半导体行业温和复苏，SOI 300mm大硅片时代到来

在过去的二十年中，全球半导体行业受全球GDP增速和技术驱动的影响，经历了“M型”波动。从PC、手机、互联网、智能移动设备，到新能源汽车、人工智能（AI），每一次现象级应用浪潮的出现，都会将半导体营收拉到一个波峰。

1982年，全球半导体行业营收仅为90亿美元，根据世界半导体贸易统计组织数据，预计2024年全球半导体营收将实现16％的增长，2025年，预计全球半导体市场将保持10％以上的年增长率（CAGR）。

WSTS 在6月发布最新预测，将2024年半导体销售额增长速度从13.1%上修到16%，预计今年全球半导体市场将达到6,110亿美元，2025年半导体市场将增长12.5%，达到6,870亿美元。

虽然当前在全球经济下行大环境下，半导体也处于下行周期，但在“黎明前的黑暗”时刻，新能源汽车、AI和卫星通信等新兴应用，也让大家看到了曙光。过去一年中，全球各大公司疯狂投资用于AI的数据中心建设，从AI浪潮中受益最大的芯片公司英伟达（Nvidia）股价从40美元一路上涨到超过200美元。

此外，电动和混合动力汽车依赖于复杂的动力总成系统，需要精确的控制和监控。半导体器件在优化这些系统的效率和性能方面发挥着至关重要的作用，包括电机控制、电池管理和能量转换。预计全球汽车半导体市场将从2024年的719.7亿美元增长到2032年的1230.4亿美元，预测期内复合年增长率为6.9%。

2024年年初至今，全球半导体市场整体有所改善，但复苏慢于预期。预计在AI以及汽车芯片的强力驱动下，半导体产业规模在2030年前有望突破1万亿美元。

半导体复苏，硅片后行

那么作为半导体市场的上游，硅片市场情况如何？ 

在日前由新傲科技、新傲芯翼、沪硅产业及芯原股份主办，SEMI中国与SOI国际产业联盟协办的上，沪硅产业常务副总裁李炜博士和新傲芯翼副总经理王克睿先生接受了《电子工程专辑》等行业专业媒体的采访。

沪硅产业常务副总裁李炜（左五），新傲芯翼副总经理王克睿（左六）接受行业媒体采访

李炜博士表示，作为产业链的上游，硅片市场的复苏会滞后于产业链的下游环节，目前全球硅片市场整体出货量仍然同比增长为负。其中，300mm（12吋）硅片出货量自今年二季度起逐渐复苏；但200mm（8吋）及小尺寸（6吋及以下）硅片市场的需求仍较为疲软，没有看到市场回升态势，产能利用率和出货量的恢复都还需要更多时间。

“展望后市，随着下游客户的进一步库存去化和半导体市场的持续回暖，半导体硅片的出货量增长及价格回暖值得期待。” 李炜博士说道，“但不是那种突然快速复苏，而是温和且缓慢的复苏。”

SOI晶圆产能扩张计划

硅片除了我们传统意义上说的Silicon Wafer，还有一种叫做SOI（Silicon on Insulator，绝缘体上硅）硅片。这种硅片具有三层结构：顶层的单晶硅薄膜（器件层）、中间的二氧化硅绝缘层（BOX层，Buried Oxide Layer）和底层的硅衬底。这种结构能够显著改善电子元件的性能，例如减少寄生电容、降低漏电流、提高开关速度等，因此被广泛应用于高可靠电源芯片、射频（RF）芯片以及硅光子学等领域。

据李炜博士介绍，沪硅的SOI目前主要应用于消费类市场和汽车市场。“未来的发展焦点将会放在300mm产品上，除了传统RFSOI的射频前端应用，还会进一步满足消费类和汽车类的终端产品需求。”

在消费类手机市场中，随着5G频段的增加，射频芯片的性能和数量也呈现增长趋势。据Yole预测，到2028年，全球手机市场中5G手机的占比将达到82%。随着手机市场的复苏，RFSOI的需求将持续增加。

在汽车市场中，新能源汽车相较于传统燃油车，单车芯片的用量是2倍以上。据GlobalData预测，到2035年，燃油车的市场份额将仅剩26%，这将进一步推动汽车市场中芯片需求的增长，进而带动Power SOI需求的增加。

王克睿先生表示，“近年来，沪硅旗下的新傲科技已经完成了150/200mm SOI的产能提升，目前年产能接近60万片，子公司新傲芯翼也已启动300mm SOI的研发及产线建设工作，规划产能40万片/年。到2030年预计会根据市场需求扩展到100万片/年，以应对未来射频及功率类IC需求的不断增长。”

王克睿先生进一步解释道，从目前RFSOI硅片的全球需求来看，每年大概折合8吋150万片。“我们在8吋的产能约为50万片/年，居于全球第二。未来新傲芯翼12吋扩产到40万片/年，并在将来根据市场状况扩产至100万片/年。” 

在SOI领域，沪硅的技术发展方向

目前，沪硅的SOI出货以子公司新傲科技及Okmetic为主，产品主要集中在RF SOI、Power SOI及MEMS SOI方向，可用于射频、功率IC及传感器领域，满足手机、汽车、工业、医疗等市场的需求。

“针对未来边缘计算、物联网等领域，新傲子公司新傲芯翼也正在投入研发力量，除以上提到的产品外，持续开发FDSOI及硅光 SOI，支持更低的功耗及高速光波导连接。” 王克睿表示，汽车行业则对可靠性要求极高，这正好是SOI工艺擅长的，“所以未来公司计划在这些领域继续投入，并将8吋上的现有优势，转移到12吋产品上。尤其是通过改进材料性能，以满足市场对高性能SOI器件的需求。”

