矽片供需缺口擴大，設備國產化大勢已來

一、半導體矽片供不應求，持續量價齊升高景氣

（一）行業重回景氣周期，半導體矽片量價齊升

矽片是最重要半導體製造原材料，占比達1/3。

矽是目前最主要的半導體基底材料，90%以上的半導體晶片產品是用矽片作為基礎材料而製作出來的。

矽片也是半導體晶片生產過程中的最重要原材料，在所有晶片製造原材料中的需求占比長期在33%左右。

2016年全球半導體製造材料市場規模達247億美元，其中矽片占比32%，達到80億美元，是占比最大的半導體製造材料。

（二）12寸矽片占主流，8寸矽片需求穩中有升

半導體矽片向大尺寸發展，12寸矽片占據主流。

矽片的尺寸越大，單個矽片上可以排布的晶片數量越多，單個晶片的生產成本就越低。

在降低生產成本的驅動下，半導體矽片不斷向著大尺寸發展，基本上每十年提升一個台階。

目前用於生產的半導體矽片中，12寸（300mm）矽片占據主流，2016年12寸矽片的市場份額達到78%，且占比在不斷提升，2020年12寸矽片占比預計達到84%。

12寸矽片市場份額的快速增長主要來自手機等智能終端中的邏輯晶片、儲存晶片的需求的快速提升。

8寸矽片需求較為穩定，仍有增長空間。

2011-2016年間，8寸矽片的需求都較為穩定，在2000-2100百萬平方英寸中波動，SEMI預計2017-2020年8寸矽片的需求將維持這一現狀。

然而事實上隨著汽車電子、工業自動化、以及指紋識別等技術在智慧型手機上的普及，8寸矽片的市場需求仍有一定的提升空間。

至於其他尺寸矽片，6英寸及以下的矽片市場需求將逐步萎縮，更大尺寸的450mm（18寸）矽片則至少要到2020年才能達到量產的要求，因此未來3年內，12寸矽片占據市場主流，8寸矽片需求穩中有升的局面仍將持續。

三）供需格局：供不應求局面將長期持續，量價齊升格局仍將持續

1.供給端：矽片產能彈性小，供給格局將保持穩定

由於半導體矽片產業經歷了多年的低潮期，過剩產能得到消化，目前全球主要的矽片生產商的12寸矽片產能已經全開，難以向上提升，8寸矽片產能還有一定提升空間。

新增產能方面，過去幾年矽片生產商幾乎沒有擴產，短期內看不到可以很快達產的產能。

且新增矽片產能需要大量的資金投入，1萬片12英寸矽片的月產能需要10-12億元的投資，對於規模較小的矽片提供商來說，它們更傾向於通過現有產能實現盈利，對投資新建產能持謹慎態度。

SUMCO等全球領先的半導體矽片生產商具有擴產意向，但新建產能從興建到達產尚需2-3年時間。

因此半導體矽片的供給格局比較穩定，在未來2-3年內12寸矽片供給幾乎不會有增長，8寸矽片供給有少量增長，總的來說矽片產能將不會實現顯著的提升。

2.需求端：四大因素共促需求增長

需求端來看，四大方面的因素促使半導體矽片的需求進一步提升。

因素一：台積電、三星等全球主要半導體生產商進入高端製程工藝競賽。

目前台積電、三星的最先進量產晶片製程已經達到10nm，並繼續往更低製程領域拓展，力求在技術上占據競爭的優勢。

台積電7nm製程已簽下40多家客戶，涵蓋移動通訊、高速運算和人工智慧(AI)等領域，包括蘋果iPhone處理器晶片大單，並計劃於2020年量產5nm製程工藝。

三星的7nm製程工藝也在布局中，並計劃於2020年推出4納米製造工藝，瞄準台積電的5納米工藝。

因素二：儲存器市場仍將火爆，廠商擴產帶動12寸矽片需求。

DRAM、NAND等儲存器晶片的價格大漲是2017年半導體行業銷售額同比大增的重要因素，IC insights預計2017年DRAM、NAND銷售額同比增幅達到74%、44%。

