Nature封面:石墨烯“复印机”,半导体膜制备新玩法中考语文阅卷老师直言:这15种作文结尾让我情不自禁地想给高分写事作文开头技巧、分析、范文

全球半导体硅晶圆缺货严重,12英寸(300mm)硅晶圆国产替代之路有多长?

12英寸硅片当前产能几乎为零,“缺口”谁来弥补?
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近日,国际半导体产业协会(semi)发布的硅晶圆产业分析报告显示,2017年第2季全球半导体硅晶圆出货面积达2978百万平方英寸,连续5个季度出货量创下历史新高纪录。2017年以来半导体硅晶圆供货持续吃紧,出现久违8年的涨价情况。12寸硅晶圆上半年累计涨幅已达两成,下半年进入传统旺季,价格可望续涨2-3成。更有消息称,全球硅晶圆第二大供应商日本胜高(sumco)12寸硅晶圆最新签约价120美元,相较于2016年底约75美元大涨60%。

说到硅晶圆,可能大部分业外的吃瓜群众对其是一知半解,然而伴随着硅晶圆涨价潮的涌来,它将会直接导致我们平常使用的各种电子电器、PC、手机等的入手价格提升,价格的上涨必然导致我们消费成本的增加,从而将资金从我们手中"夺走"!这就直接关乎到我们的切身利益了,因此提升对硅晶圆的了解是很有必要的。硅晶圆是通过种种工序之后而被从单晶硅棒上切割下来的一个小圆片,它是制造各种半导体、集成电路必须使用的核心材料,这也就不难理解硅晶圆价格的变动所带来的一系列的"蝴蝶效应"了。

硅晶圆涨价的"蝴蝶效应"

在对硅晶圆有了一个基本了解之后,会有更多人关心硅晶圆为什么会无缘无故涨价的问题。没错,硅晶圆涨价所造成的蝴蝶效应最终的受害者依然是咱"老百姓"!从下图可以看出,所有环节所增加的成本都在无形中转移给了为此买单的消费者,这就是市场规律的后果我们只能接受!但这并不妨碍我们去寻根究底的弄清楚硅晶圆涨价的原因。

图表1:硅晶圆价格上涨所带来的"蝴蝶效应"

资料来源:前瞻产业研究院整理

硅晶圆下游需求居高不下,市场缺货严重

硅晶圆涨价的最根本原因是:其出货量远远跟不上需求量的步伐。而从全球硅晶圆的供货商市场来看,早已是五分天下了,日本独占鳌头,硅晶圆合计产能占据全球53%;其次是台湾的环球晶圆,市场份额17%;德国、韩国紧随其后,份额分别是13%和9%。据全球半导体协会统计,目前全球8-12英寸硅晶圆每月的出货量在520-530万片之间,而全球下游市场对硅晶圆的需求量每月高达600万片以上,可见硅晶圆月短缺量高达80万片以上,年合计短缺量则在1000万片左右!如此一来,硅晶圆涨价也就可以理解了。

下游需求强劲,拉动半导体硅晶圆出货量不断攀升

2015年以前,半导体硅晶圆的出货量一直是不愠不火的状态。2016年,在全球DRAM和3D NAND Flash出货量大幅增加的带动下,半导体硅晶圆的出货量增长势头明显。据前瞻产业研究院发布的报告显示,2016年硅晶圆出货量达到10738百万平方英寸,同比增长2.9%。但由于全球硅晶圆国际几大工厂的产能有限,且产能利用率全部已经达到了100%的水平,导致出货量仍旧跟不上下游需求的步伐,进而造成硅晶圆价格出现大幅上涨的情况。

随着国际大厂建立代工厂步伐的加快,以及中国在8英寸硅晶圆的产能逐渐释放的影响下,预计到2017年底全球半导体硅晶圆的出货量将达到11448百万平方英寸,同比增幅将达到6.6%。

图表2:2007-2017年全球半导体硅晶圆出货量增长趋势(单位:百万平方英寸,%)

资料来源:SEMI前瞻产业研究院整理

国内硅晶圆产能规模小,12英寸产能几乎空白

硅晶圆仅为小小的一个圆片,但却蕴藏着巨大的能量,且其技术复杂度难以想象。截止到2017年上半年,我国也仅仅对8英寸及以下的硅晶圆制造技术有所掌握,在12英寸及以上规格的硅晶圆的制造技术仍是空白。这就导致了我国12英寸硅晶圆需求几乎全部依靠进口满足,国产化率极低。

而从国内硅晶圆制造现状来看,目前,国内硅晶圆制造领先企业正在加紧扩产8英寸硅晶圆,不断提升12英寸硅晶圆的技术研发投入。如宁夏银和半导体科技有限公司于2016年启动的半导体硅晶圆项目已经于2017年7月竣工投产,预计年产硅晶圆120万片;同时该公司还将启动12英寸半导体硅抛光片项目建设;而上海新阳于2016年启动的12英寸硅晶圆项目已于2017年上半年完成设备安装,预计于年底投产,届时将为国内市场新增12英寸硅晶圆产能180万片/年。

图表3:国内外半导体硅晶圆产能对比情况

资料来源:前瞻产业研究院整理

可见,在小小的硅晶圆上,我国尚不能实现自给自足,何况还有其后面更大的应用市场。因此,加快12英寸硅晶圆的研发制造是今后半导体材料领域发展的重中之重。但仍然面临两个比较严峻的技术形势:一是电子级硅片高纯度技术;二是电子级硅片高良率技术。从我国目前的技术进展来看,仅有上海新阳一家公司在12英寸硅片技术上有所突破,但能否真正实现产能仍未可知。未来,只有解决了高纯度和高良率的技术难点之后,我国在12英寸硅晶圆的制造上方能完成进口替代。

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