成立子公司扩产12寸半导体硅片沪硅产业重要公告

2024/03/29 自立袋


  沪硅产业5月25日公告,公司拟通过全资子公司上海新昇半导体科技有限公司(“上海新昇”)出资15.5亿元,与多个合资方共同出资逐级设立一级控股子公司、二级控股子公司上海新昇晶科半导体科技有限公司(暂定名,最终以当地市场监督管理局核准为准)、三级控股子公司上海新昇晶睿半导体科技有限公司(暂定名,最终以当地市场监督管理局核准为准),实施300mm半导体硅片扩产项目。

  据悉,新成立公司将在上海临港建设新增30万片集成电路用300mm高端硅片扩产项目,项目包括“集成电路制造用300mm单晶硅棒晶体生长研发与先进制造项目”拉晶产线建设和“集成电路制造用300mm高端硅片研发与先进制造项目”切磨抛产线建设两部分,其中,后者为公司向特定对象发行股票募集资金的募投项目之一(同步履行募投项目实施主体变更决策程序)。项目建成后,将新增30万片/月300mm半导体硅片产能,公司集成电路用300mm半导体硅片总产能达到60万片/月,进一步夯实业务基础、提高市场占有率。 上海新昇为上述各级子公司的直接/间接控制股权的人,是扩产项目的主要实施及推进主体,本次对外投资构成关联交易。

  沪硅产业研究报告:半导体硅片龙头引领国产替代一、本土硅片龙头,突破“卡脖子”领域

  上海硅产业集团股份有限公司成立于2015年,2020年于科创板上市,公司主要营业业务 为半导体硅片及其他材料的研发、生产和销售,产品有300mm抛光片及外延片、 200mm及以下抛光片、外延片以及SOI硅片,相关这类的产品大范围的应用于存储芯片、图像 处理芯片、通用处理器芯片、功率器件、传感器、射频芯片、模拟芯片、分立器件等 领域。

  公司无控制股权的人和实际控制人。2022年2月,公司完成向国家集成电路产业投资基金 二期股份有限公司等18名特定对象发行股票,募集资金总额约50亿元。这次发行的 新股登记完成后,国家集成电路产业投资基金和国盛集团均持有20.84%的公司股份, 并列公司第一大股东。大基金一期、二期的投资入股亦彰显了公司在国产半导体产 业链中的战略地位。

  公司所处的硅材料环节位居半导体产业链上游的关键位置。自设立以来,公司坚持 面向国家半导体行业的重大战略需求,坚持全球化布局,坚持紧跟国际前沿技术, 突破了多项半导体硅片制造领域的关键核心技术,在200mm半导体硅片领域不断夯 实竞争优势,并率先打破了我国300mm半导体硅片国产化率几乎为0%的局面。目前, 公司已成为中国大陆顶级规模的半导体硅片制造企业之一,也是中国大陆率先实现 300mm半导体硅片规模化生产和销售的企业,行业龙头地位显著。

  2021年,公司实现营业收入24.67亿元,同比增长36.19%;实现归母净利润1.46亿 元,同比增长67.81%;实现扣非归母纯利润是-1.32亿元,同比减亏53.09%;其中 2021年第四季度扣非归母纯利润是-0.29亿元,同比减亏60.58%,亏损幅度显著收 窄。

  得益于半导体市场需求旺盛,同时公司的产能逐步释放,各类半导体硅片产品 产销两旺,公司业绩稳步向好。

  公司主营业务突出。2021年,公司200mm及以下硅片业务的营收占比为58%, 300mm硅片业务的营收占比为28%。

  2021年,公司毛利率为15.96%,同比提高2.86个百分点,净利率为5.90%, 同比增长0.93个百分点。随公司硅片生产技术的优化升级和配套产能的不断释 放,公司纯收入能力有望持续改善。(报告来源:未来智库)

  硅片由硅原子构成,是由单晶硅棒通过切片得到的硅薄片。由于硅原子具有介于金 属和绝缘体之间的电学性质,使得硅片通过加工后可获得需要的电学性能。在工业 中,晶圆厂在硅片的基础上,通过光刻、刻蚀、离子注入等加工环节,制造芯片。以 硅片为基,制造出的芯片具有计算、存储、传感等功能,是半导体产业的核心。目前 半导体领域,90%以上的芯片是在硅片的基础上制造的。因此,硅片是半导体产业 的基石,也是半导体产业的源头。

