硅片是芯片制造的“地基”,是需求量最大的晶圆制造材料,2024年全球市场需求约115亿美元,其与全球半导体市场同频共振,目前短期波动,但长期向好。
硅元素在地球中含量仅次于氧元素,占地球地壳总质量的26%,其性质稳定、获取成本低、提纯工艺成熟,在半导体领域得到广泛应用。
目前,全球95%以上的半导体器件采用硅片作为衬底,占半导体器件80%的集成电路产品中99%以上采用硅片作为衬底。
在硅片衬底的基础上,通过光刻、刻蚀、薄膜沉积、离子注入等多道工序完成各类半导体器件制作,从而硅片是芯片制造的地基。根据SEMI统计,九大类晶圆制造材料中硅片占比30%,是晶圆制造耗用最大的材料。
图表1:晶圆制造材料市场规模各品类占比(%)

受益于智能手机、个人电脑、物联网、汽车电子、人工智能和高性能计算等终端需求持续涌现,根据WSTS统计,全球半导体市场规模从2017年的4,122亿美元提升至2024年的6,269亿美元,年均复合增长率为6.17%。半导体硅片市场景气度与下游半导体和终端应用市场高度相关。
图表2:半导体硅片产业链环节以及上下游行业之间的关联情况

根据SEMI统计,全球电子级硅片(不含SOI硅片)销售规模随之从2017年87亿美元增长到2024年的115亿美元,年均复合增长率为4.07%。
图表3:2017-2024年全球硅片(不含SOI)市场规模及增速(亿美元,%)

2022年四季度开始,随着宏观经济波动和消费电子产品需求放缓,全球主要晶圆厂2023年产能利用率不足,导致2023年全球电子级硅片市场规模同比行业景气峰值的2022年下滑至124亿美元。
2024年下半年随着下游复苏,半导体行业开始回暖,但电子级硅片属于半导体产业链最上游,前期库存仍需一定时间消化,导致电子级硅片市场回暖存在滞后性,2024年全球电子级硅片市场规模进一步降至115亿美元,但下降幅度同比2023年收窄,且12英寸硅片出货面积同比2023年已有所回升。在宏观政治环境维持稳定的情况下,预计2025年电子级硅片市场规模同比回升。
长期来看,智能化是全球经济发展的必然趋势,而半导体是人工智能时代的核心基础设施。随着全球贸易格局变化,各国已将半导体产业,尤其是半导体产业链的制造产能视为战略资源,美国、日本、韩国、欧盟与我国等纷纷推动半导体产业振兴相关政策,战略扶持本土半导体产业链以及先进半导体技术的研发。
根据SEMI预计,2030年全球半导体市场规模有望达到万亿美元,假设保持现有增速,全球半导体硅片市场规模届时有望翻倍,预计超过200亿美元。
电子级硅片按直径大小可分为6英寸及以下、8英寸和12英寸三类规格。硅片面积越大,生产的芯片数量越多,硅片边缘浪费面积越小,单位芯片的成本越低。12英寸硅片的理论面积是8英寸硅片的2.25倍,相同工艺条件下的可使用率(单位硅片可生产的芯片数量)约为8英寸硅片的2.5倍。
虽然12英寸硅片理论面积是8英寸硅片的2.25倍,但12英寸硅片每片单价远高于8英寸硅片单价的2.25倍,其单位面积的单价更高,从而附加值高、制程更先进的芯片采用12英寸硅片生产能获得最大经济效益。一般而言,90纳米以上的制程主要使用8英寸及以下的半导体硅片,而90纳米及以下的制程主要使用12英寸硅片。
根据SEMI统计,12英寸硅片的出货面积占比从2018年的63.83%增长至2024年的76.30%,已成为市场绝对主流,且预计未来12英寸硅片出货面积占比将进一步提升,规模不断增长。
图表4:2018-2024年全球不同尺寸半导体硅片出货面积占比(%)

根据TECHCET数据及同行业上市公司公告数据统计,考虑目前国内外12英寸硅片厂商达产产能规模,全球前五大半导体硅片厂商12英寸硅片产能占比仍高达76%,出货量占比预计高达80%,尤其是前两大厂商,约占据全球12英寸硅片产能和出货量的50%。
境内厂商技术研发和产业化起步较晚。2010年,有研硅承接国家科研任务建成了1条1万片/月的中试线,但并未产业化。上海新昇2018年完成10万片/月的量产线建设,首次实现规模化量产。
此后以公司、中环领先为代表的多家厂商进入该领域或实施扩产。鉴于12英寸硅片技术门槛高,投资强度大,前期部分新进入厂商项目停滞或实施重组(如中环领先收购徐州鑫晶、金瑞泓收购国晶半导体)。
图表5:国内成规模的硅片企业各自12英寸硅片产能现状

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