價格暴漲60% 提高半導(dǎo)體硅片國產(chǎn)化率刻不容緩

　　從今年初開始，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵材料之一硅晶圓的價格便不斷上漲，且漲價趨勢正快速從12英寸硅片向8英寸與6英寸蔓延。

　　另有消息稱，臺積電、聯(lián)電等代工龍頭企業(yè)日前已與日本信越(ShinEtsu)、SUMCO等硅晶圓主要供應(yīng)商簽訂 1～2 年短中期合約，其中12英寸硅片簽約價已提高到每片120美元，相比去年年底的75美元上漲60%。

　　硅晶圓一直是我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的一大短板，目前國內(nèi)企業(yè)只能達到4～6英寸硅片的性能需要，并少量供應(yīng)8英寸市場，12英寸硅晶圓基本是空白。在市場供給充足之際，這種狀態(tài)對整個下游產(chǎn)業(yè)或許不會造成重大影響。然而一旦供需失衡，未來國內(nèi)一些新建的晶圓制造企業(yè)或者中小型晶圓廠就有可能陷入產(chǎn)能開出卻無晶圓可用的尷尬局面。因此，提高硅晶圓的國產(chǎn)化率正變得刻不容緩。

　　硅片供需缺口仍將進一步擴大

　　芯片是在硅晶圓片的基礎(chǔ)上加工制造而成。因此說，硅晶圓產(chǎn)業(yè)是集成電路產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)并不過份。然而，今年以來全球范圍內(nèi)硅片的供應(yīng)持續(xù)吃緊，出現(xiàn)了久違8年的價格連續(xù)上漲情形。

　　根據(jù)SEMI公布的硅晶圓產(chǎn)業(yè)分析報告，今年第二季度全球硅片出貨面積2978百萬平方英寸，連續(xù)5個季度出貨量創(chuàng)下歷史新高紀錄。母公司為SUMCO的我國臺灣地區(qū)硅晶圓廠商臺勝科副總經(jīng)理兼發(fā)言人趙榮祥在日前召開的法說會上表示，今年硅晶圓將呈供不應(yīng)求，價格持續(xù)上漲的局面，并且預(yù)測2018年至2019年市場的供需狀況將更加緊張。

　　因為屆時中國大陸新建晶圓廠產(chǎn)能將會開出，需求預(yù)期將進一步上升。在硅晶圓產(chǎn)能沒有同步增加的前提下，供給將較現(xiàn)在更為吃緊。趙榮祥預(yù)計，2017年至2020 年硅晶圓市場規(guī)模將增長4.3 %至5.4%，其中NAND FLASH 與邏輯晶圓是主要的驅(qū)動力。

　　歸納造成近幾個月硅晶圓價格持續(xù)上漲的主要原因：首先硅晶圓產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了多年的低潮期，過剩產(chǎn)能得到消化，目前全球主要的硅晶圓生產(chǎn)商的產(chǎn)能已經(jīng)全開卻仍無法滿足訂單需求，產(chǎn)能持續(xù)吃緊;其次是中國大力扶持半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展，芯片國產(chǎn)化進程提速。在政策的引導(dǎo)下，12英寸晶圓廠投資激增，目前月產(chǎn)能46萬片左右，在建產(chǎn)能約為63萬片。未來，我國12英寸廠單月產(chǎn)能將達到109萬片，加深了硅晶圓供需缺口;此外，智能手機等電子消費品出貨量增加，導(dǎo)致硅晶圓下游的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)進一步回暖，是本輪硅晶圓缺貨潮的深層原因。

　　針對上述情況，中國工程院院士、中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所研究員梁駿吾在日前召開的“中國曲靖首屆硅晶材料論壇”上指出，集成電路和功率半導(dǎo)體是先進大國競爭的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，電子級多晶硅又是發(fā)展集成電路產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)。我國雖然已經(jīng)成為太陽能級多晶硅的生產(chǎn)大國，但是在電子級多晶硅上我國的實力仍然不足。因此，下一階段我國的主要任務(wù)是高質(zhì)量地完成滿足IC和電力電子器件產(chǎn)業(yè)需要的電子級多晶硅—單晶硅，以其相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的各個環(huán)節(jié)，大力推進我國內(nèi)硅晶圓產(chǎn)業(yè)的發(fā)展刻不容緩。

　　12英寸硅片基本是空白

　　從全球來看 ，硅晶圓產(chǎn)業(yè)具有很高的壟斷性，全球一半以上的產(chǎn)能集中在日本，而且硅片的尺寸越大、純度越高，壟斷情況就越嚴重。據(jù)統(tǒng)計，2015 年全球半導(dǎo)體硅片銷售額前兩名的信越和 Sumco 都是日本公司。其中信越在2015年的銷售額超過21億美元，Sumco銷售額將近20億美元，兩家日本公司市場占有率合計超過50%。德國的 Siltronic(全球排名第三)在2015年的銷售額將近10.5億美元，排名第四到第六的SunEdison Semiconductor、LG Siltron和Global Wafer三家的銷售額在7億～8億美元之間，其他公司的銷售額都在 3 億美元以下。從這組數(shù)據(jù)可以看出整個行業(yè)的壟斷性之高。前六大廠的銷售份額達到92%。

