外延片行业概况分析

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1、外延片行业概况分析一、 外延片行业概况（一）外延片简介半导体硅片可以按照产品种类、尺寸等进行划分。按照产品种类划分，一般可分为抛光片、外延片、SOI片等，外延片是以抛光片作为衬底材料进行外延生长形成的半导体硅片；按照尺寸划分，一般可分为4英寸（100mm）、5英寸（125mm）、6英寸（150mm）、8英寸（200mm）与12英寸（300mm）等。（二）外延片行业发展现状外延片企业的下游客户是芯片制造企业，包括大型综合晶圆代工企业及专注于功率器件制造、模拟芯片制造与传感器制造等领域的IDM厂商。外延片的终端应用领域涵盖智能手机、平板电脑、便携式设备、物联网、汽车电子、人工智能、工业电子、航空航

2、天等众多行业。随着科学技术的不断发展，新兴终端市场还将不断涌现。全球外延片市场规模受下游半导体行业影响较大。根据赛迪顾问统计，2016年至2021年全球半导体市场规模呈波动变化趋势，2017年至2018年连续两年保持高速增长后，2019年至2020年受中美贸易关系、下游消费电子市场疲软等影响，外延片的市场规模有所下降。2020年下半年起，5G技术的应用、人工智能的发展，云计算数据量和终端电子产品需求大幅增加，以及新冠肺炎疫情蔓延带动居家办公、居家娱乐等信息化生活方式，促进了消费电子需求回升，半导体需求有所反弹，使得2021年全球外延片市场规模明显回升，达到86亿美元。根据赛迪顾问统计，受益于5

3、G技术、人工智能、物联网等领域的不断成熟，未来几年全球外延片市场规模总体仍将保持增长，预计2025年将达到109亿美元。自2016年以来，我国外延片市场规模呈稳定上升趋势。2018年至2021年，中国外延片市场规模从74亿元上升至92亿元，年均复合增长率为753%，高于同期全球外延片的年均复合增长率，预计2025年的市场规模将达到110亿元。中国作为全球重要的半导体产品终端市场，预计未来中国外延片市场的规模将总体保持增长态势。我国外延片自主化程度水平仍然较低。根据赛迪顾问统计，2021年我国8英寸外延片的需求量约71万片/月，供给量约49万片/月；2021年我国12英寸外延片的需求量约35万片

4、/月，供给量约3万片/月。预计到2025年，以上8英寸及12英寸外延片供给缺口将分别达到30万片/月和34万片/月。以8英寸硅片为例，8英寸硅片较6英寸硅片在面积上提升约178倍，由于硅片面积扩大，使得单硅片芯片产出数量也成倍增加；并且硅片实际利用的面积主要集中在中间部分，因为边缘部分不够平整以及存在缺陷，大尺寸硅片能够用于制造芯片的区域会更大。终端市场需求催生了对不同尺寸硅片的需求。硅片作为基础芯片材料，必须具备高纯净度、平整度、清洁度和低杂质污染度等特征，才能更好保持芯片原本设计的功能，随着尺寸增加，硅片质量控制和制造难度大幅增加。超越摩尔定律领域的产品更多注重设计上的优化，目前仍以8英寸

5、产品为主。（三）外延片行业下游需求分析外延片下游应用领域广泛，通过制成功率器件、模拟芯片，最终应用于汽车电子、工业电子、消费电子、航天、安防等领域，下游领域需求的持续增长推动外延片市场规模的不断扩大。1、外延片汽车电子市场需求分析外延片通过制作成IGBT、MOSFET等功率器件，可以应用于汽车电子领域。电气化+智能驾驶+新能源汽车已经成为当前汽车行业三大核心驱动力，汽车电子也因此成为半导体下游领域需求增长最快的市场。随着汽车电子化、智能化提速，汽车半导体加速成长，2021年全球汽车半导体规模达到456亿美元。未来几年，随着智能驾驶、新能源汽车的技术升级趋势，全球的汽车电子规模将继续保持高速增长

