近年來全球硅晶圓供給不足,中國大陸8寸、12寸硅片自主供應能力弱,高度依賴進口,是集成電路產業鏈中的短板。目前國內多個硅晶圓項目已經開始,期望能夠打破進口依賴,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構,而成為有特定電性功能的集成電路產品。晶圓的原始材料是硅,而地殼表面有用之不竭的二氧化硅。二氧化硅礦石經由電弧爐提煉,鹽酸氯化,并經蒸餾后,制成了高純度的多晶硅,其純度高達99.999999999%。 硅晶圓是怎樣生產的?
哪些廠商生產硅晶圓?
表:國內大陸大硅片產能供給情況 (此表數據來源:芯思想,硅產業,華夏幸福產業研究院) 哪些廠商需要硅晶圓?
表:中國大陸半導體制造廠情況(2018-2019上半年) (此表數據來源:芯思想,Trendfore,公開資料,華夏幸福產業研究院) 2019年6月,6寸國產化率超過50%,8寸國產化率10%,12寸國產化率小于1%,且國產12寸片在國內晶圓廠中大都為測控片,正片的銷售較少。考慮到下半年部分產能釋放,2019年我國12寸硅片至少有500萬片的缺口。 國外主要硅片企業具體介紹 1.日本信越化學(shin-etsu)
越化學是日本著名的化學公司,主營業務有硅片、稀土磁體、坤化鉀等產品。與其他硅片廠商不同的是,信越化學采取多元化發展戰略,在多個材料領域全球領先。同時,多元化業務有助于信越化學的硅片業務向垂直延伸,信越化學可自行生產半導體材料金屬硅,從而實現了從原料開始的一貫式生產。 信越化學是唯一一家自80 年代中期以來持續盈利的硅片公司,主要原因是其他多元化業務平滑了半導體業務的波動。營業收入穩定在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求。 2.日本勝高(SUMCO) 日本勝高專注于硅片制造,在全球具有領先地位,是與信越化學并駕齊驅的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,通過不斷在行業內合并和收購,公司不斷提升技術儲備和產品競爭力,并與半導體領先者建立起緊密聯系。 3.德國世創電子(Siltronic)
世創電子主營硅片制造,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 當時是Wacker的子公司,所以戰略更換頻繁,導致200mm 產品研發投資不足,無法跟上大尺寸晶圓時代的節奏,因此業績表現不佳。但后來Siltronic 通過重新定位于功率器件市場與亞太市場,讓150mm 產品線煥發新生并取得了巨大的營收。此外,Siltronic 還與三星合作研發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,公司營業收入不斷提升,毛利率穩定在24%左右,但是凈利率由于前期大額固定資產投入折舊并不斷走低。公司整體規模與top 2 依然有較大的差距。 4、韓國LG SiltronLG
Siltron是LG旗下制造半導體芯片基礎材料半導體硅晶片的專門企業。然而SK集團于2017年1月份收購了LG Siltron 51%的股份,以此打入半導體材料和零件領域。 5、法國Soitec 全球最大的SOI晶圓提供商,包括AMD在內的大部分使用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的客戶制造的產品可用于各種日常應用,包括智能手機,便攜式設備,汽車電子,工業過程控制和醫療應用,物聯網(IoT)以及與電源和效率相關的不同解決方案改進。Okmetic擁有一個業務部門和兩個客戶群:傳感器晶圓和分立和模擬晶圓(D&A晶圓)。同樣的專業知識,設備和生產線可以靈活地使用,以滿足不同客戶群的不同類型的產品。 中國臺灣硅片企業具體介紹 1、臺灣環球晶圓(Global Wafer)
環球晶圓在臺灣、中國大陸、日本與歐美等地均有布局,公司已與日本半導體設備廠Ferrotec合作建置上海8英寸硅晶圓廠,初期月產能約達10萬片。同時,雙方也已洽商在杭州另行興建8英寸廠,初步規劃于2019年底時可開始生產。 環球晶圓是中美硅晶的子公司,2012年收購通過前身為東芝陶瓷的 CovalentMaterials(現為CoorsTek)的半導體晶圓業務,擴大了業務范圍。后通過收購全球第四大半導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晶圓生產線為客戶提供各種晶圓解決方案。主要產品為半導體硅晶圓材料、太陽能電池用硅晶圓材料與LED產業用的藍寶石基板。
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,以保障產能。嘉晶今年初擴增產能,新產能約第二季起陸續產出,后續擴產也會專注在利基型產品。 中國大陸硅片企業具體介紹 1.上海新昇 公司是上海新陽的參股公司,主要從事40nm-28nm 節點的高品質半導體硅片研發、生產與銷售。公司300mm 大硅片于2017 年取得突破,從二季度開始已經向中芯國際等芯片代工企業提供正片進行驗證,并于當年實現了擋片、陪片、測試片等產品的銷售。目前公司的認證工作一切順利,已實現部分產品的銷售。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300 毫米半導體硅片的生產基地,實現300 毫米半導體硅片的國產化,充分滿足我國極大規模集成電路產業對硅襯底基礎材料的迫切要求。新昇半導體一期投入后,預計月產能為15 萬片12 英寸硅片,最終將形成300mm 硅片60 萬片/月的產能,年產值達到60 億元。新昇將與世界一流技術接軌,達到世界先進水平。
2.AST 超硅 主營硅片制造、藍寶石制造、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 等產品生產技術。 3.中環股份 主營業務圍繞硅材料展開,專注單晶硅的研發和生產,產品的應用領域包括集成電路、消費電子、新能源業務等產業。2017 年,公司順利實現大直徑區熔硅單晶技術產業化,繼續保持區熔單晶產品全球前三的行業地位;5-6 英寸區熔硅拋光片快速上量,市場占有率全球領先;積極擴充8 英寸硅拋光片生產規模,預計2018 年第四季度實現30 萬片/月的產銷規模;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,為實現公司半導體產業升級打下堅定基礎。 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體材料研發與生產的高新技術企業,是8具有硅單晶錠、硅研磨片、硅拋光片、硅外延片、芯片制造的完整產業鏈的半導體企業。擁有完備的4英寸、5英寸、6英寸及8英寸硅片產品結構,形成了集成電路與分立器件、輕摻雜與重摻雜、拋光片與外延片并重的特色。硅片年產能達到近800萬片,可以生產5000多種技術規格的硅片產品。 2010年,牽頭承擔“極大規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12萬片的大規模產業化能力,掌握了12英寸硅片核心技術。 2009年公司率先打破我國8英寸硅片全部依賴進口的局面,實現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摻磷、硼、銻、砷硅單晶成套技術等數項具有自主知識產權的核心技術及獨特的技術訣竅。 公司是ONSEMI(安森美)、AOS(萬代)、TOSHIBA(東芝)、NXP(恩智普)等國際知名半導體公司的穩定供應商,也是中芯國際、華虹宏力、華潤上華、中航微電子、杭州士蘭微等國內主要半導體企業的重要供應商。
