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中美贸易冲突能否加速硅晶圆国产化之路

http://www.momo35.com   来源:集微网  日期:2018/08/09

  摘要:作为制造半导体产品的核心材料,硅晶圆的重要性不言而喻。目前在半导体硅晶圆市场,国外巨头占据了主要的市场份额,前五大厂商占据全球90%以上份额。而大陆地区也仅仅对8英寸及以下的硅晶圆制造技术有所掌握,12英寸及以上规格的硅晶圆则几乎全部依靠进口。
  
  中美贸易冲突正在愈演愈烈。7月11日,美国贸易代表办公室宣布启动对年贸易额大约2000亿美元的中国商品额外征收10%关税的程序;8月1日,美国贸易代表莱特希泽发表声明,拟将对2000亿美元中国产品加征关税税率从10%提高至25%。从加征的关税清单可以看出,目标对象多为高新技术产业,尤其是正处于产业升级关口的中国半导体行业,更是成为美国重点打击对象。
  
  半导体产业是个高投入、周期长、回报慢的高新技术产业,对于中国来说,确实与美日欧等发达国家还有一定的差距,如何缩小差距俨然已经成为政府和企业最为关注的议题。而从目前来看,切入细分领域并逐步突破或许是国内发展半导体产业的最佳途径。
  
  众所周知,生产一个芯片可能要涉及5000道工艺,而在这么多的工艺制造过程中,硅晶圆是必须使用的核心材料,其重要性不言而喻。
  
  虽然硅晶圆仅为小小的一个圆片,但却蕴藏着巨大的能量,且其技术复杂度难以想象。目前,大陆地区也仅仅对8英寸及以下的硅晶圆制造技术有所掌握,其中小尺寸4-6英寸硅晶圆基本已自给自足,而8英寸和12英寸的自给率仍很低,12英寸及以上规格的硅晶圆则几乎全部依靠进口。
  
  硅晶圆供给市场呈现寡头垄断格局
  
  2015年以前,半导体硅晶圆的出货量一直处于不愠不火的状态;到了2016年,随着全球DRAM和3D NAND Flash的出货量大幅增加,硅晶圆的出货量也开始呈现增长趋势;从2017年初起,由于硅晶圆持续呈现供不应求的态势,推升其报价逐季飙涨,报价涨幅在15%-20%;值得注意的是,截至目前,硅晶圆的涨价趋势仍在延续,且涨价趋势正快速从12英寸向8英寸、6英寸蔓延。
  
  然而,目前在半导体硅晶圆市场,国外巨头占据了主要的市场份额,前五大厂商占据全球90%以上份额。其中,日本信越化学占比27%、日本胜高(SUMCO)占比26%、台环球晶占比17%、德国Siltronic占比13%、韩国SK Siltron(原LG Siltron,2017年被SK集团收购)占比9%。
  
  值得一提的是,与前四大厂商不同,SK Siltron仅供应韩国客户。除此之外,还有法国Soitec、台湾地区台胜科、合晶、嘉晶等企业,但份额相对较小。可以说,目前在硅晶圆市场,日本占据着最大优势,近15年来,日本厂商始终占据硅晶圆50%以上市场份额。
  
  大陆晶圆厂扩建带动硅晶圆需求大增
  
  由于晶圆厂的扩建不断向大陆集聚,使得大陆对于硅晶圆的需求也将只增不减。台胜科副总经理赵荣祥曾指出,大陆地区新建的晶圆厂产能开出将带动硅晶圆需求大增,预估2017-2020年的需求量将大增1.35倍。
  
  来自 ICinsights 数据显示,全球营运中的12英寸晶圆厂数量持续增长,2017年全球共新增8座12英寸晶圆厂,到2020年底,预期全球将再新增9座,届时全球12英寸晶圆厂总数将达到117座。值得一提的是,目前大陆地区已投产12英寸晶圆厂达到10家,在建12英寸晶圆厂项目有15个。
  
  而在8英寸晶圆厂方面,根据 SEMI 预测,8 英寸晶圆厂有望从 2017 年的 194 座增长到 2022 年的 203 座,其中中国新增数占全球 8 英寸新增总数的44%,中国有望成为 8 英寸晶圆产能主力地区。
  