6、。预计到2025年全球汽车电子市场规模将达到552亿美元。2、外延片工业电子需求分析外延片通过制作成电源管理芯片（PMIC）等模拟芯片，可以应用于工业电子领域。电源管理芯片（PMIC）在工业设备和直流电机上担负电能转换、分配、检测及其他电能管理的职责，广泛应用于各类工业控制场景。随着工业智造40时代的来临，工业设备呈现智能互联、无人化生产的发展趋势。全球及中国在近几年大力发展智能制造、智能装备、工业物联网、无人机、智能生产机器人等新兴领域，为工业电子的成长带来了驱动力。2021年，全球工业电子市场规模为770亿美元。随着5G+工业互联网的到来，全球工业电子市场规模将继续保持高速增长。预计到20

7、25年，全球工业电子市场规模将达到893亿美元。3、外延片消费电子需求分析外延片通过制作成MOSFET等功率器件、CIS和电源管理芯片（PMIC）等模拟芯片，可以应用于消费电子领域。目前全球智能手机的发展主要有三方面驱动因素：首先是新兴市场功能机向智能机切换，其次是5G手机渗透率持续提升，最后是折叠屏等新兴技术推动手机出货量增加。得益于4G网络的完善与移动互联网的普及，全球智能手机产业经历了多年的快速发展。随着5G应用的普及和新兴市场的需求增长，未来全球智能手机市场仍将具备一定的市场规模。受新冠疫情影响，在线课程、远程会议、短视频和网络游戏等使用场景提高了平板电脑的使用频率；其次，国内越来越多

8、的工厂车间正在逐步向数字化、自动化和智能化方向转型，平板电脑在工业领域的应用窗口亦已打开；再次，5G时代的到来使远程问诊成为现实，医疗信息化软件的更新会引领终端平板电脑类硬件的更新换代。二、 中国半导体硅片和外延片行业市场规模及未来发展趋势半导体硅片和外延片是半导体行业的基础产业，中国目前是世界上最大的消费市场，其市场规模和发展趋势对世界半导体行业有着重要的影响。2019年，中国半导体硅片和外延片行业的总规模达到了1745亿元，比上一年增长了141%。其中，硅片行业的市场规模达到了1077亿元，较2018年增长了157%，外延片行业的市场规模达到了668亿元，较2018年增长了118%。随着中

9、国半导体行业的发展，硅片和外延片行业也将得到进一步的发展。据业界预测，到2024年，中国半导体硅片和外延片行业的总规模将达到2800亿元，硅片行业的市场规模将达到1700亿元，外延片行业的市场规模将达到1100亿元。未来，中国半导体硅片和外延片行业将继续受到政策和技术的支持，随着5G和物联网的发展，行业市场规模将进一步扩大，市场发展前景也将更加广阔。外延是半导体工艺当中的一种。在bipolar工艺中，硅片最底层是P型衬底硅（有的加点埋层）;然后在衬底上生长一层单晶硅，这层单晶硅称为外延层;再后来在外延层上注入基区、发射区等等。最后基本形成纵向NPN管结构：外延层在其中是集电区，外延上面有基区和

10、发射区。外延片就是在衬底上做好外延层的硅片。因有些厂只做外延之后的工艺生产，所以他们买别人做好外延工艺的外延片来接着做后续工艺。根据国内第三方工商注册服务机构企查查查询结果显示，截止2021年12月底，国内存续和在业的企业中业务包含光芯片或者外延片，并通过查找范围品牌/产品，筛选之后企业有19996家，同比2020年年底的11698家增长8298家。从光芯片外延片行业人员规模企业发布的人才需求来看，研发和销售是企业人员需求量最大的两个部分，对研发岗位的需求高达55%，其后是销售客户支持类岗位，占18%。2019年中国光芯片外延片市场规模为112亿元，2020年受新冠疫情影响，中国光芯片外延片市

11、场规模有所下降，但随着相关领域投资建设规模的扩大，中国光芯片外延片市场需求将持续增长，2021年光芯片外延片行业市场规模达到125亿元，同比增长1792%。在旺盛需求的推动下，国内严格的疫情防控措施为国内外光芯片外延片工厂提供复工生产、调升稼动率弥补库存的可能，因此产能扩张带来的刚需以及提前抢单共同推动了中国大陆地区光芯片外延片工业产值的增长，2021年光芯片外延片行业工业总产值达到118亿元，同比增长1683%。中国光芯片外延片产业结构逐步由小而全的综合制造模式逐步走向设计、制造、封装测试三业并举，各自相对独立发展的格局。根据国内第三方工商注册服务机构企查查查询结果显示，截止2021年12月

