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    硅晶圓價格上漲倒逼國產化加速

    文章出處:網責任編輯:作者: 人氣:-發表時間:2017-10-17 14:26:00

       從今年初開始,半導體產業的關鍵材料之一硅晶圓的價格便不斷上漲,且漲價趨勢正快速從12英寸硅片向8英寸與6英寸蔓延。另有消息稱,臺積電、聯電等代工龍頭企業日前已與日本信越(ShinEtsu)、SUMCO等硅晶圓主要供應商簽訂1~2年短中期合約,其中12英寸硅片簽約價已提高到每片120美元,相比去年年底的75美元上漲60%。

      硅晶圓一直是我國半導體產業鏈的一大短板,目前國內企業只能達到4~6英寸硅片的性能需要,并少量供應8英寸市場,12英寸硅晶圓基本是空白。在市場供給充足之際,這種狀態對整個下游產業或許不會造成重大影響。然而一旦供需失衡,未來國內一些新建的晶圓制造企業或者中小型晶圓廠就有可能陷入產能開出卻無晶圓可用的尷尬局面。因此,提高硅晶圓的國產化率正變得刻不容緩。

      供需缺口仍將進一步擴大

      芯片是在硅晶圓片的基礎上加工制造而成。因此說,硅晶圓產業是集成電路產業的基礎并不過分。然而,今年以來全球范圍內硅片的供應持續吃緊,出現了久違8年的價格連續上漲情形。根據SEMI公布的硅晶圓產業分析報告,今年第二季度全球硅片出貨面積2978百萬平方英寸,連續5個季度出貨量創下歷史新高紀錄。母公司為SUMCO的我國臺灣地區硅晶圓廠商臺勝科副總經理兼發言人趙榮祥日前表示,今年硅晶圓將呈供不應求、價格持續上漲的局面,并且預測2018年至2019年市場的供需狀況將更加緊張。因為屆時中國大陸新建晶圓廠產能將會開出,需求預期將進一步上升。在硅晶圓產能沒有同步增加的前提下,供給將較現在更為吃緊。趙榮祥預計,2017年至2020年硅晶圓市場規模將增長4.3%至5.4%,其中NAND FLASH與邏輯晶圓是主要的驅動力。

      歸納造成近幾個月硅晶圓價格持續上漲的主要原因:首先硅晶圓產業經歷了多年的低潮期,過剩產能得到消化,目前全球主要的硅晶圓生產商的產能已經全開卻仍無法滿足訂單需求,產能持續吃緊。其次是中國大力扶持半導體產業發展,芯片國產化進程提速。在政策的引導下,12英寸晶圓廠投資激增,目前月產能46萬片左右,在建產能約為63萬片。未來,我國12英寸廠單月產能將達到109萬片,加深了硅晶圓供需缺口。此外,智能手機等電子消費品出貨量增加,導致硅晶圓下游的半導體產業進一步回暖,是本輪硅晶圓缺貨潮的深層原因。

      針對上述情況,中國工程院院士、中國科學院半導體研究所研究員梁駿吾在日前召開的“中國曲靖首屆硅晶材料論壇”上指出,集成電路和功率半導體是先進大國競爭的戰略性產業,電子級多晶硅又是發展集成電路產業的基礎。我國雖然已經成為太陽能級多晶硅的生產大國,但是在電子級多晶硅上我國的實力仍然不足。因此,下一階段我國的主要任務是高質量地完成滿足IC和電力電子器件產業需要的電子級多晶硅—單晶硅,以其相關產業鏈的各個環節,大力推進我國內硅晶圓產業的發展刻不容緩。

      12英寸硅片基本是空白

      從全球來看,硅晶圓產業具有很高的壟斷性,全球一半以上的產能集中在日本,而且硅片的尺寸越大、純度越高,壟斷情況就越嚴重。據統計,2015 年全球半導體硅片銷售額前兩名的信越和 Sumco 都是日本公司。其中信越在2015年的銷售額超過21億美元,Sumco銷售額將近20億美元,兩家日本公司市場占有率合計超過50%。德國的 Siltronic(全球排名第三)在2015年的銷售額將近10.5億美元,排名第四到第六的SunEdison Semiconductor、LG Siltron和Global Wafer三家的銷售額在7億~8億美元之間,其他公司的銷售額都在 3 億美元以下。從這組數據可以看出整個行業的壟斷性之高。前六大廠的銷售份額達到92%。

