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硅晶圆供应商:上海硅产业集团概览

发布时间:2022-12-09作者来源:萨科微浏览:6435


前言

上海硅产业集团作为中国大陆规模[敏感词]的半导体硅片生产企业之一,承包了中国晶圆市场近20%的市场份额,亦是中国大陆率先实现300mm半导体硅片规模化销售的企业。2015年成立以来,通过对上海新昇、新傲科技、Okmetic三家主要子公司的收购,上海硅产业集团很快成为我国半导体硅片行业领导者。目前沪硅产业大硅片成熟制程良率稳定,公司营收增长率超过行业平均值,但是在规模上与国外领先企业仍然有较大差距。

上海硅产业集团如何发家,核心竞争力因何造就,并与国外龙头企业存在怎样的差距?本文将通过对其企业概况、历史沿革、业务分布以及财务状况的梳理,帮助投资者增进对上海硅产业集团以及我国半导体硅片行业状况的了解,并为寻求可能的国产化替代路径提供参考。


目录


1.企业概况

2.历史沿革

3.业务分布

4.财务分析

5.总结


一、企业概况

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上海硅产业集团股份有限公司(National Silicon Industry Group Co.,Ltd.(NSIG),以下简称“沪硅产业”)于2015年12月9日在中国上海成立,主要从事半导体硅片的研发、生产和销售,是中国大陆规模[敏感词]的半导体硅片企业之一。

沪硅产业专注于半导体硅材料产业及其生态系统发展。在发展战略方面,沪硅产业坚持“一二三”的集团战略,即:成为“一站式”硅材料服务商,建立大尺寸硅材料与SOI特色硅材料“两个平台”,并通过自我创新发展、对外合作并购与建设生态体系“三条路径”来提升自身综合竞争力,最终发展成为全球化的半导体材料集团公司。


(一)市场地位

沪硅产业2021年度实现营收24亿人民币元(约3.9亿美元),作为中国大陆[敏感词]大半导体硅片供应商,承包了我国硅片市场近20%市场份额(中国大陆半导体硅片市场2021年总规模约20亿美元),而全球市占率约为2.7%。


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*数据来源:

市场规模估计:前瞻研究院,亚化咨询

销售额:公司官网

(二)集团架构

上海硅产业集团于2020年4月20日在A股上交所科创板上市(股票代码:688126)。截止本报告发出日,沪硅产业暂无控股股东,上海国盛(集团)有限公司与国家集成电路产业投资基金股份有限公司以各20.76%的持股比例作为前两大股东暨长期战略投资者。


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*数据来源:公司财报

关于集团内部架构,上海硅产业集团股份有限公司作为集团母公司,下属18家控股子公司。沪硅产业本身作为一家控股型公司,无实际业务,其实业主要由旗下上海新昇、新傲科技、Okmetic、新硅聚合等4家子公司构成。具体信息如下图所示。


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*注:上图仅列示从事半导体实业的子公司


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*数据来源:沪硅产业招股说明书,财务报告书,公司官网

此外,作为一家专门从事硅材料行业投资的控股型公司,沪硅产业旗下还设有上海硅欧、上海保硅、上海升硅、香港中矽、香港锦新、NSIG Europe Holding 、NSIG Sunrise、NSIG Finland、NSIG Wind、NSIG Sail等专门从事投资管理的子公司。

其中,沪硅产业通过其子公司NSIG Sunrise间接持有法国Soitec公司10.9%股权,与Bpifrance并行作为其[敏感词]大股东与长期战略投资者。Soitec是全球第六大半导体硅片供应商暨[敏感词]的SOI硅片制造商,占据SOI市场超过70%的份额。早在2014年,新傲科技就已与Soitec建立了战略合作伙伴关系;2016年5月,沪硅产业则通过认购Soitec定增股份成为其[敏感词]股东之一,为后来加深对SOI市场的渗透埋下伏笔。

 

(三业务构成


沪硅产业主要从事半导体硅片的研发、生产、销售业务,涵盖100-300mm的抛光片、外延片以及200mm及以下的SOI硅片等多种产品,广泛应用于存储芯片、图像处理芯片、通用处理器芯片、功率器件、传感器、射频芯片、模拟芯片、分立器件等领域,客户遍布北美、欧洲、中国以及亚洲其他国家或地区。不同分部对营收的贡献如下图所示。


