半导体硅片是半导体产业的基石,其成本大头集中在拉晶与切片等前段工序——从高纯多晶硅熔化、直拉成棒到滚磨、线切、倒角、抛光、清洗,环节多、固定资产投入大,规模效应依赖大尺寸与高良率摊薄。五大硅片巨头的盈利模式,核心不在涨价,而在长协订单锁定出货、把产能利用率维持在满产水平:2021年全球12英寸硅片厂商产能利用率约98%,满产意味着单位固定成本被充分摊薄。由于历史上曾因盲目扩张导致供需失衡、价格连年下跌,头部厂商对扩产始终谨慎,产能利用率因而成为盈利的核心变量。

成本结构:为什么钱主要花在拉晶和切片

半导体硅片以单晶硅为原料,纯度要求达9-11个9,区熔级更要求12个9以上,远高于光伏硅片。制造主流采用直拉法,即高纯多晶硅熔化后由石英坩埚带旋转、以籽晶牵引提拉出单晶硅棒,约85%的硅片采用直拉法;其余约15%采用区熔法,原料不与容器接触、纯度更高,但难以生长大直径硅棒,一般只用于8寸及以下硅片。

从单晶硅棒到成品硅片,还需经过滚磨、线切、倒角、抛光、清洗等多道工序,目标是修正物理性能、减少表面损伤、消除表面玷污与颗粒。工序长、设备重,决定了成本与固定资产投入天然偏高。尺寸越大,越能有效分摊生产成本和固定资产——这也是行业持续向12英寸(300mm)迁移的根本原因。

盈利模式:长协、满产与良率

头部厂商的盈利支撑可以拆成三层。

第一层是订单结构。 在供不应求阶段,海外大厂一般优先保障台积电、三星等大型晶圆厂,长协订单有助于稳定出货与价格预期。

第二层是产能利用率。 硅片单价长期承压:2010年为1.04美元/平方英寸,此后连续多年下跌,至2021年约为0.9美元/平方英寸。价格上不去,利润就只能从成本端和开工率里挤。2021年12英寸硅片厂商产能利用率约98%,在下游需求旺盛时,2021年三、四季度出货量基本持平,说明全球产量已接近顶点。

第三层是良率。 材料环节技术壁垒高,良率与规模关系不大,更考验技术积累。据资料,日本两家头部企业12寸片(28nm以上)良率可做到95%以上,国内企业普遍不到60%;良率通常要达到70%以后,规模效应才会凸显。

扩产为何谨慎

行业在2008年之后经历过盲目扩张导致的严重供需失衡,价格连续多年下跌。有了这段教训,头部厂商对扩产非常谨慎,直到2021年下半年才陆续推出扩产计划。加之硅片扩产周期较长,即便是经验丰富的大厂,从建厂到量产也需要两到三年。

常见问题

半导体硅片的成本主要花在哪里?

主要集中在拉晶与切片为代表的前段工序。硅片需经拉晶、滚磨、切片、倒角、抛光、清洗等多道工艺,固定资产投入大;同时大尺寸化能有效分摊生产成本和固定资产,因此12英寸成为主流方向。

五大硅片巨头靠什么维持盈利?

主要靠长协订单稳定出货,叠加高产能利用率摊薄固定成本,并以良率构筑技术壁垒。2021年12英寸硅片厂商产能利用率约98%,满产是盈利的关键前提;而良率通常要达到70%以后,规模效应才会凸显。

为什么头部厂商扩产这么谨慎?

因为2008年之后的盲目扩张曾造成供需严重失衡、价格连年下跌。此后头部厂商扩产普遍谨慎,加之建厂到量产需两到三年,新增产能释放节奏偏慢,产能利用率因此成为观察盈利可持续性的核心指标。