  从尺寸看,硅片发展历史由小到大。硅片经历了100mm(4英寸)、150mm(6英寸)、 200mm(8英寸)、300mm(12英寸)时代。硅片尺寸增大的主要驱动力是降低成 本:一方面,在大硅片上可一次制造更多数量的芯片,压缩制造环节,提高生产效 率;另一方面,大硅片上无法利用的边缘区域面积占比低,硅片利用率高。目前,12 英寸硅片是最主流的半导体硅片,据公司招股书引用的SEMI数据,2020年,全球12 寸半导体硅片出货面积占全部半导体硅片出货面积的69.15%。

  从结构看,硅片可分为抛光片、外延片、绝缘体上硅片(SOI硅片)。抛光片是最主 要的硅片种类,具有制造流程简单、成本低等优势;外延片在抛光片基础上外延生 长一层单晶度更高的硅薄层,适用于对缺陷、杂质控制要求更严苛的应用领域;SOI 硅片具有寄生电容小、短沟道效应小、低压低功耗、集成密度高、速度快等优点,常 用于射频前端芯片等特定下游产品。

  晶圆厂扩产直接驱动硅片市场需求的提升。从事代工产业的晶圆厂(如台积电、中 芯国际)和经营IDM模式的芯片厂(如三星、英特尔)是半导体硅片的主要客户,下 游晶圆产能变化对硅片市场需求变化具有指引意义。2021年,台积电等5家全球头部 晶圆厂合计资本开支达到376亿美元,2019年-2021年CAGR约为42.5%,晶圆代工 产能扩建进展迅速;2022年头部晶圆厂计划资本开支合计约514亿美元,维持高速 增长态势,对行业景气度展望乐观。硅片产业作为晶圆产业上游,市场规模预期将伴随全球晶圆厂扩产迅速提升。

  硅片厂扩产缓慢加剧硅片供需紧张,短期难以缓解。相比于晶圆厂早在2019年的扩 产布局,硅片厂的产能扩张计划则略显迟缓。2019年-2021年,SUMCO、环球晶圆、 德国世创等龙头硅片厂商合计资本开支CAGR仅为4.8%,产能增长幅度显然不能满 足下游需求。供需紧张背景下,各大晶圆厂争相签订硅片供应长期订单以保障产能。尽管各大硅片厂在2022年纷纷加大资本开支,考虑到硅片厂扩产节奏落后于下游晶 圆厂扩产,新增硅片产能释放将迟于晶圆代工产能,硅片供需紧张的局面短时间难 以缓解。

  硅片作为半导体产业基石,其市场空间最终由半导体行业景气度决定。根据WSTS 数据,2021年全球半导体市场规模将达到5559亿美元,同比增长26.2%;预计2022 年有望达到6135亿美元,维持高增长态势。半导体行业高景气度主要受益于半导体 产品在手机、数据中心、汽车等下游应用领域的需求提升,产业链终端的旺盛需求 最终将传导至上游的硅片行业,驱动全球硅片需求的增长。

  智能手机中单机芯片需求量提升带动硅片需求。手机是半导体市场最重要的下游应 用领域,根据Gartner数据,2020年全球手机半导体市场规模达到1160亿美元。智能 手机的发展伴随着单机搭载芯片数量的增加,例如5G手机单机搭载芯片数量是4G手 机的2倍以上,强力驱动了全球半导体市场的增长。手机行业对CIS、逻辑芯片、NAND、 DRAM需求的大幅上升将传导至上游硅片行业,手机半导体市场对硅片的需求量持 续增加。

  数据中心的大量建设带动硅片需求。数据中心与网络、云计算、大数据等新兴信息 产业的发展驱动了数据中心的大量建设。根据Gartner数据,2025年数据中心及服务 器领域半导体市场规模有望达到1120亿美元,2020年-2025年CAGR为8.4%。数据 中心需要搭载大量DRAM、NAND、逻辑芯片以进行数据的处理、存储、传输,进而 大幅带动300mm硅片需求。预计到2025年,数据中心对300mm硅片需求将超过1600 千片/月。

