大硅片后起之秀$北方华创(SZ002371)$ $中芯国际(SH688981)$ 北方华创毛利率43.15％，净利率10.31％，市值1967亿；兆易创新毛利率40.27％，净利率21.58％，市值1112亿；中芯国际 毛利率26.67%，净利率31.65％，市值4343亿；沪硅产业 毛利率13.88%，净利率9.4%，市值678亿；中环股份毛利率20.02%，净利率11.27%，市值1339亿；立昂微毛利率44.07%，净利率23.86%，市值623亿；中微公司毛利率42.34%，净利率29.62%，市值937亿；；神工股份毛利率、净利率在一众芯片概念股中独占鳌头，神工股份毛利率65.2947%，净利率48.33%，16-19英寸单晶硅材料毛利率达到了79.3%，净利率比肩股王贵州茅台（贵州茅台净利率53.02％），大硅片后起之秀之神工股份市值145亿。【行业面】一，在整个半导体产业链当中，国内与国际存在着类似五层金字塔型的差距模型。其中差距小的是封装测试，差距中等的是芯片制造，差距最大的还是设备和材料，它是半导体行业的底层技术基础。不过，我国发展半导体行业同样面临着很多有利条件。例如：我国是全球最大的半导体芯片消费国；5G、AI等新技术时代的到来令我们有一定的机会赶超；中央及地方政府开始高度重视 ，2014年成立“大基金”并相继出台一系列扶持政策等。半导体硅片行业处于产业链的上游，是半导体材料中最为大宗的品类，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。硅片是制造芯片的基本衬底材料，也是唯一贯穿各道芯片前道制程的半导体材料，目前全球半导体市场中，90%以上的芯片和传感器都是基于硅材料制造而成。按半导体硅片应用场景划分，硅片主要可分为正片、陪片。正片可直接用于晶圆制造， 而陪片又按功能分为测试片（Test Wafer）、挡片（Dummy Wafer）和控片（Monitor Wafer）。测试片主要用于实验及检查等用途，也用于制造设备投入使用初期以提高设备稳定性；挡片用于新产线调试以及晶圆生产控制中对正片的保护；控片多用于正式生产前对新工艺测试、监控良率，同时为监控正式生产过程中的工艺精度及良率，需要在晶圆正片生产过程中插入控片增加监控频率。挡片和控片一般是由晶棒两侧品质较差段切割出来。另外，部分挡控片可重复使用。由于挡控片作为辅助生产使用且用量巨大，晶圆厂通常会回收用过的挡片，经研磨抛光，重复使用数次；而控片则需具体情况具体对待，用在某些特殊制程的控片无法回收使用，可以回收重复利用的挡控片又被称为可再生硅片。二，半导体硅片加工流程长，单晶硅生长技术尤为关键。半导体硅片的生产流程较长，涉及工艺较多。半导体抛光片生产环节包含了拉晶、滚圆、 切割、研磨、蚀刻、抛光、清洗等工艺；半导体外延片生产过程主要为在抛光片的基础上进行外延生长；SOI硅片主要采用键合或离子注入等方式制作。半导体硅片每一个工艺环节均会影响产成品的质量、性能与可靠性。目前工业上生产单晶硅通常采用的是直拉法（CZ法），它是制造单晶硅的一种重要方法， 当今90％以上的单晶硅都是用直拉法生产的。此外，区熔法也是制造单晶硅的另一种方法，其最大需求来自于功率半导体器件。（1）直拉法直拉法简CZ法。CZ法的特点是在一个直筒型的热系统汇总，用石墨电阻加热，将装在高纯度石英坩埚中的多晶硅熔化，然后将籽晶插入熔体表面进行熔接，同时转动籽晶，再反转坩埚，籽晶缓慢向上提升，经过引晶、放大、转肩、等径生长、收尾等过程，得到单晶硅。