　　相較而言，我國硅晶圓產(chǎn)業(yè)的差距仍然非常巨大。根據(jù)中國電子材料行業(yè)協(xié)會常務(wù)副秘書長袁桐的介紹，2016年國內(nèi)企業(yè)在4~6英寸硅片(含拋光片、外延片)上的產(chǎn)量約為5200萬片，基本可以滿足國內(nèi)4~6英寸的晶圓需求。具備8英寸硅片和外延片生產(chǎn)能力的有浙江金瑞泓、昆山中辰(臺灣環(huán)球晶圓子公司)、北京有研總院、河北普興、南京國盛、中國電科46所以及上海新傲，合計月產(chǎn)能為23.3萬片/月。2016年國內(nèi)8英寸硅片產(chǎn)量(含拋光片和外延片)總計為120萬片。目前國內(nèi)對8英寸硅片月需求量約80萬片，2020年開始月需求約750萬-800萬片。供需缺口極大。

　　至于12寸硅晶圓片則一直依賴進口，目前國內(nèi)的總需求約為50萬片/月，預(yù)計到2018年后總需求為110萬-130萬片/月。而目前我國還不具備12英寸硅片的生產(chǎn)能力。對此，袁桐進一步指出：“2016年集成電路主要材料行業(yè)中低端產(chǎn)品嚴重過剩的局面得到改善，中、高端產(chǎn)品開始涌現(xiàn)。然而，如何促進高端產(chǎn)品的量產(chǎn)，提升產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性和批次的一致性是行業(yè)共同面臨的問題。集中行業(yè)力量攻克英寸硅片技術(shù)難題，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化迫在眉睫。”

　　推進產(chǎn)業(yè)鏈的整體協(xié)同發(fā)展

　　“我國12英寸硅晶圓一直依賴進口的主要原因在于目前國內(nèi)還沒有掌握大規(guī)模量產(chǎn)IC集成電路用的高純大硅片技術(shù)。而制造高純大硅片的技術(shù)障礙主要是硅的純度和大尺寸硅片的良率問題。對于先進工藝的半導(dǎo)體單晶硅片，純度需要達到 11 個9以上(即99.999999999%)，目前國內(nèi)還無法實現(xiàn) ，同時大尺寸硅片對倒角、精密磨削等加工工藝要求很高，國內(nèi)還沒有掌握高良率的技術(shù)能力。”袁桐告訴記者。

　　因此，發(fā)展硅晶產(chǎn)業(yè)應(yīng)從上游抓起，從電子級多晶硅材料著手，實現(xiàn)產(chǎn)品的高純度，然后依次推動硅晶材料、拉晶、切片、清洗、拋光等產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同發(fā)展。資料顯示，目前國內(nèi)從事電子級多晶硅材料研發(fā)生產(chǎn)的企業(yè)有4～5家，主要有青海黃河上游電子級多晶水電開發(fā)有限公司新能源公司、云南冶金云芯硅材股份有限公司、江蘇鑫華半導(dǎo)體材料科技有限公司、洛陽中硅高新科技有限公司等。黃河水電和云芯硅材分別有2200噸的產(chǎn)量和200多噸的產(chǎn)量。目前進入硅材料認證和試用的僅黃河水電和云芯硅材兩家企業(yè)，但電子級產(chǎn)品品質(zhì)還未完全達到國際高端產(chǎn)品水平，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性還需進一步提升，電子級多晶硅成本還有待于進一步下降。

　　不過，根據(jù)云南冶金云芯硅材股份有限公司董事長白榮林的介紹，目前電子級多晶硅國產(chǎn)化正面臨難得的發(fā)展機遇。“目前，我國集成電路用硅材料需求不斷擴大，國內(nèi)在建或計劃開工的6英寸～12英寸的晶圓生產(chǎn)線達44條，全部投產(chǎn)后國內(nèi)電子級多晶硅年需求量將增至6000噸左右。這為產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了市場基礎(chǔ)。近十余年來，通過對國外技術(shù)的引進、消化、吸收、集成再創(chuàng)新，我國企業(yè)也形成了成熟的氫化、精餾、還原、尾氣回收等自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)，培養(yǎng)了大批專業(yè)人才，還原爐、氫化爐、直拉爐等多晶硅生產(chǎn)關(guān)鍵設(shè)備已實現(xiàn)國產(chǎn)化。這些都為提升電子級多晶硅的質(zhì)量和降低制造成本打下了堅實的基礎(chǔ)。目前，云芯硅材產(chǎn)品滿足3英寸至6英寸硅片的要求，性能達到國外進口原料水平，已實現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定供貨，8至12英寸硅片正在試用中。”白榮林表示。

　　而隨著電子級多晶硅的國產(chǎn)化逐步取得突破，我國在大硅片領(lǐng)域也在取得進步。有消息稱，上海新昇半導(dǎo)體預(yù)計2017年年底將完成第一期產(chǎn)品投產(chǎn)，計劃月產(chǎn)12英寸硅片15萬片，到2020年第二期產(chǎn)品投產(chǎn)，計劃月產(chǎn)30萬片。

　　我國硅晶圓產(chǎn)業(yè)正在整體推進當中，要想取得突破性的進展，需要產(chǎn)業(yè)鏈的整體協(xié)同推進。