全球半導體硅片產(chǎn)業(yè)歷史復盤(pán)

半導體化是電子工業(yè)的顯著(zhù)特征，硅材料是半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展繞不開(kāi)的關(guān)鍵節點(diǎn)。目前全球硅片市場(chǎng)已形成信越化工（日本）、 SUMCO（日本）、 SK Siltron（韓國）、 Siltronic（德國）和環(huán)球晶圓（臺灣地區）五大硅片家族，全球市占率達到 93%。

通過(guò)回顧五大家族的發(fā)展歷史，我們發(fā)現，全球半導體產(chǎn)業(yè)轉移和產(chǎn)業(yè)鏈分工趨勢深刻影響了現有硅片巨頭的區域分布，呈現“本土化”的鮮明特征。

1、美國——半導體制造業(yè)外移，專(zhuān)注設計與 IDM

MEMC 曾是美國在全球硅片領(lǐng)域的杰出代表，該公司由孟山都化學(xué)公司創(chuàng )立于 1959 年，從事用于晶體管和整流器的高純硅片生產(chǎn)。MEMC 技術(shù)實(shí)力強大，在硅片平整度、化學(xué)機械拋光和零位錯晶體技術(shù)方面均在業(yè)內領(lǐng)先，部分研發(fā)成果到 21 世紀仍被奉為行業(yè)標準?？梢哉f(shuō)，近 60 年來(lái)， MEMC 都是半導體硅片設計和開(kāi)發(fā)的先驅。

隨著(zhù)日本半導體產(chǎn)業(yè)的崛起，很多日本企業(yè)在半導體領(lǐng)域超過(guò)了美國企業(yè)。1985 年，半導體行業(yè)景氣下滑，硅片價(jià)格下滑，日本硅片廠(chǎng)商通過(guò)降價(jià)競爭市場(chǎng)份額， 1985-1987 年 MEMC 連續三年虧損，孟山都化學(xué)于 1989 年剝離了半導體硅片業(yè)務(wù)，將其轉賣(mài)給 Huls AG。被轉讓之后， MEMC 仍然保持著(zhù)行業(yè)創(chuàng )新者的地位，并積極拓展在韓國和歐洲區域的業(yè)務(wù)。

1995 年，MEMC 首發(fā)上市。1997 年行業(yè)再遇寒冬，亞洲金融危機導致電子產(chǎn)品需求減少，日本硅片廠(chǎng)商降價(jià)以支撐需求，同時(shí)日元對美元匯率下跌，多重因素疊加導致 MEMC 業(yè)績(jì)連續下滑。2001 年伴隨互聯(lián)網(wǎng)泡沫破裂，行業(yè)跌入谷底， MEMC 母公司 VEBA AG 與VIAG 戰略重組，合并為 E.ON AG，聚焦能源及特殊化學(xué)品，剝離其他非核心主業(yè)，虧損多年的 MEMC 因此被轉賣(mài)給 Texas Pacific 集團， Texas 對 MEMC 進(jìn)行了債務(wù)重組。2002 年行業(yè)景氣自谷底回升， MEMC 業(yè)績(jì)開(kāi)始好轉。

2006 年， MEMC 正式切入太陽(yáng)能領(lǐng)域。2009 年 MEMC 收購S(chǎng)unEdison，以參與太陽(yáng)能電站開(kāi)發(fā)、清潔能源商業(yè)化生產(chǎn)，并為太陽(yáng)能和半導體行業(yè)提供硅片產(chǎn)品。MEMC 更名為 SunEdison。2013 年，SunEdison 將其半導體子公司SEMI 分拆上市，將出售半導體子公司股份的收益用于太陽(yáng)能發(fā)電廠(chǎng)的建設，聚焦光伏業(yè)務(wù)。2017 年， SEMI 被環(huán)球晶圓以6.83 億美元的價(jià)格收購。

2、日本——硅片企業(yè)隨本國電子工業(yè)崛起而發(fā)展壯大

上世紀 50 年代，日本引入晶體管技術(shù)， 半導體工業(yè)逐步崛起。1954-1969 年是日本半導體硅材料發(fā)展起步階段，應用領(lǐng)域從整流器、二極管延伸至晶體管和集成電路，日本一方面引入國外先進(jìn)技術(shù)，一方面專(zhuān)注本國技術(shù)開(kāi)發(fā)研究，涌現了一批諸如大阪鈦、制造、日窒電子化學(xué)、日本金屬電子、信越化學(xué)等從事硅材料開(kāi)發(fā)的企業(yè)。1985 年以后，日本鋼鐵企業(yè)開(kāi)始進(jìn)入半導體硅行業(yè)，新日鐵公司成立了日鐵電子公司，川崎制鐵公司、日本鋼管公司先后收購了美國 NBK 硅片公司和大西方硅公司。部分企業(yè)后期通過(guò)整合半導體業(yè)務(wù)形成了 SUMCO 和信越化學(xué)兩大日本硅材料巨頭。