  汽车电动化、智能化带动硅片需求。汽车电动化、智能化的实现需要IGBT、CIS、AI 芯片等电子产品的支撑,根据赛迪研究院,电动汽车单车搭载芯片价值是传统汽车 的2.2倍左右。伴随新能源汽车渗透率不断提升,根据Gartner数据,2025年全球车载 电子市场有望达到800亿美元,2020-2025 CAGR为15.7%。由于汽车芯片普遍使用 8英寸硅片生产,汽车电动化、智能化的趋势将成为8英寸硅片需求提升的主要驱动 力。

  受益于多重因素驱动,硅片市场规模预期持续增长。下游晶圆厂扩产带来的直接需 求,叠加半导体产业各终端应用领域的旺盛需求,为硅片市场规模的增长提供了强 劲且持续的动力。根据SUMCO预测,2023年全球300mm半导体硅片需求量将超过 800万片/月,供需之间会形成较大缺口。

  本土硅片尚处微时,国产替代势在必行。产能端来看,全球硅片产能被国际五大厂 垄断,根据SUMCO数据,2020年,信越化学、SUMCO、德国世创、环球晶圆、SK Siltron五家国际厂商合计占据了89.4%的市场份额,国产硅片厂商累计份额不足3%, 相比国际大厂仍有非常大的差距。需求端来看,中国连续多年成为全球最大的半导 体市场,根据公司定增说明书引用的WSTS数据,2020年国内半导体市场规模达到 1515亿美元,占全球半导体市场份额34%,国产硅片的供给远不能满足国内半导体 市场需求。硅片作为半导体产业基础,其国产化是建立安全可靠、独立自主的国产半导体产业链必不可少的核心环节,国产替代将成为必然趋势。

  国内晶圆厂成长迅猛,国产硅片迎来机会窗口。全球晶圆产能东移趋势已经形成, 据公司招股书引用的SEMI数据,中国大陆300mm晶圆产能占全球产能比例将从 2015年的8%提高至2024年的20%,2020-2022年产能CAGR为18.82%,增速领跑全 球。中芯国际、华虹微电子、长江存储、华虹宏力等国内芯片制造厂扩产计划明确, 对上游硅片的需求也将持续提升。国内晶圆厂扩产趋势叠加全球硅片供应紧张的产 业背景,为国产硅片进入下游大客户供应链打开机会窗口。产能体量大、且产品已 获得下游客户认证的硅片厂能更迅速地做出响应,与下游客户建立合作,从而抓住 产业的时代机遇,迎来发展的黄金时代。

  基于“两个平台”,建设“一站式”硅材料服务商。公司在以 300mm硅片为核心的 大尺寸硅材料平台和以SOI硅片为核心的特色硅材料平台的基础上,继续发展 300mm SOI硅片以及硅基绝缘体上压电薄膜材料、其他异质集成绝缘体上化合物薄 膜材料等特色产品。产品尺寸涵盖300mm、200mm、150mm 及以下,产品类别涵 盖抛光片、外延片、SOI硅片。公司在半导体衬底材料方面的布局全面,能兼顾不同 技术路线,覆盖更大范围的下游应用,致力于实现“一站式”硅材料供应目标。

  子公司底蕴深厚,分工布局明确。公司通过内生性增长和外延式并购,不断提升产 销规模、完善产线体系。目前,公司半导体硅片的研发、生产和销售围绕上海新昇、 新傲科技、Okmetic三家控股子公司开展。Okmetic成立于1985年,主要产品是 200mm及以下抛光片、SOI硅片,应用于高端模拟芯片、先进传感器等领域;新傲 科技成立于2001年,主要产品是200mm及以下外延片和SOI硅片,在SOI硅片方面 有独特的竞争优势,产品主要应用于射频芯片、功率器件等领域;上海新昇成立于 2014年,主要产品是300mm抛光片、外延片,主要应用于存储芯片、图像处理芯片、 通用处理器芯片等先进制程领域,也应用于功率器件等领域。

