全球半導(dǎo)體硅片產(chǎn)業(yè)歷史復(fù)盤

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

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

1、美國——半導(dǎo)體制造業(yè)外移，專注設(shè)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(nèi)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，近 60 年來， MEMC 都是半導(dǎo)體硅片設(shè)計和開發(fā)的先驅(qū)。

隨著日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的崛起，很多日本企業(yè)在半導(dǎo)體領(lǐng)域超過了美國企業(yè)。1985 年，半導(dǎo)體行業(yè)景氣下滑，硅片價格下滑，日本硅片廠商通過降價競爭市場份額， 1985-1987 年 MEMC 連續(xù)三年虧損，孟山都化學(xué)于 1989 年剝離了半導(dǎo)體硅片業(yè)務(wù)，將其轉(zhuǎn)賣給 Huls AG。被轉(zhuǎn)讓之后， MEMC 仍然保持著行業(yè)創(chuàng)新者的地位，并積極拓展在韓國和歐洲區(qū)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(dǎo)致電子產(chǎn)品需求減少，日本硅片廠商降價以支撐需求，同時日元對美元匯率下跌，多重因素疊加導(dǎo)致 MEMC 業(yè)績連續(xù)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(zhàn)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(zhuǎn)賣給 Texas Pacific 集團， Texas 對 MEMC 進行了債務(wù)重組。2002 年行業(yè)景氣自谷底回升， MEMC 業(yè)績開始好轉(zhuǎn)。

2006 年， MEMC 正式切入太陽能領(lǐng)域。2009 年 MEMC 收購SunEdison，以參與太陽能電站開發(fā)、清潔能源商業(yè)化生產(chǎn)，并為太陽能和半導(dǎo)體行業(yè)提供硅片產(chǎn)品。MEMC 更名為 SunEdison。2013 年，SunEdison 將其半導(dǎo)體子公司SEMI 分拆上市，將出售半導(dǎo)體子公司股份的收益用于太陽能發(fā)電廠的建設(shè)，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(dǎo)體工業(yè)逐步崛起。1954-1969 年是日本半導(dǎo)體硅材料發(fā)展起步階段，應(yīng)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技術(shù)，一方面專注本國技術(shù)開發(fā)研究，涌現(xiàn)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)等從事硅材料開發(fā)的企業(yè)。1985 年以后，日本鋼鐵企業(yè)開始進入半導(dǎo)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)后期通過整合半導(dǎo)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)，引入西門子公司的區(qū)熔技術(shù)及設(shè)備，同年小松電子金屬出資建立專門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，也就是后來的三菱硅材料株式會社。1999 年，住友金屬工業(yè)株式會社、三菱材料株式會社和三菱硅材料株式會社合資成立了具有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，市場份額進一步擴大。

信越化工：信越化工是全球最大的有機硅供應(yīng)商， 除硅片外，還供應(yīng)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(zhàn)后美國有機硅產(chǎn)品進入日本市場，日本學(xué)術(shù)界掀起對有機硅的基礎(chǔ)研究，上世紀 50 年代，東芝與信越化學(xué)相繼完成有機硅開發(fā)的單體模型試驗，逐步向工業(yè)化過渡。1970年，信越化工建立了直江津硅片加工廠， 1973 年建立馬來西亞硅片廠，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(dǎo)體 45%的股權(quán)，并在美國設(shè)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)，份額進一步提升。2001 年實現(xiàn)了 300mm 硅片的商業(yè)化生產(chǎn)。

以開發(fā) VLSI為契機，日本IC產(chǎn)業(yè)逐步實現(xiàn)設(shè)備與材料的國產(chǎn)替代：日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的崛起離不開政府的大力支持，VSLI 項目啟動之初，日本 IC工業(yè)仍然依靠從美國、歐洲進口設(shè)備，國產(chǎn)化設(shè)備占比不到 30%，后期隨著項目推進而逐步轉(zhuǎn)向國產(chǎn)設(shè)備和材料，通過芯片企業(yè)與相關(guān)設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)配合，共同研發(fā)，形成制造和設(shè)備生產(chǎn)技術(shù)的良性融合，在使用過程中及時反饋設(shè)備使用情況，共同制定設(shè)備改進方案，有效促進了高性能生產(chǎn)設(shè)備的研發(fā)進程，到項目結(jié)束時，日本半導(dǎo)體設(shè)備國產(chǎn)化率已經(jīng)超過50%。這一過程中，日本逐步構(gòu)筑了“材料-晶圓-設(shè)備-制造”等環(huán)節(jié)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(shè)備廠商以及 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(dǎo)體材料輸出地，硅片全球市占率53%。

3、歐洲——傳統(tǒng)工業(yè)發(fā)源地，功率及車用半導(dǎo)體一枝獨秀

歐洲素來在汽車工業(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(dǎo)體和車用半導(dǎo)體領(lǐng)域的強大競爭力，英飛凌、恩智浦、意法半導(dǎo)體在全球 IDM 廠商中始終排名靠前。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)開始趕超日本，作為韓國唯一一家本土半導(dǎo)體硅片生產(chǎn)商， LG Siltron 誕生于1983 年，是 LG 集團下專門制造半導(dǎo)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(dǎo)體國產(chǎn)化項目推動韓國設(shè)備與材料本土化進程：上世紀 90 年代，韓國半導(dǎo)體設(shè)備及原材料國產(chǎn)化程度極低， 90%的設(shè)備依賴于進口，其中日本設(shè)備占比達到 50%，光刻機、擴散爐、化學(xué)氣相沉積設(shè)備、離子注入設(shè)備、濺射裝置均依賴進口。包括樹脂、硅片、引線框架、光刻膠、化學(xué)氣體等在內(nèi)的原材料國產(chǎn)化率僅為 32%。在半導(dǎo)體國產(chǎn)化項目的推動下，到 1997 年韓國半導(dǎo)體工業(yè)的原材料國產(chǎn)化率達到 50%，設(shè)備國產(chǎn)化占比達到 15%。

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

與日韓半導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中占據(jù)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， 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(qū)成立， 2011 年將半導(dǎo)體事業(yè)部分拆，環(huán)球晶圓正式成立，成立以來環(huán)球晶圓分別進行了幾次重大收購，包括收購美國硅片制造商 GlobiTech、 Covalent Materials（原 Toshiba Ceramics）、丹麥 Topsil 半導(dǎo)體事業(yè)、 SunEdison Semiconductor。通過多次收購，環(huán)球晶圓完善了自身產(chǎn)品線、擴大了業(yè)務(wù)覆蓋范圍、進一步豐富優(yōu)質(zhì)客戶資源， 2018 年環(huán)球晶圓市占率 14%，為全球第四大硅片廠商。

總結(jié)

回顧硅片行業(yè)變遷歷史，我們發(fā)現(xiàn)，全球硅片市場跟隨下游半導(dǎo)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(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈形成美國以 IC 設(shè)計、 IDM 為主，歐洲專注半導(dǎo)體細分領(lǐng)域 IDM、亞洲以制造為主的分布形態(tài)。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)以歐美為發(fā)端，日韓、臺灣地區(qū)逐步崛起，與之相伴的是對應(yīng)區(qū)域上游半導(dǎo)體材料廠商的發(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(qū)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(dǎo)體產(chǎn)業(yè)保證穩(wěn)定的上游供應(yīng)、保持持續(xù)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、促進產(chǎn)品開發(fā)合作、縮短供貨周期、及時響應(yīng)客戶需求。