沪硅掌握了半导体硅片生产的多项核心技术，包括但不限于300mm、200mm 以及小尺寸半导体硅片相关的直拉单晶生长、磁场直拉单晶生长、热场模拟和设计、大直径硅锭线切割、高精度滚圆、高效低应力线切割、化学腐蚀、双面研磨、边缘研磨、双面抛光、单面抛光、边缘抛光、硅片清洗、外延等技术以及 SOI 制备技术，全面突破了 300mm 近完美单晶生长、超平坦抛光工艺以及极限表征等关键技术瓶颈，并建立了具有国际化水平的 300mm 硅材料极限表征体系。 

新傲芯翼方面，300mm SOI已经研发出国内第一批产品，成为国内首家具备300mm SOI制备工艺的高科技企业。王克睿指出，自公司成立以来，团队始终致力于300mm SOI制备工艺机理的探索与关键工艺的开发，通过不断的技术迭代与创新，已研发出多品类的SOI，目前正在配合客户进行产品导入工艺验证。

通力合作，整合SOI产业链

新傲芯翼300mm SOI关键性原材料为300mm大硅片，该材料源自于新昇，新昇是沪硅集团内的供应商，也是国内十二寸硅片的龙头企业。

在当前全球供应链紧张和原材料短缺的大环境下，据李炜博士透露，新昇在上海和太原双基地的总产能已经超过500k/月，今年年底到达600k/月。

“在既往的供应链危机中，新昇已经充分证明了自己强有力的供应保障能力。近年来，新昇进一步推进原材料多元化，如多晶硅、石英坩埚等核心材料都已经开发了国产供应商，进一步增强了自己的交付能力，保证芯翼300mm衬底供应。” 李炜博士说道，“本土半导体行业的供应链并不是说彻底断了，只是增加了一些难度，至少国外设备企业在成熟工艺方面是非常有意愿合作的。”

据悉沪硅方面，已实现了从300mm到150mm产品尺寸全覆盖，抛光片、SOI片、外延片全覆盖，通过集团内部上下游整合及技术交流，确保沪硅各子公司供应链安全可靠并给予客户强有力的供应链支持。

在对下游供货上，沪硅旗下新傲科技作为国内外主流的SOI材料供应商，其200mm SOI产品已为国内外晶圆厂长期量产稳定供货，涵盖功率、射频、传感器、硅光及逻辑等应用。

王克睿希望，“尤其是在手机、汽车及AI等应用领域，新傲科技联合产业链上下游，共同探索SOI技术的未来发展路径，主动出击建设生态，并推动产业链的进一步整合与优化。” 

SOI技术如何提升存在感？

SOI技术已经提出多年，并且无论从性能还是功耗上都表现优异，但相比CMOS、FinFET等技术来说一直存在感不足，也许需要一些“杀手级应用”来促进SOI技术的发展。

对此王克睿表示，“SOI 技术其实在汽车及手机中都有广泛应用，如手机中的射频模块都有使用SOI，且汽车中通信芯片也都有使用SOI。”

其中，RFSOI得益于全球每年12亿部手机的市场，硅片尺寸将会继续发展并向12吋（300mm）扩张；Power SOI因其高可靠性在汽车及工业领域具有不可替代性；FDSOI因其低功耗在物联网等领域也有相关应用并持续发力；硅光SOI在新兴市场人工智能领域，增速尤为明显。

“总的来说，SOI技术在其特定领域会持续发光发热。” 王克睿说道。

从国内市场来看，看到手机市场用于射频领域的产品对SOI的需求最为旺盛，包含4G/5G及毫米波等，产品涵盖开关、低噪放、天线调谐器等；其次是用于汽车的电源类产品，如BMS中的AFE芯片，汽车网络通信中的CAN/LIN接口芯片等；再次，在人工智能领域的硅光市场也会有相关需求。

那么是哪些因素限制了SOI技术没有被广泛应用？ 

李炜博士认为主要有两点：

1. 生态链及成本问题。SOI生态链目前暂时还不健全，沪硅及芯原每年举办的FDSOI及RFSOI的国际会议都在促进SOI生态链的完善。
2. SOI技术材料及流片成本较高，沪硅也在积极为客户解决这一问题，与新昇相配合，在12寸SOI材料上实现了成本的降低。

“中国的优势是做出物美价廉的产品，在这个层面上，SOI目前确实属于‘奢侈品’，但购买奢侈品的人总是不会缺。通过这两个举措，相信未来SOI技术能逐步得到广泛应用。” 王克睿补充道。

关于沪硅集团

公开资料显示，沪硅属于半导体/集成电路行业，位居产业链上游，在国内外有多家子公司，主营业务为半导体硅片及其他材料的研发、生产和销售。

其中子公司上海新昇 300mm 大硅片技术水平国内领先，实现了“三个全覆盖”，即逻辑工艺与存储工艺产品的全覆盖和规模化销售、国内主要客户的全覆盖、和下游应用逻辑/存储/图像传感器（CIS）芯片的全覆盖；

子公司 Okmetic 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；子公司新傲科技 200mm 及以下尺寸外延片的技术水平国内领先；

子公司新傲科技和 Okmetic 是国际 200mm 及以下尺寸 SOI 硅片的主要供应商之一，技术处于全球先进水平。 

此外，子公司新傲芯翼已完成 300mm 高端硅基材料试验线的建设，正持续进行产品研发和客户送样；