硅片是芯片制造的“地基”，硅片的性能和供应能力直接影响半导体产业链的竞争力。12英寸硅片是目前业界最主流规格的硅片，根据SEMI统计，12 英寸硅片贡献了 2024 年全球所有规格硅片出货面积的 75%以上。

尤其是人工智能时代需要更强的数据算力、更快的数据传输、更大的数据存储和更灵敏的人机交互，而用于实现前述功能的市场最主流、技术最先进的逻辑和存储芯片（一般90纳米工艺制程以下）以及部分高端模拟和传感器芯片均采用12英寸晶圆制造工艺，12英寸产能是目前全球晶圆厂扩产的主流方向，未来12英寸硅片全球出货面积占比将持续提升。

12英寸硅片全球寡头垄断格局已持续多年，2024年全球前五大厂商供货占比高达80%，而我国12英寸晶圆厂产能全球占比预计2026年将超过30%，这一自给结构矛盾对我国半导体产业链的发展形成制约。 

硅元素在地球中含量仅次于氧元素，占地球地壳总质量的26%，其性质稳定、获取成本低、提纯工艺成熟，在半导体领域得到广泛应用。目前全球95%以上的半导体器件采用硅片作为衬底，占半导体器件80%的集成电路产品中99%以上采用硅片作为衬底。

在硅片衬底的基础上，通过光刻、刻蚀、薄膜沉积、离子注入等多道工序完成各类半导体器件制作，从而硅片是芯片制造的地基。根据SEMI统计，九大类晶圆制造材料中硅片占比30%，是晶圆制造耗用最大的材料。

晶圆制造材料市场规模各品类占比：

半导体硅片市场景气度与下游半导体和终端应用市场高度相关，受益于智能手机、个人电脑、物联网、汽车电子、人工智能和高性能计算等终端需求持续涌现。根据WSTS统计，全球半导体市场规模从2017年的4,122亿美元提升至2024年的6,269亿美元，年均复合增长率为6.17%。 

长期来看，智能化是全球经济发展的必然趋势，而半导体是人工智能时代的核心基础设施。随着全球贸易格局变化，各国已将半导体产业，尤其是半导体产业链的制造产能视为战略资源，美国、日本、韩国、欧盟与我国等纷纷推动半导体产业振兴相关政策，战略扶持本土半导体产业链以及先进半导体技术的研发。根据SEMI预计，2030年全球半导体市场规模有望达到万亿美元，假设保持现有增速，全球半导体硅片市场规模届时有望翻倍，预计超过 200亿美元。 

电子级硅片按直径大小可分为6英寸（150mm）及以下、8英寸（200mm）和12英寸(300mm）三类规格，12英寸硅片目前主要应用于技术迭代最快的存储和逻辑芯片领域。

目前全球最先进的逻辑芯片已进入3纳米制程，DRAM已进入1β代际，NAND Flash已进2YY层堆叠结构。随着芯片线宽进一步升级，结构堆叠层数进一步增加，对作为“地基”的12英寸硅片的晶体缺陷控制水平、低翘曲度、超平坦度、超清洁度和外延膜层形貌与电学性能提出了更苛刻的要求。 

• 对于拉晶工艺，需要更高的控制精度，通过对温度、提拉速度、籽晶和石英坩埚旋转速度、超导磁场等方面施加更为精密控制，不断提升晶体缺陷控制水平；

  
  

• 对于成型、抛光和清洗工艺，需要不断优化设备、改进工艺、完善原材料配比，保障硅片品质；

  
  

• 对于外延工艺，需要在外延设备的基础上自主优化核心部件，控制多重工艺参数，满足客户规格要求。 

同时，12英寸硅片投资规模大，一方面需要不断切入晶圆厂新工艺研发，增加认证种类，确保规模效应，消化固定成本；一方面需要通过工艺优化提升不同工序的投入产出比，确保成本竞争力。因此，12英寸硅片是市场、技术和经济效益动态均衡的产品。 

半导体硅片技术演进史：

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。硅片面积越大，生产的芯片数量越多，硅片边缘浪费面积越小，单位芯片的成本越低。 

12 英寸硅片的理论面积是 8 英寸硅片的 2.25 倍，相同工艺条件下的可使用率（单位硅片可生产的芯片数量）约为 8 英寸硅片的 2.5 倍。12 英寸硅片每片单价远高于 8 英寸硅片单价的 2.25 倍，其单位面积的单价更高，从而附加值高、制程更先进的芯片采用12 英寸硅片生产能获得最大经济效益。一般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。 

12英寸硅片根据用途可分为正片和测试片，正片又可进一步细分为抛光片和外延片。其中测试片用于晶圆厂对产线设备工艺环境的调试和检测，并不直接用于晶圆制造。一般情况下，新进入者需首先通过客户端测试片验证，方可进一步验证用于晶圆制造的正片。 

制造12英寸硅片一般以电子级多晶硅为原料，通过直拉法拉晶制成单晶硅棒，之后经过成型、抛光、清洗三道工序形成抛光片，部分产品再进行外延工序后形成外延片。

抛光片主要应用于 NAND Flash、DRAM、Nor Flash 等存储芯片制造，也应用于部分制程工艺的模拟芯片（显示驱动芯片、电源管理芯片等）等。

外延片主要应用于集成电路品类中的逻辑芯片（CPU/GPU/手机 SOC/嵌入式 MCU 目前应用等）、存储芯片（部分制程工艺的 Nor Flash）、模拟芯片（显示驱动芯片等）和传感器品类中的 CIS 芯片制造。 

