意義重大:中國(guó)芯再次取得新突破 12英寸大硅片國(guó)產(chǎn)化率不再是零
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2020-06-23 13:43

移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代,智能手機(jī)成為個(gè)人的必需品之一。有很多人也應(yīng)該是知道的,一臺(tái)好的智能手機(jī),肯定要有好的處理器芯片。包括臺(tái)積電、英特爾、三星在內(nèi)的廠商可以生產(chǎn)(代工)芯片,但如果沒(méi)有上游的原材料廠商供貨硅晶圓片,臺(tái)積電、英特爾、三星等廠商縱然有再先進(jìn)的工藝,也沒(méi)法開(kāi)工生產(chǎn)。
硅片是生產(chǎn)半導(dǎo)體芯片所用的載體,是半導(dǎo)體最重要的原材料。目前,硅基半導(dǎo)體材料是產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣的半導(dǎo)體材料。根據(jù)SEMI發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示,按半導(dǎo)體器件產(chǎn)值來(lái)算,2017年,全球95%以上的半導(dǎo)體器件和99%以上的集成電路用的是單晶硅作為襯底材料,化合物半導(dǎo)體市場(chǎng)占比在5%以內(nèi)。SEMI還預(yù)測(cè),2019年,硅片銷售額在全球半導(dǎo)體制造材料銷售總額中所占比重最高,達(dá)37.29%。需要指出的是,除了硅片外,半導(dǎo)體制造材料還包括電子氣體、光掩模、光刻膠配套化學(xué)品、拋光材料、光刻膠、濕法化學(xué)品與濺射靶材等材料。
純度在95%-99%的硅稱為工業(yè)硅。沙子、礦石中的二氧化硅經(jīng)過(guò)純化,可制成純度在98%以上的硅;高純度硅經(jīng)過(guò)進(jìn)一步提純,變?yōu)榧兌冗_(dá)99.9999999%至99.999999999%的超純多晶硅。
硅片主要有2英寸(50mm)、3英寸(75mm)、4英寸(100mm)、6英寸(150mm)、8英寸(200mm)和12英寸(300mm)等規(guī)格。硅片的尺寸(直徑)越大,每一個(gè)硅片上可制造的芯片數(shù)量就越多,單位芯片的成本就降低。按制造工藝分,硅片主要有拋光片、外延片和SOI硅片。單晶硅錠經(jīng)過(guò)切割、研磨和拋光處理后得到拋光片。拋光片經(jīng)過(guò)外延生長(zhǎng)形成外延片,拋光片經(jīng)過(guò)氧化、鍵合或離子注入等工藝處理后形成SOI硅片。

當(dāng)前,中國(guó)半導(dǎo)體硅片供應(yīng)高度依賴進(jìn)口,國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程嚴(yán)重滯后,與國(guó)際先進(jìn)水平之間的差距十分明顯。在硅片市場(chǎng)中,上海硅產(chǎn)業(yè)集團(tuán)(簡(jiǎn)稱“滬硅產(chǎn)業(yè)”)作為中國(guó)大陸硅片龍頭企在全球半導(dǎo)體硅片市場(chǎng)占得的份額只有2.2%。更讓人值得注意的是,半導(dǎo)體硅片市場(chǎng)近年來(lái)還在進(jìn)一步向頭部廠商集中,僅日本市占率就超過(guò)50%。
從2016年到2018年,日本信越化學(xué)、日本SUMCO、德國(guó)Siltronic、中國(guó)臺(tái)灣環(huán)球晶圓、韓國(guó)SK Siltron 五家廠商的市場(chǎng)份額從85%上升至93%。其中信越化學(xué)的市占率28.5%, SUMCO占據(jù)25.2%的市場(chǎng),德國(guó) Siltronic占有14.7%,中國(guó)臺(tái)灣環(huán)球晶圓為14%,韓國(guó) SK Siltron 的市占率達(dá)10.5%。