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*注:上图使用2022年上半年营收数据,数据来源公司财报


作为一家控股型公司,沪硅产业主要通过旗下上海新昇、Okmetic、新傲科技、新硅聚合4家子公司开展业务。以下将分别从各子公司角度对沪硅产业所从事业务进行详细阐述。


1.上海新昇

上海新昇Zing Semiconductor)成立于2014年6月,于2016年7月被沪硅产业收购。其主要从事300mm半导体硅片的研发、生产与销售目前已建设完成30万片月产能的生产线,打破我国300mm硅片完全依赖进口的局面;上海新昇拥有国内领先的大硅片技术,实现了28nm及以上逻辑工艺与3D存储工艺的全覆盖和规模化销售、主流硅片产品种类全覆盖、国内主要客户全覆盖,其产品广泛用于存储器芯片、逻辑芯片、图像传感器、IGBT功率器件及通信芯片等集成电路产业。


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*资料来源:公司官网

上海新昇是中国大陆率先实现300mm半导体硅片规模化销售的企业,并作为国内少数拥有300mm硅片生产技艺的企业,在我国具有独特优势,部分300mm产品已获得格罗方德、华虹宏力、华力微电子、华润微电子等芯片制造企业的认证通过;当前新昇的300mm大硅片在成熟制程上达到业内领先公司的水准。目前在积极推进2期建设,满足市场的需求。

但相比于国际竞争对手,其作为行业新进入者,早期研发及设备成本较大,使得300mm产品毛利较低;但随着公司进入稳定生产阶段,毛利也稳步提升,具有良好发展前景。


2.Okmetic

Okmetic1985年成立于芬兰,2016年4月被沪硅产业收购。其主要从事200mm及以下抛光片、SOI硅片的研发、生产与销售,在200mm及以下尺寸MEMS用抛光片技术水平和细分市场份额全球领先;Okmetic生产产品广泛应用于MEMS、传感器、射频滤波器和功率器件等,涵盖智能手机、便携式设备、汽车用电子设备、物联网、工业过程控制、医疗应用和电源改进等终端应用。


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*资料来源:公司官网

Okmetic是首批将SOI技术引入MEMS行业的硅供应商之一,现已拥有超过20年批量生产SOI晶圆的经验,凭借其图案化晶圆(Patterned Wafers)、高电阻率RFSi®晶圆以及TSV晶圆等先进工艺,在200mm高端先进硅片产品市场建立起独特优势

硅产业收购Okmetic以来,业绩大幅增长,在所有年度均保持盈利,成为沪硅产业集团利润的主要来源沪硅产业也积极推进Okmetic的2期工厂,预计完工后每年新增加逾300万片产能


3.新傲科技

新傲科技SimGui)成立于2001年7月2019年3月被沪硅产业收购,是中科院上海微系统所孵化的国内领先SOI材料供应商,也是全球屈指可数的SOI材料规模化供应商之一。主要从事200mm及以下外延片、SOI硅片的研发、生产与销售,其200mm及以下尺寸外延片的技术水平和细分市场份额国内领先;大规模应用于射频前端芯片功率器件、传感器及硅光子器件等芯片产品,涵盖5G通信、物联网、汽车电子、人工智能等终端应用

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*资料来源:公司官网

新傲科技拥有SIMOX(注氧隔离技术,2002年)、Bonding(键合技术,2005年Simbond(注氧键合技术2005年)和SmartCut™(智能剥离技术,2014年)四类SOI硅片制造技术。其中,Simbond是其完全自主开发的SOI新技术;而SmartCut™则Soitec独有的专利技术,是目前全球[敏感词]的薄膜SOI硅片生产工艺之一Soitec在全球范围内仅将该技术授权给了信越半导体(Shin-Etsu Handotai/SEH)、环球晶圆(GlobalWafers)与新傲科技3家公司使用

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*资料来源:公司官网

 

