中國(guó)粉體網(wǎng)訊 半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)作為關(guān)鍵的戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性和先導(dǎo)性產(chǎn)業(yè),是現(xiàn)代工業(yè)和信息社會(huì)發(fā)展的基石。半導(dǎo)體硅片是生產(chǎn)集成電路、分立器件、傳感器等半導(dǎo)體產(chǎn)品的關(guān)鍵材料,是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈基礎(chǔ)性的一環(huán)。半導(dǎo)體硅片行業(yè)為我國(guó)重點(diǎn)鼓勵(lì)、扶持的戰(zhàn)略性新興行業(yè)。近年來,國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體硅片行業(yè)迎來快速發(fā)展期。
圖片來源:滬硅產(chǎn)業(yè)
1半導(dǎo)體硅片定義及分類
半導(dǎo)體硅片(SiliconWafer),即半導(dǎo)體級(jí)硅片,是指由硅單晶錠切割而成的薄片,用于集成電路、分立器件、傳感器等半導(dǎo)體產(chǎn)品制造的硅片。
根據(jù)尺寸分類,半導(dǎo)體硅片的尺寸(以直徑計(jì)算)主要有50mm(2英寸)、75mm(3英寸)、100mm(4英寸)、150mm(6英寸)、200mm(8英寸)與300mm(12英寸)等規(guī)格;根據(jù)制造工藝分類,半導(dǎo)體硅片主要可以分為拋光片、外延片與以SOI硅片為代表的高端硅基材料。
半導(dǎo)體硅片分類情況表
2 全球半導(dǎo)體硅片發(fā)展歷程
半導(dǎo)體行業(yè)是一個(gè)全球化的行業(yè),半導(dǎo)體硅片行業(yè)上游原材料供應(yīng)商、下游芯片制造企業(yè)廣泛分布于以美、歐、日、韓和中國(guó)(含臺(tái)灣地區(qū))為主的全球各地。
半導(dǎo)體硅片產(chǎn)業(yè)起始于美國(guó),美國(guó)孟山都化學(xué)公司成立的孟山都電子材料公司曾引領(lǐng)技術(shù)發(fā)展,在20世紀(jì)60年代獲得80%的市場(chǎng)份額。隨著半導(dǎo)體制造業(yè)的東移,其后期連續(xù)虧損,孟山都化學(xué)公司在1989年將孟山都電子材料公司出售給了德國(guó)化工企業(yè),并于2016年被中國(guó)臺(tái)灣的環(huán)球晶圓股份有限公司收購(gòu)。
20世紀(jì)50年代末,日本通過技術(shù)引進(jìn),開始布局半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè),在超大規(guī)模集成電路研究計(jì)劃的推動(dòng)下,日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展,其中存儲(chǔ)器在20世紀(jì)80年代超過美國(guó),硅片廠商也在此期間獲得黃金發(fā)展期,最終經(jīng)過多次整合并購(gòu)形成信越化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社和勝高科技株式會(huì)社兩家國(guó)際半導(dǎo)體硅片巨頭,2001年信越化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社在全球率先量產(chǎn)12in半導(dǎo)體硅片。
日本半導(dǎo)體硅片產(chǎn)業(yè)從20世紀(jì)90年代超過美國(guó)后,至今仍在全球占據(jù)主導(dǎo)地位。20世紀(jì)90年代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)從日本向韓國(guó)和中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)轉(zhuǎn)移,韓國(guó)和中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)硅片企業(yè)得以成長(zhǎng),并逐步在全球占有一席之地。
3全球半導(dǎo)體硅片的市場(chǎng)規(guī)模
當(dāng)前,半導(dǎo)體硅片行業(yè)被全球前五大硅片廠商壟斷,包括日本的信越化學(xué)和SUMCO、中國(guó)臺(tái)灣環(huán)球晶圓、德國(guó)Siltronic和韓國(guó)SKSiltron,上述五家企業(yè)合計(jì)占據(jù)近90%市場(chǎng)份額。
五大廠商近幾年產(chǎn)能擴(kuò)張主要集中在12in硅片。2015年,全球只有日本信越化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社和勝高科技株式會(huì)社的12in硅片月產(chǎn)能超過1×106片,至2021年年底,前5大廠商12in硅片月產(chǎn)能都有顯著增加,其中日本信越化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社月產(chǎn)能超過3.1×106片,勝高科技株式會(huì)社的月產(chǎn)能約為1.9×106片,中國(guó)臺(tái)灣環(huán)球晶圓的月產(chǎn)能約為1.3×106片,德國(guó)世創(chuàng)的月產(chǎn)能約為9.9×105片,韓國(guó)SK集團(tuán)的月產(chǎn)能約為9×105片。
據(jù)國(guó)際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)(SEMI)統(tǒng)計(jì),過去10年有9年出貨量呈現(xiàn)增長(zhǎng),顯示硅晶圓在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中具有重要地位。
2012-2022年全球半導(dǎo)體硅片出貨面積(單位:億平方英寸)
