全球硅晶圓市場裡的中國X因素

杭州 SK海力士技術日本上海三星集團韓國美光科技英特爾三菱集團 LG集團原汁原味的德系SUV 人生第一份工作 GPU 臺灣積體電路製造公司投資中央處理器銀川半導體行業觀察 2019-07-03

在全球半導體材料產業鏈當中，我國一直扮演著追趕者的角色，而在硅晶圓，特別是大硅片（8英寸和12英寸）方面，由於起步較晚，技術底子薄，自給率非常低，主要依賴進口，這對於本土產業的發展顯然是不利的，需要奮起直追。

而縱觀全球硅片市場，一直處於寡頭壟斷的狀態，形成了日本信越化學、SUMCO（三菱住友株式會社）、中國臺灣地區的環球晶圓、德國世創（Siltronic）和韓國LG五大供應商壟斷的格局，佔據著全球超過90%以上的硅片供應。其中，日本信越佔27%，三菱住友佔26%，環球晶圓佔比約17%，德國Siltronic佔比約15%，LG佔9%。

在這樣的背景下，建設我國本土的大硅片生產廠早已排上了議事日程，上海新昇、中環股份等大項目紛紛上馬。

近期，又有一個好消息傳出：杭州中芯晶圓半導體股份有限公司的首批8英寸半導體硅拋光片順利下線。此外，中芯晶圓的12英寸硅片也將於今年12月下線。

所謂拋光片，是製造IC所用硅片的一種。在IC製造中，所使用的晶圓均為單晶硅片，按具體規格又可分為拋光片、外延片和SOI（絕緣體上硅）。經過切割單晶硅錠得到的硅片，首先經過拋光處理得到拋光片PW（再經過退火處理得到的AW退火晶片也歸為拋光片的一種），拋光片再經過外延處理形成外延片EW，經過wafer bonding形成SOI。PW拋光片廣泛應用於功率器件、CPU/GPU、Flash/DRAM和模擬芯片等，EW外延片廣泛用於二極管、IGBT、低功耗數字與模擬電路等。

中芯晶圓項目於2017年12月18日正式開工，是當時杭州大江東產業集聚區集中開工的15個重大項目之一，該項目總投資60億元，於2018年10月8日正式封頂，根據規劃，該項目擬建設3條8英寸、2條12英寸半導體硅片生產線。項目全部達產後，預計將達到8英寸年產540萬片、12英寸年產288萬片硅片的能力。

中芯晶圓大硅片項目的實施主體為杭州中芯晶圓半導體股份有限公司，由日本株式會社Ferrotec Holdings、杭州大和熱磁電子有限公司、上海申和熱磁電子有限公司合資建立，後兩者均為Ferrotec集團成員。

圖源：企查查

據悉，Ferrotec（中國）始創於1992年，系日本株式會社Ferrotec Holdings投資於中國的外商獨資企業。旗下主要有杭州、上海、銀川等三大研發和製造基地，其中，杭州大和熱磁電子有限公司、上海申和熱磁電子有限公司、寧夏銀和半導體科技有限公司，分別為三大基地半導體產品的主要生產企業。

大硅片市場緊俏

據SEMI統計，2018年第一季度，全球硅片出貨量達30.84億平方英寸，同比增長7.9%，環比增長3.6%。2018和2019全年繼續創造著記錄，出貨量分別為118.14億平方英寸和122.35億平方英寸。

在這樣快速增長的情況下，全球的大硅片依然顯得供不應求。2018年初，主要硅片廠商紛紛將價格上調了10~20%，如SUMCO，該公司將12英寸硅片價格上調了20%，相比2016年底增幅達60%，其他尺寸的硅片價格也將持續走高，這樣的行情至少可以延續到2020年。

全球第三大硅片供應商環球晶圓表示：訂單已排至2020年中期，主要原因是下游客戶擔心價格持續上漲，提前鎖定所致。由於新產線從投入資金到投產需要2~3年，且主流廠商擬增產能很少，預計供需缺口仍將持續。

那麼，全球半導體市場對硅片的需求為何如此迫切呢，其增長的主要驅動力來自何方呢？下面簡單地分析一下：首先，晶圓代工大廠臺積電、三星和英特爾競相進入高端製程工藝領域，而先進工藝在整個晶圓代工中的比例越來越高，先進工藝對高質量大硅片的需求越來越大；其次，工業與汽車半導體、CMOS圖像傳感器、物聯網應用等芯片開始快速增長，產生了新的增量需求，這樣就對高端12英寸晶圓需求產生了推動作用；再者，三星、SK海力士、美光等大量擴產3D NAND，同樣刺激了12英寸晶圓的需求增長；另外，還有一個重要的原因，就是最近幾年中國大陸大量建設晶圓廠，有新建的，也有在原有基礎上擴建的，使得中國成為全球最具活力的半導體市場，對硅片的需求量自然水漲船高。