12、底，国内存续和在业的企业中业务包含光芯片或者外延片，并通过查找范围品牌/产品，筛选之后企业有19996家，同比2020年年底的11698家增长8298家。三、 外延片行业空间广阔目前，我国外延片自主化程度水平仍然较低。根据数据，2021年我国8英寸外延片的需求量约71万片/月，供给量约49万片/月，12英寸外延片的需求量约35万片/月，供给量约3万片/月；预计到2025年，上述8英寸及12英寸外延片供给缺口将分别达到30万片/月和34万片/月。四、 半导体硅片产业链半导体硅片产业链上游为多晶硅料，下游为集成电路和分立器件制造业。上游来看，制作多晶硅原料的主要成本为电力，国内半导体硅料的主要厂商

13、为黄河水电，国际企业主要有德国瓦克。半导体硅片的下游为晶圆代工厂或IDM厂商，硅片的质量直接决定芯片的良率和质量，所以硅片厂商需要满足晶圆厂较长的质量验证期后才可形成稳定的合作关系，硅片加工成半导体器件后供应到终端应用领域。五、 外延片行业上游概况多晶硅材料是制作半导体硅片的原材料。据中国光伏行业协会数据，2020年由于国内部分生产厂商停产，产能小幅下降，为42万吨/年，同比下滑708%，2021年国内多晶硅产能达到52万吨/年，同比增长2381%。六、 外延片市场销售额情况2015-2025年中国6/8/12英寸的外延片的销售额情况（按需求量计算销售额）。未来几年6/8/12英寸外延片的销售

14、额不断增加，12英寸硅外延片的销售额增速最快，6/8英寸外延片也将持续增长，到2025年8英寸外延片的销售额预计将达到约6亿美元，12英寸硅外延片的销售额将达到77亿美元。七、 外延片行业人员规模状况分析从光芯片外延片行业人员规模企业发布的人才需求来看，研发和销售是企业人员需求量最大的两个部分，对研发岗位的需求高达55%，其后是销售客户支持类岗位，占18%。由于光芯片外延片相关行业资金需求大，投资回报周期长，我国光芯片外延片行业投资行为呈现比较明显的政策导向特征，带动光芯片外延片行业的资产规模增长，2021年半导体行业资产规模达到457亿元，同比增长846%。2019年中国光芯片外延片市场规模

15、为112亿元，2020年受新冠疫情影响，中国光芯片外延片市场规模有所下降，但随着相关领域投资建设规模的扩大，中国光芯片外延片市场需求将持续增长，2021年光芯片外延片行业市场规模达到125亿元，同比增长1792%。半导体硅外延片主要由多晶硅原材料经过晶体生长、硅片成型和外延生长等工艺制备得到。由于掺杂工艺灵活，厚度、电阻率等器件参数便于调节，半导体硅外延片具有诸多优质特性，可以显著改善器件反向耐用性、截止频率等性能。半导体硅外延片被大规模应用于对稳定性、缺陷密度、高电压及电流耐受性等要求更高的高级半导体器件中，主要包括MOSFET、晶体管等功率器件，及CIS、PMIC等模拟器件，终端应用包括汽

16、车、高端装备制造、能源管理、通信、消费电子等。硅片是制造芯片的基本衬底材料，没有硅片整个半导体行业将如无源之水，因此地位相当关键；根据CPIA数据显示，2019年全国硅片产量约为1346GW，较2018年的1071GW同比增长257%。随着新能源汽车、5G通信、物联网、智能手机等行业的不断发展，中国半导体硅外延片市场规模持续增长。2019年中国半导体硅外延片市场规模为9095亿元，预计2020年受新冠疫情影响，中国半导体硅外延片市场规模有所下降，但随着相关领域投资建设规模的扩大，中国半导体硅外延片市场需求将持续增长。半导体硅外延片行业是典型的资金密集型行业，厂商需要投入大量资金用于厂房建设、设

