據鑫鼎晟分析，半導體芯片下游應用潛力催生硅片與硅部件的巨大需求，其原材料硅材的消耗量也隨之提升，半導體硅材料市場規模呈增長趨勢。在半導體硅材料中，刻蝕用硅對刻蝕良率有着重要影響，隨着外採提升和下游市場增量，刻蝕用硅材的市場空間極具發展潛力。目前刻蝕硅部件市場主要份額在海外，海外廠商對於刻蝕硅材料的要求持續提高，對國內硅材企業形成一定壓力，質量、技術雙提升逐漸成爲國內硅材企業發展趨勢。1）下游需求驅動全球半導體硅片市場規模增長根據世界半導體貿易統計協會（WSTS）數據統計，2022年，全球半導體芯片市場規模達到6460億美元，同比增長16.2%。隨着下游需求進一步帶動全球半導體市場規模，2027年全球半導體市場規模達到8742億美元，2023—2027年年複合增長率近8%。其中，硅片是價值量最高的半導體材料，佔整個晶圓製造材料成本36.4%。2022年全球半導體硅片出貨量達到145億平方英寸，同比增長8.5%。該年，全球半導體市場規模達到138億美元，同比增長9.5%，2016—2022年年複合增長率11.5%。2）先進半導體制程刻蝕次數增加帶動硅部件需求隨着3D化集成電路採用縮小單層上線寬和增加堆疊層數的方法來增加集成度，其製造過程不僅堆疊的層數增加，還需要刻蝕加工更深的孔以及更深的挖槽，對刻蝕各項指標的要求更加嚴苛，刻蝕技術也在不斷地演進。製程升級使得精度要求越高，需要的刻蝕複雜度、步驟數量也在提升，所以刻蝕設備成爲更關鍵的設備，市場需求不斷擴大。有關半導體設備行業相關資料，可前往《千億級半導體前道設備賽道，即將迎來上行週期》查看>>>>>>與此同時，製程工藝的縮小致使晶圓加工過程中刻蝕工藝次數逐漸增大，其中65nm需要刻蝕20次左右、28nm需要40次、10nm及以上則需要100多次。刻蝕次數的增多，作爲刻蝕機核心耗材的硅部件的消耗量也就越大，硅部件的原材料消耗量也隨之提升。3）“產業基石”：半導體硅材料市場規模呈增長趨勢而作爲半導體的原材料，硅材料是半導體產業中用量最多的材料，佔比約爲31.2%。主要可分爲晶圓用硅材料和刻蝕用硅材料。晶圓用硅材料主要用於製作半導體硅片，刻蝕硅材料主要用於製作用於刻蝕設備的刻蝕硅部件。近年來受到半導體芯片下游需求影響，半導體硅材料需求增長明顯。2021年全球半導體硅材料市場規模達到126億美元，同比增長9.4%，五年複合增長率達到8%。目前全球半導體市場中，90%以上的芯片和傳感器都是基於硅材料製造而成。其中，半導體硅片是硅材料最大的應用市場。在半導體硅材料中，刻蝕設備用硅材料是集成電路產業鏈中重要材料。 刻蝕用單晶硅材料主要用於加工製成刻蝕設備上的硅電極，由於硅電極在硅片氧化膜刻蝕等加工工藝過程會被逐漸腐蝕並變薄，當硅電極厚度減少到一定程度後，需替換新的硅電極，因此硅電極是晶圓製造刻蝕工藝的核心耗材。1）刻蝕硅材料對刻蝕良率有着重要影響硅電極以及硅環的質量和性能直接影響刻蝕加工的效率。硅電極一般需具有優異的化學穩定性和導電性能，能夠承受高頻高壓的工作環境。其表面通常經過特殊處理，使其具備良好的抗蝕性，能在刻蝕的過程中保持穩定的性能。刻蝕用單晶硅材料作爲生產硅電極的核心材料，其產品質量及穩定性直接影響着刻蝕設備工作及半導體產品質量的穩定性及良率。