近年來全球硅晶圓供給不足,中國大陸8寸、12寸硅片自主供應(yīng)能力弱,高度依賴進(jìn)口,是集成電路產(chǎn)業(yè)鏈中的短板。目前國內(nèi)多個硅晶圓項目已經(jīng)開始,期望能夠打破進(jìn)口依賴,并且有足夠的能力滿足市場需求。
首先,什么是晶圓?
晶圓是指硅半導(dǎo)體集成電路制作所用的硅晶片,由于其形狀為圓形,故稱為晶圓;在硅晶片上可加工制作成各種電路元件結(jié)構(gòu),而成為有特定電性功能的集成電路產(chǎn)品。晶圓的原始材料是硅,而地殼表面有用之不竭的二氧化硅。二氧化硅礦石經(jīng)由電弧爐提煉,鹽酸氯化,并經(jīng)蒸餾后,制成了高純度的多晶硅,其純度高達(dá)99.999999999%。
硅晶圓是怎樣生產(chǎn)的?
▲硅晶圓完整生產(chǎn)過程
哪些廠商生產(chǎn)硅晶圓?
表:國內(nèi)大陸大硅片產(chǎn)能供給情況
(此表數(shù)據(jù)來源:芯思想,硅產(chǎn)業(yè),華夏幸福產(chǎn)業(yè)研究院)
哪些廠商需要硅晶圓?
表:中國大陸半導(dǎo)體制造廠情況(2018-2019上半年)
(此表數(shù)據(jù)來源:芯思想,Trendfore,公開資料,華夏幸福產(chǎn)業(yè)研究院)
2019年6月,6寸國產(chǎn)化率超過50%,8寸國產(chǎn)化率10%,12寸國產(chǎn)化率小于1%,且國產(chǎn)12寸片在國內(nèi)晶圓廠中大都為測控片,正片的銷售較少??紤]到下半年部分產(chǎn)能釋放,2019年我國12寸硅片至少有500萬片的缺口。
國外主要硅片企業(yè)具體介紹
1.日本信越化學(xué)(shin-etsu)
信越化學(xué)是日本著名的化學(xué)公司,主營業(yè)務(wù)有硅片、稀土磁體、坤化鉀等產(chǎn)品。與其他硅片廠商不同的是,信越化學(xué)采取多元化發(fā)展戰(zhàn)略,在多個材料領(lǐng)域全球領(lǐng)先。同時,多元化業(yè)務(wù)有助于信越化學(xué)的硅片業(yè)務(wù)向垂直延伸,信越化學(xué)可自行生產(chǎn)半導(dǎo)體材料金屬硅,從而實現(xiàn)了從原料開始的一貫式生產(chǎn)。
信越化學(xué)是唯一一家自80 年代中期以來持續(xù)盈利的硅片公司,主要原因是其他多元化業(yè)務(wù)平滑了半導(dǎo)體業(yè)務(wù)的波動。營業(yè)收入穩(wěn)定在100 億~120 億美元之間,凈利率保持在10%~12%。最近四年凈利率有所提升,主要得益于硅片市場供不應(yīng)求。
2.日本勝高(SUMCO)
日本勝高專注于硅片制造,在全球具有領(lǐng)先地位,是與信越化學(xué)并駕齊驅(qū)的top2 廠商。公司由三菱硅材料和住友材料Sitix 分部的合并而來,可提供300mm、200mm 大尺寸晶圓,以及200mm 尺寸SOI 晶圓。公司收購活動頻繁,通過不斷在行業(yè)內(nèi)合并和收購,公司不斷提升技術(shù)儲備和產(chǎn)品競爭力,并與半導(dǎo)體領(lǐng)先者建立起緊密聯(lián)系。
3.德國世創(chuàng)電子(Siltronic)
世創(chuàng)電子主營硅片制造,是全球首個推出300mm 晶圓的公司。在150mm 硅片時代,Siltronic 在150mm 硅片上擁有頂尖地位,但由于Siltronic 當(dāng)時是Wacker的子公司,所以戰(zhàn)略更換頻繁,導(dǎo)致200mm 產(chǎn)品研發(fā)投資不足,無法跟上大尺寸晶圓時代的節(jié)奏,因此業(yè)績表現(xiàn)不佳。但后來Siltronic 通過重新定位于功率器件市場與亞太市場,讓150mm 產(chǎn)品線煥發(fā)新生并取得了巨大的營收。此外,Siltronic 還與三星合作研發(fā)300mm,并成為世界首個推出300mm 硅片的公司。自2013 年以來,通過加強銷售建設(shè),公司營業(yè)收入不斷提升,毛利率穩(wěn)定在24%左右,但是凈利率由于前期大額固定資產(chǎn)投入折舊并不斷走低。公司整體規(guī)模與top 2 依然有較大的差距。
