【新鼎资本研究】国家芯片产业基金投资项目之二——硅产业集团
上海硅产业集团作为中国大陆规模最大的半导体硅片企业之一,硅产业集团紧跟国际前沿技术,打破了我国300mm半导体硅片国产化率几乎为0%的局面,推进了我国半导体关键材料生产技术“自主可控”的进程。硅产业集团主要从事半导体硅片的研发、生产和销售,是生产集成电路、分立器件等半导体产品的关键材料,也是中国半导体产业链较为薄弱的环节。
一直依靠政府补助
随着国家对集成电路重视程度提高,2015年,国盛集团、产业投资基金等发起成立了硅产业集团。因此,硅产业集团是一家典型的控股型公司,自身没有什么实际业务,而其实业主要来自于上海新昇、新傲科技、Okmetic三家业内较为有名的子公司。客户包括了格罗方德、中芯国际、华虹宏力、华力微电子、华润微电子、长江存储、恩智浦、意法半导体等芯片制造企业。
公司及控股子公司已获授权专利300多项,公司拥有发明专利273项。控股子公司获得国家科技进步一等奖,中科院杰出科技成就奖,承担了7项“02专项”项目。
支撑着硅产业集团的核心子公司虽然各有优势,但仍有很多问题存在。成立于2014年的上海新昇,填补了中国大陆300mm半导体硅片产业化空白的,目前是国内唯一一家能供应300mm半导体硅片的企业;成立于2001年的新傲科技是中国大陆唯一具有Smart-Cut生产技术的企业;1985年成立的老牌硅晶圆生产商Okmetic在半导体硅片行业有着三十年的历史。
上海新昇和新傲科技在技术上有一定实力,但市场竞争力仍稍逊一筹。上海新昇于2016 年 10 月成功拉出第一根300mm 单晶硅锭,2017年打通了 300mm 半导体硅片全工艺流程,2018 年实现了 300mm 半导体硅片的规模化生产。通过分析硅产业集团的毛利率可知,300mm半导体硅片的毛利率远远低于200mm及以下的半导体硅片。
硅产业集团表示,300mm 半导体硅片则因前期处于量产爬坡阶段,机器设备等固定成本摊销较高,因此虽然营业收入实现增长,但仍出现营业成本大于营业收入的情形。
上海新昇属于300mm 半导体硅片市场新进入者,在技术积累、成本控制、客户关系等方面,与全球前五大龙头企业存在一定差距属于情理之中。硅产业集团在200mm半导体硅片市场,因Okmetic公司的贡献,与2017年相比,2018年硅产业集团的营收同比增长了18.8%。
硅产业集团200mm及以下的半导体硅片(含SOI硅片)产品主要面向射频前端芯片、模拟芯片、先进传感器、汽车电子等高端细分市场,并与多家客户保持了十年以上的稳定合作关系。在200mm领域,硅产业集团主打巩固现有客户、拓展新客户的销售策略;在300mm领域仍处于市场开拓阶段,因此采取获新策略。
补足半导体薄弱环节,国产替代之路前景可期
硅产业集团差异化的策略能够帮助加快进入市场的步伐,但半导体硅片行业壁垒较高的特性,使得生产企业和主要下游客户较为集中。与此同时,半导体硅片的行业惯例是,下游芯片制造企业引入新的供应商时,通常会要求半导体硅片先行提供部分产品进行试生产认证,待通过芯片制造企业内部及终端客户的认证后,半导体制造企业才会与半导体硅片供应商正式建立商业合作关系。
由于认证周期较长并且认证成本较高,一旦认证通过,芯片制造企业通常不会轻易更换供应商,双方也会就此建立长期、稳固的合作关系。
从未来市场前景看,半导体芯片制造作为半导体硅片的下游市场,90%以上的半导体芯片都需要半导体硅片进行生产。硅产业集团的半导体硅片主要应用在集成电路、传感器与分立器件的生产制造,其具体应用领域主要为模拟芯片、传感器、存储器与逻辑芯片的制造。
通过分析芯片制造产能情况便可以推算半导体硅片的市场量级。2017年至2019年,全球芯片制造产能(折合成200mm)预计将从1985万片/月增长到2136万片/月,年均复合增长率3.73%;中古哦芯片制造茶能从276万片/月增长至338万片/月,年均复合增长率10.66%。尤其,近些年中芯国际、华力微电子、长江存储、华虹宏力等中国大陆芯片制造企业的持续扩产,中国芯片产能不断增长,半导体硅片的需求也将持续增长。
半导体硅片的全球市场集中度持续提升,主要被日本、德国、韩国、中国台湾等国家和地区的知名企业占据。与此同时,Shin-Etsu、SUMCO、Siltronic、环球晶圆、SK Siltron等国际巨头的规模效应日益加强,合计市场份额达90%。与行业前五大巨头相比,硅产业集团规模较小,占全球半导体硅片市场份额2.25%。
由于半导体发展趋势,在相同晶圆面积下填入更多晶体管,势必使线宽逐渐微缩,但尺寸微缩却有限制,其闸极线宽极限约在 3~5nm 间(线宽愈小则电阻值愈大),使得科学家试图找寻在不微缩线宽尺寸下,如何以相同的制程方式提升元件效率,突破摩尔定律限制,而 SOI(Silicon on Insulator)硅晶绝缘体技术,即为解决方法之一。
所谓 SOI 技术是由 Si 晶圆透过特殊氧化反应,使氧化层(Buried Oxide)形成于 Si 层与 Si 晶圆间,最终产生Si/SiO2(Buried Oxide)/Si Substrate 结构,由于 SOI 的半导体特性(低功耗、高