策将持续加码,资本市场对晶圆企业的关注度也不断提高。预计未来几年,行业将迎来一轮并购重组潮,优质企业将进一步做大做强,市场集中度持续提升。
(四)国产高端晶圆逐步突破,全球竞争力不断增强
随着国产晶圆企业在12英寸硅片、SOI硅片、碳化硅衬底等高端产品上的技术突破,其在全球市场的竞争力也将不断增强。未来,中国晶圆企业有望在全球半导体材料市场中占据更加重要的位置。
欲了解晶圆行业深度分析,请点击查看中研普华产业研究院发布的《2024-2029年中国晶圆代工行业市场全景调研及投资价值评估研究报告》。