中国芯基石硅片

国产芯片看制造,制造工艺看设备,制造材料看硅片。

19年华为受制于先进制造,20年中芯受制于先进设备,年日韩贸易摩擦期间,日本对韩国实施多种半导体材料禁运,韩国半导体产业不可避免遭受打击。设备和材料是整个半导体产业的支撑,处于产业链最上游,也是最容易被卡脖子的环节。

芯片制造需要用到的半导体材料包括硅片、掩膜版、光刻胶、靶材、特种气体、抛光液等,其中硅片最为重要,硅片所占半导体材料市场份额大约37%,位于半导体制造三大核心材料之首。

硅片为何物?

硅片是光伏、半导体行业广泛使用的基底材料,目前90%以上的芯片都是采用硅基材料制造,我们说制造芯片就像盖房子一层一层往上修,硅片对于芯片,相当于土地,所有的晶体管、布线都是在硅片之上完成的,没有硅片就相当于空中楼阁,无从谈起。

半导体材料经过70多年的发展,从最早的锗、硅,到砷化镓、磷化铟,再到现在碳化硅、氮化镓,历经三代,但第三代半导体材料并不意味着比第一代更先进,而是优势不同,应用不同,第三代半导体更适用于汽车电子、5G通信、特高压等高温高压环境。

但不得不承认,硅材料依然是应用最广泛、市场份额最大的半导体材料,特别是在追求低功耗、高效能的消费电子产品中,硅材料依然不可替代。

硅片的原材料取材方便,硅在地壳中的储量占比26.8%,仅次于氧,随手捡起一块石头,里面就含有相当量的硅,地壳表面有取之不尽的二氧化硅矿石,点砂成芯,芯片的起源就来自于一粒粒沙子。

石英砂冶炼成金属硅之后,经过提纯得到多晶硅,再将多晶硅加热熔融拉制成高纯度硅棒,单晶硅棒经过切片、·磨片、抛光、清洗等步骤得到芯片用硅晶圆,也就是硅片。

硅片长期被国外巨头垄断

近二十年来,半导体级硅片被日德韩垄断的局面几乎没有变化,年,中国台湾的环球晶圆宣布收购德国的siltronic,巨头垄断的局面加剧,全球前五大硅片厂商市场份额超过90%。

硅片之所以被国外垄断,主要是因为纯度要求高,提纯难。光伏级硅片纯度要求达到99.%,也就是6个9,而半导体级硅片对纯度要求极高,至少要达到9个9,先进工艺则需要做到11个9,且对晶体缺陷有着严苛的要求。

硅片纯度不够或存在晶体缺陷,意味着晶圆厂生产的一批晶圆都将报废,所以晶圆厂宁愿花高价购买高质量的硅片,也不愿意购买更低价格的硅片,这是国产硅片的症结之一。

当前全球12寸晶圆占据主流,占比71%,8英寸占比23%,8英寸硅片作为车用电子的主要原材料,12英寸大硅片需求则主要来自存储器和逻辑芯片,靠消费电子拉动。

目前我国生产主流硅片为mm,虽众多企业拓展mm硅片生产线,但产品质量相较国际尖端产品仍有差距。

打破垄断,国产硅片的三大机遇

硅片一直朝着大尺寸方向发展。

自1年出现12英寸硅片以来,之后一段时间18英寸更大硅片被研发,但采用18英寸硅片的产线,面临厂房、设备的配套升级,投入大但成本下降并不明显,18英寸何时仍然是未知数,在这样的形势下,国产硅片迎来追赶良机。

海外巨头谨慎,国产硅片逆市扩产

截至今年3月,全球前六大硅片厂商的占比高达95%,当前各家硅片厂的扩产规划仍相对谨慎,对硅片厂而言,稳健扩产、推动硅片单价抬升,成为了业内共识。

随着半导体产业加速向国内转移,优秀人才的引进,年-年,我国大力扶持硅片产业发展,多地投建硅片厂并扩充产能,过去4年我国硅片产业市场规模以13%的复合年增长率增长,年我国硅片生产.7万片,预计到年将达到.4万片,复合年增长率超过15%。

晶圆厂加速扩产,拉动硅片需求

年,中国大陆半导体设备销售额超过中国台湾,成为全球最大的半导体设备市场。

设备市场销售火爆的背后是国内晶圆厂的加速扩产,在物联网、汽车智能化、5G拉动之下,下游芯片需求快速增长,预计年中国半导体市场规模将增加至.7亿美元。

晶圆厂产线建设一般在1-2年,前期半导体设备最为受益,当晶圆厂产能释放之后,将拉动硅片需求增长,从行业发展规律看,半导体设备最先受益,设备之后是材料。

专项政策+大基金扶持

回顾欧美、日韩的历史经验,芯片产业的发展离不开“无形的手”的支持。芯片产业具备资金密集、技术密集、关联性强等特点,因此其需依托国家支持,在良好的政策环境和政策激励下,产业链才能够发挥协同效应,形成良性的正反馈循环。

年至今,集成电路行业产业政策频出,在“十四五”规划纲要中,强化国家战略科技力量成为未来五年发展的重要目标。

年成立的大基金一期,已投资的半导体材料公司达到8家,预计大基金二期将进一步加码半导体材料领域投资。

大硅片腾飞前夜

沪硅产业:率先实现mm硅片规模化生产,引领大硅片国产替代




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