• 半导体芯片下游应用潜力催生硅片与硅部件的巨大需求，其原材料硅材的消耗量也随之提升，半导体硅材料市场规模呈增长趋势。

• 在半导体硅材料中，刻蚀用硅对刻蚀良率有着重要影响，随着外采提升和下游市场增量，刻蚀用硅材的市场空间极具发展潜力。

• 目前刻蚀硅部件市场主要份额在海外，海外厂商对于刻蚀硅材料的要求持续提高，对国内硅材企业形成一定压力，质量、技术双提升逐渐成为国内硅材企业发展趋势。

​1）下游需求驱动全球半导体硅片市场规模增长

根据世界半导体贸易统计协会（WSTS）数据统计，2022年，全球半导体芯片市场规模达到6460亿美元，同比增长16.2%。随着下游需求进一步带动全球半导体市场规模，2027年全球半导体市场规模达到8742亿美元，2023—2027年年复合增长率近8%。

其中，硅片是价值量最高的半导体材料，占整个晶圆制造材料成本36.4%。2022年全球半导体硅片出货量达到145亿平方英寸，同比增长8.5%。该年，全球半导体市场规模达到138亿美元，同比增长9.5%，2016—2022年年复合增长率11.5%。

2）先进半导体制程刻蚀次数增加带动硅部件需求

随着3D化集成电路采用缩小单层上线宽和增加堆叠层数的方法来增加集成度，其制造过程不仅堆叠的层数增加，还需要刻蚀加工更深的孔以及更深的挖槽，对刻蚀各项指标的要求更加严苛，刻蚀技术也在不断地演进。制程升级使得精度要求越高，需要的刻蚀复杂度、步骤数量也在提升，所以刻蚀设备成为更关键的设备，市场需求不断扩大。

与此同时，制程工艺的缩小致使晶圆加工过程中刻蚀工艺次数逐渐增大，其中65nm需要刻蚀20次左右、28nm需要40次、10nm及以上则需要100多次。刻蚀次数的增多，作为刻蚀机核心耗材的硅部件的消耗量也就越大，硅部件的原材料消耗量也随之提升。

3）“产业基石”：半导体硅材料市场规模呈增长趋势

而作为半导体的原材料，硅材料是半导体产业中用量最多的材料，占比约为31.2%。主要可分为晶圆用硅材料和刻蚀用硅材料。晶圆用硅材料主要用于制作半导体硅片，刻蚀硅材料主要用于制作用于刻蚀设备的刻蚀硅部件。

近年来受到半导体芯片下游需求影响，半导体硅材料需求增长明显。2021年全球半导体硅材料市场规模达到126亿美元，同比增长9.4%，五年复合增长率达到8%。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。其中，半导体硅片是硅材料最大的应用市场。

在半导体硅材料中，刻蚀设备用硅材料是集成电路产业链中重要材料。刻蚀用单晶硅材料主要用于加工制成刻蚀设备上的硅电极，由于硅电极在硅片氧化膜刻蚀等加工工艺过程会被逐渐腐蚀并变薄，当硅电极厚度减少到一定程度后，需替换新的硅电极，因此硅电极是晶圆制造刻蚀工艺的核心耗材。

1）刻蚀硅材料对刻蚀良率有着重要影响

硅电极以及硅环的质量和性能直接影响刻蚀加工的效率。硅电极一般需具有优异的化学稳定性和导电性能，能够承受高频高压的工作环境。其表面通常经过特殊处理，使其具备良好的抗蚀性，能在刻蚀的过程中保持稳定的性能。

刻蚀用单晶硅材料作为生产硅电极的核心材料，其产品质量及稳定性直接影响着刻蚀设备工作及半导体产品质量的稳定性及良率。刻蚀设备用刻蚀硅材料对其杂质含量（纯度）、表面缺陷、电阻率均匀性均有较高要求。

杂质含量（纯度）：一般来说，刻蚀硅材料纯度指标约为10-11N，晶体直径约为14-24英寸。

电阻率的均匀性：刻蚀硅材料分为高、中、低电阻率，高电阻率材料较为主流，电阻率在60—95Ω。在刻蚀过程中，等离子气体从上而下进入硅部件，若电阻率不均匀，等离子气体存在晃动现象，直接影响刻蚀效果。

表面缺陷：刻蚀硅材料表面缺陷主要是晶棒微观结构问题所致，导致材料表面形成微小气孔，气孔也直接影响刻蚀工艺，因此一般有气孔的产品只能报废处理。

2）头部硅部件厂家自供不足，外采需求强烈

就全球硅部件市场来看，厂家主要集中在日韩，日韩企业约占据全球硅部件市场80%以上份额，而国内厂商市占较低。主流的具备上游材料生产能力的硅部件企业包括三菱材料、CoorsTek、SK化学、Hana、Silfex、WDX等。

但目前日韩硅部件企业的刻蚀硅材料自供率大约为40%，约有60%需要外采。由于海外企业人工成本较高，因此未来随着硅部件需求的增长，其刻蚀硅外采比例将进一步提升，而国内企业因价格、质量等优势在刻蚀用单晶硅材料领域占据了重要份额。

3）刻蚀硅材料受刻蚀设备与硅部件需求，市场极具发展潜力

除了头部硅部件厂家外采需求提升外，随着全球刻蚀设备需求提升以及刻蚀次数的提升，也会进一步带动硅部件和刻蚀硅材料市场需求。

根据Gartner统计数据，2020年，全球集成电路制造干法刻蚀设备市场规模预计将达136.89亿美元，同比增长25.36%。预计到2025年，全球集成电路制造干法刻蚀设备市场规模将增长至181.85亿美元，年复合增长率约为5.84%。刻蚀设备的增长带动硅部件需求，2022年全球硅部件市场规模为144亿元，五年复合增长率为7%。