據(jù)SEMI統(tǒng)計(jì),2022年全球半導(dǎo)體硅片出貨面積達(dá)147.13億平方英寸,同比增長(zhǎng)3.9%。2023年上半年,全球半導(dǎo)體硅片出貨面積合計(jì)6,531百萬平方英寸,較去年同期減少10.6%,但在經(jīng)過2022年四季度和2023年一季度兩個(gè)季度的連續(xù)下降后,硅片出貨量在2023年二季度環(huán)比增長(zhǎng)2.0%,其中300mm半導(dǎo)體硅片出貨量開始出現(xiàn)增長(zhǎng)勢(shì)頭。預(yù)計(jì)到2025年,全球半導(dǎo)體硅片出貨量將增至1.649×1010in2。
4我國(guó)半導(dǎo)體硅片的發(fā)展現(xiàn)狀
4.1大尺寸硅片產(chǎn)品進(jìn)口依賴性較強(qiáng)
我國(guó)半導(dǎo)體硅片產(chǎn)業(yè)鏈涉及電子級(jí)多晶硅制造、半導(dǎo)體硅片制造、半導(dǎo)體器件制造等環(huán)節(jié)。其中,上游半導(dǎo)體硅片原料電子級(jí)多晶硅主要依賴進(jìn)口,僅有少有的幾家公司能夠批量生產(chǎn)。
半導(dǎo)體硅片制造環(huán)節(jié),我國(guó)最常用的大尺寸硅片(8-12英寸)產(chǎn)品主要依賴進(jìn)口,僅有少數(shù)企業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)批量生產(chǎn),滬硅產(chǎn)業(yè)、中環(huán)股份等廠商均具備8英寸硅片生產(chǎn)能力,并已實(shí)現(xiàn)12英寸硅片的批量化生產(chǎn)。
4.2半導(dǎo)體硅片國(guó)產(chǎn)替代加速
據(jù)SEMI統(tǒng)計(jì),截止2022年底,全球26條芯片制造生產(chǎn)線投入量產(chǎn),并有35條新增高產(chǎn)能芯片制造產(chǎn)線進(jìn)入建設(shè)期。盡管目前國(guó)際主要半導(dǎo)體硅片企業(yè)均已啟動(dòng)其擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃,但其預(yù)計(jì)產(chǎn)能長(zhǎng)期來看仍無法完全滿足全球范圍內(nèi)芯片制造企業(yè)對(duì)半導(dǎo)體硅片的增量需求,國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體硅片行業(yè)將迎來快速發(fā)展期。
近年來國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體硅片在產(chǎn)業(yè)政策和地方政府的推動(dòng)下,國(guó)內(nèi)廠商積極擴(kuò)產(chǎn)。截至2022年,對(duì)半導(dǎo)體硅片行業(yè)主要企業(yè)產(chǎn)能進(jìn)行匯總,我國(guó)8英寸半導(dǎo)體硅片產(chǎn)能在208萬片/月以上,12英寸半導(dǎo)體硅片產(chǎn)能在90萬片/月以上,未來國(guó)內(nèi)積極擴(kuò)產(chǎn)8英寸和12英寸硅片產(chǎn)能,8英寸產(chǎn)能產(chǎn)能將增加90萬片/月達(dá)298萬片/月。
中國(guó)對(duì)半導(dǎo)體的需求將保持旺盛態(tài)勢(shì),為下游半導(dǎo)體硅片產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供良好市場(chǎng)機(jī)遇。與此同時(shí),國(guó)產(chǎn)替代趨勢(shì)愈發(fā)加速,長(zhǎng)期以來我國(guó)半導(dǎo)體硅片嚴(yán)重依賴進(jìn)口,受制于人,當(dāng)前下游國(guó)產(chǎn)替代需求強(qiáng)烈,在市場(chǎng)需求及國(guó)產(chǎn)替代雙重拉動(dòng)下,國(guó)產(chǎn)硅片必將加速進(jìn)入市場(chǎng)。
4.3我國(guó)半導(dǎo)體硅片市場(chǎng)需求將保持增長(zhǎng)
根據(jù)SEMI統(tǒng)計(jì),2021年我國(guó)8 in晶圓產(chǎn)能占全球的比例為18%,2022年達(dá)到21%,預(yù)計(jì)2025年我國(guó)8 in晶圓產(chǎn)能增長(zhǎng)將達(dá)66%,領(lǐng)先全球,產(chǎn)能將達(dá)到1.8×106片/月。2021年我國(guó)12 in晶圓廠的全球產(chǎn)能份額為19%,預(yù)計(jì)到2025年將增至23%,達(dá)到2.3×106片/月。
截至2022年年底,在建及運(yùn)行的12 in芯片廠產(chǎn)能超過1.7×106片/月,晶圓廠產(chǎn)能建設(shè)保持強(qiáng)勁增長(zhǎng)。
中國(guó)12 in晶圓廠數(shù)據(jù)匯總表
下游8 in、12 in晶圓廠產(chǎn)能的擴(kuò)充疊加國(guó)產(chǎn)替代的現(xiàn)實(shí)需要,將拉動(dòng)國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體硅片需求的快速增長(zhǎng)。
參考來源:
【1】滬硅產(chǎn)業(yè)2023年半年度報(bào)告.
【2】張果虎,等.我國(guó)半導(dǎo)體硅片發(fā)展現(xiàn)狀與展望.中國(guó)工程科學(xué).2023.
【3】前瞻產(chǎn)業(yè)研究院. 2023年中國(guó)半導(dǎo)體硅片行業(yè)全景圖譜.
【4】閆志瑞,等. 半導(dǎo)體硅片制備技術(shù)及產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀.2020.
(中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/星耀)
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