刻蝕設備用刻蝕硅材料對其雜質含量（純度）、表面缺陷、電阻率均勻性均有較高要求。雜質含量（純度） ：一般來說，刻蝕硅材料純度指標約爲10-11N，晶體直徑約爲14-24英寸。電阻率的均勻性：刻蝕硅材料分爲高、中、低電阻率，高電阻率材料較爲主流，電阻率在60—95Ω。在刻蝕過程中，等離子氣體從上而下進入硅部件，若電阻率不均勻，等離子氣體存在晃動現象，直接影響刻蝕效果。表面缺陷：刻蝕硅材料表面缺陷主要是晶棒微觀結構問題所致，導致材料表面形成微小氣孔，氣孔也直接影響刻蝕工藝，因此一般有氣孔的產品只能報廢處理。2）頭部硅部件廠家自供不足，外採需求強烈就全球硅部件市場來看，廠家主要集中在日韓，日韓企業約佔據全球硅部件市場80%以上份額，而國內廠商市佔較低。主流的具備上游材料生產能力的硅部件企業包括三菱材料、CoorsTek、SK化學、Hana、Silfex、WDX等。但目前日韓硅部件企業的刻蝕硅材料自供率大約爲40%，約有60%需要外採。由於海外企業人工成本較高，因此未來隨着硅部件需求的增長，其刻蝕硅外採比例將進一步提升，而國內企業因價格、質量等優勢在刻蝕用單晶硅材料領域佔據了重要份額。3）刻蝕硅材料受刻蝕設備與硅部件需求，市場極具發展潛力除了頭部硅部件廠家外採需求提升外，隨着全球刻蝕設備需求提升以及刻蝕次數的提升，也會進一步帶動硅部件和刻蝕硅材料市場需求。根據Gartner統計數據，2020年，全球集成電路製造幹法刻蝕設備市場規模預計將達136.89億美元，同比增長25.36%。預計到2025年，全球集成電路製造幹法刻蝕設備市場規模將增長至181.85億美元，年複合增長率約爲5.84%。刻蝕設備的增長帶動硅部件需求，2022年全球硅部件市場規模爲144億元，五年複合增長率爲7%。有研硅經調研估算，全球刻蝕用硅材料市場規模年消耗量約1800噸—2000噸，全球刻蝕硅材料市場規模約爲70億-80億元，其中流通市場約爲40億-50億元。2027年全球刻蝕用硅部件市場規模達到212億元，五年複合增長率8%。2027年全球刻蝕硅材料市場規模預計達到95億元，五年複合增長率10.2%。值得一提的是，近日華爲MATE60pro及其搭載的麒麟9000S芯片的橫空出世，爲中國全面攻克半導體先進技術、形成獨立自主的半導體生產體系帶來了曙光，包括刻蝕用單晶硅材料、硅電極、刻蝕設備的國產產業鏈條將從中受益。1）海外廠商佔據硅片市場主要份額，國產化替代正加速目前，全球硅片市場主要由境外廠商佔據，市場集中度較高，龍頭硅片廠商壟斷全球90%以上的市場份額，排名前五的廠商分別爲日本信越化學（Shin-Etsu）、日本勝高（SUMCO）、中國臺灣環球晶圓（GlobalWafers）、德國世創（Siltronic）、韓國鮮京矽特隆（SKSiltron）。根據公開信息統計，2021年信越化學、SUMCO、環球晶圓、Siltronic、SKSiltron全球市佔率約分別爲27%、24%、17%、13%、13%，合計佔全球市場份額94%，這對中國硅片行業來說，初現“壟斷性”壓力。而中國硅片對外依存度高，尤其是高端芯片嚴重依賴進口，整體集成電路進出口長期存在鉅額貿易逆差。但隨着越來越多的中國大陸硅片廠商進入，行業集中度將呈下降趨勢。