好在,硅片市場(chǎng)已經(jīng)得到了國(guó)家的重視,背后的原因則是,雖然全球硅片市場(chǎng)總體規(guī)模不大,但至關(guān)重要,一旦硅片不能正常供應(yīng),將導(dǎo)致整個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈陷入停擺。
作為國(guó)內(nèi)規(guī)模最大的半導(dǎo)體硅片制造企業(yè)之一,4月20日,滬硅產(chǎn)業(yè)成功登陸科創(chuàng)板。一天之內(nèi),滬硅產(chǎn)業(yè)股價(jià)由發(fā)行價(jià)格3.89元,一路飆升至10.91元,暴漲超180%,最新市值271億元。
滬硅產(chǎn)業(yè)于2015年12月成立,主要從事半導(dǎo)體硅片研發(fā)、生產(chǎn)和銷售,被行業(yè)稱為中國(guó)第一大硅晶圓廠,在12英寸和SOI半導(dǎo)體硅片的技術(shù)居于領(lǐng)先水平。滬硅產(chǎn)業(yè)是在中國(guó)內(nèi)地首個(gè)實(shí)現(xiàn)12英寸硅片規(guī)?;N售的企業(yè),從此打破了中國(guó)12英寸硅片國(guó)產(chǎn)化率幾乎為零的局面。
滬硅產(chǎn)業(yè)為控股型企業(yè),旗下?lián)碛猩虾P聲N、新傲科技、Okmetic三家控股子公司,并且是法國(guó)半導(dǎo)體材料公司Soitec的大股東之一。滬硅產(chǎn)業(yè)持有上海新昇98.50%的股權(quán),持有新傲科技89.19%的股份,間接持有Okmetic 100%的股權(quán)。



上海新昇成立于2014年6月,是國(guó)內(nèi)首個(gè)12英寸大硅片項(xiàng)目的承擔(dān)主體,也是目前唯一獲得國(guó)家重大項(xiàng)目支持的硅片公司,承擔(dān)了國(guó)家02專項(xiàng)核心工程之一的“40-28nm集成電路制造用300mm硅片”項(xiàng)目。新傲科技成立于2001年,建成了國(guó)內(nèi)第一條SOI生產(chǎn)線,是中國(guó)領(lǐng)先的SOI材料生產(chǎn)基地,以及全球少數(shù)的SOI材料規(guī)模化供應(yīng)商之一。目前新傲公司的產(chǎn)品90%以上銷售到美國(guó)、日本、歐洲、俄羅斯、韓國(guó)、中國(guó)臺(tái)灣和新加坡等地。Okmetic成立于1985年,位于芬蘭,是一家老牌的硅片生產(chǎn)商,Okmetic主要產(chǎn)品為拋光片和SOI硅片,用于MEMS、傳感器、模擬電路及分離式半導(dǎo)體產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)及生產(chǎn)。法國(guó)Soitec公司是全球SOI硅片和其他工程基片的領(lǐng)先供應(yīng)商,Soitec生產(chǎn)的SOI硅片在全球市場(chǎng)中超80%。
據(jù)滬硅產(chǎn)業(yè)在2019年4月公布的上市公告書(shū)顯示,上海國(guó)資委旗下的上海國(guó)盛(集團(tuán))有限公司(以下簡(jiǎn)稱“國(guó)盛集團(tuán)”)和國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱“國(guó)家大基金”)為滬硅產(chǎn)業(yè)并列第一大股東,持股比例均為30.48%。本次發(fā)行后,國(guó)盛集團(tuán)與國(guó)家大基金依然為公司并列第一大股東,持股比例均為22.86%,兩大“國(guó)家隊(duì)”股東持股超40%。

