意義重大:中國芯再次取得新突破 12英寸大矽片國產化率不再是零

2021-01-11 我為科技狂Tech

移動網際網路時代,智慧型手機成為個人的必需品之一。有很多人也應該是知道的,一臺好的智慧型手機,肯定要有好的處理器晶片。包括臺積電、英特爾、三星在內的廠商可以生產(代工)晶片,但如果沒有上遊的原材料廠商供貨矽晶圓片,臺積電、英特爾、三星等廠商縱然有再先進的工藝,也沒法開工生產。

矽片是生產半導體晶片所用的載體,是半導體最重要的原材料。目前,矽基半導體材料是產量最大、應用最廣的半導體材料。根據SEMI發布的數據顯示,按半導體器件產值來算,2017年,全球95%以上的半導體器件和99%以上的集成電路用的是單晶矽作為襯底材料,化合物半導體市場佔比在5%以內。SEMI還預測,2019年,矽片銷售額在全球半導體製造材料銷售總額中所佔比重最高,達37.29%。需要指出的是,除了矽片外,半導體製造材料還包括電子氣體、光掩模、光刻膠配套化學品、拋光材料、光刻膠、溼法化學品與濺射靶材等材料。

純度在95%-99%的矽稱為工業矽。沙子、礦石中的二氧化矽經過純化,可製成純度在98%以上的矽;高純度矽經過進一步提純,變為純度達99.9999999%至99.999999999%的超純多晶矽。

矽片主要有2英寸(50mm)、3英寸(75mm)、4英寸(100mm)、6英寸(150mm)、8英寸(200mm)和12英寸(300mm)等規格。矽片的尺寸(直徑)越大,每一個矽片上可製造的晶片數量就越多,單位晶片的成本就降低。按製造工藝分,矽片主要有拋光片、外延片和SOI矽片。單晶矽錠經過切割、研磨和拋光處理後得到拋光片。拋光片經過外延生長形成外延片,拋光片經過氧化、鍵合或離子注入等工藝處理後形成SOI矽片。

當前,中國半導體矽片供應高度依賴進口,國產化進程嚴重滯後,與國際先進水平之間的差距十分明顯。在矽片市場中,上海矽產業集團(簡稱「滬矽產業」)作為中國大陸矽片龍頭企在全球半導體矽片市場佔得的份額只有2.2%。更讓人值得注意的是,半導體矽片市場近年來還在進一步向頭部廠商集中,僅日本市佔率就超過50%。

從2016年到2018年,日本信越化學、日本SUMCO、德國Siltronic、中國臺灣環球晶圓、韓國SK Siltron 五家廠商的市場份額從85%上升至93%。其中信越化學的市佔率28.5%, SUMCO佔據25.2%的市場,德國 Siltronic佔有14.7%,中國臺灣環球晶圓為14%,韓國 SK Siltron 的市佔率達10.5%。

好在,矽片市場已經得到了國家的重視,背後的原因則是,雖然全球矽片市場總體規模不大,但至關重要,一旦矽片不能正常供應,將導致整個半導體產業鏈陷入停擺。

作為國內規模最大的半導體矽片製造企業之一,4月20日,滬矽產業成功登陸科創板。一天之內,滬矽產業股價由發行價格3.89元,一路飆升至10.91元,暴漲超180%,最新市值271億元。

滬矽產業於2015年12月成立,主要從事半導體矽片研發、生產和銷售,被行業稱為中國第一大矽晶圓廠,在12英寸和SOI半導體矽片的技術居於領先水平。滬矽產業是在中國內地首個實現12英寸矽片規模化銷售的企業,從此打破了中國12英寸矽片國產化率幾乎為零的局面。

滬矽產業為控股型企業,旗下擁有上海新昇、新傲科技、Okmetic三家控股子公司,並且是法國半導體材料公司Soitec的大股東之一。滬矽產業持有上海新昇98.50%的股權,持有新傲科技89.19%的股份,間接持有Okmetic 100%的股權。

上海新昇成立於2014年6月,是國內首個12英寸大矽片項目的承擔主體,也是目前唯一獲得國家重大項目支持的矽片公司,承擔了國家02專項核心工程之一的「40-28nm集成電路製造用300mm矽片」項目。新傲科技成立於2001年,建成了國內第一條SOI生產線,是中國領先的SOI材料生產基地,以及全球少數的SOI材料規模化供應商之一。目前新傲公司的產品90%以上銷售到美國、日本、歐洲、俄羅斯、韓國、中國臺灣和新加坡等地。Okmetic成立於1985年,位於芬蘭,是一家老牌的矽片生產商,Okmetic主要產品為拋光片和SOI矽片,用於MEMS、傳感器、模擬電路及分離式半導體產品的開發及生產。法國Soitec公司是全球SOI矽片和其他工程基片的領先供應商,Soitec生產的SOI矽片在全球市場中超80%。

