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窺探硅片市場現狀:國產大硅片的發展機遇究竟在哪?

2021-09-17
來源: 電子工程專輯
關鍵詞: 大硅片 集成電路

 “目前第三代半導體很熱,但遠沒有硅片占的比重大,這是集成電路中占比最大的材料占到了35-38%之間,而且90%以上的芯片和傳感器是基于半導體單晶硅片制成,它支撐整個半導體產業和電子產品市場發展與革新。”2021年9月15日,由臨港集團主辦、ASPENCORE承辦的第二屆中國(上海)自貿區臨港新片區半導體產業發展高峰論壇上,上海新昇半導體科技有限公司董事長李煒在題為《從臨港出發——中國大硅片發展現狀》演講中強調道。“硅基材料是電子信息產業鏈不可或缺的基礎,半導體硅片供應的自主可控事關國家安全。”

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  上海新昇半導體科技有限公司董事長李煒

  全球硅片市場預覽

  在整個半導體產業鏈中,硅片處于最上游,貫通整個芯片制造的前道和后道工藝,沒有硅片半導體行業將為無水之源硅片的產量和質量直接制約整個半導體產業及更下游的通信、汽車、計算機等眾多行業的發展。李煒在會上把硅片比作半導體行業的糧食。從全球硅片尺寸更新迭代的趨勢上來講,自2008年的金融危機之后,300毫米硅片已經占據了主流,而對應工藝制程從0.13μm開始一直到現在最先進的3nm,2nm都是可以的。

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  半導體硅片的更新迭代與大尺寸升級

  2020年以來,大數據/新能源/自動化/人工智能等趨勢開啟了新一代電子產品更新,支撐硅片需求爆發式增長。近來市場出現的汽車缺芯潮,蔓延至家電市場。硅片需求量受益于半導體產品的技術革新和終端電子消費品類增加。全球硅片市場進入新一輪的增長。

  全球300mm硅片2020年出貨量約600萬片/月,200mm硅片出貨量雖然排名第二,但份額遠遠落后于300mm硅片。盡管由于新冠疫情,全球半導體晶圓市場在2019年略有下降,但在2020年又重拾增長。2021年第一季度需求強勁,預計21財年將創下全球硅片市場的新出貨量記錄。

  300mm硅片需求增長勢頭強勁,供不應求

  受5G手機換機潮和數據流量爆發等因素影響,存儲芯片成300mm硅片需求增長重要推力之一;此外,電子設備中 CPU、GPU 等高端邏輯芯片大多依賴于300mm晶圓制造。在終端市場持續向好背景下,300mm硅片需求持續增加。

  目前全球300mm硅片產能利用率保持在高位,根據SUMCO預測,2023 年產能利用率超過 100%。300mm硅片供不應求的情況或將持續。

  200mm硅片再次迎來黃金機會

  由于8英寸晶圓制造具有較為成熟的特殊工藝,在新能源汽車、車聯網和工業互聯等領域具有獨特優勢。在產業鏈終端需求不斷上升的趨勢下,8英寸晶圓廠擴產將致使8英寸硅片需求增加。

  雖然硅片是半導體制造的基本原材料,但由于硅片具有較高技術壁壘,所以導致硅片市場集中度較高。目前全球半導體硅片市場呈現寡頭壟斷格局,全球五大硅片供應商日本信越、日本勝高、臺灣環球晶圓、德國世創及韓國SK Siltron中沒有一家是中國大陸的,這五大家沒有一家在中國設立合資企業。但是,這一現象現已被中國本土供應商(如上海硅產業集團,約占2.2%)打破了。國產大硅片迎來了重要發展機遇。

  國內大硅片市場現狀

  國內硅片市場現狀究竟是怎樣的呢?

