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窥探硅片市场现状:国产大硅片的发展机遇究竟在哪?

时间:2021-09-16 作者:关丽 阅读:
目前第三代半导体很热,但远没有硅片占的比重大,这是集成电路中占比最大的材料,占到了 35-38%之间,而且90%以上的芯片和传感器是基于半导体单晶硅片制成,它支撑整个半导体产业和电子产品市场发展与革新。
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“目前第三代半导体很热,但远没有硅片占的比重大,这是集成电路中占比最大的材料占到了35-38%之间,而且90%以上的芯片和传感器是基于半导体单晶硅片制成,它支撑整个半导体产业和电子产品市场发展与革新。”2021年9月15日,由临港集团主办、ASPENCORE承办的第二届中国(上海)自贸区临港新片区半导体产业发展高峰论坛上,上海新昇半导体科技有限公司董事长李炜在题为《从临港出发——中国大硅片发展现状》演讲中强调道。“硅基材料是电子信息产业链不可或缺的基础,半导体硅片供应的自主可控事关国家安全。”

上海新昇半导体科技有限公司董事长李炜

全球硅片市场预览

在整个半导体产业链中,硅片处于最上游,贯通整个芯片制造的前道和后道工艺,没有硅片半导体行业将为无水之源。硅片的产量和质量直接制约整个半导体产业及更下游的通信、汽车、计算机等众多行业的发展。李炜在会上把硅片比作半导体行业的粮食。从全球硅片尺寸更新迭代的趋势上来讲,自2008年的金融危机之后,300毫米硅片已经占据了市场主流,而对应工艺制程从0.13μm开始一直到现在最先进的3nm,2nm都是可以的。

半导体硅片的更新迭代与大尺寸升级

2020年以来,大数据/新能源/自动化/人工智能等趋势开启了新一代电子产品更新,支撑硅片需求爆发式增长。近来市场出现的汽车缺芯潮,蔓延至家电市场。硅片需求量受益于半导体产品的技术革新和终端电子消费品类增加。全球硅片市场进入新一轮的增长。

全球300mm硅片2020年出货量约600万片/月,200mm硅片出货量虽然排名第二,但份额远远落后于300mm硅片。尽管由于新冠疫情,全球半导体晶圆市场在2019年略有下降,但在2020年又重拾增长。2021年第一季度需求强劲,预计21财年将创下全球硅片市场的新出货量记录。

300mm硅片需求增长势头强劲,供不应求

受5G手机换机潮和数据流量爆发等因素影响,存储芯片成300mm硅片需求增长重要推力之一;此外,电子设备中 CPU、GPU 等高端逻辑芯片大多依赖于300mm晶圆制造。在终端市场持续向好背景下,300mm硅片需求持续增加。

目前全球300mm硅片产能利用率保持在高位,根据SUMCO预测,2023 年产能利用率超过 100%。300mm硅片供不应求的情况或将持续。

200mm硅片再次迎来黄金机会

由于8英寸晶圆制造具有较为成熟的特殊工艺,在新能源汽车、车联网和工业互联等领域具有独特优势。在产业链终端需求不断上升的趋势下,8英寸晶圆厂扩产将致使8英寸硅片需求增加。

虽然硅片是半导体制造的基本原材料,但由于硅片具有较高技术壁垒,所以导致硅片市场集中度较高。目前全球半导体硅片市场呈现寡头垄断格局,全球五大硅片供应商日本信越、日本胜高、台湾环球晶圆、德国世创及韩国SK Siltron中没有一家是中国大陆的,这五大家没有一家在中国设立合资企业。但是,这一现象现已被中国本土供应商(如上海硅产业集团,约占2.2%)打破了。国产大硅片迎来了重要发展机遇。

国内大硅片市场现状

国内硅片市场现状究竟是怎样的呢?