  稳步推进平台式产品布局,强化市场领先地位。公司自设立以来肩负着我国半导体 硅片“自主可控”的重要任务,同时旨在为我国乃至全球半导体企业提供品质一流 的半导体硅片产品。全面且先进的产品布局是公司掌握半导体硅片关键技术、实现 大硅片国产化的有力体现;也是公司跻身国际主流市场,成为全球主要硅片制造商 可信赖的合作伙伴的坚实基础。

  技术积累深厚,覆盖全面。经过多年的持续研发和生产实践,公司形成了深厚的技 术积累。公司目前掌握了直拉单晶生长、磁场直拉单晶生长、热场模拟和设计、大直 径硅锭线切割、高精度滚圆、高效低应力线切割、化学腐蚀、双面研磨、边缘研磨、 双面抛光、单面抛光、边缘抛光、硅片清洗、外延等技术,实现硅片生产制造流程各 环节技术的全覆盖。

  攻坚克难完成大硅片自主研发,实现国产“0”的突破。硅片的制造被誉为是一个挑 战极限的过程,对单晶生长、表面纯净、绝对平整、内部纯度有极高的要求。300mm 硅片的制造相比200mm及以下硅片的制造,在拉晶技术、边缘缺陷、平整度、金属 杂质、检测表征技术保障等方面都提出了更严苛的要求,是核心技术全方位追求卓 越的挑战。公司是国内首个300mm大硅片项目的承担主体,突破多项大硅片制造领 域核心技术,于2017年完成第一片国产300mm硅片销售、正片送样;并于2018年通 过正片认证,产能突破10万片/月,打破了我国300mm半导体硅片国产化几乎为0% 的局面,推进了我国半导体关键材料生产技术“自主可控”的进程。

  高歌猛进迈入先进制程应用,打开下游市场广阔空间。集成电路芯片特征尺寸不断 缩小是行业发展的重要趋势,芯片对先进制程的需求将不断增加。据公司定增公告 引用的IC Insights数据预测,到2024年末,采用20nm以下制程的芯片产品市场份额 将达到56.1%。先进工艺制程芯片对硅片产品的表面质量及硅单晶原生缺陷水平等 关键技术指标提出了更高的要求。2022年2月,公司完成定增计划与募资,募投项目 将以面向20-14nm制程应用的300mm半导体硅片产能扩充为主、兼顾10nm及以下 制程应用的300mm半导体硅片产能。募投项目实施后,公司300mm硅片产品可覆盖 最先进制程芯片的需求,标志着公司300mm硅片各项技术指标、产品性能跻身国际 一流水平,并为公司打开更广阔的下游市场空间。

  SOI特色工艺技术储备丰富,竞争优势明显。公司掌握了拥有自主知识产权的SIMOX、 Bonding、Simbond等先进的SOI硅片制造技术,并通过授权方式掌握了Smart CutTM SOI硅片制造技术,可以向客户提供多种类型的SOI硅片产品。公司在200mm及以下 的SOI硅片方面具有独特的竞争优势,是中国大陆率先实现SOI硅片国产化的企业。公司最新落地的定增项目拟投资20亿元用于300mm高端硅基材料研发中心项目,项 目实施后,公司将建立300mm高端硅基材料的供应能力,并完成40万片/年的产能建 设,技术优势得到进一步强化。

  科技创新成果丰硕,屡获重要奖项彰显实力。截至2021年底,公司及控股子公司拥 有已获授权的专利558项,其中已获授权的发明专利479项。公司在技术创新方面取 得了多项成果,形成了以单晶生长、抛光、外延、SOI 制造为代表的核心知识产权 体系。公司控股子公司在技术创新方面曾荣获国家科学技术进步一等奖、上海市科 学技术进步一等奖、中国科学院杰出科技成就奖等重要奖项。截至2021年底,公司 累计承担了7项国家级重大专项项目,“20-14nm 集成电路用 300mm 硅片成套技 术开发与产业化”、“40-28nm集成电路制造用 300mm 硅片技术研发”项目均已 通过国家“02”专项验收,全面完成项目任务。