17、备购置和技术研发，资本性支出规模较大，需要较大规模的资金支持。因此中国生产硅外延片企业较少，其中规模较大的有立昂微、上海合晶、沪硅产业、南京国盛等企业。根据数据显示，2020年全球外延片市场价值113亿美元，预计到2025年将达到177亿美元，预测期内复合年增长率为93%。市场的增长可归因于对高性能电子设备的需求不断增长、对节能设备的需求不断增长以及无线通信系统的日益普及。由于中国、日本和韩国等国家/地区的多家领先半导体制造商的存在，预计亚太地区在预测期内将主导全球外延片市场。该地区还见证了汽车、电信和消费电子行业的显着增长，这推动了对先进电子设备的需求，进而推动了对外延片的需求。中国是全球最

18、大的外延片生产国和消费国，占全球市场份额的50%以上。根据数据显示，2020年中国外延片市场价值为737亿元人民币，预计到2025年将达到1297亿元人民币，预测期内复合年增长率为12%。中国外延片市场的增长可归因于政府对国内半导体产业发展的重视、对先进电子设备的需求不断增加以及对节能设备的需求不断增长。中国政府宣布了多项支持半导体产业发展的政策和举措，包括研发投资和建立半导体产业园区。由于对高性能电子设备的需求不断增加以及对节能设备的需求不断增长，预计未来几年外延片市场将继续增长。由于多家领先的半导体制造商的存在以及政府对半导体行业的支持，预计亚太地区，尤其是中国将主导全球市场。由于政府专注

19、于发展半导体行业以及中国对先进电子设备的需求不断增加，预计未来几年中国外延片市场将出现显着增长。从出货量来看，2015年以前，半导体硅晶圆的出货量一直是不温不火的状态。2016年，在全球DRAM和3DDFlash出货量大幅增加的带动下，半导体硅晶圆的出货量增长势头明显，2016年达到10738百万平方英寸，同比增长29%。但由于全球硅晶圆国际几大工厂的产能有限，且产能利用率全部已经达到了100%的水平，导致出货量仍旧跟不上下游需求的步伐，进而造成硅晶圆价格出现大幅上涨的情况。2017年全球硅晶圆（含磊晶硅晶圆）出货面积连续四年打破历史纪录，连续5年维持增长，达到11810亿平方英吋，较2016

20、年增长998%。此外，由于下游需求旺盛，厂家持续扩大产能，2018年前3季度全球硅晶圆出货面积达到9503亿平方英寸，再创历史新高。根据SEMI在2018年10月16日对2018-2021年全球硅晶圆片出货量的预测，2018年硅晶圆片出货量将达到12445亿平方英；同时，增长势头将延续到2021年，即未来几年全球硅晶圆市况将持续强劲。从市场规模来看，2007年至今全球硅晶圆市场规模波动变化。2017年，在硅晶圆出货量和价格的双双提升的影响下，市场规模得到快速扩张，营收规模达到了871亿美元，也比2016年的721亿美元增长了208%。但是，由于硅晶圆单价仍比历史最高点低很多，因此硅晶圆销售金额

21、距离历史纪录的121亿美元仍有较大差距。2018年硅晶圆出货量持续增长，预计全年的销售额在96亿美元左右。未来全球硅晶圆市场规模仍有较大想象空间。而从产能布局来看，近年来，全球硅晶圆产能持续扩张，但增速有所放缓。根据国际半导体产业协会公布的数据显示，2017年，全球硅晶圆产能在1790万片/月左右，同比增长了33%，增速较2016年明显下降。从细分产品的产能来看，硅晶圆按照直径大小总体可以分为6英寸及以下（150mm及以下）、8英寸（200mm）和12英寸（300mm）三大类型。2014-2017年，6英寸及以下的产品产能占比不断减小，而12英寸产品的产能占比不断增长。可见，硅晶圆供应厂商的产

22、能布局重点正在向大尺寸硅片倾斜。事实上，芯片的成本与硅片面积有直接关系，在面积大的硅片上，一次能够蚀刻出更多的芯片，并且芯片撞上硅片缺陷的概率变低，提高芯片的良品率。因此，半导体产业一直在追求面积更大的芯片。尽管从各尺寸硅片成为主流尺寸的时间点来看（1986年4英寸、1992年6英寸、1997年8英寸、2005年12英寸），大尺寸硅片的发展时间较短，但是目前已成为业界主流，占所有硅片需求的60%以上，而6/8英寸硅片的需求比例被进一步压缩。2017年，12英寸的硅晶圆市场需求占比高达67%，较2014年提高了近6个百分点，估计2018年大尺寸硅片的市场占比还将进一步提升。此外，由于制造设备更换

