注册

【材料/设备】狂热过后的国产硅片

来源:全球半导体观察    原作者:张明花    

今年以来,科创板、5G、新基建、功率半导体、第三代半导体等产业热点领域一波接一波,让人应接不暇。近日,山东有研硅片项目通线量产以及徐州鑫晶大硅片成功下线的消息,将业界视线再次拉回到国产硅片领域,该领域亦一度获得狂热投资与重点关注。

硅片项目投资降温 企业资源并购整合

众所周知,硅片(又称硅晶圆)作为重要基础材料,被视为半导体产业的“粮食”。然而,目前半导体硅片行业仍处于高度垄断状态,绝大部分市场份额被欧日韩厂商所占据,我国半导体硅片严重依赖进口,属于半导体产业发展中“卡脖子”一环。

近年来,在全球半导体硅片产能紧缺、价格持续上涨以及国内晶圆制造生产线持续落地的产业背景下,半导体硅片国产化需求迫在眉睫,国内多地掀起硅片投资建设热潮,一个又一个硅片项目接踵而至,一时间热闹无比。此前有券商研报显示,截至2019年第三季度,国内大硅片项目总投资额达到1349亿元,目标产能合计642万片/月,不少业者担心产能过剩。

今年以来,国内半导体产业发展依然备受关注,但我们不难发现,国产硅片产业远不如前些年那般热闹了,如仍在不断涌现的巨额投资的半导体项目中,已较少看见硅片项目的身影,不复此前硅片狂热建厂盛况,硅片项目投资进入冷静期;此外,在话题热度方面,国产硅片在今年亦不如第三代半导体、功率半导体、射频器件等话题受欢迎。

不过,巨额项目投资虽有所降温,但是在资本市场上硅片企业仍可见其活跃身影。如今年硅片企业沪硅产业、立昂微均成功上市,且一度股价暴涨;上海超硅获上海集成电路产业基金投资等;值得注意的是,近两年来硅片企业亦在进行一些资源收购整合。

首先要说一下沪硅产业。去年,沪硅产业从上海新阳手中收购上海新昇26.06%股权;今年5月,沪硅产业再次收购上海新阳所持有的上海新昇剩余股权,上海新昇现已成为沪硅产业的全资子公司,而在这之前,硅产业相继收购了 Okmetic和上海新傲。

再如前不久,TCL科技完成收购中环股份控股股东中环集团100%股权,并通过中环集团间接持有中环股份25.30%股权,TCL科技成为中环股份间接控股股东。至此,TCL科技正式切入硅片产业,这让业界对后续中环股份硅片业务的发展变化有所期待。

9月15日,日本Ferrotec控股公司宣布,批准了向中国境内有意向的投资者转让杭州中欣晶圆共计60%的股权,交易完成后,Ferrotec控股公司仍然是杭州中欣晶圆相对间接控制方。根据企查查资料,中欣晶圆目前已新增了多家中资股东。

可见,在热闹过后,国内硅片企业开始进入冷思考时期,这些收购事件整合了国内小而散的企业资源,有利于形成龙头企业从而带动整个产业快速发展,亦在进一步吸收外国的技术和资源,有望助力提升国产硅片产业整体水平。

多个项目传捷报 国产化率有望提升

已经历“疯狂”时期的国产硅片产业,如今虽少了一点热闹与喧哗,却亦显得多了一些理性与务实,与前些年频频传出巨额项目不同,今年不时传来的是在建项目量产准备或下线投产等消息,如文首提及的山东有研、徐州鑫晶等。

山东有研

10月16日,山东有研半导体材料有限公司举行集成电路用大尺寸硅材料规模化生产项目通线量产仪式,宣布项目正式通线量产。该项目于2019年3月动工,历时近18个月,完成近10万平方米厂房的建设、1.5万平米洁净厂房的安装,并在3个月内实现新购工艺设备的安装、北京生产线的搬迁及工艺调试。

山东有研集成电路用大尺寸硅材料规模化生产项目于2018年签约落地山东德州,一期项目总投资18亿元,建设包括年产276万片8英寸硅片、180万片6英寸硅片、300吨12-18英寸大直径硅单晶生产线。据悉,二期12英寸集成电路用大硅片项目也在积极筹备,计划明年开工建设。

徐州鑫晶

徐州日报报道显示,10月16日,徐州鑫晶半导体科技有限公司半导体大硅片项目一期工程实现通线量产。据了解,鑫晶半导体聚焦在28nm、14nm以及更先进的10nm芯片制造所需的硅片工艺研发和制造,已实现12英寸半导体大硅片生产线贯通,并产出首批半导体硅片。

报道称,目前鑫晶半导体一阶段10万片/月的产能全线贯通,徐州基地已经建成厂房能够容纳60万片/月的产能,按照公司规划,一阶段产品验证全部通过后,2021年上半年开始继续扩大产能,预计在2023年徐州基地60万片/月产能可全部投产。该公司的长期规划是在2025年前后通过自建或者收购等方式达到150万片/月产能。

上海新昇

9月28日,由上海新昇承担的“40-28nm集成电路制造用300mm硅片技术研发”项目顺利通过验收。通过承担此项02重大专项,上海新昇成功开发了300mm抛光片和外延片成套制备技术,完成了项目既定的15万片/年的产能建设目标。据沪硅产业公告披露,上海新昇300mm硅片产能计划2020年底达到20万片/月,明年可达到30万片/月。

沪硅产业半年报显示,300mm硅片已获得客户认证的产品规格累计超过50种;已实现28nm以上所有节点的产品认证以及64层3D NAND产品验证;目前正在认证或研发过程中的产品规格超过30种,包括应用于14nm逻辑芯片、19nmDRAM芯片及128层3D NAND产品等。