有研硅经调研估算，全球刻蚀用硅材料市场规模年消耗量约1800吨—2000吨，全球刻蚀硅材料市场规模约为70亿-80亿元，其中流通市场约为40亿-50亿元。2027年全球刻蚀用硅部件市场规模达到212亿元，五年复合增长率8%。2027年全球刻蚀硅材料市场规模预计达到95亿元，五年复合增长率10.2%。

值得一提的是，近日华为MATE60pro及其搭载的麒麟9000S芯片的横空出世，为中国全面攻克半导体先进技术、形成独立自主的半导体生产体系带来了曙光，包括刻蚀用单晶硅材料、硅电极、刻蚀设备的国产产业链条将从中受益。

1）海外厂商占据硅片市场主要份额，国产化替代正加速

目前，全球硅片市场主要由境外厂商占据，市场集中度较高，龙头硅片厂商垄断全球90%以上的市场份额，排名前五的厂商分别为日本信越化学（Shin-Etsu）、日本胜高（SUMCO）、中国台湾环球晶圆（GlobalWafers）、德国世创（Siltronic）、韩国鲜京矽特隆（SKSiltron）。

根据公开信息统计，2021年信越化学、SUMCO、环球晶圆、Siltronic、SKSiltron全球市占率约分别为27%、24%、17%、13%、13%，合计占全球市场份额94%，这对中国硅片行业来说，初现“垄断性”压力。

而中国硅片对外依存度高，尤其是高端芯片严重依赖进口，整体集成电路进出口长期存在巨额贸易逆差。但随着越来越多的中国大陆硅片厂商进入，行业集中度将呈下降趋势。

据公开信息，国内多家硅片厂商已经布局了几十个半导体硅片生产项目，建成投产的8英寸硅片项目大部分属于批量投产、批量出货阶段，产能已经初步释放，国产替代正值加速。而建成投产的12英寸硅片项目大部分处于客户认证、提供测试片产品、产能爬坡等阶段，产能完全释放仍需一定时间。随着越来越多的8英寸硅片项目投产和达产，国产8英寸硅片产业将在全球扮演重要角色。

2）海外硅部件厂商对于刻蚀硅材料质量和技术要求持续提高

在刻蚀设备用硅材料方面，随着制程的不断缩小、工艺的不断提高，下游刻蚀设备硅部件厂商对刻蚀设备用硅材料的指数参数要求亦不断提高。

刻蚀设备用硅材料产品的关键性能指标如尺寸、掺杂剂、电阻率、金属含量、微缺陷等，都将面临更高的下游客户要求。其中，产品直径越大，对生产商的控制技术要求越高，生产商能够覆盖的产品范围亦越广，能够开发覆盖的下游客户会更多；产品杂质越少、微缺陷越少，刻蚀设备用硅材料的性能越好，制作而成的下游刻蚀设备用硅部件的产品质量也更高。

刻蚀设备用硅材料的制造工艺主要为直拉法。通过石墨加热器加热，在温度高达1420摄氏度时将高纯度石英坩埚中的多晶硅熔化，再经过引晶、放大、转肩、等径生长、收尾等过程，得到单晶硅棒。生产参数之间的动态匹配为生产中最突出的技术难点。

单晶硅棒的单炉拉制时长约为48小时至72小时，各环节均需要确保生产参数的准确性和相互之间的匹配性，任何环节或参数出现的细小问题都可能导致单炉次良品率的降低甚至生产失败。单晶硅棒拉制技术属于系统性的控制工艺，具有较高的技术难度，需要长时间的技术积累和优化。

因此，在刻蚀设备用硅材料的生产过程中，生产厂家需要不断提高生产工艺，提高良品率和生产品质、优化关键性能指标，满足下游客户需求。

3）刻蚀用多晶材料将进一步渗透满足下游降本需求

目前硅部件中硅电极、硅环主要采用单晶硅材料。出于成本考量，多晶硅使用比例有望在刻蚀硅材料中得到进一步提升。

高纯单晶硅材料制作的硅部件在刻蚀工艺中对集成电路制造的影响更小，因此更多地应用于先进制程（7nm、5nm）的刻蚀设备中。对于制程要求不高的集成电路制造，晶圆厂普遍采用多晶硅材料制作的硅部件，由于生产工艺的不同，同尺寸下直拉法生产的单晶硅材料成本高于铸锭法生产的多晶硅材料。

随着制程越来越先进，刻蚀设备腔体越来越大，腔体对于硅部件中外卡环的纯度要求不高，因为不直接接触硅片，出于成本考虑，单晶将被多晶替代。

目前多晶刻蚀硅材料在流通市场中已有一定占比，大约为流通市场的20%（10亿元左右）。部分国内外硅部件厂家，如HANA、SK等，已经开始在相应的部分使用多晶刻蚀硅材料。国内刻蚀硅材料供应商为满足下游客户需求，已经开始相关材料研制。但由于刻蚀用多晶硅性能指标要求较高，国内厂家在此方面工艺经验较为欠缺，仍有较多方面需要改进。因此，率先满足客户材料要求的厂家更具竞争优势。

刻蚀设备用硅材料与其下游产品硅部件的需求则与刻蚀设备市场规模密切相关，硅部件的市场需求受芯片产量驱动从而与半导体终端市场需求正相关。且受刻蚀设备与硅部件需求，刻蚀用硅材料市场极具发展潜力。

目前在刻蚀硅材料领域，国内外产品差距相对较小。下游客户在采购刻蚀硅材料时主要考虑材料纯度、电阻率、成本、供货稳定性等方面。未来刻蚀硅材料下游市场空间广阔，硅部件厂商外采比例进一步提升，将会给刻蚀硅材料企业带来更多的发展机会。