據公開信息，國內多家硅片廠商已經佈局了幾十個半導體硅片生產項目，建成投產的8英寸硅片項目大部分屬於批量投產、批量出貨階段，產能已經初步釋放，國產替代正值加速。而建成投產的12英寸硅片項目大部分處於客戶認證、提供測試片產品、產能爬坡等階段，產能完全釋放仍需一定時間。隨着越來越多的8英寸硅片項目投產和達產，國產8英寸硅片產業將在全球扮演重要角色。2）海外硅部件廠商對於刻蝕硅材料質量和技術要求持續提高在刻蝕設備用硅材料方面，隨着製程的不斷縮小、工藝的不斷提高，下游刻蝕設備硅部件廠商對刻蝕設備用硅材料的指數參數要求亦不斷提高。刻蝕設備用硅材料產品的關鍵性能指標如尺寸、摻雜劑、電阻率、金屬含量、微缺陷等，都將面臨更高的下游客戶要求。其中，產品直徑越大，對生產商的控制技術要求越高，生產商能夠覆蓋的產品範圍亦越廣，能夠開發覆蓋的下游客戶會更多；產品雜質越少、微缺陷越少，刻蝕設備用硅材料的性能越好，製作而成的下游刻蝕設備用硅部件的產品質量也更高。刻蝕設備用硅材料的製造工藝主要爲直拉法。通過石墨加熱器加熱，在溫度高達1420攝氏度時將高純度石英坩堝中的多晶硅熔化，再經過引晶、放大、轉肩、等徑生長、收尾等過程，得到單晶硅棒。生產參數之間的動態匹配爲生產中最突出的技術難點。單晶硅棒的單爐拉制時長約爲48小時至72小時，各環節均需要確保生產參數的準確性和相互之間的匹配性，任何環節或參數出現的細小問題都可能導致單爐次良品率的降低甚至生產失敗。單晶硅棒拉制技術屬於系統性的控制工藝，具有較高的技術難度，需要長時間的技術積累和優化。因此，在刻蝕設備用硅材料的生產過程中，生產廠家需要不斷提高生產工藝，提高良品率和生產品質、優化關鍵性能指標，滿足下游客戶需求。3）刻蝕用多晶材料將進一步滲透滿足下游降本需求目前硅部件中硅電極、硅環主要採用單晶硅材料。出於成本考量，多晶硅使用比例有望在刻蝕硅材料中得到進一步提升。高純單晶硅材料製作的硅部件在刻蝕工藝中對集成電路製造的影響更小，因此更多地應用於先進製程（7nm、5nm）的刻蝕設備中。對於製程要求不高的集成電路製造，晶圓廠普遍採用多晶硅材料製作的硅部件，由於生產工藝的不同，同尺寸下直拉法生產的單晶硅材料成本高於鑄錠法生產的多晶硅材料。隨着製程越來越先進，刻蝕設備腔體越來越大，腔體對於硅部件中外卡環的純度要求不高，因爲不直接接觸硅片，出於成本考慮，單晶將被多晶替代。目前多晶刻蝕硅材料在流通市場中已有一定佔比，大約爲流通市場的20%（10億元左右）。部分國內外硅部件廠家，如HANA、SK等，已經開始在相應的部分使用多晶刻蝕硅材料。國內刻蝕硅材料供應商爲滿足下游客戶需求，已經開始相關材料研製。但由於刻蝕用多晶硅性能指標要求較高，國內廠家在此方面工藝經驗較爲欠缺，仍有較多方面需要改進。因此，率先滿足客戶材料要求的廠家更具競爭優勢。刻蝕設備用硅材料與其下游產品硅部件的需求則與刻蝕設備市場規模密切相關，硅部件的市場需求受芯片產量驅動從而與半導體終端市場需求正相關。且受刻蝕設備與硅部件需求，刻蝕用硅材料市場極具發展潛力。目前在刻蝕硅材料領域，國內外產品差距相對較小。下游客戶在採購刻蝕硅材料時主要考慮材料純度、電阻率、成本、供貨穩定性等方面。未來刻蝕硅材料下游市場空間廣闊，硅部件廠商外採比例進一步提升，將會給刻蝕硅材料企業帶來更多的發展機會。