晶圓制造基礎(chǔ)原材料硅片相關(guān)探討

近年來，在國內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)持續(xù)快速發(fā)展的帶動(dòng)下，上游專用材料產(chǎn)業(yè)也迎來了快速發(fā)展。就半導(dǎo)體材料而言，其主要被用于晶圓制造和芯片封裝環(huán)節(jié)。

據(jù)SEMI報(bào)告統(tǒng)計(jì)，2016年晶圓制造材料市場為 247 億美元， 封裝材料市場為 196 億美元，合計(jì) 443 億美元。在晶圓制造以及封裝材料中，硅片和封裝基板分別是規(guī)模占比最大的細(xì)分子行業(yè)，占比達(dá) 1/3 以上。

硅片作為晶圓制造基礎(chǔ)原材料，近來得到了國家在政策和資本等各方面的大力支持，本文將就硅片進(jìn)行相關(guān)探討。

一、硅片簡介

硅片是最重要的半導(dǎo)體材料， 目前90％以上的芯片和傳感器是基于半導(dǎo)體單晶硅片制造而成。硅片是由純度很高的結(jié)晶硅制成，與其他材料相比，結(jié)晶硅的分子結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定，很少有自由電子產(chǎn)生，因此其導(dǎo)電性極低。半導(dǎo)體器件則是通過對硅片進(jìn)行光刻、離子注入等手段，改變硅的分子結(jié)構(gòu)進(jìn)而提高其導(dǎo)電性，最終獲得的一 種具備較低導(dǎo)電能力的產(chǎn)品。

按照尺寸規(guī)格不同，硅片可分為 4 英寸、5 英寸、6 英寸、8 英寸和 12 英寸等，尺寸越大，晶圓能切割下的芯片就越多，成本就更低，對設(shè)備和工藝的要求則越高。

早在 20 世紀(jì) 60 年代，就有了0.75 英寸（約 20mm）左右的單晶硅片。隨后在 1965 年左右隨著摩爾定律的提出，集成電路用硅片開始進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期。目前主流的硅片為 300mm（12 英寸）、 200mm（8 英寸） 和150mm（6 英寸）， 其中， 300mm 硅片自 2009 年開始市場份額超過 50％，到 2015 年的份額已經(jīng)達(dá)到 78％， 預(yù)計(jì) 2020 年300mm（12 英寸）晶圓片將成為主流， 18 英寸(450mm)的硅片則將開始投入使用。

二、硅片市場

根據(jù) SEMI 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，全球半導(dǎo)體硅片市場規(guī)模在 2009 年受經(jīng)濟(jì)危機(jī)影響而急劇下滑，2010 年大幅反彈。2011 年到 2013 年，由于 300 毫米大硅片的普及造成硅片單位面積的制造成本下降，同時(shí)加上企業(yè)擴(kuò)能競爭激烈，2013 年全球硅片的市場規(guī)模只有 75 億美金，連續(xù)兩年下降。2014 年受汽車電子及智能終端的需求帶動(dòng)，12 寸大硅片價(jià)格止跌反彈，全球硅片出貨量與市場規(guī)模開始復(fù)蘇。根據(jù) Gartner的預(yù)測，到 2020 年全球硅片市場規(guī)模將達(dá)到 110 億美元左右。

資料來源 ： Gartner、方正證券研究所

三、硅片產(chǎn)業(yè)格局

由于硅材料的高壟斷性，全球只有大約10家企業(yè)能夠制造，其中前5家企業(yè)占有92%的市場份額。

世界頭兩名集成電路用硅片制造商都集中于日本，信越(Shin-Etsu)和SUMCO，占全球60以上%；這兩家企業(yè)生產(chǎn)的大尺寸硅片（200毫米和300毫米）則占全球的70%以上，形成絕對壟斷和極高的技術(shù)壁壘。其他硅片生產(chǎn)廠商包括***環(huán)球晶圓(Global Wafer)、德國世創(chuàng)(Siltronic)、韓國LG Siltron、法國Soitec、***合晶(Wafer Works)、芬蘭Okmetic、***嘉晶(Episil)。

排名前五的硅片制造廠商

由于硅片生產(chǎn)過程非常復(fù)雜，技術(shù)壁壘極高，加上中國技術(shù)發(fā)展起步較晚，導(dǎo)致中國本土國產(chǎn)化比率相當(dāng)?shù)汀?/p>

不過隨著近來國家在政策和資本等各方面給予大力支持，中國本土企業(yè)在市場、政策、資金的推動(dòng)下開始快速發(fā)展。

目前中國大陸已有不少半導(dǎo)體硅片供應(yīng)商，包括上海新昇半導(dǎo)體、上海新傲、有研新材料、金瑞泓，河北普興、南京國盛等。

硅片作為大多數(shù)半導(dǎo)體器件的基礎(chǔ)核心材料，其國產(chǎn)化在中國的高端制造領(lǐng)域具有非凡的國家戰(zhàn)略意義，我們要繼續(xù)努力推進(jìn)，爭取早入實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代。