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夯實(shí)中國(guó)“芯”基建
，上海超硅等半導(dǎo)體硅片企業(yè)收獲全球大廠青睞

2023-10-12 16:03:07來(lái)源：今日熱點(diǎn)網(wǎng)

硅片是中國(guó)“芯”的基建

，也是中國(guó)新基建的基石之一。

在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中，硅片作為芯片制造的重要核心主材

，在芯片制造中起到關(guān)鍵性的作用。硅片的質(zhì)量、尺寸、成本等直接影響著芯片的性能和競(jìng)爭(zhēng)力

。

處在中國(guó)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型周期與全球技術(shù)創(chuàng)新周期雙重疊加的歷史交匯點(diǎn)上，中國(guó)半導(dǎo)體硅片市場(chǎng)成為全球增速最快的市場(chǎng)

。根據(jù)SEMI（國(guó)際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)）統(tǒng)計(jì)

，2021年中國(guó)半導(dǎo)體硅片銷(xiāo)售額達(dá)到16.56億美元，2016-2021年CAGR達(dá)到27.08%

，遠(yuǎn)超同期全球半導(dǎo)體硅片增速

。

在此背景下，工業(yè)和信息化部

、科學(xué)技術(shù)部等部門(mén)近年來(lái)陸續(xù)出臺(tái)發(fā)布了半導(dǎo)體硅片研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化等系列政策

，將半導(dǎo)體硅片產(chǎn)業(yè)納入集成電路整體產(chǎn)業(yè)規(guī)劃布局中

，極大地鼓舞了相關(guān)企業(yè)加快發(fā)展

。而以滬硅產(chǎn)業(yè)（688126.SH）、上海超硅

、奕斯偉等為代表的半導(dǎo)體硅片企業(yè)

，在12英寸硅片關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)中取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，加速了國(guó)產(chǎn)化滲透率提升

。

夯實(shí)中國(guó)“芯”基建

，國(guó)產(chǎn)硅片破局海外壟斷

眾所周知，芯片是信息時(shí)代

、人工智能時(shí)代的“鋼筋水泥”

，而半導(dǎo)體硅片則是芯片制造的基石，也是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的上游環(huán)節(jié)

。

半導(dǎo)體硅片是指由硅單晶錠切割而成的薄片

，又稱硅晶圓片，是芯片制造的核心主材之一

。得益于其熔點(diǎn)高

，禁帶寬度大的優(yōu)異物理性能和豐富的存儲(chǔ)量，硅基半導(dǎo)體材料是目前產(chǎn)量最大

、應(yīng)用最廣的半導(dǎo)體材料

。根據(jù)SEMI數(shù)據(jù)，全球半導(dǎo)體材料市場(chǎng)規(guī)模在2021年達(dá)到643億美元

，同比增長(zhǎng)15.9%

。其中

，硅片約占整體半導(dǎo)體材料市場(chǎng)比重的33%，是半導(dǎo)體材料的核心

。

回顧硅片的發(fā)展歷史

，從1965年首次生產(chǎn)2英寸硅片到2000年12英寸硅片實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，半導(dǎo)體硅片在“摩爾定律”的驅(qū)動(dòng)下向大尺寸方向不斷發(fā)展

。根據(jù)SEMI統(tǒng)計(jì)

，2020年12英寸硅片占比約67.2%，8英寸硅片占比25.5%

，6英寸及以下占比7.3%

。硅片尺寸越大，單位面積產(chǎn)出的芯片數(shù)量也會(huì)隨之增加

，因此12英寸硅片的性價(jià)比更優(yōu)