4、韓國LG SiltronLG
Siltron是LG旗下制造半導(dǎo)體芯片基礎(chǔ)材料半導(dǎo)體硅晶片的專門企業(yè)。然而SK集團于2017年1月份收購了LG Siltron 51%的股份,以此打入半導(dǎo)體材料和零件領(lǐng)域。
5、法國Soitec
全球最大的SOI晶圓提供商,包括AMD在內(nèi)的大部分使用SOI工藝的廠商都會采購Soitec的晶圓。
6、芬蘭Okmetic
Okmetic為MEMS和傳感器以及分立半導(dǎo)體和模擬電路的制造提供量身定制的高附加值硅片。Okmetic的客戶制造的產(chǎn)品可用于各種日常應(yīng)用,包括智能手機,便攜式設(shè)備,汽車電子,工業(yè)過程控制和醫(yī)療應(yīng)用,物聯(lián)網(wǎng)(IoT)以及與電源和效率相關(guān)的不同解決方案改進(jìn)。Okmetic擁有一個業(yè)務(wù)部門和兩個客戶群:傳感器晶圓和分立和模擬晶圓(D&A晶圓)。同樣的專業(yè)知識,設(shè)備和生產(chǎn)線可以靈活地使用,以滿足不同客戶群的不同類型的產(chǎn)品。
中國臺灣硅片企業(yè)具體介紹
1、臺灣環(huán)球晶圓(Global Wafer)
環(huán)球晶圓在臺灣、中國大陸、日本與歐美等地均有布局,公司已與日本半導(dǎo)體設(shè)備廠Ferrotec合作建置上海8英寸硅晶圓廠,初期月產(chǎn)能約達(dá)10萬片。同時,雙方也已洽商在杭州另行興建8英寸廠,初步規(guī)劃于2019年底時可開始生產(chǎn)。
環(huán)球晶圓是中美硅晶的子公司,2012年收購?fù)ㄟ^前身為東芝陶瓷的 CovalentMaterials(現(xiàn)為CoorsTek)的半導(dǎo)體晶圓業(yè)務(wù),擴大了業(yè)務(wù)范圍。后通過收購全球第四大半導(dǎo)體硅晶圓制造與供貨商SunEdisonSemiconductor一躍成為第三大硅晶圓供貨商
2、臺灣合晶(Wafer Works)
晶圓工廠通過垂直整合的單晶錠,拋光和Epi晶圓生產(chǎn)線為客戶提供各種晶圓解決方案。主要產(chǎn)品為半導(dǎo)體硅晶圓材料、太陽能電池用硅晶圓材料與LED產(chǎn)業(yè)用的藍(lán)寶石基板。
3、臺灣嘉晶(Episil)
2018年3月21日,嘉晶董事長徐建華表示,客戶端對嘉晶需求非常強,追單多到難以滿足,車用、挖礦、資料中心等訂單尤其超強勁,有的客戶甚至要求簽訂長約,以保障產(chǎn)能。嘉晶今年初擴增產(chǎn)能,新產(chǎn)能約第二季起陸續(xù)產(chǎn)出,后續(xù)擴產(chǎn)也會專注在利基型產(chǎn)品。
中國大陸硅片企業(yè)具體介紹
1.上海新昇
公司是上海新陽的參股公司,主要從事40nm-28nm 節(jié)點的高品質(zhì)半導(dǎo)體硅片研發(fā)、生產(chǎn)與銷售。公司300mm 大硅片于2017 年取得突破,從二季度開始已經(jīng)向中芯國際等芯片代工企業(yè)提供正片進(jìn)行驗證,并于當(dāng)年實現(xiàn)了擋片、陪片、測試片等產(chǎn)品的銷售。目前公司的認(rèn)證工作一切順利,已實現(xiàn)部分產(chǎn)品的銷售。2017 年公司收入為2470 萬元,凈利潤虧損-2588 萬元。
