市场赚钱效应升温，风格却不断切换，抓住低吸潜伏的好时机！立即开户，踏准节奏，不错过下一波大行情

来源：未来智库

*获取报告请登录【未来智库】www.vzkoo.com。

市场认为国内硅晶圆会过度投资，我们认为国内硅晶圆产业起点低、起步晚，且长 晶技术是决定硅片参数的核心环节，主要体现在炉内温度的热场和控制晶体生长形状的 磁场设计能力。硅抛光晶圆的主要技术指标包括直径、晶体工艺、掺杂剂、晶向、电阻 率、厚度等，其他质量指标包括缺陷密度、氧含量、碳含量、翘曲度等，其中大部分参 数由长晶技术决定。下游芯片制程的技术节点越先进，对应的硅片上述指标控制越严格， 不同的技术节点对应的指标控制参数会有相差。因此，硅晶圆产业技术难度决定了产业 链公司从研发到具有市场竞争力，仍然是漫长的过程，只有技术积累和人才优势的厂商 可以实现率先量产，此外扩产周期也受到半导体市场周期影响，因此只有少数公司可以 在国产化实现弯道超车。

1.硅片，从沙石到电路的载体

1.1 半导体材料纵观

半导体产业内涵丰富，涵盖材料至芯片。半导体是指常温下导电性能介于导体与绝缘 体之间的材料。原本半导体是指半导体材料，现在也指材料上做成的集成电路，用在电脑、 手机、电视、数码音乐播放器、数码相机、手提游戏机等等，这些统称为半导体电子器件。

半导体与收音机的渊源。收音机经历了真空电子管、晶体管技术时代，晶体管收音机 是半导体晶体管的第一个商业化产品，因此民间将收音机称为半导体。半导体收音机在上 世纪 60 年代起风靡全球，成为重要的“家电”产品；1965 年，半导体收音机的产量超过 了电子管收音机的产量；1980 年左右是收音机市场发展的高峰时期。

固态电子时代的开端，经历了从锗到硅。半导体的研究起源于固体物理及电子科学的 研究，1938 年，萧基的论文《金属与半导体界面整流》首次将固体物理的基础研究与半导 体组件性能连接起来，解释了 1874 年科学家布劳恩在矿石里发现的固体整流现象。1947 年底，首个晶体管在贝尔实验室诞生。因为锗的处理相对容易，锗晶的熔点低只有 900 多 摄氏度，而硅的熔点在 1420 度，因此固体物理的早期研究基于锗晶做晶体管。但是，硅制 晶体管最大的优点在于可以在 100 度的高温环境下运用，而锗晶体管到 70 度就没有功能， 严重限制了应用范围。直到 1954 年，提尔在德仪用直拉单晶法长晶，并制成了世界上第 一枚硅晶体管，才开启了硅为主体的固态电子时代。

硅作为半导体材料的优势：1）硅在地球上储量达到 26.8%，仅次于氧；2）硅的能隙 较大（1.13V），使其具有较高的操作温度及较低的漏电流；3）硅片表面的 SiO2 层能耐高 温，对硅片起保护作用。半导体硅片是生产集成电路、分立器件、传感器等半导体产品的 关键材料。

目前 90%以上的半导体产品使用硅基材料制造，除硅、锗等单元素半导体外，通过结 合元素周期表第四族两边的元素（如 III–V 族），改变晶体的原子结构，形成 GaAs、SiC、 GaN 等二元化合物半导体材料。化合物半导体的优越性能主要体现在速度、感光性以及功 率三个方面：1）速率：GaAs 及 InP 之类的化合物半导体的运行速率可以比单晶硅高几个 数量级。2）光谱：与单晶硅不同，化合物半导体可以生成、接受的频谱范围广泛，从高频 紫外光至长波长的红外光。3）功率 SiC、GaN 类化合物导体可以高功率（高电压、大电 流）运行，并且在功率转换、高频领域也十分有效。化合物半导体在宽禁带、电子迁移率 上远高于单晶硅，尤其适用于射频、光电子、功率半导体。

1.2 从矿石到芯片

硅片（又称晶圆，wafer）是光伏、半导体行业广泛使用的基底材料。其中，适用于集 成电路行业的是半导体级的硅片半导体硅片对产品质量及一致性要求极高，其纯度须达99.9999999%以上，而最先进的工艺甚至需要做到 99.999999999%（11 个 9）。光伏级 单晶硅片仅需 6 个 9 即可满足应用需求，所以半导体生产所用硅片的制备难度远大于光伏 级硅片。

从矿石到多晶硅片。硅晶圆/硅片为目前制作集成电路的基底材料，其原始材料硅是第 二丰富的元素，构成地壳总质量的 26.4%，仅次于第一位的氧 49.4%。地壳表面取之不尽、 用之不竭的二氧化硅矿石，放入一个温度约为 2000℃电弧熔炉中，在高温下，碳和沙石中 的二氧化硅进行化学反应，得到纯度约为 98%的冶金级硅，这对微电子器件来说不够纯， 因为半导体材料的电学特性对杂质的浓度非常敏感，因此需对冶金级硅进行进一步提纯。将粉碎的冶金级硅与气态的氯化氢进行氯化反应，生成液态的硅烷，然后通过蒸馏和化学 还原工艺，得到了纯度高达 9 个 9 以上的电子级多晶硅。多晶硅内部不同的区域晶向不同， 在区域之间会产生晶界，仍容易滞留杂质。

