与太阳能级多晶硅相比,电子级多晶硅对产品质量、纯度的要求显著更高,其生产流程对工艺、设备管道选型、仪表选型、洁净室等级都有极为严格的要求,因而生产难度明显更大。长期以来,电子级多晶硅生产技术被德国、美国、日本等企业所垄断,成为制约我国集成电路产业高质量发展的瓶颈之一。
电子级多晶硅属于半导体产业链的最上游环节。在产业分类中,它通常被归类为“半导体材料”下的“硅片制造原材料”。其下游直接对应单晶硅棒拉制(直拉法或区熔法),进而切割成硅片,最终供给晶圆厂。
电子级多晶硅的下游硅片市场主要受消费电子、汽车电子及通信三大产业需求驱动。其中,12英寸硅片核心应用于消费电子、高性能计算、人工智能及云计算领域,覆盖智能手机、平板电脑、PC、服务器芯片、GPU、CPU、AI加速器等高端集成电路产品;8英寸硅片则主要面向汽车电子、工业控制、通信设施、功率半导体及传感器领域,典型应用包括车载MCU、充电桩芯片、射频器件、MOSFET、IGBT、指纹识别传感器等。
从尺寸结构看,2024年12英寸和8英寸硅片分别占全球硅片出货面积的76.39%和19.45%,合计占比接近96%。预计到2026年,全球12英寸半导体硅片出货面积将突破100亿平方英寸,市场占有率持续扩大,12英寸与8英寸硅片合计占比有望逐步提升至约97%。从区域分布看,亚太地区是全球半导体硅片出货面积最大的市场,2024年占比达66.15%,且份额持续提升,预计到2026年将增长至67.40%。
受宏观经济波动及消费电子需求放缓影响,2024年全球硅片市场规模回落至115亿美元。2025年以来,随着下游需求逐步复苏,半导体行业持续回暖,并向上游材料环节传导。SEMI多个方面数据显示,截至2024年末全球共有193座12英寸量产晶圆厂,预计到2026年将增至230座,对12英寸硅片形成强劲需求支撑。尽管国际主要硅片厂商已启动扩产,但受建设周期长、认证严格及产能爬坡缓慢等因素制约,长期供给能力仍难以完全匹配需求量开始上涨。在此背景下,国内硅片行业有望加速发展,国产替代进程进一步提速。
硅部件方面,其需求受芯片产量驱动,和半导体终端市场正相关。2024年全球刻蚀用硅部件市场规模为17.27亿美元,预计到2031年将达27.71亿美元,年均复合增长率为7.27%。随着硅部件市场持续扩张,作为核心原材料的电子级多晶硅需求也将相应增长。考虑硅片及硅部件市场的需求趋势,全球电子级多晶硅市场预计将保持长期增长。
2015年至2024年,中国大陆半导体硅片销售额从4.30亿美元增至17.93亿美元,年均复合增长率达17.20%,明显高于全球增速。目前,国内已实现8英寸硅片稳定供应,12英寸大硅片进入量产阶段。截至2024年末,中国大陆共有62座12英寸量产晶圆厂(含外资),预计到2026年将超过70座,月产能提升至321万片,占全球总产能约三分之一。其中,内资晶圆厂产能预计增至250万片/月,成为推动国产半导体材料需求量开始上涨的核心力量。
根据国内硅片厂商规划,8英寸硅片总规划产能约4,874万片/年,12英寸约5,958万片/年,对应电子级多晶硅年需求量分别约为5,700吨和18,954吨。结合小尺寸硅片需求,未来中国大陆仅硅片制造对电子级多晶硅的年需求量将不低于2.5万吨。若计入硅部件需求,市场规模将进一步扩大。
近年来,国内电子级多晶硅企业在纯度控制、成本优化及本地化服务方面逐步形成综合竞争优势。作为半导体产业链的关键战略基础材料,电子级多晶硅国产化已成必然趋势,但当前国产供应与下游需求之间仍存在很明显缺口,亟需规模化量产弥补。