  产能已成规模,下游出货稳定。公司200mm及以下硅片主要在子公司Okmetic和新 傲科技生产。截至2021年底,子公司新傲科技和Okmetic 200mm及以下抛光片、外 延片合计产能超过40万片/月。Okmetic和新傲科技分别拥有30余年、20余年的半导 体硅片行业经验,具有非常完善的研发、采购、生产、销售体系和丰富的客户资源。近年来,公司200mm及以下半导体硅片维持较高的产能利用率和产销率,产销两旺, 构筑企业基本盘。

  产能规模国内遥遥领先,产能利用率释放在即。公司于2017年完成第一片300mm硅 片销售、正品送样;此后产能持续释放,截至2021年底300mm硅片产能达到30万片 /月,相比其他国内厂商,公司产能优势明显,龙头地位稳固。公司作为300mm半导 体硅片市场的新进入者,尚处于产品认证和市场开拓期,300mm半导体硅片的产能 爬坡速度快于下游客户认证进度,因此公司当前产能利用率整体仍处于较低水平。未来,伴随公司300mm硅片在下游客户端认证通过及批量供应,产能利用率有望得 到快速提升。

  定增落地助力产能翻倍扩张,产能规模看齐国际龙头。2022年3月,公司完成定增并 募资49.46亿元。募集资金将投向集成电路制造用300mm高端硅片研发及先进制造 项目,项目实施后,公司将新增30万片/月可应用于先进制程的300mm半导体硅片产 能。定增项目落地的意义在于:一方面,项目的实施将进一步夯实公司在国内硅片 产业的龙头地位;另一方面,公司此前30万片/月的产能规模与全球前五大硅片企业 平均超过100万片/月的产能规模相比差距较大,定增项目实施后,公司300mm硅片 产能合计将超过60万片/月,产品规模逐渐看齐国际龙头。

  规模效应逐渐形成,经营数据有望持续改善。硅片属于重资产行业,前期投资巨大 且固定资产折旧费用负担沉重,龙头厂商凭借产能、出货量优势分摊此类成本,具 有一定的规模效应优势。伴随公司产能释放,我们认为公司该项业务即将享有产业 规模效应优势。成本端:伴随公司300mm硅片出货量增加,单片硅片承担的折旧费 用成本得以摊薄,单位成本得到有效控制。营收端:定增落地为产能翻倍提供充沛 的资金支持;下游客户认证持续通过带动产销两旺,产能利用率有望迅速提升;产 业技术不断精进成熟,带动300mm硅片正片率提升;三个因素共振,有望驱动300mm 硅片业务营收迅速增加。规模效应的形成预期将体现在公司300mm硅片业务各项经 营数据的持续改善。

  客户认证持续推进,龙头客户认可彰显综合实力。公司产品已通过认证的客户数量 持续提升,300mm半导体硅片部分产品已获得中芯国际、华虹宏力、华力微电子、 长江存储、长鑫存储等多家国内知名芯片制造企业的认证通过,基本实现对国内成 熟制程乃至先进制程的逻辑芯片用300mm半导体硅片以及包括DRAM、3D-NAND、 NOR FLASH在内的存储芯片用300mm半导体硅片需求的覆盖。公司已拥有众多海 外国际知名客户,包括台积电、台联电、格罗方德、意法半导体、Towerjazz。芯片 制造企业对各类原材料的质量有着严苛的要求,对供应商的选择非常慎重,公司进 入众多龙头客户供应链,彰显了公司在产业技术、产品性能、质量控制、供应链管 理、品牌经营等多方面的综合实力。

  长期供货协议反映行业高景气度,客户合作关系深度绑定。2022年1月,公司与下游 长江存储、武汉新芯分别签订长期供货协议。2021年公司对长江存储、武汉新芯销 售额分别为1.43亿元、1.03亿元;长期协议披露数据显示,2022年H1对两家客户协 议销售额分别为1.55亿元、0.80亿元,下游大客户2022年销售额预期实现快速地增长, 反映出硅片行业的高景气度。长期供货协议的签订进一步深化公司和下游龙头客户 的合作关系,公司在硅片市场中的竞争壁垒和优势地位得以持续提升。