在儲存器價格維持高位、市場需求仍旺盛的情況下，三星、SK海力士、英特爾等廠商紛紛擴產DRAM與3D NAND，新建產能已陸續投產。

儲存器生產主要採用12寸矽片，擴產將帶來12寸矽片需求的進一步提升。

因素三：消費電子、汽車電子、人工智慧、5G、物聯網等行業的新需求導致半導體晶片應用領域快速擴張。

以智慧型手機為例，隨著手機雙攝像頭、指紋識別、人臉識別、無線充電等新功能的普及，單台手機所需的晶片數量快速增加。

而汽車電子、人工智慧、物聯網行業近年來呈現快速發展的趨勢，對各類控制晶片和管理晶片的需求呈現高速增長態勢，為半導體晶片的需求帶來了新的增量空間。

因素四：全球範圍內興建晶圓代工廠，勢必提升原材料矽片需求。

SEMI預計2017-2020年間，全球將有62座新建晶圓廠投入營運。

這62座晶圓廠中，只有7座是研發用的晶圓廠，其他晶圓廠都是量產型廠房。

IC insights則預計全球12英寸晶圓廠數量將在2020年達到117座，較2015年增加22座。

考慮到中國也在大量投建12寸晶圓廠，2020實際上的12寸晶圓廠數量可能會遠超IC insights的預期。

二、中國矽片市場：海外廠商壟斷+供需缺口擴大，矽片國產化勢在必行

（一）海外廠商壟斷半導體矽片市場

半導體矽片生產對於純凈度、加工精度有極高的要求。

目前最先進的半導體晶片量產製程已經達到10nm級別，意味著相鄰線路間只有10個原子的間距，是頭髮寬度的一萬分之一。

要保證最後的產品能實現預定的功能，半導體矽片的純凈度和表面平整度都要達到很高的標準。

（二）國產大矽片自給率低，晶圓廠密集投建進一步擴大供需缺口

國內企業僅少數能提供8寸矽片，12寸矽片尚無量產能力。

目前中國大陸小尺寸的4-6寸矽片（含拋光片、外延片）的年產量已經達到5200萬片，基本上實現了自給自足。

但是受制於矽材料純度和大矽片的生產良率，僅有浙江金瑞泓、崑山中辰(台灣環球晶圓)、北京有研總院、河北普興、南京國盛、中國電科46所以及上海新傲等數家廠商具有量產8寸矽片及外延片的能力，12寸矽片目前只有上海新昇為中芯國際等代工企業提供少量的樣片和測試片，尚無大規模量產的能力。

（三）供需格局倒逼半導體矽片國產化，上游材料自主可控勢在必行

上游矽材料的自主可控是我國半導體產業發展的必經之路。

矽片是半導體產業發展的基礎材料，若是不能保證矽片材料的自主可控，我國大力發展的半導體產業將時刻面臨材料短缺、產業鏈斷裂的威脅，美國、日本、韓國、台灣等地區都具有自主的矽片生產能力。

緊張的供需格局倒逼半導體矽片國產化，國產項目陸續上馬。

2017年以來，中國大陸陸續已有十個國產矽片項目公布規劃，並有數個項目已開工建設，部分項目已經具有一定的8寸矽片產能。

12寸矽片方面，上海新昇的300mm大矽片17年二季度已經開始向中芯國際等晶片代工企業提供樣片進行認證，並有擋片、陪片、測試片等產品實現銷售，目前測試線產能為1萬片/月，預計在2018年將月產15萬片300mm 大矽片,未來會擴大產能至月產60萬片，將填補我國12寸大矽片生產的空白。

這些國產矽片項目已公布的產能規劃達到185萬片/月的8寸矽片，以及144萬片/月的12寸矽片，若能順利實現量產，將極大程度上緩解國內矽片依賴進口的局面，並使國內半導體產業具有一定的矽片自主保障能力。