公司總投資68 億元,第一期總投資23 億元,致力于建設(shè)300 毫米半導(dǎo)體硅片的生產(chǎn)基地,實現(xiàn)300 毫米半導(dǎo)體硅片的國產(chǎn)化,充分滿足我國極大規(guī)模集成電路產(chǎn)業(yè)對硅襯底基礎(chǔ)材料的迫切要求。新昇半導(dǎo)體一期投入后,預(yù)計月產(chǎn)能為15 萬片12 英寸硅片,最終將形成300mm 硅片60 萬片/月的產(chǎn)能,年產(chǎn)值達(dá)到60 億元。新昇將與世界一流技術(shù)接軌,達(dá)到世界先進(jìn)水平。
2.AST 超硅
主營硅片制造、藍(lán)寶石制造、和人工晶體生長等。公司目前擁有上海超硅和重慶超硅等兩家公司,其中上海超硅成立于2008 年7 月,擁有土地50 畝,廠房約3 萬平米;重慶超硅成立于2014 年6 月,擁有土地400 畝,一期建筑約13萬平方米,涉及產(chǎn)能為50 萬片/月。
公司硅片涵蓋所有主流尺寸,包括150mm、200mm、300mm、以及450mm。
同時,公司技術(shù)范圍較廣,具備外延片,高電阻率片、無原生缺陷片(COP free)、超薄片、以及SOI 等產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)。
3.中環(huán)股份
主營業(yè)務(wù)圍繞硅材料展開,專注單晶硅的研發(fā)和生產(chǎn),產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域包括集成電路、消費電子、新能源業(yè)務(wù)等產(chǎn)業(yè)。2017 年,公司順利實現(xiàn)大直徑區(qū)熔硅單晶技術(shù)產(chǎn)業(yè)化,繼續(xù)保持區(qū)熔單晶產(chǎn)品全球前三的行業(yè)地位;5-6 英寸區(qū)熔硅拋光片快速上量,市場占有率全球領(lǐng)先;積極擴充8 英寸硅拋光片生產(chǎn)規(guī)模,預(yù)計2018 年第四季度實現(xiàn)30 萬片/月的產(chǎn)銷規(guī)模;同時通過投資30 億美元啟動集成電路和功率器件用8-12 寸拋光片項目,集約各股東方資源,為實現(xiàn)公司半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)升級打下堅定基礎(chǔ)。
4.浙江金瑞泓科技股份有限公司
浙江金瑞泓科技股份有限公司是一家致力于半導(dǎo)體材料研發(fā)與生產(chǎn)的高新技術(shù)企業(yè),是8具有硅單晶錠、硅研磨片、硅拋光片、硅外延片、芯片制造的完整產(chǎn)業(yè)鏈的半導(dǎo)體企業(yè)。擁有完備的4英寸、5英寸、6英寸及8英寸硅片產(chǎn)品結(jié)構(gòu),形成了集成電路與分立器件、輕摻雜與重?fù)诫s、拋光片與外延片并重的特色。硅片年產(chǎn)能達(dá)到近800萬片,可以生產(chǎn)5000多種技術(shù)規(guī)格的硅片產(chǎn)品。
2010年,牽頭承擔(dān)“極大規(guī)模集成電路制造裝備及成套工藝”國家科技重大專項,并于2017年5月通過國家驗收,具備了8英寸硅片月產(chǎn)12萬片的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化能力,掌握了12英寸硅片核心技術(shù)。
2009年公司率先打破我國8英寸硅片全部依賴進(jìn)口的局面,實現(xiàn)8英寸硅片正式銷售。擁有減壓充氮直拉硅單晶、微量摻鍺直拉硅單晶及重?fù)搅住⑴?、銻、砷硅單晶成套技術(shù)等數(shù)項具有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)及獨特的技術(shù)訣竅。
