半导体外延片

摘要：2023年我国半导体硅外延片市场规模约92.45亿元，较2022年减少15.11%。随着全球半导体产业的快速发展和技术的不断进步，预计未来几年我国半导体外延片市场规模将保持增长态势。特别是在新兴领域如新能源汽车、5G通信、物联网等的推动下，市场需求将进一步扩大。

一、定义及分类

半导体外延片是一种用于制造半导体器件的基板材料。它通常由单晶硅或其他半导体材料制成，具有高度纯净和晶体结构的特点。半导体外延片的制备过程需要高度精确的控制和技术。它通常通过化学气相沉积（CVD）或分子束外延（MBE）等技术来实现。这些技术可以在高温和真空环境下将薄膜材料沉积在基片上，从而实现外延片的制备。半导体外延片在半导体工业中具有广泛的应用。它可以用于制造各种半导体器件，如集成电路、光电器件、传感器等。半导体外延片可按照材料类型、衬底类型、结构类型、尺寸类型以及应用领域分类。

二、行业政策

1、主管部门及监管体制

半导体外延片行业行政主管部门主要包括国家发改委、工业和信息化部等。国家发展和改革委员会主要负责制定半导体行业的中长期发展规划，指导产业布局与结构调整，推动半导体产业链的完善和优化。审批半导体行业的重大投资项目，引导社会资本和政府资金向关键领域和重点项目倾斜，促进产业健康快速发展。监控半导体产品市场价格，防止价格垄断，维护市场秩序，保护消费者和企业的合法权益等。工业和信息化部主要负责制定和推动半导体硅片和分立器件（包括外延片）等行业的发展政策。它还通过颁发许可证、监管进出口等方式对行业进行监管。此外，工业和信息化部还负责提出行业发展战略和政策，拟订并组织实施行业发展规划，推进产业结构战略性调整和优化升级，以及指导行业技术创新和技术进步等。

半导体外延片行业自律组织主要为中国半导体行业协会。中国半导体行业协会主要负责贯彻落实政府有关的政策、法规，向政府业务主管部门提出本行业发展的经济、技术和装备政策的咨询意见和建议。广泛开展经济技术交流和学术交流活动，促进半导体外延片行业的技术进步和创新。开展半导体产业的国际交流与合作，推动与国际同行的沟通与协作。协助政府制（修）订行业标准、国家标准及推荐标准，推动标准的贯彻执行等。

2、相关政策

近年来，我国政府大力支持半导体外延片行业的发展，推出许多相关政策促进半导体外延片行业的发展，如《制造业可靠性提升实施意见》重点提升电子整机装备用SoC/MCU/GPU 等高端通用芯片、氮化镓/碳化硅等宽禁带半导体功率器件等电子元器件的可靠性水平。政策明确指出要提升SoC（系统级芯片）、MCU（微控制器）、GPU（图形处理器）等高端通用芯片，以及氮化镓（GaN）、碳化硅（SiC）等宽禁带半导体功率器件的可靠性水平。这直接指向了半导体外延片行业中的高性能材料和先进制程技术，将推动企业加大对这些领域的研发投入，促进外延片材料性能的提升和制备技术的创新。此外，政策鼓励提升国产电子元器件的可靠性水平，这将加速半导体外延片行业的国产化进程，减少对进口材料和设备的依赖。企业将更加重视自主技术研发和国产设备的应用，提升产业链的自主可控性，形成更安全、稳定的国内供应链体系。

三、行业壁垒

技术壁垒

半导体外延片行业的技术壁垒极高，主要体现在生产工艺的复杂性和高端技术的缺失上。生产工艺涉及多个环节，如衬底材料制备、切割、研磨、外延片生长等，每个环节都需要高精度的技术控制。特别是外延片生长环节，需要采用气相外延法等先进技术，这些技术的掌握和应用需要长时间的研发和经验积累。此外，尽管我国半导体外延片行业有所发展，但在高端技术如低温外延、分子束外延等方面仍与国际领先水平存在差距，这进一步增加了技术壁垒的高度。

2、资金壁垒

半导体外延片行业对资金的需求巨大，主要体现在设备投资、技术研发和运营维护上。外延生长设备，如MOCVD、MBE等，不仅购置成本高昂，且维护和运行费用不菲，这要求企业必须有强大的财务实力。此外，持续的技术研发和工艺改进需要大量的资金支持，以确保产品能够满足不断发展的市场需求。同时，由于半导体外延片的生产需要在高度洁净的环境中进行，对厂房建设和维护也有很高的成本要求。这些因素共同构成了行业的高资金壁垒，新进入者必须有充足的资金准备和长期的财务规划。

