中國大硅片迎來爆發(fā)期

作者：暢秋

晶圓廠建設(shè)如火如荼，對(duì)上游的半導(dǎo)體材料需求量大增，這給硅片廠商提供了絕佳商機(jī)，也激發(fā)了中國硅片業(yè)的熱情。

作為半導(dǎo)體材料中的大宗品類，硅片的市場(chǎng)需求量很大。全球范圍內(nèi)的芯片短缺，以及晶圓廠建設(shè)，使硅片呈現(xiàn)出供不應(yīng)求的狀態(tài)。

按照制造工藝，硅片大致可分為三類：拋光片，外延片，以SOI為代表的硅基材料。市場(chǎng)上主流的硅片尺寸為8英寸和12英寸，其次是6英寸，還有少部分是4英寸的。

不同尺寸的硅片適用于不同的制程節(jié)點(diǎn)。據(jù)Gartner統(tǒng)計(jì)，2016-2022年，全球芯片制造產(chǎn)能中，20nm及以下先進(jìn)制程占比約為12%，28nm-90nm占比41%，0.13μ m及以上制程占比47%。目前，90nm及以下制程芯片主要使用12英寸硅片，90nm以上成熟制程芯片主要使用8英寸或更小尺寸的硅片。

總體來看，硅片正朝大尺寸方向發(fā)展。從2011年起，8英寸硅片市占率穩(wěn)定在25%-27%之間，到了2018年，受益于汽車電子、工業(yè)電子、物聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用的強(qiáng)勁需求，以及功率器件、傳感器等生產(chǎn)商將部分產(chǎn)能從6英寸轉(zhuǎn)移至8英寸，帶動(dòng)8英寸硅片保持增長，出貨面積同比增長6.25%。與此同時(shí)，有越來越多的成熟制程芯片采用12英寸硅片制造，很多原本依賴于8英寸硅片的成熟制程芯片正在向12英寸遷移，加上持續(xù)增長的先進(jìn)制程芯片需求，使得全球12英寸硅片產(chǎn)能利用率處于高位。全球硅片龍頭企業(yè)SUMCO預(yù)測(cè)，2023年，12英寸硅片產(chǎn)能利用率將超過100%。2023年之后，采用12英寸硅片制造的邏輯、存儲(chǔ)芯片需求有望進(jìn)一步擴(kuò)大，該公司2026財(cái)年之前的產(chǎn)能已全部被長期合同覆蓋。 

需求旺盛

硅片的供不應(yīng)求，源于下游晶圓廠旺盛的需求，以臺(tái)積電為例，該晶圓代工龍頭2021年4 月宣布3年投入1000億美元用于產(chǎn)能擴(kuò)充和工藝研發(fā)，其中，2021年超300億美元的資本開支中，80%用于先進(jìn)制程，包括3nm/5nm/7nm，2022年支出400億-440億美元，其中，70%-80%用于先進(jìn)制程，包括2nm/3nm/5nm/7nm。聯(lián)電也制定了3年投資計(jì)劃，從2021 年開始，投入54.1億美元用于12A廠P5、P6的擴(kuò)產(chǎn)。

中芯國際也表示，該公司2022年12英寸硅片產(chǎn)能增長將遠(yuǎn)超2021年。華虹三座8英寸晶圓廠2021全年滿產(chǎn)，無錫12英寸廠產(chǎn)能持續(xù)爬坡，2022年月產(chǎn)能預(yù)計(jì)由年初的6.5萬片提升至年底的9.5萬片。除了晶圓代工廠，中國大陸的士蘭微、華潤微、聞泰、長江存儲(chǔ)等IDM大廠也在積極擴(kuò)產(chǎn)，采用12英寸硅片制造的邏輯芯片產(chǎn)能擴(kuò)充主要集中在28nm及以上的成熟制程，預(yù)計(jì)到2023年形成106.5萬片的月產(chǎn)能，比2020年產(chǎn)能提升270%，3D NAND產(chǎn)能預(yù)計(jì)從2020年的5萬片/月擴(kuò)至2023年的27.5萬片/月，DRAM從2020年的4萬片/月擴(kuò)產(chǎn)至25萬片/月。