  投资硅材料、设备供应商,建立健全国产化供应链。2022年1月,公司向半导体多晶 硅材料公司江苏鑫华增资3,200万元并持有公司1.03%的股权。电子级多晶硅是集成 电路产业链不可或缺的组成部分,在硅片成本中占比约为20%~30%。江苏鑫华是国 内目前系统掌握统掌握高纯半导体级多晶硅提纯技术、并成功量产形成下游批量销 售的企业之一。公司此前对江苏鑫华的电子级多晶硅材料来过生产与使用论证, 并取得了一定的进展。增资项目进一步培育了国产电子级多晶硅供应商,推动公司 国产化原材料的应用。2021年9月,公司出资2,000万元,参与了南京晶升装备股份 有限公司的增资扩股,南京晶升是国内半导体拉晶炉设备供应商之一,公司重视与 国产设备供应商的合作,通过股权纽带进一步深化业务往来与技术协作。

  牵头建设硅材料研发项目,带动上下游产业持续创新。2022年1月,公司公告拟投资 34.57亿元,建设“集成电路硅材料工程研发配套”项目,拟建设一座硅材料工程技 术研发实验基地,包括向第三方提供服务的公共检验测试平台等。项目的建成将弥补我 国在硅材料工程研究与应用方面的不足,带动国内硅材料配套产业的发展,带动区 域科学技术创新,同时能有效带动相关硅材料上下游产业的持续创新。

  生态体系建设成效初显,勇担大硅片产业链国产替代引领者。公司投资下游晶圆厂 商中芯国际,积极打通大尺寸硅片产业链上下游联合研发和产品认证环节;投资上 海集成电路材料研究院有限公司等多个创新中心,建立和加入“产学研”及“创新中 心”平台;投资集成电路材料企业广州新锐,解决国内目前无商业化先进光掩模本 土供应商的问题;积极地推进硅基绝缘体上压电薄膜衬底材料的产业化,发展 SOI 硅 材料ECO。在公司的持续经营下,以公司为核心的国产大硅片产业链生态系统 已具雏形,这是公司引领大硅片产业链国产替代道路上的阶段性里程碑,也为公司 发展打开深度和广度上的空间。

  目前,行业景气度处于上升周期,硅片供求出现缺口,同时,随着硅片的国产替代 不断推进,公司下游需求旺盛,收获了长期订单,锁定了未来业绩;此外,随着下 游5G通信、数据中心等应用场景的兴起,硅片需求也将进一步攀升。

  公司的主营业务可大致分为200mm及以下硅片(抛光片、外延片、SOI硅片,由 Okmetic和新傲科学技术研发和生产)和300mm硅片(抛光片和外延片,由上海新昇研 发和生产)。

  (1)200mm及以下半导体硅片营收:最重要的包含抛光片、外延片、SOI硅片,其中 Okmetic提供的产品面向MEMS、先进传感器和汽车电子等高端细分市场,新傲科 技提供的产品主要面向射频前端芯片、逻辑芯片、模拟芯片等。考虑到汽车电子和 射频前端芯片具备较好的发展前途,我们预计Okmetic和新傲科技的产能利用率依 然维持在较高水准,同时通过产线优化调整,公司业绩有望逐步提升。预计公司200mm及以下半导体硅片业务2022年-2024年的营业收入分别是16.20、 20.05、20.84亿元,毛利率为22.30%、23.19%、23.39%。

  (2)300mm半导体硅片营收:最重要的包含抛光片和外延片,由上海新昇研发和生 产,考虑上海新昇在300mm硅片方面的产能优势和技术优势,我们预计随 公司300mm硅片客户认可度的增加以及出货量的快速上升,公司纯收入能力将快速 提升。

  预计公司2022-2024年营业收入分别为34.11、46.41、56.11亿元,同比增长38.3%、 36.1%、20.9%,每股净资产分别为4.20、5.79、5.94元。半导体硅片是重资产行业, 工厂、设备等固定资产投资巨大,且资产投入初期,产能处于爬坡阶段、产品处于客 户认证与导入阶段,盈利能力不能得到充分体现。