单晶硅晶体生长设备市场情况
编辑：曾婉甜 来源：思瀚产业研究院 南京晶升    2023-03-24

根据终端应用领域不同，晶体生长设备主要分为两类，即光伏领域和半导体领域的晶体生长设备，其中，光伏领域晶体生长设备的下游应用行业为光伏硅片，主要用于制造电池片，被广泛应用于光伏电站、屋顶分布式光伏发电等；半导体领域晶体生长设备的下游应用行业为硅片/碳化硅材料市场，主要用于制造芯片，应用于通信、消费电子、汽车、工业等领域。

半导体级硅片对晶体纯度要求极高，为 11N（99.999999999%），缺陷率控制要求为μm/nm 级，金属含量控制要求为痕量级（含量在百万分之一以下的组分），氧含量控制要求为 ppma 级（百万分比原子浓度），对于设备热场温度梯度设计、超导磁场磁力分布线设计、控制精度、运动精度等技术指标具有极为严苛的要求。

与半导体级材料及设备相比，光伏级硅片制造及对上游设备技术要求存在较大差距，晶体纯度要求为 6N（99.9999%），对于硅片缺陷率控制、设备设计及控制精度无特殊要求，设备构成相对简单，价格相对较低（约 140 万元/台），技术壁垒相对较低。

光伏级硅片的市场规模较大，2021 年，全球光伏级硅片市场规模约为 2,100亿元，远超半导体级硅片约 126 亿美元和碳化硅器件约 17 亿美元的市场规模，且国内半导体级硅片厂商、碳化硅衬底厂商产出规模占全球市场份额均不足10%，故国内光伏应用领域的晶体生长设备厂商销售规模较大（如晶盛机电、连城数控等）。

根据材料属性不同，半导体级晶体生长设备主要以硅片制备和化合物材料制备的晶体生长设备为主，其中，化合物材料主要以碳化硅为主。公司主营产品应用于半导体领域，主要用于制备半导体级硅片及碳化硅单晶衬底。

半导体硅片作为半导体材料中最主要的品类之一，为半导体行业发展提供基础支撑。硅材料因其具有单方向导电特性、热敏特性、光电特性、掺杂特性等优良性能，可以生长为大尺寸高纯度晶体，且储量丰富、价格低廉，故成为全球应用最广泛、最重要的半导体基础材料。得益于下游行业不断发展，新型产业持续驱动，未来全球半导体行业将继续不断发展，半导体硅片市场空间广阔。

此外，伴随着 5G、物联网、新能源等行业的迅速发展，具有更宽的禁带宽度、更高的击穿电场、热导率、电子饱和速率及抗辐射能力的碳化硅、氮化镓等为代表的第三代半导体材料进入快速发展阶段，市场前景广阔。

（1）单晶硅晶体生长设备市场情况

①半导体硅片发展概况

随着半导体行业的快速发展，在摩尔定律的影响下，半导体硅片的直径不断增加，以降低单位芯片的成本，故半导体硅片正在不断向大尺寸的方向发展。

数据来源：《芯片制造》

全球范围内，2008 年以前，半导体硅片中 8 英寸占比最高；2008 年 12 英寸硅片首次超过 8 英寸硅片的市场份额。得益于移动通信、计算机等终端市场持续快速发展，12 英寸硅片出货面积自 2000 年以来市场份额逐步提高，从 9,400 万平方英寸扩大至 2021 年的 95.98 亿平方英寸，市场份额从 1.69%大幅提升至68.47%，成为半导体硅片市场主流的产品，预计到 2022 年市场份额将接近 70%。

数据来源：SEMI

硅片制造行业具有技术壁垒高、研发周期长、资金投入大和下游验证周期长等特点，市场集中度较高，主要被日本信越化学、日本胜高、中国台湾环球晶圆、德国世创和韩国 SK 五大企业占据，2021 年，上述企业合计占比约为 94%。同时，由于硅片的性能及参数与晶体生长设备及加工设备紧密相连，若设备的精密程度与工艺技术无法匹配，则硅片的质量无法保证，故为保证设备及硅片产品的适配性，全球主要硅片厂商的晶体生长设备以自主供应为主。

数据来源：Omdia

②单晶硅晶体生长设备未来发展空间加大

随着全球半导体硅片市场规模不断提升，国内半导体硅片市场规模较小且占比较低，国内半导体硅片市场空间未来发展较大；同时，基于成本等因素的考虑，半导体硅片不断向大尺寸方向演进，12 英寸硅片占据市场主要份额，对大尺寸单晶硅晶体生长设备产生较大需求；此外，由于设备投入成本较高，技术难度较大等因素，国内 12 英寸硅片主要依赖于进口，国内厂商市场份额和国产化率较低，进口替代空间巨大。综上，单晶硅晶体生长设备，尤其是大尺寸设备未来市场空间较大。

A、半导体硅片市场规模不断提升，对晶体生长设备需求不断扩大

单晶硅晶体生长设备下游客户为硅片制造厂商，设备需求量与半导体硅片市场规模息息相关。由于通信、消费电子、5G、人工智能、大数据等新兴技术驱动科技革新，下游需求增长带来大量的硅片需求，使得硅片市场规模及出货量整体呈增长趋势。全球半导体硅片市场规模自 2016 年进入新一轮增长周期，2021年，全球半导体硅片市场规模约为 126 亿美元，最近五年复合增长率为 11.68%，增长较为迅速，促进对晶体生长设备需求不断扩大。

数据来源：SEMI

数据来源：Wind

B、国内 12 英寸硅片厂商全球市场占比相对较低，半导体产业链的材料端及设备端进口替代空间巨大

2021 年，全球半导体级硅片市场规模约为 126 亿美元，由于国内半导体硅片行业起步较晚，国内硅片市场份额不足 10%，目前，国内 12 英寸硅片占国内总产能比重约为 20%，相对较低，主要依赖进口。中国大陆从事硅片生产的厂商主要有沪硅产业（上海新昇）、TCL 中环（中环股份）、立昂微（金瑞泓）、神工股份、中欣晶圆、超硅公司、奕斯伟等。从市场结构和应用方向上看，8 英寸和

12 英寸硅片已成为半导体硅片的主流产品，目前，国内企业在 8 英寸和 12 英寸硅片供给率较低，12 英寸产品主要依赖进口，随着沪硅产业于 2018 年实现了300mm（12 英寸）半导体硅片规模化生产并率先实现了 300mm（12 英寸）半导体硅片国产化，上述其他企业陆续实现了从 8 英寸到 12 英寸半导体硅片的突破。随着半导体市场的不断发展，不论材料端还是设备端，国产化需求亟待解决，国内市场发展潜力巨大。

在国家政策的支持下，随着国内经济的发展和科学技术水平的提高，国内芯片设计公司对晶圆代工服务的需求日益提升，中国大陆晶圆代工行业实现了快速的发展。根据 eet-china 数据，2020-2024 年，全球共新建 85 座 8-12 英寸晶圆厂，12 英寸晶圆厂计划新建 60 座，8 英寸晶圆厂计划新建 25 座。中国大陆、中国台湾计划新建 30 座 12 英寸晶圆厂，以满足通讯、计算、医疗、线上服务及汽车等广大市场对于芯片不断增加的需求。

综上所述，随着全球半导体硅片市场规模不断提升，硅片不断向大尺寸方向发展，同时国内硅片市场份额较低且 12 英寸硅片主要依赖于进口，上述因素使得对半导体级单晶硅晶体生长设备，尤其是大尺寸设备的需求量提升，未来市场空间较大。