三、矽片國產化帶來超200億設備需求，單晶爐獨占55億

（一）矽片生產設備梳理：單晶爐等核心設備已實現國產化

半導體矽片的生產流程包括拉晶—>滾磨—>線切割—>倒角—>研磨—>腐蝕—>熱處理—>邊緣拋光—>正面拋光—>清洗—>檢測—>外延等步驟。

其中拉晶、研磨和拋光是保證半導體矽片質量的關鍵。

涉及到單晶爐、滾磨機、切片機、倒角機、研磨設備、CMP拋光設備、清洗設備、檢測設備等多種生產設備。

1.拉晶：直拉法是主流，國內已實現單晶爐國產化

2.磨、切、倒角設備：已部分實現國產化

3.研磨拋光設備：矽片質量的重要保障設備，已開啟國產化進程

（二）設備空間：未來三年合計空間達220億，單晶爐空間達55億

半導體矽片的國產化進程將帶來巨大的生產設備投資需求，我們通過以下模型測算2017-2020年間，半導體矽片的國產化帶來的設備需求空間。

四、推薦標的：晶盛機電——晶體矽生長設備龍頭，產品向下游不斷延伸

（一）晶盛機電——晶體矽生長設備龍頭，產品向下游不斷延伸

1.晶體矽生長設備龍頭，受益光伏業績顯著回升

晶盛機電前身是上虞晶盛機電工程有限公司，成立於2006年，2010年改制為股份有限公司，並於2012年5月登陸創業板上市。

通過併購與自身的外延發展，公司實現了多元化的業務布局，覆蓋了光伏、半導體、LED、藍寶石四個領域。

晶體矽生長設備仍是公司最主要業務。

公司的晶體矽生長設備可應用於光伏、半導體等下游領域，一直是公司的最主要業務，公司業務多元化之後晶體矽生長設備的營收占比有所下滑，但仍占到70%以上。

2017年由於光伏行業對於晶體矽生長設備的需求出現爆髮式增長，晶體矽生長設備的營收占比達到了82%。

受益光伏行業回暖，公司業績顯著回升。

2006-2011年間光伏行業粗放式、野蠻式的發展致使行業整體呈現嚴重的產能過剩、價格戰激烈的格局，加上全球經濟衰退，美國「雙反」、歐洲「反傾銷」等因素，我國光伏行業迎來了寒冬，公司業績受行業影響也進入谷底。

2015年起，受益於領跑者計劃、分布式光伏發展、光伏扶貧等因素的推動，國內光伏行業出現了明顯的復甦。

各大光伏廠商紛紛擴產，公司業績隨之顯著回升。

2017年前三季度公司實現營業收入12.57億元，同比增長87%，實現歸母凈利潤2.53億元，同比增長95%，前三季度業績已經超過2016全年。

其中2017Q3單季度實現營業收入4.49億元、歸母凈利潤1.11億元，是單季度業績的歷史最好水平。

2.國內稀缺的半導體矽生長設備龍頭，已突破12寸矽片生產技術

公司8寸單晶爐已經量產，12寸設備已滿足量產要求。

公司承擔了02專項中的「300mm矽單晶直拉生長設備的開發」、「8英寸區熔矽單晶爐國產設備研製」兩大項目，均已通過專家組驗收。

8英寸直拉、區熔單晶爐均已實現產業化，12英寸單晶爐已經具備工業化量產的要求。

公司產品已經批量供貨，獲國際一線廠商認可。

公司半導體矽生長設備產品已經成功為有研半導體、環歐半導體、金瑞泓等國內知名半導體矽片生產商供貨，累計銷售了幾十台設備，並建立了穩定的合作關係。

2017年7月公司獲得台灣合晶科技子公司900萬美元的設備訂單，標誌公司產品質量已經獲得國際一線廠商的認同。

公司不斷豐富產品系列，業務向矽片深加工領域延伸。

除了單晶爐外，公司還成功研發了單晶矽滾圓機、截斷機等半導體矽棒加工新設備，可用於單晶矽棒掐頭去尾、徑向研磨、開槽等工序。

公司還與美國Revasum公司就200mm矽片相關設備達成合作共識，其中8英寸拋光機計劃於2018年推出市場。

Revasum公司通過收購全球知名CMP設備製造廠商Strasbaugh公司，獲得了拋光設備的先進技術及專利，並已廣泛應用於矽片製造，功率設備，射頻，LED，MEMS以及移動應用市場等多個領域。