制造 12 英寸硅片的工艺流程：

SOI 硅片是抛光片经过氧化、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，可以实现集成电路中元器件的介质隔离，大幅减少硅片的寄生电容以及漏电现象，并消除了闩锁效应，主要用于射频前端芯片、功率器件、传感器以及硅光子器件等。 

SOI 加工工艺流程：

在12英寸硅片制造的工艺流程中，拉晶环节是决定硅片晶体质量、缺陷密度及产能瓶颈的最关键环节，并且其工艺难度随尺寸放大呈非线性增加，直接锁死了后续加工的良率上限。 

拉晶工艺关键的核心原因在于：

• 第一是晶体质量的根源性，拉晶是硅原子从无序液态向有序固态转变的过程，对于12英寸大尺寸晶体，固液界面的稳定性控制难度剧增，必须实现无位错、无滑移的生长，才能保证单晶的完整性；

  
  

• 第二是缺陷密度的精准控制， 通过精确控制拉速（V）与轴向温度梯度（G）的比值（V/G），来调控空位和间隙原子等原生点缺陷；

  
  

• 第三是均匀性的极致追求，需要通过磁场抑制熔体强烈对流，在12 英寸超大尺寸下，保持电阻率、氧含量、缺陷密度在晶棒径向和轴向的高度一致；

  
  

• 第四是产能与良率的核心瓶颈，大尺寸晶体的稳定、高效、高品质生长能力直接决定了生产效率和成本，拉晶环节直接锁定了全球主流企业硅片约80%的初始良率，其长周期、高难度的特点构成了产能的主要瓶颈。 

制造 12 英寸硅片的工艺流程环节：

从 12 英寸硅片的整个工艺流程来看，呈现出“尺寸放大”及“精度升维”两个层级的特点。 

其技术难点体现在以下三个维度：

• 第一是控制精度的全面升维，本质上是对物理极限的持续挑战，从拉晶的温度场控制，到切片的面形控制，再到抛光的表面平整度和减薄的厚度控制，整个流程的精度要求已从微米级全面迈入亚微米乃至原子尺度。

  
  

• 第二是缺陷与污染的“零容忍”与不可逆传导，拉晶环节的微小缺陷会遗传至成品片，而成型加工中的应力或损伤则会影响外延层质量，整个工艺流程中，前道工序的缺陷会不可逆地传导并放大至后道，因此必须在每个环节实现近乎极致的纯净度和完整性。

  
  

• 第三是工艺 know-how 与设备依赖，核心技术难点不仅在于单台设备的性能，更在于如何将工艺经验转化为设备的精确控制参数，同时高端设备（如拉晶炉、减薄机）的自主研发和工艺参数的自主设计，是突破技术壁垒、实现国产替代的关键卡脖子环节。 

全球半导体单晶炉前五大企业市占率达 94%：

不同类型硅片对应的具体应用场景：

全球 12 英寸硅片产能分布情况：

（数据来源：西安奕材招股说明书，TECHCET）

中国大陆地区上一轮晶圆厂产能扩张基本为 12 英寸产线。根据 SEMI 统计，截至2024 年末，中国大陆地区有 62 座 12 英寸量产晶圆厂（包含西安三星、无锡 SK海力士、南京台积电等外资晶圆厂），预计 2026 年中国大陆地区 12 英寸晶圆厂量产数量超过 70 座，相应产能增长至 321 万片/月，约占届时全球 12 英寸晶圆厂产能的 1/3，其中以中芯国际、华虹集团、长江存储、长鑫存储为代表的内资 12 英寸晶圆厂产能将增至约 250 万片/月。

目前，我国12英寸硅片，尤其是中高端硅片，仍大部分依赖进口，供需结构矛盾影响我国半导体产业链的供应链安全。

境内厂商技术研发和产业化起步较晚。2010年，有研硅承接国家科研任务建成了1条1万片/月的中试线，但并未产业化。上海新昇2018年完成 10万片/月的量产线建设，首次实现规模化量产。此后以西安奕材、中环领先为代表的多家厂商进入该领域或实施扩产。鉴于12英寸硅片技术门槛高，投资强度大，前期部分新进入厂商项目停滞或实施重组（如中环领先收购徐州鑫晶、金瑞泓收购国晶半导体），目前成规模国内厂商有 7 家，其中规模较大的西安奕材、中环领先、上海新昇合计占比接近全球总产能的 20%。 

信越化学：全球产能和出货量最大的电子级硅片生产企业，也是全球第一家（2001 年）量产 12 英寸硅片的厂商，具有领先的技术和稳定的市场份额。

SUMCO：目前是全球产能和出货量排名第二的电子级硅片制造商，也是电子级硅片领域申请专利最多的厂商。公司目前专注于电子级硅片业务，产品包括抛光片、外延片、SOI 片等，产品以 12 英寸硅片为主。

环球晶圆：全球产能和出货量前五大的电子级硅片供应商，主要产品为外延片、抛光片等。

西安奕材：作为国内 12 英寸硅片头部企业，公司实现了国内一线晶圆代工厂和存储 IDM 厂大多数主流量产工艺平台的正片供货，已成为国内主流存储 IDM 厂商全球 12 英寸硅片厂商中供货量第一或第二大的供应商，已成为国内一线逻辑晶圆代工厂中国大陆 12 英寸硅片供应商中供货量第一的供应商，已成为目前国内新建 12 英寸晶圆厂的首选硅片供应商之一。

上海超硅：国内少数全面掌握大尺寸半导体硅片生产技术的企业之一。目前已突破大尺寸半导体硅片生产的技术壁垒，全面掌握了半导体硅片制造完整工艺环节的核心技术。

上海新昇：国内首家实现 12 英寸硅片规模化量产的企业