。但與此同時(shí)，生產(chǎn)更大直徑硅片所需要的生產(chǎn)工藝改進(jìn)成本

、設(shè)備性能提升

，也給廠商帶來(lái)更大的挑戰(zhàn)。

從硅片質(zhì)量要求來(lái)看

，光伏行業(yè)對(duì)硅片純度的需求為99.9999%

。而用于集成電路制作和半導(dǎo)體器件加工的電子級(jí)硅片對(duì)純度則有著更高的要求，純度需達(dá)到99.999999999%

，對(duì)雜質(zhì)的容許率相當(dāng)于一顆方糖投入西湖

。同時(shí)，半導(dǎo)體硅片還對(duì)硅片的平整度

、光滑度有更高要求

。12英寸硅片的平整度必須控制在1nm，相當(dāng)于上海到北京

，路面起伏不能超過(guò)30厘米

。

從硅片的制作流程來(lái)看，硅片尤其是大尺寸硅片的制作需要精密的機(jī)器設(shè)備

、成熟的工藝流程

，以及優(yōu)秀的技術(shù)人才等全方面配合。目前

，硅棒的制作普遍采用直拉法生長(zhǎng)工藝

，即將多晶硅熔化在長(zhǎng)晶爐坩堝中，再?gòu)娜廴诠柚欣е瞥晒璋?div id="m50uktp" class="box-center"> 。想要制?2英寸的硅棒

，需要一口直徑達(dá)到32英寸的坩堝，并且要求坩堝高度純凈

。打造這樣一口純凈的坩堝就具有極高的門(mén)檻

。同時(shí)

，制作的硅棒越粗，對(duì)鍋里熔融硅的需求也更多

，這對(duì)拉晶過(guò)程中的溫度

、提拉速度、旋轉(zhuǎn)速度和提拉時(shí)間都提出了更高的要求

。此外

，制作過(guò)程中還需要處理隨之而來(lái)的熔融硅對(duì)流、溫度梯度等物理問(wèn)題

。

正因如此

，半導(dǎo)體硅片的提純和加工技術(shù)門(mén)檻極高帶來(lái)研發(fā)周期長(zhǎng)、資金投入大等特點(diǎn)

，使得全球的半導(dǎo)體硅片市場(chǎng)形成高度壟斷

。據(jù)SEMI統(tǒng)計(jì)，2020年全球前五大硅片制造商為日本信越

、SUMCO

、環(huán)球晶圓、SK Siltron和世創(chuàng)

，他們共同占據(jù)著全球半導(dǎo)體硅片市場(chǎng)87%的份額

。

與國(guó)際主要半導(dǎo)體硅片供應(yīng)商相比，中國(guó)大陸半導(dǎo)體硅片企業(yè)起步較晚

，在關(guān)鍵設(shè)備和硅單晶拉制

、拋光

、外延等核心技術(shù)上較為薄弱

，能夠生產(chǎn)12英寸及以上硅片的企業(yè)數(shù)量不多，且良率有很大提升空間

。

不過(guò)

，近年來(lái)在國(guó)家政策支持和市場(chǎng)需求驅(qū)動(dòng)下，國(guó)內(nèi)涌現(xiàn)出多家半導(dǎo)體硅片廠商

，包括滬硅產(chǎn)業(yè)

、上海超硅等半導(dǎo)體硅片龍頭企業(yè)，其憑借自身在技術(shù)工藝

、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)等優(yōu)勢(shì)

，打破了中國(guó)在12英寸硅片技術(shù)上從“0到1”的突破，并與全球知名芯片廠商建立了穩(wěn)定的合作關(guān)系

，正在打破半導(dǎo)體硅片領(lǐng)域的海外壟斷

。

屢受?chē)?guó)際頭部廠商認(rèn)可，國(guó)產(chǎn)硅片廠商并驅(qū)爭(zhēng)先

在硅片產(chǎn)業(yè)鏈中

，上游為原材料硅礦

，中游為硅片制造商

，下游是芯片制造商。硅片要經(jīng)過(guò)下游芯片制造商的認(rèn)證

，才能發(fā)生訂單交易

。下游的芯片制造企業(yè)對(duì)硅片供應(yīng)商的產(chǎn)品質(zhì)量有著嚴(yán)苛的要求，對(duì)供應(yīng)商的選擇高度嚴(yán)謹(jǐn)

。因此

，硅片生產(chǎn)企業(yè)與芯片制造企業(yè)建立正式合作關(guān)系前，除了需要通過(guò)業(yè)內(nèi)質(zhì)量管理體系認(rèn)證外

，還需經(jīng)歷長(zhǎng)時(shí)間的客戶“考察認(rèn)證”

。

以上海超硅為例，據(jù)了解

，其目前客戶包括臺(tái)積電

、聯(lián)電、格羅方德

、中芯國(guó)際

、華虹集團(tuán)等國(guó)際知名晶圓代工企業(yè)，韓國(guó)海力士

、日本鎧俠

、美國(guó)鎂光等國(guó)際存儲(chǔ)芯片龍頭企業(yè)，荷蘭恩智浦

、德國(guó)英飛凌

、美國(guó)德州儀器、日本索尼等國(guó)際半導(dǎo)體IDM龍頭企業(yè)