上文提到磨切削、拋光設備合計市場空間與單晶爐相當。

公司業務的不斷延伸將使公司得以享用成倍的市場空間。

強強聯合，公司切入國產大矽片生產領域。

2017年10月，公司發布公告，與無錫市人民政府、中環股份簽署了《戰略合作協議》，將共同在宜興市開展建設集成電路用大矽片生產與製造項目。

11月公司與中環股份、中環香港、無錫產業發展集團共同出資50億元成立中環領先半導體公司，共同進行大矽片的研發和生產，公司出資5億元占10%股權。

2017年12月底，該項目正式開工。

本次的合作對象中，中環股份是國內最大、全球第三大的區熔矽片供應商，在半導體領域有多年的技術積累，無錫市則是我國集成電路產業發源地之一。

本次合作集合了三家的各自優勢，將在技術、市場、稅收、人才等領域具有獨特的競爭優勢。

公司也藉此舉切入國產大矽片生產領域，並加強在設備領域的市場開拓和競爭優勢。

3.單晶產能持續擴產，公司已獲大量光伏訂單

在國家光伏領跑者計劃、光伏扶貧、以及大力推動分布式光伏的政策推動下，2017年我國光伏行業延續了強勢的復甦勢頭，前三季度新增裝機量42GW，累計裝機量達到120GW，已較2016年全年增長22%、55%。

預計2017年全年新增裝機量將達到50GW，累計裝機量將達到128GW。

疊加單晶加速替代多晶的趨勢，各大光伏廠商紛紛擴產單晶產能，帶來110-140億的單晶爐設備需求。

公司已獲得大量光伏設備訂單，18年將持續受益中環擴產。

公司已打入除隆基外的各大光伏廠商供應體系，尤其與中環合作緊密，公司多次中標中環光伏矽晶體生長設備。

近年來公司獲得的設備訂單大幅增長，根據公司公告，2017-2018年1月，公司已簽訂合同的光伏晶體矽生長設備合同總金額達到38.58億元，合計訂單金額已經達到2016年全年營收的354%。

這些訂單的收入將在2017、2018年集中確認。

2018年中環的單晶擴產仍將持續，預計到年底將把單晶產能從10GW提升至20GW以上，實現翻倍增長。

公司將持續受益於中環的擴產節奏，預計18年將不斷斬獲光伏設備訂單。

（二）北方華創：半導體前道設備龍頭，單晶爐產品有望向半導體領域延伸

北方華創前身七星電子，2001年9月由北京電控整合原國營700廠、706廠、707廠、718廠、797廠、798廠的優質資產和業務成立，2016年通過非公開發行股份完成了與北方微電子的戰略重組，並引入了大基金成為公司股東。

目前公司具有半導體設備、電子元件、真空設備、鋰電設備四大板塊的業務。

公司是半導體前道設備龍頭，產品包括刻蝕設備、物理氣相沉積設備（PVD）、化學氣相沉積設備（CVD）、清洗設備、氧化設備等，基本涵蓋了除光刻機外的各類前道半導體生產設備，是國內規模最大、產品體系最豐富、涉及領域最廣的高端半導體工藝設備供應商。

公司65-28nm設備已經實現產業化，多種設備已經進入中芯國際等晶圓代工廠的供應鏈體系，並成為baseline機台參與量產，14nm製程設備則已進入工藝驗證階段，有望在未來兩年內進入產線。

真空裝備方面，公司是國內最大的單晶爐製造企業之一，所研製的具有大裝爐量、高自動化程度特性的單晶爐，為全球產能領先的單晶矽材料製造商客戶提供了大量產能供應。

憑藉公司在半導體前道設備領域的技術積累和市場布局，公司單晶爐產品有望擴展至半導體矽片生產領域，實現產業上下游的貫通。

五、風險提示

矽片國產化進程不及預期：目前我國12寸大矽片的規模生產能力尚未得到驗證，若生產技術和工藝不能達到預定要求，或是國產矽片項目的落地和推進不及規劃預期，將對矽片生產設備的市場需求產生影響。

下游需求不及預期：若下游消費電子、汽車電子、人工智慧、5G、物聯網等行業對於半導體晶片的需求不及預期，將會導致矽片生產設備需求的下降。

市場競爭風險：國產設備和進口設備還有一定差距，如果使用國產設備生產出的矽片良率與進口設備存在較大差距，將顯著影響國產設備的市場滲透率。