奮起直追

市場需求量巨大，但我國的大硅片自給能力明顯不足。

在2017年之前，我國大陸僅在4~6英寸硅片領域實現了大規模產量，基本滿足了國產需求，2017年國產8英寸晶圓只能滿足約10%的本土需求量，而12英寸晶圓則完全依賴進口。

具體來看，12英寸晶圓方面，中國大陸總需求量約為80~100萬片/月，但是國內12英寸硅片供給量為0，全部依賴進口。

下面來看技術層面，硅片面積越大，同一晶圓上生產的IC就越多，這樣既可降低成本，又能提高成品率。然而，相應的材料技術和生產技術要求更高。由於在技術、設備、原材料等方面受到了各種限制，導致我國在大尺寸晶圓生產方面要面對很高的技術壁壘，短期內很難實現大量生產。我們要想趕超國際先進企業，需要跨過不少坎兒。

正是在這樣的背景下，我國近幾年在大硅片國產化進程方面不斷加速，據華創證券統計，目前約有11個國產大硅片項目在建，如下圖所示。據統計，這些項目合計規劃產能達到8英寸硅片245萬片/月，12英寸硅片300萬片/月，在不久的將來若能完全落實，則可以滿足國內硅片的自給需求。

圖：中國新建硅片項目產能預期（資料來源：華創證券）

具體來看，有上海新昇（68億元）、浙江金瑞泓（50億元）、成都超硅（50億元）、鄭州合晶一期（53億元）、寧夏銀和（16億元）、無錫中環晶盛項目（30億美金）等。

除了此次杭州中芯晶圓首批8英寸半導體硅拋光片順利下線外，上海新昇等幾家主要的硅片廠商也在積蓄力量，有的已經開始量產，有的即將量產，可以在一定程度上緩解本土供應能力的不足。

上海新昇

在我國本土的晶圓，特別是12英寸大硅片生產企業當中，上海新昇是初創公司，同時也是行業明星。目前，在國內12英寸大硅片生產廠商中，僅上海新昇一家實現了量產，

2014年，上海新陽與興森科技、新傲科技等合資創立了上海新昇半導體，是國家02專項300mm大硅片項目的承擔主體，第一大股東國家大基金旗下的上海硅產業投資有限公司持股62.82%，上海新陽為第二大股東，持股27.56%。

上海新昇項目總投資68億元，一期總投資23億元。新昇半導體一期投入後，預計最終將形成60萬片/月的12英寸硅片產能，年產值達到60億元。項目第一期的正常建設週期為3年，原計劃2017年底實現15萬片/月的產能，但由於關鍵設備採購困難等問題，進展不及預期。

其12英寸大硅片的主要客戶為中芯國際、華力微電子等。

按照上海新昇的年度計劃，硅片產能在2018年底前達到10萬片/月，按照第一期投資計劃，2019年的產能可以達到15萬片/月。上海新陽在2018年7月表示，上海新昇當時產能為6萬片/月。

上海新昇12英寸大硅片的測試片、擋片和陪片在2017年實現銷售，正片方面，2018年第一季度末已通過了華力微電子的驗證並實現了銷售。

中環股份

2017年10月，中環股份聯手無錫市政府、晶盛機電，共同在宜興市啟動了IC用大硅片生產項目，總投資約30億美元，其中，一期投資約15億美元。該項目在我國近幾年的大硅片規劃生產線投入中位居前列。預計到2022年，將實現8英寸拋光片產能75萬片/月，12英寸拋光片產能60萬片/月。

金瑞泓

浙江金瑞泓科技成立於2000年，由浙江大學半導體學科相關技術人員發起。該公司目前主要生產4、6、8英寸硅片，年產能約800萬片。金瑞泓於2009年開始正式銷售8英寸硅片，2010年，該公司承擔了“02專項”中的“200mm硅片研發與產業化及300mm硅片關鍵技術研究”，並於2017年5月通過驗收，具備月產12萬片8英寸硅片的能力。

其它幾家的項目就不在此一一介紹了。

結語

無論是已於去年實現量產的上海新昇12英寸硅片項目，還是剛剛下線首批8英寸硅拋光片的杭州中芯晶圓，都還只是處於我國大硅片自給之路的開端，後面任重而道遠，還需要不斷的努力、堅持和投入。

*免責聲明：本文由作者原創。文章內容系作者個人觀點，半導體行業觀察轉載僅為了傳達一種不同的觀點，不代表半導體行業觀察對該觀點贊同或支持，如果有任何異議，歡迎聯繫半導體行業觀察。

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