。在全球排名前20的集成電路制造商中

，已有18家成為上海超硅的正式客戶。

資料顯示

，2008年

，上海超硅在上海松江創(chuàng)立。在15年的發(fā)展歷程中

，上海超硅先后完成了晶體設(shè)備設(shè)計(jì)和制造

、晶體生長(zhǎng)工藝、硅片生產(chǎn)工藝等核心技術(shù)的自主研發(fā)

；建設(shè)并運(yùn)營(yíng)當(dāng)時(shí)全球最先進(jìn)的8英寸輕摻拋光片廠

，同時(shí)建成并運(yùn)營(yíng)12英寸中試線完成了12英寸硅片的技術(shù)積累與市場(chǎng)驗(yàn)證。在技術(shù)

、人才

、市場(chǎng)的扎實(shí)積累下，上海超硅的上海工廠12英寸硅片項(xiàng)目最終于2020年9月順利建成通線，并獲得了國(guó)內(nèi)外知名客戶青睞

。據(jù)報(bào)道

，上海超硅12英寸產(chǎn)線全部投產(chǎn)后，預(yù)計(jì)將占世界大尺寸硅片總用量的5%-10%

。

值得一提的是

，在技術(shù)積累中，上海超硅實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵制造裝備的自主可控

。上海超硅所生產(chǎn)的8英寸

、12英寸產(chǎn)品均使用自主研發(fā)、設(shè)計(jì)

、制造的長(zhǎng)晶爐

，也是全球第三家實(shí)現(xiàn)自主掌握該項(xiàng)技術(shù)的12英寸硅片企業(yè)。

據(jù)業(yè)內(nèi)人士介紹

，長(zhǎng)晶爐是制造硅片的核心設(shè)備

，可以說(shuō)是硅片中的“光刻機(jī)”。國(guó)際主流硅片廠商的長(zhǎng)晶爐大多為公司獨(dú)立設(shè)計(jì)制造或者通過(guò)控股子公司設(shè)計(jì)制造

，其他硅片廠商無(wú)法購(gòu)買(mǎi)

。其他主要的硅片廠商都有自己的獨(dú)立單晶爐供貨商，并且簽訂嚴(yán)格的保密協(xié)定

，導(dǎo)致外界硅片廠商無(wú)法購(gòu)買(mǎi)

，或者只能購(gòu)買(mǎi)到普通單晶爐。所以

，設(shè)備壁壘也是國(guó)內(nèi)廠商目前難以進(jìn)入全球硅片主流供應(yīng)商的重要原因之一

。

除上海超硅之外，滬硅產(chǎn)業(yè)

、奕斯偉等國(guó)內(nèi)硅片企業(yè)也正在迎頭趕上

，推動(dòng)國(guó)產(chǎn)硅片產(chǎn)業(yè)發(fā)展。資料顯示

，滬硅產(chǎn)業(yè)的12英寸硅片已實(shí)現(xiàn)14nm及以上工藝節(jié)點(diǎn)的技術(shù)全覆蓋和國(guó)內(nèi)市場(chǎng)12英寸客戶全覆蓋

，半導(dǎo)體硅片產(chǎn)品已進(jìn)入國(guó)內(nèi)外各大晶圓廠供應(yīng)鏈

，其客戶包含中芯國(guó)際

、華虹宏力、華力微電子

、長(zhǎng)江存儲(chǔ)等國(guó)內(nèi)客戶

、以及臺(tái)積電、聯(lián)電

、格羅方德

、意法半導(dǎo)體等國(guó)際芯片制造廠商。

隨著AI新浪潮、5G手機(jī)等消費(fèi)電子以及數(shù)字化的擴(kuò)展應(yīng)用

，全球半導(dǎo)體行業(yè)有望保持高景氣度

，而越來(lái)越多國(guó)產(chǎn)硅片廠商獲得認(rèn)可，也是中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)夯實(shí)“芯”基建的重要一步

。

免責(zé)聲明：市場(chǎng)有風(fēng)險(xiǎn)

，選擇需謹(jǐn)慎！此文僅供參考

，不作買(mǎi)賣(mài)依據(jù)

。

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