3、人才壁垒

人才壁垒在半导体外延片行业中同样显著。首先，该行业需要具备专业知识和技能的研发人员、生产人员和管理人员，这些人才在行业内相对稀缺，新进入者需要投入大量时间和精力进行人才培养和引进。其次，半导体外延片生产需要多部门、多学科的紧密协作，这要求企业具备高效的团队协作机制。然而，具备这种能力的团队需要长时间的磨合和积累，新进入者难以在短时间内建立起这样的团队。因此，人才壁垒也是制约新进入者进入该行业的重要因素之一。

四、产业链

1、行业产业链分析

半导体外延片行业产业链上游主要为原材料行业，主要原材料包括抛光液、多晶硅、石墨坩埚、石英坩埚等；产业链中游为半导体外延片生产商；产业链下游为集成电路、半导体分立器件等。

从上游来看：上游原材料的成本是半导体外延片生产成本的重要组成部分。原材料价格的波动，如多晶硅的市场价格变动，会直接影响到外延片的生产成本。因此，上游原材料的稳定供应和成本控制对半导体外延片制造商的盈利能力至关重要。

从下游来看：集成电路和半导体分立器件等下游产品的需求量直接影响到半导体外延片的市场需求。随着5G通信、新能源汽车、物联网、人工智能等新兴领域的快速发展，对高性能、高可靠性的半导体器件的需求激增，从而带动了对高质量半导体外延片的需求。这种市场需求的持续增长为半导体外延片行业提供了广阔的发展空间和动力。

半导体外延片行业产业链

多晶硅

新疆大全新能源股份有限公司

通威股份有限公司

新特能源股份有限公司

苏州协鑫光伏科技有限公司

亚洲硅业(青海)股份有限公司

抛光液

宁波江丰电子材料股份有限公司

安集微电子科技（上海）股份有限公司

湖北鼎龙控股股份有限公司

Chemours

石英坩埚

江阴龙源石英制品有限公司

内蒙古欧晶科技股份有限公司

江苏太平洋石英股份有限公司

浙江晶盛机电股份有限公司

北京天宜上佳高新材料股份有限公司

宁夏晶隆石英有限公司

上游

上海合晶硅材料股份有限公司

上海硅产业集团股份有限公司

杭州中欣晶圆半导体股份有限公司

浙江金瑞泓科技股份有限公司

中游

集成电路

半导体分立器件

下游

2、行业领先企业分析

（1）上海合晶硅材料股份有限公司

上海合晶是中国少数具备从晶体成长、衬底成型到外延生长全流程生产能力的半导体硅外延片一

体化制造商，主要产品为半导体硅外延片。公司致力于研发并应用行业领先工艺，为客户提供高

平整度、高均匀性、低缺陷度的优质半导体硅外延片。公司的外延片产品主要用于制备功率器件

和模拟芯片等，被广泛应用于汽车、工业、通讯、办公等领域。2022年上海合晶硅外延片营业收入为14.88亿元，2023年上海合晶硅外延片营业收入为13.22亿元，同比减少11.18%。

（2）上海硅产业集团股份有限公司

上海硅产业集团股份有限公司致力于半导体硅片及相关材料的研发、生产和销售，在半导体外延片领域具有深厚的技术积累和实力。公司紧跟国际前沿技术，突破了多项半导体硅片制造领域的关键核心技术，成为中国少数具有一定国际竞争力的半导体硅片企业。公司产品类型涵盖300mm抛光片及外延片、200mm及以下抛光片及外延片等多种规格，全面满足市场需求。产品广泛应用于存储芯片、图像处理芯片、通用处理器芯片、功率器件、传感器、射频芯片、模拟芯片、分立器件等领域。2023年沪硅产业半导体硅片营业收入为31.08亿元，同比减少11.57%，营业收入减少主要是由于200mm及以下尺寸半导体硅片的收入下降2亿元，受托加工服务收入和300mm半导体硅片的收入各下降约1亿元。

五、行业现状

2023年我国半导体硅外延片市场规模约92.45亿元，较2022年减少15.11%。随着全球半导体产业的快速发展和技术的不断进步，预计未来几年我国半导体外延片市场规模将保持增长态势。特别是在新兴领域如新能源汽车、5G通信、物联网等的推动下，市场需求将进一步扩大。技术方面，我国半导体外延片行业在技术水平上取得了长足进步，但与国际先进水平相比仍存在一定差距。国内企业在8英寸外延片生产方面与国际先进水平的差距已经有所缩小，但在12英寸外延片方面，由于核心工艺技术难度更高，尚未实现大规模国产替代。

