众所周知，一颗小小的芯片是由一整片晶圆切割而来，而整片的晶圆又是在硅片上刻制而成，硅片来自于硅棒的切割，硅棒来自于硅锭，硅锭来自于硅料，硅料源于硅石，硅石又称石英砂，是一种地球上广泛存在的矿石，从一块普通的硅石，一步步演化为价值千金的芯片，因此说半导体是点石成金是名副其实。硅料与硅片之所以重要，因为它决定着一块芯片的基础性能，如果把芯片比作一个孩子，版图设计算是后天培养，硅料与硅片就是它的先天基因，前面的文章已经介绍了晶圆的生产和封装过程，今天就来梳理一下上游从硅石到硅片的过程，并对参与该链条的主要企业做简要介绍。首先是硅料环节，是将硅石和和碳一起扔进石墨炉子里高温融化，通过化学反应把硅石里的硅提取出来，这一步既能生成硅单质（硅锭），又能生成碳化硅（风头正盛的第三代半导体材料），得到硅锭之后，硅的纯度还是不够的，需要进行提纯，一般是先用盐酸把硅氧化成三氯硅烷，再通过氢气还原三氯硅烷得到高纯度的多晶硅，在多晶硅的的生产工艺里，一般有硅烷法和改良西门子法这两种方式，目前主流方法为改良西门子法，还原炉是多晶硅生产的核心设备之一，多晶硅物理形态为磨砂款硅棒。多晶硅主要有两个用途，进一步加工后，纯度较低的（99.9999%，俗称6个9）叫光伏级多晶硅，拿去做太阳能电池板，纯度较高的（99.9999999%，俗称9个9），叫电子级多晶硅，用于半导体制造，拿去生成半导体大硅片虽然在半导体领域我国和欧美国家差距还很大，但是在光伏领域已经是绝对的全球龙头，打得国外企业丢盔弃甲，因此作为光伏上游的硅料，自然也是我国的强势领域，中国占据了全球80%以上的市场份额详细来说，硅料具体企业有以下四巨头：1. 通威股份高纯多晶硅产能世界第一，公司前身是1986年成立的四川眉山县渔用配合饲料厂，由刘汉元一手打造，公司做饲料起家，远销海外，打下了扎实的基本盘，2004年上交所上市，2006年底进军多晶硅产业，在乐山建立生产基地，熬过了2008年开始的光伏危机，期间攻克技术难题、奠定多晶硅的成本优势；2013年收购合肥赛维（电池片企业）、2011年成立通威新能源（光伏电站企业），积极向产业链中下游延伸布局，形成了硅料-硅片-电池片-光伏电站较为完整的光伏产业链 ，并提出了渔光一体(鱼塘上铺光伏)的新模式，2019年行业反转时，享尽产业红利，目前公司已成为多晶硅和太阳能电池龙头企业，截至 2022 年末，多晶硅年产能 23 万吨，太阳能电池年产能 70GW2.大全能源:国内多晶硅行业龙头之一，公司前身为江苏长江电气集团有限公司，2004年更名为大全集团有限公司，并于2007年在重庆投资建设多晶硅生产基地，进入新能源产业，2010年大全新能源在美国纽交所上市。在此基础上，2011年大全能源成立于新疆石河子，公司实际控制人为徐广福，徐翔父子，成立以来专注多晶硅领域(营收占比超90%)，主要用于加工硅锭、硅片、电池片和电池组件等太阳能光伏产品，公司下游客户包括隆基股份、晶科能源、上机数控、晶澳科技等知名企业。2020年大全能源年产能达7万吨，产能规模跃居行业第一梯队，2021年成功科创板上市，公司目前在大力发展N型硅料，扩张半导体硅料产能，由光伏向半导体延伸3. 协鑫科技:国内颗粒硅龙头，由业界大佬朱共山从电力行业拓展而来，公司成立于2006年，布局多晶硅生产，2007年便在香港上市，2009年收购硅料企业江苏中能，一跃成为全球领先的硅料供应商，2010年进军硅片业务，2011年进军光伏电站业务，在随后的行业下行期主动让利下游组件，潜心研发技术，2012年，公司顺利产出标准硅烷气，搭配硅烷流化床法工艺，实现颗粒硅千吨级中试。