SUMCO：1952 年大阪鈦制造公司成立， 1973 年大阪鈦制造公司與住友金屬工業(yè)合資建立九州電子金屬公司，從事硅片加工業(yè)務(wù)，引入西門(mén)子公司的區熔技術(shù)及設備，同年小松電子金屬出資建立專(zhuān)門(mén)從事硅片加工的九州小松電子金屬公司。1978 年日本電子金屬公司的硅材料業(yè)務(wù)移交至日本硅材料公司，也就是后來(lái)的三菱硅材料株式會(huì )社。1999 年，住友金屬工業(yè)株式會(huì )社、三菱材料株式會(huì )社和三菱硅材料株式會(huì )社合資成立了具有300mm硅片生產(chǎn)能力的硅晶圓聯(lián)合制作所， 2002 年從住友金屬工業(yè)公司收購硅片業(yè)務(wù)，并與三菱材料硅業(yè)公司合并，2005 年正式更名為 SUMCO。2006 年 SUMCO 收購日本小松金屬制作所后，市場(chǎng)份額進(jìn)一步擴大。

信越化工：信越化工是全球最大的有機硅供應商， 除硅片外，還供應聚氯乙烯、特種化學(xué)品、稀土磁體、金屬硅等多種有機硅材料。Shin Etsu 成立于 1926 年，二戰后美國有機硅產(chǎn)品進(jìn)入日本市場(chǎng)，日本學(xué)術(shù)界掀起對有機硅的基礎研究，上世紀 50 年代，東芝與信越化學(xué)相繼完成有機硅開(kāi)發(fā)的單體模型試驗，逐步向工業(yè)化過(guò)渡。1970年，信越化工建立了直江津硅片加工廠(chǎng)， 1973 年建立馬來(lái)西亞硅片廠(chǎng)，由信越化工提供單晶硅，硅片大部分出口至美國。1979 年，信越化學(xué)收購美國道科寧在信越半導體 45%的股權，并在美國設立信越-美國公司加工硅片。1999 年，信越化工并購了 Hitachi 的硅片業(yè)務(wù)，份額進(jìn)一步提升。2001 年實(shí)現了 300mm 硅片的商業(yè)化生產(chǎn)。

以開(kāi)發(fā) VLSI為契機，日本IC產(chǎn)業(yè)逐步實(shí)現設備與材料的國產(chǎn)替代：日本半導體產(chǎn)業(yè)的崛起離不開(kāi)政府的大力支持，VSLI 項目啟動(dòng)之初，日本 IC工業(yè)仍然依靠從美國、歐洲進(jìn)口設備，國產(chǎn)化設備占比不到 30%，后期隨著(zhù)項目推進(jìn)而逐步轉向國產(chǎn)設備和材料，通過(guò)芯片企業(yè)與相關(guān)設備生產(chǎn)企業(yè)配合，共同研發(fā)，形成制造和設備生產(chǎn)技術(shù)的良性融合，在使用過(guò)程中及時(shí)反饋設備使用情況，共同制定設備改進(jìn)方案，有效促進(jìn)了高性能生產(chǎn)設備的研發(fā)進(jìn)程，到項目結束時(shí)，日本半導體設備國產(chǎn)化率已經(jīng)超過(guò)50%。這一過(guò)程中，日本逐步構筑了“材料-晶圓-設備-制造”等環(huán)節的完整的 IC 產(chǎn)業(yè)鏈條，并培育了諸如尼康、佳能等光刻機設備廠(chǎng)商以及 SUMCO、信越化工等一批硅材料企業(yè)。日本已成為全球最大的半導體材料輸出地，硅片全球市占率53%。

3、歐洲——傳統工業(yè)發(fā)源地，功率及車(chē)用半導體一枝獨秀

歐洲素來(lái)在汽車(chē)工業(yè)和機械工程領(lǐng)域具有明顯優(yōu)勢，這一終端優(yōu)勢培育了歐洲在功率半導體和車(chē)用半導體領(lǐng)域的強大競爭力，英飛凌、恩智浦、意法半導體在全球 IDM 廠(chǎng)商中始終排名靠前。這樣的產(chǎn)業(yè)背景孕育了全球第三大硅片企業(yè)——世創(chuàng )電子。