  “從國際版圖來講,上海硅產業集團做八英寸硅片跟國際上最早的8英寸差了26年,12英寸方面稍微好一點,但也有16年的差距,所以這個行業總體是一個補課的行業。中國半導體市場是第三次專業,從美國到日本,日本到韓國臺灣,現在往中國大陸轉,這是第三次行業轉移。而且我深刻認為第三次行業轉移之后不會轉到外國去了,中國大陸是一個足夠大的市場。”李煒董事長談道。另外,他指出,“現在300mm硅片制造廠不需要新的團隊了,老的團隊,老的廠不斷在建。”

  國內大硅片市場曾一度獲得狂熱投資,在國內地方政府和投資機構積極地參與硅片投資計劃,在這輪狂熱投資后,很多硅片廠最后都沒真正落地,從而進入冷靜期。

  李煒將國內大硅片市場現狀總結如下:

  .國內12英寸/8英寸發展呈現小而散的特點,缺乏國際競爭力。

  .雖然12英寸供給端硅片廠商數量增加,目前,12英寸大硅片只有上海新昇實現了正片的規模化供應,其他廠家測試片開始送樣、認證、及銷售,正片還未通過下游廠商及終端客戶雙重認證,仍需要較長的路。

  .8英寸目前市場供不應求,國內廠商主要以功率半導體為主,市場競爭激烈

  國產大硅片發展機遇

  借助于國家政策東風,國家“02專項”3大關鍵任務之一,重點推進大硅片進展;2014年9月國家集成電路產業投資基金成立;2015年上海市政府兩次召開專題會議,決定發起設立硅產業集團,于是這些都成了硅產業集團成立的產業背景。

  2001年創立了新奧科技。2014年上海市政府決定在臨港設立上海新昇,這個完全按照國家要求建設的,在這基礎上設立了產業集團,使產業和資本能夠融合,這個基礎上收購整合了(公司名稱)以及參股的一家法國公司,2020年在科創板上市。所以硅產業集團現在是一個橫跨歐亞兩洲跨國硅片企業,主要的產能還是在上海,我們現在是中國大陸規模最大,技術最先進的半導體企業。

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  硅產業集團發展大事記

  扎根臨港,目前上海新昇成為唯一大量供貨正片的300mm國產大硅片廠。自2014年在臨港創建新昇開始,2015年開工建設,2016年出了第一根晶棒,2016年在華虹第一片銷售。2018年開始通過認證,2019年是我們非常豐收的一年,我們基本上在中興國際和華虹通過了全普列幾乎10個以上認證。我們在2019年累計出貨100萬片,到今年6月份累積出貨300萬片,今天已經銷售了差不多340萬片。

  “可是為什么做一個硅片,很多新廠都因此夭折了呢?”李煒談到,“300mm大硅片核心技術是一個挑戰極限的過程!”進而,他繼續談到,首先要做400多公斤的晶體,如果你做14納米節點硅片的話,要控制19納米顆粒,這個顆粒也就一角錢那么大,整個硅片上控制幾個顆粒非常難的一件事,另外平整度要求很高,金屬雜質要求非常高,這個過程來講總的來講就是挑戰人類工藝極限的一個過程。

  在大會上,李煒還宣布了新昇立足臨港新片區的三步走發展戰略:

  第一步戰略目標:已建成25萬片/月產能,2021-2022年,產能規模將達30萬片/月,覆蓋28nm及以上工藝節點,兼顧20-14nm工藝節點;

  第二步戰略目標:2023開始會逐步擴向60萬片/月,擬新增的30萬片/月達到產能,將以20-14nm工藝節點為主,兼顧10nm及以下工藝節點,大幅度縮小與國際五大家的規模差距,進一步擴大國內和國際市場份額;

  第三步戰略目標:建設世界級的半導體硅片產業基地,實現每月100萬片產能目標。

  在新傲科技成功解決了我國SOI材料的供應問題,硅產業集團集團內部大力協同,共同開發300mm SOI技術,解決了NPS頂層硅和高阻襯底禁運問題,確保300mm SOI襯底供應,真正實現自主可控!另外,硅產業集團收購Okmetic以來,Okmetic業績大幅增長,已成為硅產業集團上市公司的利潤壓艙石Okmetic已先后完成三個擴產項目,進一步夯實業務能力,強化其在MEMS用高端拋光片和SOI硅片的市場優勢。

 


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