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  半导体硅片是生产集成电路、分立器件、传感器等半导体产品的关键材料，是半导体产业链基础性的一环，其核心工艺包括晶体生长、加工工艺、外延工艺等，技术专业化程度颇高。半导体硅片的研发和生产的全部过程较为复杂，涉及对近现代物理学、数学、化学以及计算机仿真/模拟等诸多学科的综合应用。

  （1）半导体硅片行业与上、下业之间的关联性：半导体硅片企业的下游客户是芯片制造企业，包括大型综合晶圆代工厂以及专注于逻辑、存储、射频等芯片、分立器件、光电器件、传感器制造领域的企业。半导体硅片的终端应用领域涵盖手机与平板电脑、物联网、汽车电子、人工智能、工业电子、军事、航天航空等众多行业。随着科学技术的持续不断的发展，新兴终端市场还将不断涌现。

  1）半导体硅片简介：由于硅元素以二氧化硅和硅酸盐的形式大量存在于沙子、岩石、矿物中，储量丰富并且易于取得，从性能、储量、提取难度、成本等多维度综合考量，自半导体产业化应用开始，硅元素半导体一直占据半导体材料的主导地位。

  半导体硅片以多晶硅为原料，在高温熔融状态下，通过热场技术控制硅熔融体的均匀降温，在籽晶拉动下获得晶面取向一致的单晶硅棒，单晶硅棒通过滚磨、切割、研磨、吸杂、背封、抛光、清洗等工艺步骤制成半导体硅片。多晶硅根据其纯度由低到高，通常能分为冶金级、太阳能级和半导体级。其中，半导体级多晶硅的硅含量最高，一般要求达到99.9999999%至99.999999999%，是生产半导体硅片的基础原料。

  2）半导体硅片的主要种类：半导体硅片通常可以按照尺寸、工艺、掺杂剂种类、掺杂浓度进行分类。

  A、按半导体硅片的尺寸分类：半导体硅片的尺寸（以直径计算）主要有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。

  半导体硅片正在不断向大尺寸的方向发展。在圆形的硅片上制造矩形的芯片会使硅片边缘处的一些区域无法被利用，必然会浪费部分硅片。硅片的尺寸越大，相对而言硅片边缘的损失会越小，芯片制造的有效使用面积越多，单位芯片的成本随之降低。例如，在同样的工艺条件下，12英寸半导体硅片的可使用面积超过8英寸硅片的两倍以上，可使用率（衡量单位晶圆有效使用面积的指标）是8英寸硅片的2.5倍左右。半导体硅片尺寸越大，对半导体硅片的生产技术、设备、材料、工艺的要求越高。

  目前，全球市场主流的产品是12英寸、8英寸直径的半导体硅片。从下游适配的应用领域来看，8英寸及以下半导体硅片的需求主要来源于功率器件、电源管理器、非易失性存储器、MEMS、显示驱动芯片与指纹识别芯片等，终端应用领域主要为移动通信、汽车电子、物联网、工业电子等；12英寸半导体硅片的需求主要来源于存储芯片、图像处理芯片、通用处理器芯片、高性能FPGA（现场可编程门阵列）与ASIC（专用集成电路），终端应用主要为智能手机、计算机、云计算、人工智能、SSD（固态存储硬盘）等较为高端领域。

  B、按制造工艺分类：根据制造工艺分类，半导体硅片主要可大致分为抛光片、外延片、退火片和SOI硅片，其中外延片、退火片和SOI硅片是对抛光片的延伸加工。

  ①抛光片：单晶硅锭经过切割、研磨和抛光处理后得到抛光片，抛光片是单面或者双面被抛光成原子级平坦度的硅片。抛光片可直接用于制作存储芯片与功率器件等半导体器件，亦可作为外延片和SOI硅片的衬底材料使用。

  ②外延片：抛光片经过外延生长工艺在抛光片表层生长出一层单晶硅（外延层）后制成，外延层能够在低阻衬底上形成高电阻层，并提供与衬底晶圆不同的物理特性，大范围的应用于二极管、IGBT、低功耗数字与模拟集成电路机移动计算通讯芯片中。

  ③退火片：将抛光片置于氢或氩气氛中，按照一定的程序进行升温、降温过程制得，可以消除氧对硅片电阻率影响，提高芯片良率，主要应用领域包括一般CMOS元件制造及DRAM制造。

  ④SOI硅片：抛光片经过氧化、键合或离子注入等工艺处理后制成。通过在顶层硅和支撑衬底之间加入一层氧化物绝缘埋层，能轻松实现集成电路中元器件的介质隔离，大幅度减少硅片的寄生电容以及漏电现象，并消除了闩锁效应，大多数都用在射频前端芯片、功率器件、传感器以及硅光子器件等。