新傲科技自2014年起就Soitec建立了战略合作伙伴关系,并与其签订购销协议,向其采购原材料并向其销售SOI硅片。此外,新傲科技建有国内[敏感词]200mm RF-SOI生产线,在2022月产能已达到4万片,实现对台积电等主流客户的稳定供货。在5G市场的推动下,RF-SOI供不应求,为其带来新的发展机遇

同时,新傲科技瞄准SOI器件及下一代微纳电子材料的应用,同中科院上海微系统所紧密合作,积极推进包括高迁移率衬底材料、高k栅极介质材料、特种SOI材料、SOI高压器件以及硅基光互联等方面的研究工作。

此外,随着5G通信、物联网、汽车电子、人工智能等终端应用的快速发展以及SOI硅片生态环境的逐步完善,为寻求SOI差异化发展路线,沪硅产业还启动了300mm SOI研发项目“300mm高端硅基材料研发中试项目”),并建设年产5万片的miniline和年产40万片的中试线,有望成为新的增长点。


4.新硅聚合

新硅聚合(Novel Si Integration Technology)于2020年12月由沪硅产业牵头发起成立,致力于推进滤波器用POI衬底材料的产业化,提高我国滤波器产业核心材料和技术的自强发展和国产化供应。其主要从事异质集成材料衬底的研发、生产及销售,主要产品有硅基铌酸锂、硅基钽酸锂等单晶压电薄膜异质晶圆,将为5G高性能射频芯片、光子芯片及存储芯片提供高端异质材料技术和产品支撑。

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*资料来源:公司官网

其利用[敏感词]离子刀”剥离和转移技术,将单晶压电薄膜与高声速、高导热的支撑衬底集成,研制出可同时激发声表面波和兰姆波的压电异质衬底,可同时支撑应用于3G、4G和5G通信的多频段射频滤波器阵列,是一种“All-in-One”的解决方案。

新硅聚合成立至今,仍作为一家小微企业,对沪硅产业集团总体营收影响较小;却作为重要的战略部署:由于国内高端滤波器研究基础十分薄弱,相关产品完全依赖进口,且5G NR频段的加入对射频滤波器的频率、带宽、功率容量等都提出了更高要求。相较于BAW滤波器,SAW滤波器具有明显的成本优势,但其较低的中心频率和Q值、温漂大,功率容量小等问题限制了其在5G通讯中的应用。而我国射频滤波器产业主要集中在SAW滤波器上。因此研究如何在保持SAW滤波器件的结构和工艺优势的同时大幅提升其性能,使其满足4G、5G通信应用需求,具有重要的战略意义。


二、历史沿革

2015年12月,国盛集团、产业投资基金、嘉定开发集团、武岳峰IC基金和新微集团共同发起成立了上海硅产业投资有限公司,专注于硅材料行业的投资。自此,沪硅产业作为投资公司正式建立。

自成立起,沪硅产业就致力于对上海新昇与Okmetic的收购,分别于2016年7月与4月完成收购。上海新昇成立于2014年,是国内[敏感词]300mm大硅片项目的承担主体,由上海新阳、兴森科技、张汝京博士技术团队及新傲科技发起;而Okmetic则是一家成立于1985年的芬兰老牌硅晶圆生产商,由手机公司诺基亚和矿业公司奥托昆普合资成立,同时作为全球第七大硅公司,主要从事200mm及以下抛光片与SOI硅片的制造及销售。收购完成后,沪硅产业主要提供8吋(200mm)及以下抛光片与SOI硅片。

2017年,沪硅产业子公司上海新昇打通了300mm半导体硅片全工艺流程,正式出货并小规模销售;2018年实现了300mm半导体硅片的规模化生产,填补了中国大陆300mm半导体硅片产业化的空白。沪硅产业成为中国大陆[敏感词]家实现300mm半导体硅片规模化销售的企业。

