晶圓制造基礎(chǔ)原材料硅片相關(guān)探討

近年來，在國(guó)內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)持續(xù)快速發(fā)展的帶動(dòng)下，上游專用材料產(chǎn)業(yè)也迎來了快速發(fā)展。就半導(dǎo)體材料而言，其主要被用于晶圓制造和芯片封裝環(huán)節(jié)。

據(jù)SEMI報(bào)告統(tǒng)計(jì)，2016年晶圓制造材料市場(chǎng)為 247 億美元， 封裝材料市場(chǎng)為 196 億美元，合計(jì) 443 億美元。在晶圓制造以及封裝材料中，硅片和封裝基板分別是規(guī)模占比最大的細(xì)分子行業(yè)，占比達(dá) 1/3 以上。

硅片作為晶圓制造基礎(chǔ)原材料，近來得到了國(guó)家在政策和資本等各方面的大力支持，本文將就硅片進(jìn)行相關(guān)探討。

一、硅片簡(jiǎn)介

硅片是最重要的半導(dǎo)體材料， 目前90％以上的芯片和傳感器是基于半導(dǎo)體單晶硅片制造而成。硅片是由純度很高的結(jié)晶硅制成，與其他材料相比，結(jié)晶硅的分子結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定，很少有自由電子產(chǎn)生，因此其導(dǎo)電性極低。半導(dǎo)體器件則是通過對(duì)硅片進(jìn)行光刻、離子注入等手段，改變硅的分子結(jié)構(gòu)進(jìn)而提高其導(dǎo)電性，最終獲得的一 種具備較低導(dǎo)電能力的產(chǎn)品。

按照尺寸規(guī)格不同，硅片可分為 4 英寸、5 英寸、6 英寸、8 英寸和 12 英寸等，尺寸越大，晶圓能切割下的芯片就越多，成本就更低，對(duì)設(shè)備和工藝的要求則越高。

早在 20 世紀(jì) 60 年代，就有了0.75 英寸（約 20mm）左右的單晶硅片。隨后在 1965 年左右隨著摩爾定律的提出，集成電路用硅片開始進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期。目前主流的硅片為 300mm（12 英寸）、 200mm（8 英寸） 和150mm（6 英寸）， 其中， 300mm 硅片自 2009 年開始市場(chǎng)份額超過 50％，到 2015 年的份額已經(jīng)達(dá)到 78％， 預(yù)計(jì) 2020 年300mm（12 英寸）晶圓片將成為主流， 18 英寸(450mm)的硅片則將開始投入使用。

二、硅片市場(chǎng)

根據(jù) SEMI 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，全球半導(dǎo)體硅片市場(chǎng)規(guī)模在 2009 年受經(jīng)濟(jì)危機(jī)影響而急劇下滑，2010 年大幅反彈。2011 年到 2013 年，由于 300 毫米大硅片的普及造成硅片單位面積的制造成本下降，同時(shí)加上企業(yè)擴(kuò)能競(jìng)爭(zhēng)激烈，2013 年全球硅片的市場(chǎng)規(guī)模只有 75 億美金，連續(xù)兩年下降。2014 年受汽車電子及智能終端的需求帶動(dòng)，12 寸大硅片價(jià)格止跌反彈，全球硅片出貨量與市場(chǎng)規(guī)模開始復(fù)蘇。根據(jù) Gartner的預(yù)測(cè)，到 2020 年全球硅片市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到 110 億美元左右。

資料來源 ： Gartner、方正證券研究所

三、硅片產(chǎn)業(yè)格局

由于硅材料的高壟斷性，全球只有大約10家企業(yè)能夠制造，其中前5家企業(yè)占有92%的市場(chǎng)份額。

世界頭兩名集成電路用硅片制造商都集中于日本，信越(Shin-Etsu)和SUMCO，占全球60以上%；這兩家企業(yè)生產(chǎn)的大尺寸硅片（200毫米和300毫米）則占全球的70%以上，形成絕對(duì)壟斷和極高的技術(shù)壁壘。其他硅片生產(chǎn)廠商包括***環(huán)球晶圓(Global Wafer)、德國(guó)世創(chuàng)(Siltronic)、韓國(guó)LG Siltron、法國(guó)Soitec、***合晶(Wafer Works)、芬蘭Okmetic、***嘉晶(Episil)。

排名前五的硅片制造廠商

由于硅片生產(chǎn)過程非常復(fù)雜，技術(shù)壁壘極高，加上中國(guó)技術(shù)發(fā)展起步較晚，導(dǎo)致中國(guó)本土國(guó)產(chǎn)化比率相當(dāng)?shù)汀?/p>

不過隨著近來國(guó)家在政策和資本等各方面給予大力支持，中國(guó)本土企業(yè)在市場(chǎng)、政策、資金的推動(dòng)下開始快速發(fā)展。

目前中國(guó)大陸已有不少半導(dǎo)體硅片供應(yīng)商，包括上海新昇半導(dǎo)體、上海新傲、有研新材料、金瑞泓，河北普興、南京國(guó)盛等。

硅片作為大多數(shù)半導(dǎo)體器件的基礎(chǔ)核心材料，其國(guó)產(chǎn)化在中國(guó)的高端制造領(lǐng)域具有非凡的國(guó)家戰(zhàn)略意義，我們要繼續(xù)努力推進(jìn)，爭(zhēng)取早入實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代。