六、发展因素

1、机遇

（1）新兴领域推动

新兴领域的快速发展，如5G通信、新能源汽车、物联网（IoT）和人工智能（AI），正在成为推动半导体外延片行业增长的重要引擎。5G技术的普及，不仅要求更高的数据传输速度和更低的延迟，还带来了对射频器件的大量需求，这直接推动了砷化镓（GaAs）、氮化镓（GaN）等高性能外延片的市场需求。新能源汽车的兴起，尤其是电动汽车和自动驾驶技术的发展，对功率半导体器件提出了更高要求，如碳化硅（SiC）外延片，因其在高电压、高温环境下的优异性能，成为功率电子领域的热门材料。AI和大数据的兴起，进一步推动了对高性能计算芯片的需求，这要求外延片在材料纯度、厚度控制、均匀性等方面达到更高标准，以满足先进制程技术的需要。新兴领域的蓬勃发展，为半导体外延片行业带来了前所未有的市场机遇。

（2）技术创新与材料科学的突破

在技术创新方面，新型外延生长技术如分子束外延（MBE）、金属有机化学气相沉积（MOCVD）等，不仅提高了外延片的生长效率，还提升了材料的质量和性能。这些技术的进步，使得外延片能够满足新兴应用领域对材料的特殊要求。在材料科学方面，第三代半导体材料如碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）等，因其在高频、高功率、高温等极端条件下的优异性能，正逐步替代传统材料，成为未来半导体外延片的重要发展方向。

（3）国产替代

全球半导体供应链的不确定性，以及国家对于关键产业自主可控的战略需求，为国内半导体外延片行业提供了“国产替代”的重要契机。长期以来，高端半导体外延片市场被国外企业主导，但随着国内企业技术实力的提升和政策支持的加强，国产半导体外延片在质量、性能上逐渐接近甚至达到国际先进水平。国产替代不仅能够降低对进口材料的依赖，减少供应链风险，还能够促进国内半导体产业链的完善和优化，提升整体竞争力。

2、挑战

（1）高质量材料需求问题

随着半导体技术的不断进步，对半导体外延片材料的质量要求日益提高。高端芯片制造对材料的纯度、晶体结构、缺陷密度等性能指标有着极为严格的要求。然而，高质量材料的研发和生产难度较大，需要投入大量的研发资金和时间。同时，材料质量的提升往往伴随着成本的增加，这对企业的成本控制能力提出了更高要求。为了应对这一挑战，企业需要加强与材料供应商的合作，共同推动材料质量的提升，并优化生产工艺，降低生产成本。

（2）人才短缺与培养难度

半导体外延片行业是一个技术密集型行业，对高素质的技术人才和管理人才有着迫切需求。然而，当前行业内存在人才短缺的问题，尤其是高端技术人才和复合型人才更为稀缺。此外，半导体技术的复杂性和专业性也增加了人才培养的难度。为了缓解人才短缺问题，企业需要加大人才培养和引进力度，建立完善的培训体系，提高员工的技能水平和综合素质。同时，政府和社会各界也应加强对半导体人才培养的支持和投入，共同推动半导体人才队伍的壮大。

（3）关键设备依赖进口

半导体外延片生产过程中需要使用多种关键设备，如外延炉、清洗机等。然而，目前部分关键设备仍依赖进口，这增加了企业的运营成本和风险。同时，国际政治经济环境的变化也可能对进口设备供应链造成冲击。为了降低对进口设备的依赖，企业需要加强自主研发能力，推动设备国产化进程。同时，政府也应加大对国产设备的支持力度，为国产设备提供更多的市场机会和政策支持。通过自主研发和国产替代，企业可以降低对进口设备的依赖程度，提高供应链的稳定性和安全性。

七、竞争格局

近年来，随着国家政策的支持和市场需求的推动，国内一批半导体外延片企业如上海硅产业集团、杭州中欣晶圆、上海合晶硅材料等迅速成长，技术实力和市场竞争力显著增强，逐步缩小与国际先进水平的差距。随着半导体外延片行业技术门槛的提高和市场整合的加速，行业集中度呈现上升趋势。头部企业通过技术积累、产能扩张和市场拓展，逐渐拉开与中小企业的差距，形成一定的市场垄断地位。

八、发展趋势

中国半导体硅片行业正迎来快速发展期，国产化进程加速，国家政策扶持助力国内企业技术突破，打破国际垄断，提升市场份额。同时，企业在高端产品领域不断取得突破，特别是在12英寸大硅片等关键技术上实现量产，展现了强大的创新实力。此外，新能源汽车、5G、人工智能等终端应用领域的蓬勃发展，为半导体硅片提供了广阔的市场需求，推动了行业的持续增长。未来，中国半导体硅片行业将继续保持强劲发展势头，通过技术创新和市场拓展，进一步提升国际竞争力，为全球半导体产业贡献中国力量。