2019年3月,沪硅产业完成对新傲科技的收购,以97.3%的持股比例作为其控股股东,补充完善了200mm及以下外延片与SOI硅片的产品组合。新傲科技2014年就与SOI硅片龙头供应商法国Soitec公司建立了战略合作伙伴关系,获得了SOI硅片领域最前沿Smart Cut™生产技术的授权许可。新傲科技于2001年7月由中国科学院上海冶金研究所与北京盈富泰克投资发展有限公司共同出资成立;2016年8月起,沪硅产业就一直以40.92%的持股比例作为新傲科技的[敏感词]大股东,此次收购最终获得控股,极大提高了沪硅产业在SOI硅片生产领域的技术竞争力。

2020年4月20日,沪硅产业在A股上交所科创板上市。那时沪硅产业已成为全球第七大半导体硅片供应商,占比约2%,并承包了我国硅片市场近20%的市场份额。

2020年12月,沪硅产业与新微集团、上海集成电路材料研究院有限公司以及上海馨锂程企业管理合伙企业共同设立上海新硅聚合半导体有限公司,沪硅产业出资比例60%;后引入第三方股东,沪硅产业认缴注册资本持股比例变更为51.43%。

上述历程可由下图表示。

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三、业务布局

沪硅产业在境内外均拥有产能:其中,子公司上海新昇、新傲科技、新硅聚合的生产基地位于中国境内;Okmetic的生产基地则位于欧洲。其具体生产工厂及产品信息如下表所示。

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其中,Okmetic于2022年投资了4亿欧元用于扩建万塔工厂,预计在2025年建成并投入生产,将使产能增加至少一倍。SOI生产将集中在目前的晶圆厂,而200mm DSP(双面抛光)晶圆和SSP(单面抛光)晶圆生产和晶体生长将扩展到新晶圆厂。

除自有产能外,Okmetic还在亚洲使用长期分包合作伙伴。在此模式下,所有晶体都在万塔生长,但部分150-200mm的SSP晶圆被外包以增加产能,而Okmetic为分包晶圆提供全面支持,保证外包晶圆和服务的质量。这一模式实现了更灵活的运营,并使Okmetic能够在不断变化的市场和需求情况下提供额外的SSP产能。



四、财务分析

在以往的研究中,我们发现硅晶圆及其所属半导体行业均具有典型的周期性特征。根据对2006年以来硅晶圆行业生态的研究,可以将其大体分为泡沫期、崩溃期、萧条期、恢复期四个阶段,分别具有以下特征:

泡沫期:世纪初-2008年上半年,高泡沫、快速发展时期;

崩溃期:2008年下半年-2009年,遭受打击、急速下跌时期;

萧条期:2010年-2016年底前,陷入冰点、徘徊不前时期;

恢复期:2016年底-今,走出危机、稳定增长时期。

在泡沫期内,受到技术革新与下游需求的共同拉动,硅片行业迎来高速发展。随着21世纪初300mm晶圆的全面投产,单位面积生产成本大幅降低,同时下游芯片市场需求高涨。这种高增长被认为是半导体器件公司积极扩张12吋晶圆产线以及以DRAM和NAND FLASH为中心的存储半导体需求增长的贡献。

2008年金融危机加速了泡沫的破灭,供需矛盾进一步激化,硅片行业进入崩溃期。泡沫期内各大供应商纷纷扩产导致供过于求,随着全球性的金融危机波及到半导体行业,市场萎缩,硅片需求量骤减,在这一时期出货面积与销售金额均发生了大幅下降,整个行业到达冰点。

2009年后金融危机的影响逐渐消除,但硅晶圆供给过剩的矛盾仍未解决,2010至2016年,硅片行业进入价格与销售额双疲软的萧条期,硅晶圆单位价格持续下降。这个下降趋势一直持续至2016年底过剩产能得到充分消耗后才有所回升。

经历了十年低回调整,2017年后随着整个半导体行业的需求高涨,硅片行业进入恢复期。在此期间出货面积再创新高,过剩产能得到消化,甚至出现供不应求状况,硅晶圆销售额与单位价格均有明显回升。至此,危机的影响才得以完全消除。此外,随着手机技术的发展,SOI产品在应用市场从之前的CPU技术路线逐渐转变为4G和5G手机射频前端的标准产品。在5G手机市场尚处于成长期的扩张状态下,射频SOI市场依然保持增长,且增长率高于硅晶圆市场平均水平。

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*注:数据来源:

硅晶圆销售额——主要公司财报,整理参考《全球硅晶圆市场研究报告》2018 作者:关牮、肖隽翀

半导体销售额——SIA

对于行业周期的详细分析可参见《SUMCO历史沿革及成本分析》2022年 作者:张朦月

https://mp.weixin.qq.com/s/RdSV9Dbk3Op4a_FVkA4hiw

以下将分别从营业收入、毛利水平、研发投入等角度展开分析,并与主要晶圆供应商进行比较,以探究沪硅产业的业绩表现、竞争优劣势以及市场定位。


(一)营业收入

沪硅产业成立于2015年12月,2020年4月上市,2016年4月收购子公司Okmetic,2016年7月收购上海新昇,2019年3月收购新傲科技。总营收如下图所示。

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*注:沪硅产业及其子公司在2016-2018年间均未披露季度数据,故采用年度数据均摊计算,可能存在误差。

沪硅产业于萧条期末进入半导体硅片市场,随后便迎来恢复期的高速发展阶段,营收大幅增加。

由于上海新昇2017年才正式投产并小规模销售,2017年之前沪硅产业的收入主要来源于子公司Okmetic。Okmetic自2000年起就在芬兰赫尔辛基股票交易所上市(股票代码:OKM1V),2016年被沪硅产业收购而退市。将各子公司被收购前营收并入综合考虑,可以发现集团收入总体呈阶梯式增长

其中,2016年下半年营收显著下降,主要由于Okmetic发生去离子纯净水受污染事件导致生产经营受到重大影响,2016年底得到解决后步入正轨。随后,伴随着上海新昇300mm硅片的投产与规模化销售,在2017与2018年营收均出现大幅增长。2019年收购新傲科技后,利用其先进的SOI技术,进一步完善产品组合,协同效应得到充分发挥;而上海新昇300mm硅片产能也不断扩张,获得了更多的客户认证。二者的积极影响相叠加,共同造就了2020年以来收入规模的飞速扩张


(二)毛利润及毛利率

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*注:沪硅产业在2016-2018年间未披露季度数据,故采用年度数据均摊计算,可能存在误差。

观察可知,沪硅产业毛利率总体处于行业较低水平,与龙头企业存在一定差距。

在生产早期,其主要受到产能利用率硅片生产良率的影响。

沪硅产业所提供产品中,200mm及以下硅片属于相对完善的产品,该部分业务主要通过收购市场上成熟企业获取,具有较高的毛利边际。而对于300mm产品市场,沪硅产业属于新进入者,2018年下半年才进入规模化生产,又恰逢半导体市场阶段性回调,产能利用率较低,生产早期大量投入的固定成本分摊不足,造成单位生产成本过高。

此外,由于良率问题,达不到正片质量标准的300mm硅片常常作为测试片使用。根据沪硅产业招股说明书所披露的硅片销售情况,其在2017、2018、2019年度销售300mm抛光片的平均单价分别为283.63元/片、369.45元/片与304.12元/片。已知300mm正片和测试片的销售价格分别在500元/片和150元/片左右,可大体推算出二者销售的相对比例,结果如下图所示。


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*数据来源:企业招股说明书

2020年之前,较大测试片比例拉低了300mm产品平均售价,而产能利用率不足又使得单位成本居高不下,使得300mm半导体硅片的毛利率长期为负。

而观察沪硅产业建立以来的毛利率变动趋势,可以大体分为三个阶段:①2019年以前,毛利处于较高水平。一方面,300mm硅片尚在初步投产阶段,而毛利较高的200mm成熟产品占据支配地位;另一方面,半导体市场正处于上行景气周期,沪硅产业得以分享行业红利;②2019至2020年间,毛利率持续低迷震荡。主要受到全球宏观经济低迷影响,半导体行业表现疲软,而沪硅产业作为新进入者受到影响更大;同时300mm产能建设进入新阶段,营收占比大幅提高,其亏损拉低了公司整体毛利;③2021年以来,毛利率进入稳步提高阶段。一方面由于行业景气度整体提升,另一方面沪硅产业自身300mm硅片生产良率与产能利用率都趋于稳定随着营收规模的大幅提高,其规模效应有效降低了单位生产成本,使得300mm产品扭亏为盈。