2017年，公司收购SunEdison，推进CCz与颗粒硅技术在国内落地，2021年至今，颗粒硅大规模量产，2022年底颗粒硅有效产能达14万吨，占全球有效产能10%，进入电子级多晶硅水平，此外，公司自2017年起，已前瞻布局了钙钛矿产业4. 新特能源国内多晶硅第一梯队，特变电工全资子公司，原名特变硅业，成立于2008，公司于2011年股权收购特变电工旗下的新疆新能源，增加了风能、光伏电站的建设和运营业务。2012年特变硅业整体改制为新特能源。2015年12月，公司H股在香港联交所主板上市，目前正在冲刺A股，力争A+H，2022年，新特能源多晶硅出货量10.67万吨，业务收入257亿元，占新特能源总营收近70%，由于硅料行业马太效应明显，因此公司正加足马力，扩大产能说完了硅料，再说说硅片，对半导体行业来说，硅片企业拿到电子级纯度的多晶硅，首先就是要拉单晶，可以理解将磨砂款的硅棒制作成镜面款的硅棒，一般有区熔法（FZ）和直拉法两种工艺，区熔法纯度高，氧含量低，电阻率高，能耐高压，但工艺难度大，大尺寸硅片制备困难且成本高，因为因此主要用来制作小尺寸硅片，进而制成功率器件。直拉法（CZ）工艺成熟，成本低，能产出大尺寸单晶硅棒，切成大尺寸硅片，用以制造各类芯片降低成本，因此直拉法为市场主流工艺，核心设备是单晶炉，拉出单晶硅棒之后需要把它磨成相同直径，然后切片（一般采用线切），切完后再倒角、研磨、蚀刻、抛光、清洁、检查等环节，最终制程合格的硅片，送到晶圆厂去刻电路。硅片起源于美国，孟山都旗下的MEMC（2016年被环球晶圆收购）是全球第一家量产4英寸，8英寸硅片的厂商，20世纪50年代硅片产业向亚洲转移，日本、台湾、韩国等地迅速发展，诞生了一批世界巨头，包括了信越化学、日本胜高，台湾环球晶圆等，根据2020年数据，硅片领域全球市场格局如下：我国硅片行业发展较晚，规模化量产时间落后海外十年以上，其中 8 英寸半导体硅片海外量产时间为1984 年，我国立昂微量产时间为 2009 年；12 英寸半导体硅片海外量产时间为2001 年，我国上海新昇量产时间为 2018 年，再者，即使产品生产出来了，要卖给晶圆厂，一般还需要5年以上的认证过程，因此做硅片个苦活累活随着贸易战打响，国际关系紧张，在国产替代呼声越来越强的背景下，我国硅片领域也在奋起直追，迎头赶上，他们中的典型企业有以下：1. 沪硅产业:国内硅片领域龙头企业(2021年市占率19%)，2015年由国盛集团（35%）、集成电路大基金（35%）作为主要发起人出资设立，注册资本20亿，分期缴足。公司2016年收购上海新昇、芬兰Okmeitc，分别研发生产12寸大硅片和8寸及以下硅片，并入股全球SOI硅片龙头公司法国Soitec（11%），2019年，收购前期参股的上海新傲，主要生产8寸及以下硅片；2020年设立上海新硅，研发生产集成材料衬底。目前公司高管为前中芯国际及贝岭高管李炜博士，公司2021年登陆科创板2. TCL中环国内硅片领域第二大供应商(2021年市占率15.6%)，公司前身为创立于1958年的天津市半导体材料厂，1969年开始进行半导体单晶硅的研发制备，1981年开始拓展赛道成为国内最早一批进入光伏领域的企业，2007年在深交所上市并在2020年完成混改成为TCL科技集团旗下公司，公司主营业务包括半导体和光伏(主导)两个板块 ，在半导体硅片领域的业务载体是子公司中环领先(2017年底成立)，系由TCL中环、无锡产业集团、晶盛机电等合资设立，同时掌握全系列直拉法和区熔法工艺，依托总投资30亿美元的集成电路用大硅片项目，整合内蒙古、天津、江苏三地优势资源，进行全国化产业布局，2023年2月，中环领先以换股的形式全资收购鑫芯半导体（12寸硅片制造，厂在徐州，20年投产，评估值77.6亿）3. 