5.山東有研半導體材料有限公司
2018年7月26日,山東有研半導體材料有限公司落戶德州,是有研半導體材料有限公司投資的大硅片項目。項目已經入選2019年山東省重點建設項目名單和山東省新舊動能轉換重大項目庫。 項目總投資80億元,分兩期進行建設。 一期建設項目總投資18億元,分為兩大部分,一是搬遷北京的舊產線(包括8英寸、6英寸產線),二是新上一條年產180萬片8英寸硅片生產線。 一期項目于2019年3月開工,目前正在進行樁基施工,計劃2020年底投產。項目全部達產后,可年產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,建設年產360萬片12英寸硅片,將于明年初開工,2021年底建成投產。 6.寧夏銀和半導體科技有限公司
寧夏銀和半導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180萬片8英寸硅片項目正式竣工投產。 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420萬片8英寸硅片和年產240萬片12英寸硅片。
7、鄭州合晶硅材料有限公司 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,建設滿足月產能20萬片8英寸硅片,二期投資45億元,建設滿足產能為月產20萬片12英寸硅片和月產外延片7萬片。 一期于2017年7月27日開工建設,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毫米硅單晶生產線的全面竣工投產。 注:由于臺灣合晶股份都還沒有能力生產12英寸硅片,估計二期的12英寸的路還很漫長。
8.安徽易芯半導體有限公司 易芯半導體通過多年的自主研發,成功開發出我國第一臺12英寸半導體級單晶硅晶體生長爐與全自動控制系統,掌握了國際領先的大直徑單晶硅棒生長技術與硅片產業化經驗。 2015年12月,易芯半導體自主研發的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,送樣產品核心參數均通過測試,相關指標達到國際標準。 2017年7月,易芯半導體一期項目實現八條12英寸單晶硅棒生產線的批量生產,年生產12英寸單晶硅棒170噸(成品)。 盡管易芯半導體掌握了大直徑單晶硅棒生長技術,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能。
9.西安奕斯偉硅片技術有限公司 2017年12月9日,奕斯偉硅產業基地項目簽約。西安高新區與北京芯動能公司、北京奕斯偉公司三方共同簽署了硅產業基地項目投資合作意向書。根據意向書,該項目總投資110億元,預期達產后將形成月產50萬片12英寸硅片的產能;最終目標成為月產能100萬片。 2018年2月9日,項目承擔單位西安奕斯偉硅片技術有限公司成立,是西安奕斯偉材料技術有限公司全資子公司,而西安奕斯偉材料技術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,設備將開始聯機調試,標志著項目進入投產倒計時。
10.四川經略長豐半導體有限公司 2018年3月22日,四川經略長豐半導體有限公司8/12英寸硅片項目開工。項目分兩期建設,其中一期工程計劃于一年內完工。達產后,形成月產10萬片8英寸和月產40萬片12英寸硅片的生產能力。 根據《四川經略長豐半導體有限公司集成電路用8/12英寸硅片產品項目環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變電站方案設計及預算。
11.廣西啟世半導體有限公司 2018年9月12日,廣西啟世半導體有限公司年產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—東盟博覽會國內經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業園,總投資30億美元,主要建設12英寸大硅片生產線。項目計劃分三期建設,其中一期總投資10億美元,建設四條生產線,年產480萬片12英寸大硅片。 據查,廣西啟世半導體有限公司成立于2018年5月29日,董事長是金成默,總經理是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。)
12.中晶(嘉興)半導體有限公司 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1200萬片12英寸大硅片。項目分兩期建設,其中一期投資60億元,年產480萬片12英寸大硅片。 據悉 ,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場施工。 截至2019年6月底,中晶大硅片項目已建設投資4.3億元,其中設備投入3.39億元。 各廠房樁基工程已經完成,預計2019年12月一期土建基本完成,2020年開始進行廠房裝修,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業項目。
13.江蘇睿芯晶半導體科技有限公司投資 2019年3月項目簽約,計劃首期總投資約3億美金,建設12英寸半導體硅片月產能10萬片。
14.中芯環球科技有限公司 中芯環球于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)有限公司有密切關系。中芯環球的總經理鐘雄鷹是泉芯集成的董事長,中芯環球的副總經理曹山是泉芯集成的總經理。
15.濟南大硅片項目 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證會。 來源:ittbank
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