      相較而言,我國硅晶圓產業的差距仍然非常巨大。根據中國電子材料行業協會常務副秘書長袁桐的介紹,2016年國內企業在4~6英寸硅片(含拋光片、外延片)上的產量約為5200萬片,基本可以滿足國內4~6英寸的晶圓需求。具備8英寸硅片和外延片生產能力的有浙江金瑞泓、昆山中辰(臺灣環球晶圓子公司)、北京有研總院、河北普興、南京國盛、中國電科46所以及上海新傲,合計月產能為23.3萬片/月。2016年國內8英寸硅片產量(含拋光片和外延片)總計為120萬片。目前國內對8英寸硅片月需求量約80萬片,2020年開始月需求約750萬~800萬片。供需缺口極大。

      至于12英寸硅晶圓片則一直依賴進口,目前國內的總需求約為50萬片/月,預計到2018年后總需求為110萬~130萬片/月。而目前我國還不具備12英寸硅片的生產能力。對此,袁桐進一步指出:“2016年集成電路主要材料行業中低端產品嚴重過剩的局面得到改善,中、高端產品開始涌現。然而,如何促進高端產品的量產,提升產品的質量穩定性和批次的一致性是行業共同面臨的問題。集中行業力量攻克12英寸硅片技術難題,實現產業化迫在眉睫。”

       推進產業鏈的整體協同發展

      “我國12英寸硅晶圓一直依賴進口的主要原因在于目前國內還沒有掌握大規模量產IC集成電路用的高純大硅片技術。而制造高純大硅片的技術障礙主要是硅的純度和大尺寸硅片的良率問題。對于先進工藝的半導體單晶硅片,純度需要達到11個9以上(即99.999999999%),目前國內還無法實現 ,同時大尺寸硅片對倒角、精密磨削等加工工藝要求很高,國內還沒有掌握高良率的技術能力。”袁桐告訴記者。

      因此,發展硅晶產業應從上游抓起,從電子級多晶硅材料著手,實現產品的高純度,然后依次推動硅晶材料、拉晶、切片、清洗、拋光等產業鏈的協同發展。資料顯示,目前國內從事電子級多晶硅材料研發生產的企業有4~5家,主要有青海黃河上游電子級多晶水電開發有限公司新能源公司、云南冶金云芯硅材股份有限公司、江蘇鑫華半導體材料科技有限公司、洛陽中硅高新科技有限公司等。黃河水電和云芯硅材分別有2200噸的產量和200多噸的產量。目前進入硅材料認證和試用的僅黃河水電和云芯硅材兩家企業,但電子級產品品質還未完全達到國際高端產品水平,產品質量穩定性還需進一步提升,電子級多晶硅成本還有待于進一步下降。

      不過,根據云南冶金云芯硅材股份有限公司董事長白榮林的介紹,目前電子級多晶硅國產化正面臨難得的發展機遇。“目前,我國集成電路用硅材料需求不斷擴大,國內在建或計劃開工的6英寸~12英寸的晶圓生產線達44條,全部投產后國內電子級多晶硅年需求量將增至6000噸左右。這為產業的發展提供了市場基礎。近十余年來,通過對國外技術的引進、消化、吸收、集成再創新,我國企業也形成了成熟的氫化、精餾、還原、尾氣回收等自主知識產權的技術,培養了大批專業人才,還原爐、氫化爐、直拉爐等多晶硅生產關鍵設備已實現國產化。這些都為提升電子級多晶硅的質量和降低制造成本打下了堅實的基礎。目前,云芯硅材產品滿足3英寸至6英寸硅片的要求,性能達到國外進口原料水平,已實現連續穩定供貨,8英寸至12英寸硅片正在試用中。”白榮林表示。

      而隨著電子級多晶硅的國產化逐步取得突破,我國在大硅片領域也在取得進步。有消息稱,上海新昇半導體預計2017年年底將完成第一期產品投產,計劃月產12英寸硅片15萬片,到2020年第二期產品投產,計劃月產30萬片。

      我國硅晶圓產業正在整體推進當中,要想取得突破性的進展,需要產業鏈的整體協同推進。

    AMOSENSE SENDUST core 東睦科達   www.www.whatbettydid.com

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