除了12英寸產(chǎn)線，8英寸擴(kuò)產(chǎn)步伐也在加快，特別是在中國大陸。SEMI預(yù)計(jì)，2020-2024 年全球8英寸晶圓廠的產(chǎn)能將提高17％，達(dá)到每月660萬片的歷史新高，目前，中國大陸市場(chǎng)份額已達(dá)到18％，8英寸晶圓廠產(chǎn)能將從2020年的80.5萬片/月擴(kuò)產(chǎn)至2023年的121.5萬片/月，增長50%。

在晶圓廠需求驅(qū)動(dòng)下，全球硅片產(chǎn)能也在大幅度擴(kuò)容，據(jù)SEMI統(tǒng)計(jì)，2020年，全球12英寸硅片出貨量約為627萬片/月，預(yù)計(jì)2022年將超過700萬片/月。全球12英寸硅片需求量在2023年有望達(dá)到10440萬片/年。

中國大陸硅片業(yè)蓄勢(shì)待發(fā)

中國大陸的硅片業(yè)一直落后于國際市場(chǎng)，但近些年追趕的腳步越來越快，特別是從2014年開始，隨著芯片產(chǎn)線陸續(xù)實(shí)現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn)，以及終端市場(chǎng)的飛速發(fā)展，中國大陸硅片市場(chǎng)步入快速發(fā)展階段，2016-2020年，中國市場(chǎng)硅片銷售額從5億美元上升至13.5億美元，年均復(fù)合增長率達(dá)到41.17%。作為全球最大的終端市場(chǎng)，隨著芯片制造產(chǎn)能的持續(xù)擴(kuò)張，中國大陸硅片市場(chǎng)的規(guī)模將繼續(xù)以高于全球市場(chǎng)的速度增長。

全球硅片市場(chǎng)被五大廠商把持著，它們是信越化學(xué)、SUMCO、Siltronic、環(huán)球晶和SK Siltron，這五家的合計(jì)銷售額占全球硅片市場(chǎng)總額的90%左右。

與國際硅片大廠相比，中國大陸硅片企業(yè)技術(shù)功底較為薄弱，市場(chǎng)份額較小，多數(shù)企業(yè)以生產(chǎn)8英寸、6英寸、4英寸拋光片、外延片為主，12英寸大硅片的總體生產(chǎn)能力和規(guī)模有限，這導(dǎo)致我國市場(chǎng)所需的12英寸硅片對(duì)進(jìn)口依賴度很高。近些年，硅片，特別是大硅片國產(chǎn)化進(jìn)程在加速，以滬硅產(chǎn)業(yè)、中環(huán)股份、立昂微等為代表的廠商已逐步突破12英寸硅片的工藝技術(shù)和量產(chǎn)瓶頸。據(jù)ICMtia統(tǒng)計(jì)，2020年，中國大陸12英寸硅片供應(yīng)能力為798萬片/年，2021年，供應(yīng)能力提升至1144.5萬片/年（95萬片/月）。此外，神工股份、上海超硅、中晶科技、有研半導(dǎo)體等廠商都有所突破。

下面以滬硅產(chǎn)業(yè)、立昂微、神工股份為例，介紹一下本土硅片企業(yè)的發(fā)展情況。

目前，滬硅產(chǎn)業(yè)是中國大陸規(guī)模最大的硅片企業(yè)，也是率先實(shí)現(xiàn)12英寸硅片規(guī)?；慨a(chǎn)的企業(yè)，并且在SOI硅基材料領(lǐng)域具有長期的技術(shù)積累和一定的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

近幾年，滬硅產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)能利用率和出貨量持續(xù)攀升，2021年底，12英寸硅片月產(chǎn)能達(dá)30萬片，國內(nèi)規(guī)模最大，且實(shí)現(xiàn)了邏輯、存儲(chǔ)、圖像傳感器（CIS）等應(yīng)用全覆蓋。到2021年底，12英寸硅片歷史累計(jì)出貨突破400萬片。2021年實(shí)現(xiàn)營收24.67億元人民幣，同比增長36.2%。2021年前三季度營收中約30%來自12英寸硅片。滬硅產(chǎn)業(yè)集團(tuán)旗下的新傲科技和 Okmetic的8英寸及以下尺寸拋光片、外延片合計(jì)產(chǎn)能超過40萬片/月，SOI硅片合計(jì)產(chǎn)能超過5萬片/月。