公司是ONSEMI(安森美)、AOS(萬代)、TOSHIBA(東芝)、NXP(恩智普)等國際知名半導(dǎo)體公司的穩(wěn)定供應(yīng)商,也是中芯國際、華虹宏力、華潤上華、中航微電子、杭州士蘭微等國內(nèi)主要半導(dǎo)體企業(yè)的重要供應(yīng)商。
2018年7月26日,山東有研半導(dǎo)體材料有限公司落戶德州,是有研半導(dǎo)體材料有限公司投資的大硅片項目。項目已經(jīng)入選2019年山東省重點建設(shè)項目名單和山東省新舊動能轉(zhuǎn)換重大項目庫。
項目總投資80億元,分兩期進(jìn)行建設(shè)。
一期建設(shè)項目總投資18億元,分為兩大部分,一是搬遷北京的舊產(chǎn)線(包括8英寸、6英寸產(chǎn)線),二是新上一條年產(chǎn)180萬片8英寸硅片生產(chǎn)線。
一期項目于2019年3月開工,目前正在進(jìn)行樁基施工,計劃2020年底投產(chǎn)。項目全部達(dá)產(chǎn)后,可年產(chǎn)8英寸硅片276萬片、6英寸硅片180萬片、大直徑硅單晶300噸。
二期項目計劃投資62億元,建設(shè)年產(chǎn)360萬片12英寸硅片,將于明年初開工,2021年底建成投產(chǎn)。
6.寧夏銀和半導(dǎo)體科技有限公司
寧夏銀和半導(dǎo)體科技有限公司成立于2015年12月14日,是杭州中芯晶圓半導(dǎo)體股份有限公司的全資子公司。
2016年4月12日,寧夏銀和半導(dǎo)體科技有限公司開工,項目總投資31億元。
2017年7月6日,一期項目年產(chǎn)180萬片8英寸硅片項目正式竣工投產(chǎn)。
2018年3月18日,總投資60億元的二期項目開工,項目建成后,可年產(chǎn)420萬片8英寸硅片和年產(chǎn)240萬片12英寸硅片。
鄭州合晶硅材料有限公司成立于2017年2月23日,是上海合晶硅材料有限公司的全資子公司。
鄭州合晶項目計劃總投資57億元。項目共分兩期實施,一期投資12億元,建設(shè)滿足月產(chǎn)能20萬片8英寸硅片,二期投資45億元,建設(shè)滿足產(chǎn)能為月產(chǎn)20萬片12英寸硅片和月產(chǎn)外延片7萬片。
一期于2017年7月27日開工建設(shè),2018年6月25日完成首根200毫米單晶硅棒的拉制,2018年10月26日一期200毫米硅單晶生產(chǎn)線的全面竣工投產(chǎn)。
注:由于臺灣合晶股份都還沒有能力生產(chǎn)12英寸硅片,估計二期的12英寸的路還很漫長。
8.安徽易芯半導(dǎo)體有限公司
易芯半導(dǎo)體通過多年的自主研發(fā),成功開發(fā)出我國第一臺12英寸半導(dǎo)體級單晶硅晶體生長爐與全自動控制系統(tǒng),掌握了國際領(lǐng)先的大直徑單晶硅棒生長技術(shù)與硅片產(chǎn)業(yè)化經(jīng)驗。
2015年12月,易芯半導(dǎo)體自主研發(fā)的12英寸芯片級單晶硅片通過了國家有色金屬及電子材料分析測試中心的檢測,送樣產(chǎn)品核心參數(shù)均通過測試,相關(guān)指標(biāo)達(dá)到國際標(biāo)準(zhǔn)。
2017年7月,易芯半導(dǎo)體一期項目實現(xiàn)八條12英寸單晶硅棒生產(chǎn)線的批量生產(chǎn),年生產(chǎn)12英寸單晶硅棒170噸(成品)。
盡管易芯半導(dǎo)體掌握了大直徑單晶硅棒生長技術(shù),但目前還沒有形成切磨拋的能力,公司正在積極籌措資金以布局切磨拋產(chǎn)能。
2017年12月9日,奕斯偉硅產(chǎn)業(yè)基地項目簽約。西安高新區(qū)與北京芯動能公司、北京奕斯偉公司三方共同簽署了硅產(chǎn)業(yè)基地項目投資合作意向書。根據(jù)意向書,該項目總投資110億元,預(yù)期達(dá)產(chǎn)后將形成月產(chǎn)50萬片12英寸硅片的產(chǎn)能;最終目標(biāo)成為月產(chǎn)能100萬片。