23、和良品率等问题，18寸硅片的研制虽然已投入数年，但成本高、回报低的问题一直没有得到很好的解决，陷入停滞。因此，预计未来数年12寸硅片仍将是市场主流，各大厂商将以提高12英寸硅片的纯度和精度为生产重点，以此提高企业的竞争力。八、 全球硅外延片市场规模半导体硅片的终端应用涵盖智能手机、便携设备、物联网、汽车电子、人工智能等众多行业。90%以上的芯片需要使用半导体硅片制造。半导体硅片企业的下游客户是芯片制造企业，包括大型综合晶圆代工厂及专注于功率芯片制造、CMOS传感器制造等领域的芯片制造企业。由于硅片广泛用于制成半导体和各类电子产品，通信、汽车、计算机等众多行业的发展，受到硅片的产量和质量的直接制

24、约，因为硅片是制造芯片的关键材料。硅片是半导体产业链的起点，是产业的最上游，贯通了整个芯片制造的前道和后道工艺，没有硅片半导体行业将如无源之水。近日，赛迪顾问聚焦中国硅外延片市场开展新一轮的调研与分析，发布最新研究报告2022年中国硅外延片市场研究报告，该报告预测，2025年全球硅外延片市场总规模将达到109亿美元。硅外延片是指在硅单晶衬底上外延生长一层或多层硅单晶薄膜的材料，用于制造半导体分立器件和集成电路。根据衬底片的掺杂浓度不同，分为轻掺杂衬底外延片和重掺杂衬底外延片。前者通过生长高质量的外延层，可以提高CMOS栅氧化层完整性、改善沟道漏电、提高集成电路可靠性，后者结合了重掺杂衬底片和外

25、延层的特点，在保证器件反向击穿电压的同时又能有效降低器件的正向功耗。外延片是在抛光片衬底上生长一层单晶硅，这层单晶硅称为外延层。外延产品主要应用于主要用于分立器件以及集成电路的制造，可用于制备MOSFET、双极型晶体管、IGBT器件、肖特基二极管、电荷藕合器件、CMOS图像传感器等多种产品。2021年全球硅外延片市场总规模为860亿美元，预计在2025年将达到109亿美元。未来几年，6英寸外延片的市场基本保持稳定，有小幅增长。由于下游功率半导体、电源管理芯片、图像传感器件等产品对外延片需求的增高，8/12英寸硅外延片的市场规模会保持平稳增长。九、 外延片行业基本概述半导体硅片按照工艺划分，一般

26、可分为硅研磨片、硅抛光片、硅外延片等，其中以硅抛光片和硅外延片为主，外延片是以抛光片作为衬底材料进行外延生长形成的半导体硅片。半导体硅片行业为技术密集型行业，生产技术涉及对热力学、固体物理、半导体物理、化学、计算机仿真/模拟等多门学科知识的综合运用。半导体硅片的生产流程较长，涉及工艺较多。半导体抛光片生产环节包含了拉晶、滚圆、切割、研磨、蚀刻、抛光、清洗等工艺；半导体外延片生产过程主要为在抛光片的基础上进行外延生长。十、 外延片行业下游需求分析目前，外延片下游应用领域广泛，通过制成功率器件、模拟芯片，最终应用于汽车电子、工业电子、消费电子、航天、安防等领域。近年来，随着下游领域需求的持续增长，推动外延片行业市场规模不断扩大。外延片通过制作成IGBT、MOSFET等功率器件，可以应用于汽车电子领域。随着汽车电子化、智能化提速，汽车电子产业加速发展。根据数据显示，2021年全球汽车电子行业市场规模达到456亿美元，预计2025年将达到552亿美元。外延片通过制作成电源管理芯片（PMIC）等模拟芯片，可以应用于工业电子领域。随着工业智造40时代的来临及5G+工业互联网的到来，工业设备呈现智能互联、无人化生产的发展趋势，为工业电子行业发展带来驱动力。根据数据显示，2021年，全球工业电子市场规模为770亿美元，预计2025年市场规模将达到893亿美元。