  C、按掺杂剂种类分类：根据掺杂剂种类分类，半导体硅片可分为P型硅片和N型硅片。P型硅片的掺杂剂主要为硼（B），N型硅片的掺杂剂主要为磷（P）/红磷（P）/砷（As）/锑（Sb）。

  D、按掺杂浓度分类：根据掺杂浓度不同，可将半导体硅片分为轻掺硅片与重掺硅片。

  （3）不一样的尺寸硅片的应用及出货面积：全球半导体硅片市场最主流的产品规格为8英寸硅片和12英寸硅片，8英寸硅片出货面积保持相对平稳状态，12英寸硅片出货面积保持波动上涨。自2011年以来，6英寸及以下小尺寸硅片的需求持续存在，但受技术升级、大硅片供给增加等因素的影响，6英寸及以下小尺寸硅片出货量基本维持在相对来说比较稳定水平。

  近年来，12英寸硅片和8英寸硅片出货面积市场占有率持续维持在较高水准，2024年分别为76.39%和19.45%，两种尺寸硅片合计占比保持超过95%，是当前半导体硅片下游市场需求的主要尺寸。随着全球半导体硅片出货面积的增长，6英寸及以下小尺寸硅片的市场占有率会降低，2024年约为全球半导体硅片出货面积的4.17%。

  2019年起，受全球贸易摩擦及全球智能手机、汽车销量下滑的影响，8英寸半导体硅片的出货面积下降至2,967百万平方英寸；2020年继续下滑，降至2,946百万平方英寸。2021年恢复增长趋势，8英寸半导体硅片的出货面积增长至3,443百万平方英寸，较2020年增长16.88%。由于宏观经济波动和消费电子科技类产品需求放缓，8英寸半导体硅片的出货面积下滑至2024年的2,366百万平方英寸，根据SEMI预测，8英寸半导体硅片预计到2025年将重拾增长态势，出货面积增长至2,412百万平方英寸。

  12英寸半导体硅片自2000年以来市场需求增加，出货面积一直上升。根据SEMI统计，2000年至2024年，由于移动通信、计算机等终端市场持续加快速度进行发展，12英寸半导体硅片出货面积从94百万平方英寸扩大至9,294百万平方英寸，市场占有率从1.69%大幅度的提高至2024年的76.39%。根据SEMI预测，2025年全球12英寸半导体硅片出货面积将增长至9,897百万平方英寸，其所占半导体硅片的市场占有率将增长至77.42%。

  半导体硅片直径的提升使得硅片面积平方级增长，进而时单片硅片能产出的芯片数量也翻倍增长。硅片直径越大，芯片的平均生产所带来的成本越低，进而提供更经济的规模效益。但与此同时，生产更大直径的硅片，其所需要的生产的基本工艺改进成本、设备性能提升，也将在投产初期要求厂商更高的固定成本投入。

  此外半导体硅片制造商与下游芯片制造企业对硅片的需求具有伴生性，半导体硅片尺寸的增加需要半导体产业上下游的协同发展。根据SEMI数据，2018年至2024年，全球8英寸及12英寸硅片出货面积占比持续增加，预计2025年合计占比将达96.29%。因此，未来8英寸和12英寸半导体硅片仍然是市场主流尺寸。

  （4）全球半导体硅片行业市场现状：受半导体终端需求疲软和宏观经济的影响，2024年全球半导体硅片市场规模同比下降7.50%至115亿美元，但受新能源汽车、5G移动通信、人工智能等终端市场的驱动，半导体行业于2024年开始回暖，并逐渐向上游传导，预计2025年全球半导体硅片市场规模将实现同比增长。

  自2020年初至2022年，随着居家办公需求的迅速增加、5G商业化带来的换机需求和全球芯片产能紧缺等因素推动下，全球半导体产业迎来上行周期。根据SEMI的数据，2022年全球半导体硅片出货面积增长至146亿平方英寸，达到历史上最新的记录。而2023年以来，随世界经济呈现衰退态势、消费电子周期需求下行、半导体行业处于去库存周期及国际局势紧张等多重影响，半导体行业短期有所下滑，但2024年随着下游复苏，半导体行业开始回暖，并逐渐向上游的半导体硅片行业传导，根据SEMI数据，预计2025年全球半导体硅片出货面积将同比增长5.06%。

  半导体硅外延片是在抛光片的基础上生长了一层单晶硅。半导体硅外延片被大规模应用于对稳定性、缺陷密度、高电压及电流耐受性等要求更高的半导体器件中，最重要的包含MOSFET、晶体管等功率器件，及CIS、PMIC等模拟器件，终端应用包括汽车、高端装备制造、能源管理、通信、消费电子等。随着新能源汽车、高端装备制造、5G通信、物联网、智能手机等行业的持续不断的发展，全球半导体硅外延片市场规模持续增长。2015年至2022年，全球半导体硅外延片市场规模从36.8亿美元增长至60.6亿美元，复合增长率为7.39%。

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