这种技术能够实现低微缺陷单晶生长，可以有效的控制晶体的微缺陷密度，提高晶体质量以满足各技术节点对硅片的技术要求，有效的控制晶体中的杂质含量，最大程度降低对操作工人的依赖，保证拉制晶体质量的重复性、稳定性和一致性，同时提高产出良率，降低单晶生长成本。（2）区熔法区熔法简称FZ发，是利用多晶锭分区熔化和结晶半导体晶体生长的一种方法，利用热能 在半导体棒料的一端产生一熔区，再熔接单晶籽晶。调节温度使熔区缓慢地向棒的另一 端移动，通过整根棒料，生长成一根单晶，晶向与籽晶的相同。根据掺杂程度的不同，半导体硅片主要分为轻掺硅片和重掺硅片。对于硅抛光片，可分为轻掺硅抛光片和重掺硅抛光片，掺杂元素的掺入量越大，硅抛光片的电阻率越低。轻掺硅抛光片广泛应用于大规模集成电路的制造，也有部分用作硅外延片的衬底材料。重掺硅抛光片一般用作硅外延片的衬底材料。对于硅外延片，根据衬底片的掺杂浓度不同，分为轻掺杂衬底外延片和重掺杂衬底外延片。前者通过生长高质量的外延层，可以提高CMOS 栅氧化层完整性、改善沟道漏电、提高集成电路可靠性，后者结合了重掺杂衬底 片和外延层的特点，在保证器件反向击穿电压的同时又能有效降低器件的正向功耗。三，半导体硅片的尺寸按直径计算主要包含2英寸（50mm）、3英寸（75mm）、4英寸（100mm）、 6英寸（150mm）、8英寸（200mm）与12英寸（300mm）等规格。硅片尺寸越大，在单片硅片上制造的芯片数量就越多，单位芯片的成本随之降低，随着摩尔定律的推进，向大尺寸演进是半导体硅片制造技术的发展方向。目前，全球市场主流的产品是 8 英寸、12 英寸直径的半导体硅片，12 英寸硅片的主要应用在逻辑和存储芯片，全球先进制程的不断推进带动了12 英寸硅片需求持续增长，自 2000 年全球第一条 12英寸硅片芯片制造生产线建成以来，12 英寸半导体硅片逐渐成为 全球硅片市场的主流产品。得益于移动通信、计算机等终端市场持续快速发展，300mm半导体硅片出货面积从2000年的9400万平方英寸扩大至 2018 年的 80亿平方英寸，市场份额从1.69%大幅提升至 2018 年的63.83%，成为半导体硅片市场最主流的产品，预计到2020年将占市场的 75%以上。在模拟芯片、传感器及功率器件等领域，用 8 英寸硅片制作成本最低。近几年来，得益于下游需求的持续增长，8 英寸（200mm）半导体硅片出货量呈现逐年稳定上升趋势。从晶圆厂的资本开支计划来看，未来主要投资集中在12英寸厂，预计从2020年至 2024年之间，芯片行业将新增至少38家12英寸晶圆厂，其中中国台湾将新增11家晶圆厂， 中国大陆将新增8家，大陆的12英寸晶圆产能占比将从2015年的8%提高到2024年的20%。随着全球12英寸晶圆厂的投产以及产能释放，将带动全球12英寸硅片需求进一步成长，占比有望进一步提升。【基本面】公司三大主营业务一，大直径单晶硅材料:维持全球13-15%的市场份额,在较大直径的产品上竞争优势更加明显。公司产品按晶体直径可分为14英寸以下,14-15英寸,15-16英寸,16-19英寸(较大直径)。其中16-19英寸产品在Q3的收入占比环比Q2提升,这一产品技术难度较大,公司凭借多项核心技术,可以较竞争对手有更高的产品成品率。另外公司关注到刻蚀机内硅部件有大型化的趋势,今年开始着手超大直径(19-22英寸)多晶质产品的研发,预计明年可以具备小批量出货的能力。二，硅电极零部件:由全资子公司精工半导体制造及销售。前三季度主要集中于12英寸硅电极产品的推广,已经在几家客户取得了12英寸样品评估的机会,收到了2-3家客户良好的反馈。