在技术门槛更高的区熔用多晶硅领域,国内产业基础此前基本空白。江苏鑫华科技依托技术积累,经过多年研发攻关,已通过部分国内外主流客户验证并实现小批量出货,成功填补该细致划分领域国产空白,标志着我国在高端电子级多晶硅自主供应能力方面取得关键突破。
鉴于硅片在未来仍将保持其作为半导体主流材料的地位,半导体硅片未来市场发展的潜力广阔,尤其是大尺寸硅片的需求持续增长,不断带动对高品质电子级多晶硅的需求上升。
晶圆材料经过六十余年的技术演进与产业高质量发展,已形成以硅为主导、新型半导体材料为补充的产业格局。由于硅材料的物理特性存在一定局限,难以满足光电子、高频及高功率器件等领域的性能要求,碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)等化合物半导体应运而生,有效支撑了电子技术在高温、高功率、高压、高频及抗辐射等极端工况下的发展需求。目前,化合物半导体大范围的应用于射频器件、光电器件和功率器件的制造,展现出良好的发展前途;而硅材料则主要使用在于逻辑芯片、存储器等主流集成电路领域。两者在应用场景上各有侧重、功能互补,且均具备不可替代性。目前,90%以上的集成电路芯片是基于硅片制成,表明在未来可预见的时期内,硅片仍将保持其作为主流半导体基础材料的主导地位。
半导体硅片市场呈现周期性波动上涨的趋势。受2020年全球“缺芯潮”及人工智能、高性能计算等需求强劲增长推动,芯片需求持续攀升,带动硅片市场于2022年达到周期高点。2022年下半年起,随着全球产能释放叠加终端需求疲软,行业出现库存积压,并于2023年进入周期底部。此后,库存逐步回归正常,叠加新能源汽车、大数据中心等新兴起的产业加快速度进行发展,半导体产业自2024年起重回增长轨道,开启新一轮上升周期。展望未来,半导体硅片市场,尤其是12英寸大尺寸硅片,将保持长期增长态势。
中国大陆半导体硅片市场规模稳步扩张,增速明显高于全球中等水准。2014年起,伴随国内晶圆产线陆续建成投产、制造技术持续提升及终端市场迅猛发展,中国市场进入跨越式增长阶段。2015年至2024年,中国大陆半导体硅片销售额从4.30亿美元增至17.93亿美元,年均复合增长率达17.20%,明显高于同期全球增速,展现出强劲的本土发展动能与广阔市场潜力。
从尺寸规格来看,半导体硅片最重要的包含50mm(2英寸)至300mm(12英寸)等多种类型,下一代450mm(18英寸)硅片因设备研发挑战大且产业链协同不足,尚未形成规模化发展的新趋势。在摩尔定律驱动下,芯片制造企业持续优化工艺以提升单片产出、降低单位成本,而硅片尺寸越大、单次加工可产出的芯片数量越多,单位制造成本相应越低,行业向大尺寸硅片演进的趋势明确。
目前,200mm(8英寸)和300mm(12英寸)硅片已成为市场主流,其中12英寸硅片贡献了2024年全球硅片出货面积的75%以上。随着尺寸增大,生产的基本工艺的复杂性和技术门槛明显提升,从高质量单晶拉制到切片、清洗、外延生长及检测等各环节要求均远高于小尺寸硅片,全球仅少数领先企业掌握量产能力。
12英寸产品也是当前全球晶圆厂扩产的主要方向。预测显示,到2026年全球12英寸晶圆厂量产数量将达230座,持续拉动对12英寸硅片的强劲需求;其中中国大陆地区预计将超过70座,占全球总产能约三分之一。大尺寸硅片对硅料用量更大,对纯度、晶体完整性及工艺稳定性要求更高,随着国内外300mm晶圆制造产能持续扩张,具备先进半导体硅材料研发与量产能力的国内企业将迎来重要发展机遇。