2018年2月9日,項目承擔(dān)單位西安奕斯偉硅片技術(shù)有限公司成立,是西安奕斯偉材料技術(shù)有限公司全資子公司,而西安奕斯偉材料技術(shù)有限公司是北京奕斯偉科技有限公司的全資子公司。
2018年7月7日參加“西安2018年第二批擴大有效投資重大項目集中開工儀式”。
2019年1月17日,1號生產(chǎn)廠房、2號拉晶廠房順利封頂;7月15日項目用110KV變電站投運,設(shè)備將開始聯(lián)機調(diào)試,標(biāo)志著項目進(jìn)入投產(chǎn)倒計時。
2018年3月22日,四川經(jīng)略長豐半導(dǎo)體有限公司8/12英寸硅片項目開工。項目分兩期建設(shè),其中一期工程計劃于一年內(nèi)完工。達(dá)產(chǎn)后,形成月產(chǎn)10萬片8英寸和月產(chǎn)40萬片12英寸硅片的生產(chǎn)能力。
根據(jù)《四川經(jīng)略長豐半導(dǎo)體有限公司集成電路用8/12英寸硅片產(chǎn)品項目環(huán)境影響評價第一次公示》信息表明,項目總投資50億元,投資方是深圳經(jīng)略長豐投資管理有限公司。
2019年3月開始討論項目用110KV變電站方案設(shè)計及預(yù)算。
2018年9月12日,廣西啟世半導(dǎo)體有限公司年產(chǎn)1440萬片集成電路用12英寸大硅片項目(中馬大硅片項目)落戶廣西欽州。
作為第十五屆中國—東盟博覽會國內(nèi)經(jīng)濟合作項目集中簽約項目之一,中馬大硅片項目落戶于中馬欽州產(chǎn)業(yè)園,總投資30億美元,主要建設(shè)12英寸大硅片生產(chǎn)線。項目計劃分三期建設(shè),其中一期總投資10億美元,建設(shè)四條生產(chǎn)線,年產(chǎn)480萬片12英寸大硅片。
據(jù)查,廣西啟世半導(dǎo)體有限公司成立于2018年5月29日,董事長是金成默,總經(jīng)理是CHO KWAN SIK。投資方是深圳啟世投資有限公司,成立于2018年8月21日。(注:此項目存在非常大的不確定性。)
2019年1月19日中晶大硅片項目簽約嘉興科技城,項目總投資110億元,年產(chǎn)1200萬片12英寸大硅片。項目分兩期建設(shè),其中一期投資60億元,年產(chǎn)480萬片12英寸大硅片。
據(jù)悉 ,2019年2月28日該項目簽訂土地出讓合同,4月12日取得建筑工程施工許可證并進(jìn)場施工。
截至2019年6月底,中晶大硅片項目已建設(shè)投資4.3億元,其中設(shè)備投入3.39億元。
各廠房樁基工程已經(jīng)完成,預(yù)計2019年12月一期土建基本完成,2020年開始進(jìn)行廠房裝修,2020年7月,項目一期廠房竣工投入使用,全部工程預(yù)計在2024年6月完成。
2019年7月入列2019年度浙江省第一批特別重大產(chǎn)業(yè)項目。
2019年3月項目簽約,計劃首期總投資約3億美金,建設(shè)12英寸半導(dǎo)體硅片月產(chǎn)能10萬片。
中芯環(huán)球于2019年7月成立,目前正在與多地洽談硅片項目。
該公司和泉芯集成電路制造(濟南)有限公司有密切關(guān)系。中芯環(huán)球的總經(jīng)理鐘雄鷹是泉芯集成的董事長,中芯環(huán)球的副總經(jīng)理曹山是泉芯集成的總經(jīng)理。
山東省會濟南市念念不忘大硅片項目。從2018年至2019年多次組織大硅片項目認(rèn)證會。
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