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*数据来源:Wind,公司公告

进入稳定生产阶段以来,当前沪硅产业已经解决了生产良率与产能利用率的问题。但毛利率与国际龙头企业仍存在差距,目前主要受到两方面影响:一方面,作为市场后进者,在市场份较额小时,其售价通常遭受到客户打压;此外,新公司产线折旧尚未完成,故影响公司整体财务表现。

目前沪硅产业大硅片成熟制程良率稳定,而营收增长率超过行业平均值。伴随着市场渗透率的进一步提高与产线折旧的完成,其业绩将会有较大改善。


(三)研发投入

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*注:沪硅产业在2016-2018年间未披露季度数据,故采用年度数据均摊计算,可能存在误差。

沪硅产业研发投入在行业内处于较高水平,多数年份营收占比超过6%(信越化学、SUMCO、环球晶圆、SK Siltron等这一占比均在4%左右,Siltronic为6%-8%Soitec接近10%)。其中,2017年研发费用大幅增加,主要由于沪硅产业在2016年7月收购上海新昇后,在300mm半导体硅片的生产项目上持续进行了大规模的研发投入。

较高的研发投入与公司所处的发展阶段相一致。虽然在短期内可能对营收造成不利影响,但作为技术密集型行业,公司未来还将进一步加大核心产品相关技术的研发投入,在最前沿的硅片生产技术领域继续追赶国际先进水平。


五、总结

总体来看,沪硅产业具有较为良好的发展前景,主要原因如下:

作为国内大硅片领军企业,致力于国产替代战略重点,政策支持助力发展。硅片是生产集成电路、分立器件等半导体产品的关键材料当前全球硅片市场国际巨头占据主要市场份额,而我国半导体硅片国产化进程严重滞后,供应高度依赖进口。沪硅产业作为我国半导体硅片行业领导者,肩负提升国家产业安全的重任,并获得大力政策支持。

200mm及以下产品工艺成熟,SOI产品竞争优势显著。200mm及以下半导体硅片领域,沪硅产业通过对市场上成熟企业的收购建立起独特优势;特别是在SOI硅片方面,沪硅产业作为中国大陆少数具备SOI硅片生产能力的企业,掌握了SIMOX、Bonding、Simbond、Smart Cut™等先进技术,可提供多类型的SOI产品,竞争优势显著。

率先实现300mm硅片规模化销售,成熟制程良率稳定,业绩逐步提升。300mm硅片生产领域,沪硅产业是我国率先实现300mm半导体硅片规模化生产的企业,相关技术在国内达到领先水平,但与国际龙头企业在产品认证数量、适用技术节点等方面仍存在一定差距。300mm产品虽然在生产早期存在产能利用率不足与良率低下的问题,但现已得到解决,良率与产能利用率都趋于稳定;此外,作为新进入者,随着市场渗透率的进一步提高与产线折旧的完成,其业绩有望获得较大改善。

自我创新与对外合作并购结合的发展模式,打破技术壁垒。由于半导体硅片行业属于技术密集型行业,具有研发投入高、研发周期长、研发风险大的特点,国产企业的自主创新面临着高技术难度长客户认证周期两大挑战,收购则成为打破技术壁垒、加速市场渗透的捷径。沪硅产业通过对Okmetic与新傲科技等成熟SOI生产企业的收购,以及对SOI龙头Soitec的股份控制与技术合作,快速获得了市场认证并建立起独特竞争优势。

行业上行周期硅片供不应求,沪硅紧抓机遇扩张扩产。结合行业周期规律分析发现:行业领先者与追赶者在景气周期内差距缩小,在衰退周期内差距拉大。虽然2022年以来,半导体市场已出现一定回调;但在硅片市场,由于目前国际龙头硅片企业均秉持相对谨慎的扩产政策,硅片总体供不应求,景气周期将持续一定时间,并为国内供应商创造国产替代机会。沪硅产业作为追赶者,公司营收增长率超过行业平均值毛利稳步提升,随着2期工程的完成,市占率与话语权都将进一步提高。




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