根據(jù)華夏幸福產(chǎn)業(yè)研究院與品利基金報(bào)告顯示,2019年,中國(guó)6英寸半導(dǎo)體硅片需求2000萬(wàn)片/年,8英寸硅片需求1200萬(wàn)片/年,12英寸硅片需求750萬(wàn)片/年。并且根據(jù)對(duì)2018年-2019年中國(guó)半導(dǎo)體制造產(chǎn)線梳理,基于目前產(chǎn)能、未來(lái)計(jì)劃產(chǎn)能、以及投資額度測(cè)算,制造廠對(duì)12英寸大硅片的需求:2019年約60萬(wàn)片/月,折合720萬(wàn)片/年;2023年需求約500萬(wàn)片/月,折合6000萬(wàn)片/年。
2019年6月,6英寸硅片國(guó)產(chǎn)化率超過(guò)50%,8英寸硅片國(guó)產(chǎn)化率10%,12英寸硅片國(guó)產(chǎn)化率小于1%,且國(guó)產(chǎn)12英寸硅片在國(guó)內(nèi)晶圓廠中大都為測(cè)控片,正片銷售較少。滬硅產(chǎn)業(yè)在招股書(shū)中明確表示,“300mm硅片國(guó)產(chǎn)化率此前幾乎為0%的局面。”
過(guò)去幾年來(lái),多項(xiàng)重大投資在啟動(dòng)中,大都鎖定12英寸大硅片。除了此次滬硅產(chǎn)業(yè)上市募集17.5億元用于12英寸硅片的技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化二期項(xiàng)目之外,滬硅產(chǎn)業(yè)旗下上海新昇、中環(huán)股份、協(xié)鑫集成、中芯晶圓等大項(xiàng)目也都紛紛上馬。
國(guó)產(chǎn)硅片龍頭中環(huán)股份在2019年業(yè)績(jī)說(shuō)明會(huì)上稱,8英寸硅片總規(guī)劃產(chǎn)能105萬(wàn)片/月,目前天津工廠滿產(chǎn),無(wú)錫工廠2條線已在2019年9月完成驗(yàn)收進(jìn)入投產(chǎn)狀態(tài),其中天津30萬(wàn)片/月、宜興12萬(wàn)片/月已達(dá)產(chǎn),宜興持續(xù)新設(shè)備進(jìn)駐調(diào)試投產(chǎn)。12英寸硅片總規(guī)劃產(chǎn)能62萬(wàn)片/月,天津2萬(wàn)片/月已在2019年一季度投產(chǎn)并向全球客戶送樣,無(wú)錫工廠預(yù)計(jì)2020年開(kāi)始投產(chǎn)。
上海新昇的300mm大硅片項(xiàng)目從2017年第二季度已開(kāi)始向中芯國(guó)際等芯片代工企業(yè)提供正片進(jìn)行認(rèn)證,2017年實(shí)現(xiàn)了擋片、陪片、測(cè)試片等產(chǎn)品的銷售。上海新昇當(dāng)前大硅片產(chǎn)能達(dá)5至6萬(wàn)片/月,并且處于產(chǎn)能持續(xù)提升的過(guò)程中。
2019年底,上海新昇CEO邱慈云曾公布,上海新昇在國(guó)內(nèi)、外的客戶超過(guò)30家,12英寸大硅片已通過(guò)3D NAND存儲(chǔ)器驗(yàn)證,硅晶圓累計(jì)出貨量超過(guò)100萬(wàn)片。邱慈云表示,上海新昇是唯一一家國(guó)產(chǎn)12英寸大硅片已量產(chǎn)的企業(yè);硅晶圓累計(jì)出貨量超100萬(wàn)片;器件正片累計(jì)出貨量超75000件;國(guó)內(nèi)外、客戶超過(guò)30家,12英寸大硅片已通過(guò)3D NAND存儲(chǔ)器認(rèn)證。
上海新昇的目標(biāo)是成為中國(guó)的國(guó)際硅片供應(yīng)商,目前現(xiàn)有產(chǎn)能15萬(wàn)片/月,二期30萬(wàn)片/月的產(chǎn)能已在設(shè)備搬入階段;現(xiàn)有廠區(qū)可容納60萬(wàn)片;擴(kuò)建用地可達(dá)100萬(wàn)片/月的產(chǎn)能。
其他業(yè)者包括,中芯晶圓的12英寸大硅片于2019年12月下線;徐州鑫晶半導(dǎo)體的12英寸大硅片長(zhǎng)晶產(chǎn)線于2019年12月試產(chǎn),并已陸續(xù)向國(guó)內(nèi)和德國(guó)等多家客戶發(fā)送試驗(yàn)樣片;杭州中欣晶圓于2019年12月30日12時(shí)半導(dǎo)體硅拋光片順利下線,量產(chǎn)時(shí)月產(chǎn)能能達(dá)3萬(wàn)片;年產(chǎn)480萬(wàn)片12英寸大硅片的中晶嘉興項(xiàng)目計(jì)劃于2020年底一期生產(chǎn)線試生產(chǎn)。
不得不提的是,在硅晶圓領(lǐng)域,特別是大硅片,由于中國(guó)起步較晚、技術(shù)底子薄,因此無(wú)論是已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的滬硅產(chǎn)業(yè)(上海新昇)12英寸硅片項(xiàng)目,還是正在籌建、以及爬坡的各個(gè)產(chǎn)線,都還只是處于國(guó)產(chǎn)大硅片自給之路的開(kāi)端,后期任重而道遠(yuǎn),還需要不斷努力、堅(jiān)持和投入。
如今,超2000億元規(guī)模的大基金二期正在有序推進(jìn),投資將向設(shè)計(jì)、材料、設(shè)備等領(lǐng)域傾斜,大硅片無(wú)疑將成為重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象之一。在強(qiáng)勁的市場(chǎng)需求拉動(dòng)與頂層規(guī)劃的引領(lǐng)下,四處播種的大硅片產(chǎn)業(yè)終將迎來(lái)收獲的季節(jié)。