电子级多晶硅是支撑半导体制造产业的关键基础材料,对产品纯度和杂质控制要求极为严苛,纯度需达到11N以上,以满足单晶硅制备对超高纯度原料的需求。若硼、磷或其他金属元素作为杂质存在于多晶硅中,将导致制成的硅片产品质量难以控制。然而,去除上述杂质一直是国内电子级多晶硅领域的技术瓶颈,此前国内高纯度硅料一直处在稀缺状态,并被德国瓦克、美国Hemlock、日本德山等全球少数厂商垄断。
在此背景下,国内积极地推进电子级多晶硅国产化进程。2018年底,江苏鑫华科技电子级多晶硅项目正式批量投产,打破了国外技术与市场垄断,填补了国内半导体级原材料生产的空白。2021年,鑫华科技电子级多晶硅进一步实现12英寸硅片上的规模化应用,彻底改变了此前12英寸硅片用电子级多晶硅几乎完全依赖进口的局面。目前,除江苏鑫华科技外,全球电子级多晶硅生产仍高度集中于德国、美国、日本的少数企业。
在全球科技产业重要性日益凸显的背景下,电子级多晶硅作为战略基础材料获得各国格外的重视。2023年6月,德国瓦克宣布扩建半导体级多晶硅提纯产能,其申请的欧盟“欧洲共同利益重要项目(IPCEI)”资助已获批;2024年10月,美国政府宣布向Hemlock提供资金支持,以巩固其在半导体级多晶硅领域的领导地位;日本德山与韩国OCI合资成立公司,并于2025年7月启动建设半导体级多晶硅工厂。
从国内产能布局来看,主要电子级多晶硅厂商为鑫华科技,设计产能合计18,000吨/年(徐州产线吨/年、内蒙产线吨/年)。是目前国内最主要的电子级多晶硅厂商,随着内蒙10,000吨/年产线逐步释放产能,其在全球电子级多晶硅领域的地位将持续提升。
德国瓦克拥有四大业务领域,包括有机硅、多晶硅、聚合物、生物技术,在全球设有27个生产基地、26个技术中心,供货种类当中包含3,200多种产品,客户的专业领域覆盖几乎所有行业。德国瓦克是全球电子级多晶硅产业的有突出贡献的公司,也是近年来扩建产能较为迅速的国际厂商,未来数年内其电子级多晶硅产能预估可达到1.5-2万吨/年。
美国Hemlock是高纯度多晶硅和其他硅基产品的领先供应商。美国Hemlock是美国上市公司康宁(GLW.N)的控股子公司,并由全球五大硅片厂商之一信越化学(东京证券交易所上市,4063.JP)参股。美国Hemlock电子级多晶硅产能约1万吨/年。
日本德山公司产品主要覆盖化学药品、建筑材料、电子信息、生命科学以及环境保护等行业,产品主要销往日本、美国、亚洲、欧洲。日本德山电子级多晶硅产能约6,000-8,000吨/年。
除上述三家行业主流厂商外,还包括SUMCO子公司高纯度硅株式会社和韩国OCI。高纯度硅株式会社此前为三菱材料旗下子公司,负责半导体级多晶硅业务,2022年10月全球五大硅片厂商之一SUMCO收购三菱材料子公司高纯度硅株式会社。韩国OCI成立于1959年,是一家综合性化学工业供应商,也是韩国的化工巨头之一,主营业务包括无机化工、精细化工、石油化学、多晶硅等,并拥有煤炭化学和材料加工等事业。
《2026-2032年电子级多晶硅行业市场调查研究及发展前途预测报告》涵盖行业全球及中国发展概况、供需数据、市场规模,产业政策/规划、有关技术、竞争格局、上游原料情况、下游主要使用在市场需求规模及前景、区域结构、市场集中度、重点企业/玩家,企业占有率、行业特征、驱动因素、未来市场发展的潜力预测,投资策略、主要壁垒构成、相关风险等内容。同时北京普华有策信息咨询有限公司还提供市场专项调研项目、产业研究报告、产业链咨询、项目可行性研究报告、专精特新小巨人认证、市场占有率报告、十五五规划、项目后评价报告、BP商业计划书、产业图谱、产业规划、蓝白皮书、国家级制造业单项冠军企业认证、IPO募投可研、IPO工作底稿咨询等服务。(PHPOLICY:MJ)
第二章2021-2025年电子级多晶硅行业市场环境及影响分析(PEST)