目前初步评估验证阶段已经完成,会继续推进第二三次送样,预计12英寸产品明年能够形成一定出货,贡献一定收入。三，8英寸轻掺低缺陷抛光片:今年年初打通产线,前三季度主要进行工艺的摸索和产量的提升。得益于国产化的背景,目前已经得到了在某些客户的认证机会。特别在8英寸轻掺高电阻产品上加大研发力度,这一产品不仅要求缺陷率很低,还对电阻率的均匀性有较高的要求,难度较大。凭借较强的研发能力,公司获得多家IC厂家的评估认证机会,得到了非常正面的初步反馈,他们已把产品交给其下游客户进行深入评估。公司希望Q4很快开展起第二批送样评估工作,并持续进行主流IC大厂客户的开拓工作。公司8英寸轻掺低缺陷硅片的核心竞争力公司在今年年初打通8英寸轻掺低缺陷硅片产线，在晶体缺陷率控制等方面取得了提升。硅片加工工序良品率也在提高，接近日本一流大厂的水平。同时客户端的产品认证工作也在有序推进。相比国内厂商，公司核心技术团队在日本有20年以上的轻掺低缺陷硅片生产经验。并且8英寸12英寸硅片的制造技术与20年前差别不是很大，公司核心技术人员对其整体的成本控制良率提升及研发技术路线都有着丰富的经验。另外，公司已有的大直径单晶硅材料本身也是轻掺晶体，在轻掺晶体的生长方面已经培养了成熟的生产团队。转向轻掺硅片生产是顺理成章的，相比从重掺转向轻掺的公司会容易一些。经过年初以来三个季度的生产实践，公司在几方面都具备了一定的竞争力: 在晶体缺陷方面：可以对标信越化学的硅片产品标准,成品率和信越化学也有可比性;在检测方面：公司有日本专家,有自己独到的技术;特别是在高电阻产品方面(电阻率>60),公司能够有效缩小晶体头部和尾部的电阻率偏差范围,提高整张硅片的电阻率均匀性以及良率。最后公司在日本设有研发中心，有利于招募当地的高技术人才，也便于和当地高技术人才保持交流，有利于在技术路线上保证先进方向。【总结】：公司目前有三大产品，分别为大直径单晶硅材料、硅零部件以及大尺寸硅片。根据公开数据显示，刻蚀设备用单晶硅材料市场规模约3-4亿美元左右；硅零部件市场规模全球约10-15亿美元；而硅片的市场规模在120亿美元左右。逻辑来说，公司就是利用自身产业链竞争力优势，通过横向和纵向的扩展到市场空间3倍和50倍的领域。结合公司管理团队技术优势我们认为大概率可以实现的。公司在今年年初打通8英寸轻掺低缺陷硅片产线,在晶体缺陷率控制等方面取得了提升;硅片加工工序良品率也在提高,接近日本一流大厂的水平;同时客户端的产品认证工作也在有序推进。相比国内厂商,公司核心技术团队在日本有20年以上的轻掺低缺陷硅片生产经验。并且8英寸12英寸硅片的制造技术与20年前差别不是很大,公司核心技术人员对其整体的成本控制良率提升及研发技术路线都有着丰富的经验。另外,公司已有的大直径单晶硅材料本身也是轻掺晶体,在轻掺晶体的生长方面已经培养了成熟的生产团队,转向轻掺硅片生产是顺理成章的,相比从重掺转向轻掺的公司会容易一些。经过年初以来三个季度的生产实践,公司在几方面都具备了一定的竞争力:在晶体缺陷方面,可以对标信越化学的硅片产品标准,成品率和信越化学也有可比性;在检测方面,公司有日本专家,有自己独到的技术;特别是在高电阻产品方面(电阻率>60),公司能够有效缩小晶体头部和尾部的电阻率偏差范围,提高整张硅片的电阻率均匀性以及良率。最后,公司在日本设有研发中心,有利于招募当地的高技术人才,也便于和当地高技术人才保持交流,有利于在技术路线上保证先进方向。公司已进入华为和北方华创的供应链体

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