立昂微:我国第三大硅晶圆供应商(2021年国内市占率11.2%)，前身是2000年背靠浙江大学成立的立立电子，在校企分离后立立电子取得大量资产，曾于2008年申请上市，但由于存在关联关系且出售国有资产程序存在瑕疵而失败，2015年，立昂微(2002年在杭州成立的立昂电子)取得立立电子控制权并更名为金瑞泓，通过参与国家“02专项”逐步进入我国半导体硅片第一梯队，但其8英寸硅片占比较大，押注汽车电子、工业电子、物联网等下游的爆发，目前公司分为半导体硅片60%、半导体功率器件(38%)与化合物半导体射频芯片(2%)三大模块，2020年上交所主板上市4. 奕斯伟:国内12寸大硅片后起之秀，实控人为京东方原董事长，业界大佬王东升，再往后穿透，操盘人为法人股大王刘益谦，2016年成立北京奕斯伟科技，2019年6月邀请王东升加盟，旗下有芯片设计与解决方案(奕斯伟计算)、硅材料(奕斯伟材料)和先进封测(颀中科技)三大业务，奕斯伟材料位于西安高新区，共投资两期，一期项目投资100多亿，已于 2020年7月投产，目前月产能达 30 万片，产能规模国内第一，同时，二期项目已启动建设，满产后总产能将达100万片/月，出货量有望跻身世界前六，预计该项目三期工程总投资将达400多亿元，得到众多资本追捧，妥妥的新晋独角兽，公司目前已提报IPO5. 中晶科技:国内小尺寸(3-6英寸)研磨硅片龙头，由浙大出身的徐一俊2010年在杭州创立，创立伊始，硅材料遭遇行业下滑，公司转产光伏产品又逢欧洲对华光伏双反市场需求下滑，一度陷入困境，2013年修建好转，公司业务主要分为三部分，第一部分是小尺寸硅片，占比46%，主要用于功率器件(二极管、三极管、晶闸管等功率器件以及部分传感器、光电子器件等成熟的中低端分立器件产品)，公司主要做的是抛光片的前一步研磨片的产品，第二部分为功率芯片及器件，占比32%，第三部分为单晶硅棒，在宁夏有生产基地，占比20%，公司于2014年挂牌新三板，2020年，年登陆主板，公司未来逐步往大尺寸硅片及抛光片方向发展6. 神工股份国内稀有的刻蚀用硅电极硅料及硅零部件供应商，由早稻田大学博士，前日本东芝陶瓷中国区总经理潘连胜2013年回国在辽宁锦州创立，公司成立时目标做硅片场，无奈当时投资大，融不到钱，于是选择了工艺流程相近、但投资规模更小的刻蚀用硅电极硅料的细分市场开始(全球规模仅4.1亿美金)，主要供应给日本、韩国的厂商用于生产刻蚀用硅电极，2020年公司又进军硅零部件业务，用于刻蚀机设备原厂开发的硅零部件产品替换和保养。由于市场很细分，竞争少，公司积累足够，因此2020年成功登陆科创板，募集资金11亿，进军8英寸硅片厂(轻掺低缺陷)，预计2024年投产7. 有研硅老牌国产8英寸硅片企业，公司前身是原北京有色金属研究总院的半导体硅材料研究室，2018年由日本RS科技参与混改，RS会长，福建人方永义担任大股东及董事长，公司主要产品为半导体硅抛光片、刻蚀设备用硅材料、半导体区熔硅单晶，服务于中游的集成电路制造企业，主攻汽车电子、工业电子、航空航天的应用市场。 2019年在山东德州打造了大尺寸硅材料规模化基地，2022年底，科创板成功上市，逐步向12英寸扩展}