4、韓國——趕超日本，存儲業(yè)務(wù)一騎絕塵

上世紀 80 年代中后期，韓國存儲業(yè)務(wù)開(kāi)始趕超日本，作為韓國唯一一家本土半導體硅片生產(chǎn)商， LG Siltron 誕生于1983 年，是 LG 集團下專(zhuān)門(mén)制造半導體硅片的企業(yè)， 2017 年 LG Siltron 被 SK 集團收購，公司更名為 SK Siltron，成為全球第五大硅片企業(yè)。

半導體國產(chǎn)化項目推動(dòng)韓國設備與材料本土化進(jìn)程：上世紀 90 年代，韓國半導體設備及原材料國產(chǎn)化程度極低， 90%的設備依賴(lài)于進(jìn)口，其中日本設備占比達到 50%，光刻機、擴散爐、化學(xué)氣相沉積設備、離子注入設備、濺射裝置均依賴(lài)進(jìn)口。包括樹(shù)脂、硅片、引線(xiàn)框架、光刻膠、化學(xué)氣體等在內的原材料國產(chǎn)化率僅為 32%。在半導體國產(chǎn)化項目的推動(dòng)下，到 1997 年韓國半導體工業(yè)的原材料國產(chǎn)化率達到 50%，設備國產(chǎn)化占比達到 15%。

5、臺灣地區——借力商業(yè)模式變革，稱(chēng)霸代工產(chǎn)業(yè)

與日韓半導體產(chǎn)業(yè)依靠存儲業(yè)迅速崛起不同，中國臺灣抓住半導體產(chǎn)業(yè)商業(yè)模式變革的歷史機遇，以代工模式在全球半導體產(chǎn)業(yè)鏈中占據一席之地。成立于 1987 年的臺積電已發(fā)展成為全球第一大晶圓代工廠(chǎng)， 2018 年其在全球代工領(lǐng)域市占率達到 52%。1981 年，中美硅集團在臺灣新竹科學(xué)工業(yè)園區成立， 2011 年將半導體事業(yè)部分拆，環(huán)球晶圓正式成立，成立以來(lái)環(huán)球晶圓分別進(jìn)行了幾次重大收購，包括收購美國硅片制造商 GlobiTech、 Covalent Materials（原 Toshiba Ceramics）、丹麥 Topsil 半導體事業(yè)、 SunEdison Semiconductor。通過(guò)多次收購，環(huán)球晶圓完善了自身產(chǎn)品線(xiàn)、擴大了業(yè)務(wù)覆蓋范圍、進(jìn)一步豐富優(yōu)質(zhì)客戶(hù)資源， 2018 年環(huán)球晶圓市占率 14%，為全球第四大硅片廠(chǎng)商。

總結

回顧硅片行業(yè)變遷歷史，我們發(fā)現，全球硅片市場(chǎng)跟隨下游半導體產(chǎn)業(yè)崛起而發(fā)展。在全球產(chǎn)業(yè)分工趨勢逐步加深的背景下，半導體產(chǎn)業(yè)鏈形成美國以 IC 設計、 IDM 為主，歐洲專(zhuān)注半導體細分領(lǐng)域 IDM、亞洲以制造為主的分布形態(tài)。半導體產(chǎn)業(yè)以歐美為發(fā)端，日韓、臺灣地區逐步崛起，與之相伴的是對應區域上游半導體材料廠(chǎng)商的發(fā)展壯大，美國誕生了 MEMC，歐洲誕生了世創(chuàng )電子，日本誕生了 SUMCO 和 Shin Etsu，韓國誕生了 SK Siltron，臺灣地區則誕生了環(huán)球晶圓。下游崛起為孕育上游本土化的材料企業(yè)創(chuàng )造了優(yōu)沃土壤，究其原因在于，一方面，產(chǎn)業(yè)鏈配套能力是一國半導體產(chǎn)業(yè)保證穩定的上游供應、保持持續競爭力、不斷向高端發(fā)展的重要條件；另一方面，制造業(yè)鄰近下游需求的空間分布，能夠降低生產(chǎn)成本、促進(jìn)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)合作、縮短供貨周期、及時(shí)響應客戶(hù)需求。