  从晶圆需求总量来看,据中信证券估算,包括NAND、DRAM在内用于存储市场的 12 英寸晶圆需求约占总需求 35%,8英寸晶圆需求约占总需求 27%,用于逻辑芯片的 12 英寸晶圆需求约占 17%。需求上看,目前存储器贡献晶圆需求最多,8英寸中低端应用其次。
  
  大陆地区硅晶圆厂制造现状
  
  从大陆地区硅晶圆制造现状来看,目前,大陆硅晶圆制造领先企业正在加紧扩产8英寸硅晶圆,不断提升12英寸硅晶圆的技术研发投入。
  
  与晶圆代工不同的是,盖一座新硅晶圆厂产能至少要10万片,而成本需4-5亿美金,硅晶圆样品出来后,后续还需晶圆厂、封测厂等下游产业链测试认证。盖厂加认证,估计1.5-2年才能量产,而目前再投资是要投资12寸还是18寸也会是厂商考量重点。
  
  为摆脱硅晶圆严重依赖进口的现象,尤其在硅片全面缺货的影响催化下,大陆地区涌现了一个又一个新的半导体硅片项目。据集微网不完全统计,目前国内至少已有9个硅片项目,包括上海新昇、重庆超硅、宁夏银和、浙江金瑞泓、郑州合晶、宜兴中环晶盛项目、西安高新区项目等,合计投资规模超520亿元人民币。
  
  今年5月30日,国产大硅片部队再新增一员,杭州立昂微电子集成电路用12英寸硅片项目在衢州集聚区正式签约。该项目投资83亿元、规划年产能360万片,其中一期投资35亿元、规划年产180万片。
  
  目前,大陆8英寸硅晶圆已有产线的月产能共计70万片/月,兴建中的产能为26.5万片/月。具备8英寸生产能力的有浙江金瑞泓、昆山中辰(台湾环球晶圆子公司)、北京有研总院,合计月产能为9.3万片/月,远远达不到需求。
  
  此外,在12英寸方面,目前大陆只有上海新晟具备生产能力,上海新昇近日表示,他们的12英寸硅晶圆已经通过了华力微电子的认证,今年底产能可达10万片/月,而最终的产能高达60万片/月。值得注意的是,这与庞大的需求相比远远不够,据相关数据显示,到2020年,大陆12英寸硅晶圆需求量将会达到200万片/月。
  
  通过政策和资金实现半导体材料零突破
  
  总体而言,大尺寸硅晶圆是集成电路制造领域的关键材料,也是大陆半导体产业链的一大短板。虽然目前大陆硅晶圆厂正在疯狂建厂,但8英寸硅晶圆对大陆本土厂商来说,还是非常新的技术,才刚刚发展而已。而在12英寸的发展上,更是有很长的一段路要走。
  
  作为集成电路制造领域的关键材料,如何在硅晶圆领域取得突破,或许可以从半导体整体材料市场来看。天风电子分析师认为,半导体的基础核心材料国产化具有必要性和紧迫性,中国在此板块起步较晚,需要通过一系列政策和资金的扶持来推动国产化。
  
  首先,可以通过前期政策扶持助力半导体材料实现零的突破。国家制定了863计划、02转向来加速国产化进度,在硅片领域、靶材、封装基板、湿电子化学品、电子气体、CMP、光刻胶都发布了指导、目录、纲要来推进先进产品、工艺的研发和制造。从下图可知,通过前期的政策扶持,材料和零部件国产化进展喜人,部分实现50%国产化率,但大多数产品仍未实现突破,仍需努力。
  
  其次,可以通过后期积极寻求海外并购,补足技术,缩短大尺寸硅片国产化进程。上海硅产业投资成立于 2015 年 11 月,注册资本 20 亿元,出资方包括国家集成电路产业投资基金。2015 年,上海新傲同法国 Soitec 公司合作,已成功制备出基于 Smart Cut 注氢层转移技术的 8 英寸 SOI 硅片,预计不久将突破 12 英寸制备技术。2016 年 3 月,上海硅产业集团公司计划收购 Soitec14.5%股份,布局 SOI 硅片市场,缩短大尺寸硅片国产化进程。
 
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