硅晶圆厂商将多晶硅加工成硅片。硅晶圆制造厂将此多晶硅加热融解，放入一根硅晶 体籽晶，与熔融液接触并将其缓慢地拉出成形，拉出与籽晶同样晶向的单晶硅棒。因硅晶 棒是由一根晶棒在熔融态的硅原料中逐渐生长而成，此过程称为长晶。硅晶棒再经过切片、磨片、倒角、热处理、抛光、清洗等加工制程，即可成为集成电路产业重要原料硅晶圆（硅 片），硅片表面的平坦度要求在微米及亚微米级。

每块空白硅晶圆经过复杂的化学和电子制程后，可布设多层精细的电子电路，在晶圆 厂内制造芯片电路后，再经切割、测试、封装等程序，即成为一颗颗 IC。半导体制造流程 系包括 IC 设计、IC 晶圆制造、IC 封装、IC 测试等阶段。随着整体半导体的垂直分工整合 的趋势演进，依制造流程可区分为上游 IC 设计公司与硅晶圆制造公司，由 IC 设计公司依 客户的需求设计出电路图，硅晶圆制造公司则以多晶硅为原料制造出硅晶圆；中游 IC 晶圆 制造厂则根据设计好的电路图，在晶圆上以光罩印上电路基本图样，再以氧化、扩散、CVD、 蚀刻、离子植入等方法，在晶圆上制作电路及电路上的组件；完成后再送往下游之 IC 封装、 测试厂，将加工完成的晶圆，经切割过后的晶粒，以塑料、陶瓷或金属包覆，保护晶粒以 免受污染且易于装配，并达成芯片与电子系统的电性连接与散热效果，最后进行 IC 功能、 电性与散热等测试。

半导体硅片占半导体制造材料市场规模比重约 37%，位于半导体制造三大核心材料之 首。半导体材料材料按应用领域分为晶圆制造材料和封装材料。晶圆制造端材料包括硅晶 圆、光刻胶、光掩膜版、特种气体、CMP 抛光材料、湿电子化学品、溅射靶材等组成，后 端封装材料包括导线架和基板、陶瓷封装、封装树脂、焊线和黏合剂等。其中，硅晶圆、 特种气体、掩膜版的市场规模占比较大，且以美日企业为主导。

受半导体市场规模下降影响，2019 年全球半导体材料市场规模为 521 亿美元，同比下 降 1.1%。据 Semi 数据，2018 年全球半导体硅材料市场规模 121 亿美元，同比增长 32%；2019 年全球半导体硅片市场增长率为-3%。

2.硅晶圆的三种重要分类

2.1 按制程分类

2.1.1 抛光晶圆

硅晶圆材料按照制程设计和产品差异，主要分为抛光片(polished wafer)、退火片 (annealed wafer)及外延片(磊晶晶圆，epitaxial wafer)三种，其他特殊工艺包括 SOI 等。抛光片约占硅片应用的 70%，广泛用于数字与模拟集成电路及存储器、功率器件等芯片， 其余约 30%硅片以退火晶圆、外延晶圆等形式出货。

从硅棒到硅片。高纯度电子级多晶硅经由长晶(crystal pulling)、切片(slicing)、磨边 (beveling)、磨面(lapping)、蚀刻(etching)、抛光(polishing)、清洗(cleaning)等步骤， 而生成一符合电性、表面物性、杂质标准等规格的抛光晶圆，退火、外延、SOI 等特殊工 艺制程晶圆基于抛光晶圆加工而成。

长晶环节的掺杂剂决定硅片的导电类型。半导体中有两种载流子，即价带中的空穴和 导带中的电子，以电子导电为主的半导体称之为 N 型半导体，以空穴导电为主的半导体称 为 P 型半导体。在长晶环节中，超纯多晶硅在石英坩埚中熔化，掺杂Ⅴ族元素(磷、砷、锑 等)，当杂质原子以替位方式取代晶格中的锗、硅原子时，可提供除满足共价键配位以外的个多余电子，这就增加了半导体中电子浓度，称为 N 型半导体；若掺入 III 族硼元素则出 现空穴，形成 P 型半导体。

以加入元素的比例不同分为轻掺杂、中掺杂和重掺杂。重掺杂的半导体中，掺杂物与 半导体原子浓度比约千分之一；轻掺杂/低掺杂的浓度比可能会到十亿分之一。半导体的电 阻率（10-3Ω·cm

免责声明：自媒体综合提供的内容均源自自媒体，版权归原作者所有，转载请联系原作者并获许可。文章观点仅代表作者本人，不代表新浪立场。若内容涉及投资建议，仅供参考勿作为投资依据。投资有风险，入市需谨慎。

24小时滚动播报最新的财经资讯和视频，更多粉丝福利扫描二维码关注（sinafinance）