2021年1月，滬硅產(chǎn)業(yè)披露定增預(yù)案，擬募資50億元，大基金二期認(rèn)購15億元，投入12英寸高端硅片研發(fā)與先進(jìn)制造項(xiàng)目、12英寸高端硅基材料研發(fā)中試項(xiàng)目，新增產(chǎn)能可達(dá)30萬片/月。項(xiàng)目實(shí)施后，12英寸硅片總產(chǎn)能將達(dá)到60萬片/月。

立昂微的12英寸大硅片量產(chǎn)能力也取得了突破，技術(shù)能力已覆蓋14nm以上技術(shù)節(jié)點(diǎn)邏輯芯片、功率器件和CIS。2021年底，12英寸硅片產(chǎn)能已達(dá)到15萬片/月的規(guī)模，其中，重?fù)酵庋悠?0萬片/月，拋光片5萬片/月。立昂微差異化布局的12英寸重?fù)酵庋悠?，主要用于功率器件生產(chǎn)，目標(biāo)市場(chǎng)主要在國內(nèi)，2022年6月產(chǎn)出接近6萬片/月。此外，輕摻拋光片也在持續(xù)開展客戶。2022年3月，立昂微斥資15億元收購了國晶半導(dǎo)體58.69%股權(quán)，以加強(qiáng)存儲(chǔ)、邏輯芯片用輕摻12英寸硅片的市場(chǎng)地位。國晶半導(dǎo)體已完成40萬片月產(chǎn)能的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，全自動(dòng)化生產(chǎn)線已貫通，第一期月產(chǎn)15萬片的產(chǎn)能將于2023下半年建成。收購國晶半導(dǎo)體后，將與立昂微子公司金瑞泓微電子的12英寸重?fù)焦杵a(chǎn)品實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)。 

除了12英寸硅片，立昂微的功率器件用6英寸硅片業(yè)務(wù)也在擴(kuò)展，月產(chǎn)6萬片的技改項(xiàng)目于2022年6月建成投產(chǎn)，建成后，功率器件月產(chǎn)能將從原來的17.5萬片提升至23.5萬片。這些產(chǎn)品主要定位在汽車電子和光伏控制芯片兩大應(yīng)用方向。

神工股份主要布局8英寸輕摻低缺陷硅拋光片。目前，中國大陸8英寸輕摻低缺陷硅片主要依賴進(jìn)口，在全球12英寸硅片供不應(yīng)求的背景下，國際大廠8英寸硅片產(chǎn)能沒有增加，無法滿足中國晶圓廠擴(kuò)產(chǎn)8英寸產(chǎn)能的需求。正是看到了這一點(diǎn)，神工股份重點(diǎn)布局了8英寸輕摻低缺陷硅片，其產(chǎn)品對(duì)標(biāo)日本信越的S2硅片，已取得中國本土某芯片制造商積極反饋并進(jìn)入第二階段送樣，有望率先實(shí)現(xiàn)8英寸輕摻低缺陷硅片的國產(chǎn)替代。

結(jié)語

硅片是晶圓廠最重要的原材料，目前，包括臺(tái)積電、英特爾、三星、美光等半導(dǎo)體大廠在內(nèi)，全球大部分芯片生產(chǎn)廠商都在擴(kuò)充產(chǎn)能，并啟動(dòng)跨國建廠計(jì)劃，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2021年全球有19座高產(chǎn)能晶圓廠進(jìn)入建設(shè)期，另有10座晶圓廠于2022年動(dòng)工，從而推動(dòng)硅片需求大增。

在市場(chǎng)供給有限、新產(chǎn)能還來不及開出的情況下，促成了一波硅片漲價(jià)潮。這給全球各大硅片廠，特別是頭部的幾家廠商，提供了絕佳的商機(jī)。

面對(duì)當(dāng)下的行情，全球第二大硅片廠SUMCO會(huì)長橋本真幸表示，硅片如此長時(shí)間的短缺前所未見。全球第三大硅片廠環(huán)球晶也看旺市場(chǎng)呈現(xiàn)價(jià)量齊漲的態(tài)勢(shì)。此外，中國大陸的滬硅產(chǎn)業(yè)、中環(huán)股份，以及中國臺(tái)灣地區(qū)的臺(tái)勝科、合晶也加入漲價(jià)行列，凸顯出硅片市場(chǎng)的繁榮景象。