“从国际版图来讲,上海硅产业集团做八英寸硅片跟国际上最早的8英寸差了26年,12英寸方面稍微好一点,但也有16年的差距,所以这个行业总体是一个补课的行业。中国半导体市场是第三次专业,从美国到日本,日本到韩国台湾,现在往中国大陆转,这是第三次行业转移。而且我深刻认为第三次行业转移之后不会转到外国去了,中国大陆是一个足够大的市场。”李炜董事长谈道。另外,他指出,“现在300mm硅片制造厂不需要新的团队了,老的团队,老的厂不断在建。”

国内大硅片市场曾一度获得狂热投资,在国内地方政府和投资机构积极地参与硅片投资计划,在这轮狂热投资后,很多硅片厂最后都没真正落地,从而进入冷静期。

李炜将国内大硅片市场现状总结如下:

.国内12英寸/8英寸发展呈现小而散的特点,缺乏国际竞争力。

.虽然12英寸供给端硅片厂商数量增加,目前,12英寸大硅片只有上海新昇实现了正片的规模化供应,其他厂家测试片开始送样、认证、及销售,正片还未通过下游厂商及终端客户双重认证,仍需要较长的路。

.8英寸目前市场供不应求,国内厂商主要以功率半导体为主,市场竞争激烈

国产大硅片发展机遇 

借助于国家政策东风,国家“02专项”3大关键任务之一,重点推进大硅片进展;2014年9月国家集成电路产业投资基金成立;2015年上海市政府两次召开专题会议,决定发起设立硅产业集团,于是这些都成了硅产业集团成立的产业背景。

2001年创立了新奥科技。2014年上海市政府决定在临港设立上海新昇,这个完全按照国家要求建设的,在这基础上设立了产业集团,使产业和资本能够融合,这个基础上收购整合了(公司名称)以及参股的一家法国公司,2020年在科创板上市。所以硅产业集团现在是一个横跨欧亚两洲跨国硅片企业,主要的产能还是在上海,我们现在是中国大陆规模最大,技术最先进的半导体企业。

硅产业集团发展大事记

扎根临港,目前上海新昇成为唯一大量供货正片的300mm国产大硅片厂。自2014年在临港创建新昇开始,2015年开工建设,2016年出了第一根晶棒,2016年在华虹第一片销售。2018年开始通过认证,2019年是我们非常丰收的一年,我们基本上在中兴国际和华虹通过了全普列几乎10个以上认证。我们在2019年累计出货100万片,到今年6月份累积出货300万片,今天已经销售了差不多340万片。

“可是为什么做一个硅片,很多新厂都因此夭折了呢?”李炜谈到,“300mm大硅片核心技术是一个挑战极限的过程!”进而,他继续谈到,首先要做400多公斤的晶体,如果你做14纳米节点硅片的话,要控制19纳米颗粒,这个颗粒也就一角钱那么大,整个硅片上控制几个颗粒非常难的一件事,另外平整度要求很高,金属杂质要求非常高,这个过程来讲总的来讲就是挑战人类工艺极限的一个过程。

在大会上,李炜还宣布了新昇立足临港新片区的三步走发展战略:

第一步战略目标:已建成25万片/月产能,2021-2022年,产能规模将达30万片/月,覆盖28nm及以上工艺节点,兼顾20-14nm工艺节点;

第二步战略目标:2023开始会逐步扩向60万片/月,拟新增的30万片/月达到产能,将以20-14nm工艺节点为主,兼顾10nm及以下工艺节点,大幅度缩小与国际五大家的规模差距,进一步扩大国内和国际市场份额;

第三步战略目标:建设世界级的半导体硅片产业基地,实现每月100万片产能目标。

在新傲科技成功解决了我国SOI材料的供应问题,硅产业集团集团内部大力协同,共同开发300mm SOI技术,解决了NPS顶层硅和高阻衬底禁运问题,确保300mm SOI衬底供应,真正实现自主可控!另外,硅产业集团收购Okmetic以来,Okmetic业绩大幅增长,已成为硅产业集团上市公司的利润压舱石Okmetic已先后完成三个扩产项目,进一步夯实业务能力,强化其在MEMS用高端抛光片和SOI硅片的市场优势。

责编:Amy Guan

 

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关丽
电子工程专辑(EETimes China)资深产业研究员。
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