據滬矽產業在2019年4月公布的上市公告書顯示,上海國資委旗下的上海國盛(集團)有限公司(以下簡稱「國盛集團」)和國家集成電路產業投資基金股份有限公司(以下簡稱「國家大基金」)為滬矽產業並列第一大股東,持股比例均為30.48%。本次發行後,國盛集團與國家大基金依然為公司並列第一大股東,持股比例均為22.86%,兩大「國家隊」股東持股超40%。

根據華夏幸福產業研究院與品利基金報告顯示,2019年,中國6英寸半導體矽片需求2000萬片/年,8英寸矽片需求1200萬片/年,12英寸矽片需求750萬片/年。並且根據對2018年-2019年中國半導體製造產線梳理,基於目前產能、未來計劃產能、以及投資額度測算,製造廠對12英寸大矽片的需求:2019年約60萬片/月,折合720萬片/年;2023年需求約500萬片/月,折合6000萬片/年。

2019年6月,6英寸矽片國產化率超過50%,8英寸矽片國產化率10%,12英寸矽片國產化率小於1%,且國產12英寸矽片在國內晶圓廠中大都為測控片,正片銷售較少。滬矽產業在招股書中明確表示,「300mm矽片國產化率此前幾乎為0%的局面。」

過去幾年來,多項重大投資在啟動中,大都鎖定12英寸大矽片。除了此次滬矽產業上市募集17.5億元用於12英寸矽片的技術研發和產業化二期項目之外,滬矽產業旗下上海新昇、中環股份、協鑫集成、中芯晶圓等大項目也都紛紛上馬。

國產矽片龍頭中環股份在2019年業績說明會上稱,8英寸矽片總規劃產能105萬片/月,目前天津工廠滿產,無錫工廠2條線已在2019年9月完成驗收進入投產狀態,其中天津30萬片/月、宜興12萬片/月已達產,宜興持續新設備進駐調試投產。12英寸矽片總規劃產能62萬片/月,天津2萬片/月已在2019年一季度投產並向全球客戶送樣,無錫工廠預計2020年開始投產。

上海新昇的300mm大矽片項目從2017年第二季度已開始向中芯國際等晶片代工企業提供正片進行認證,2017年實現了擋片、陪片、測試片等產品的銷售。上海新昇當前大矽片產能達5至6萬片/月,並且處於產能持續提升的過程中。

2019年底,上海新昇CEO邱慈雲曾公布,上海新昇在國內、外的客戶超過30家,12英寸大矽片已通過3D NAND存儲器驗證,矽晶圓累計出貨量超過100萬片。邱慈雲表示,上海新昇是唯一一家國產12英寸大矽片已量產的企業;矽晶圓累計出貨量超100萬片;器件正片累計出貨量超75000件;國內外、客戶超過30家,12英寸大矽片已通過3D NAND存儲器認證。

上海新昇的目標是成為中國的國際矽片供應商,目前現有產能15萬片/月,二期30萬片/月的產能已在設備搬入階段;現有廠區可容納60萬片;擴建用地可達100萬片/月的產能。

其他業者包括,中芯晶圓的12英寸大矽片於2019年12月下線;徐州鑫晶半導體的12英寸大矽片長晶產線於2019年12月試產,並已陸續向國內和德國等多家客戶發送試驗樣片;杭州中欣晶圓於2019年12月30日12時半導體矽拋光片順利下線,量產時月產能能達3萬片;年產480萬片12英寸大矽片的中晶嘉興項目計劃於2020年底一期生產線試生產。

不得不提的是,在矽晶圓領域,特別是大矽片,由於中國起步較晚、技術底子薄,因此無論是已實現量產的滬矽產業(上海新昇)12英寸矽片項目,還是正在籌建、以及爬坡的各個產線,都還只是處於國產大矽片自給之路的開端,後期任重而道遠,還需要不斷努力、堅持和投入。

如今,超2000億元規模的大基金二期正在有序推進,投資將向設計、材料、設備等領域傾斜,大矽片無疑將成為重點關注對象之一。在強勁的市場需求拉動與頂層規劃的引領下,四處播種的大矽片產業終將迎來收穫的季節。

(我為科技狂整理)

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