中环股份

10月10日,中环股份在投资者关系互动平台上披露,公司总产能规划8英寸105万片/月、12英寸62万片/月,目前已建成产能8英寸50万片/月、12英寸7万片/月,项目持续推进。

中环股份在天津、无锡宜兴拥有半导体硅片项目。据中环股份披露的信息,天津工厂的8英寸产线30万片/月已达产,12英寸产线已于2019年一季度投产,截至二季度末产能2万片/月;无锡宜兴工厂的8英寸产线已于2019年9月投产,12英寸产线于今年8月底完成通线,年内可实现产能5-10万片/月,2021年实现产能15万片/月。

西安奕斯伟

西安奕斯伟硅片技术有限公司所投资建设的西安奕斯伟硅产业基地项目,项目一期总投资110亿元,第一阶段产能达5万片/月生产规模,项目最终计划建成月产能100万片、年产值超百亿元的12英寸电子级硅材料企业。

今年8月17日,西安奕斯伟硅产业基地项目实现首台工艺设备搬入。据近期报道,该项目目前开始进行测试片批量试生产,中芯国际、长江存储、厦门联电等客户正在持续认证中。

随着多个硅片项目相继喜传捷报,8英寸、12英寸硅片的国产化率有望持续提高。

材料设备等亟待解决 产业发展仍面临挑战

项目陆续投产,那么国产硅片供应现状如何?我们可看到,上文提到的主要硅片项目基本都是8英寸以及12英寸项目,事实上,国产硅片在6英寸及以下领域的研发生产上较为成熟,已拥有一定国产化率。

据华润微去年披露的招股书,2016年、2017年、2018年、2019年1-6月,其前五大原材料(硅片)供应商中基本以国产硅片厂商为主,其中浙江金瑞泓、南京国盛电子一直为位列前两名(详见下图)。据了解,华润微的晶圆制造产能以6英寸为主,其6英寸生产线产能在国内居于前列,而其供应商阵容侧面反映出我国6英寸硅片早已进入国内晶圆制造生产线。

图片来源:截图于华润微招股书

然而,目前8英寸、12英寸硅片已逐渐成为市场主流,相较于6英寸及以下硅片,8英寸、12英寸硅片的国产化率仍较低,尤其是12英寸硅片,这导致了我国硅片整体国产化率较低。尽管目前部分项目已取得阶段性成果,但是国产硅片产业发展仍面临较大挑战。

首先,在上游原材料方面,我国应用于8英寸以上硅片和高品质的电子级多晶硅仍主要依靠进口,这部分市场主要被日本、欧美厂商所占据。今年9月,沪硅产业在调研活动上回应关于上游原材料供应相关问题时表示,公司上游原材料主要是多晶硅材料,目前主要来自美国、日本、韩国和德国。

有独无偶,硅片生产线所需设备方面亦主要来自于海外供应商。目前,虽然国产设备厂商在单晶炉、研磨机、抛光机等方面均已有研发和生产,但是质量、精度等整体水平与进口设备存在差距。沪硅产业在调研中亦指出,公司拉晶炉目前主要采购自海外,少部分来自国内。

沪硅产业坦言,本土的设备和原材料供应商因为起步较晚,确实与国外主流供应商还存在一定差距,且主要设备和原材料供应商的更换同时还涉及客户认证与沟通,目前公司也在积极推进部分本土设备和原材料的认证。

再者,硅片生产本身具有较高的技术门槛,生产工艺繁多复杂,如拉晶、切割、研磨、抛光等,且每一个程序均有着严谨的要求,背后涉及众多精密控制和检测保障,而中国硅片产业起步较晚,缺乏长期技术积累、关键技术人才稀缺,这对于硅片企业而言亦存在挑战。

此外,晶圆制造厂商对其硅片供应商有着严格的认证机制,国产硅片能否进入产线验证以及验证能否通过仍是问题。一位晶圆制造产业相关人士向笔者表示,虽然现在国内已有12英寸硅片量产,但是不少晶圆制造厂商尚不敢轻易用于产线量产,有的厂商会用作空跑片。

“厂商不敢轻易用在产线上,万一有问题可能就是几千万美金的损失。”另一位业内人士说道,国内晶圆制造厂商愿意扶持上游国产材料发展,但这种损失风险不是谁都承受得起的。

该人士表示,现在各方正在寻求解决方法,如前不久太极实业所披露的上海集成电路装备材料产业创新中心有限公司拟建设12英寸集成电路研发制造用厂房及配套设施项目,应该主要为了提供关键国产装备材料产线级验证服务。

还需要提的一点是,由于技术门槛高、研发投入大、工艺经验积累及客户验证时间长、折旧费用高昂等因素,硅片企业面临着较长的投资回报期,这亦是个较大的挑战。如国产大硅片排头兵上海新昇,早于2018年实现了12英寸硅片量产,2019年已实现15万片/月产能,但是根据沪硅产业8月发布的半年报,上海新昇仍处于亏损状态。

挑战亦往往与机遇并存,国内晶圆制造生产线亦在持续建设、扩产等,对国产硅片的需求不断提升,国产替代空间巨大。正如上文有言,随着各项目持续推进以及建成投产,国产硅片8英寸和12英寸产能正在逐步释放,相信在政府支持以及市场需求带动下,硅片国产化进程将进一步加快。

但是,国产硅片产业的崛起,必将是一个非常漫长且需要大量资金投入的过程。

备注:以上内容为TrendForce集邦咨询原创,禁止转载、摘编、复制及镜像等使用,如需转载请在后台留言取得授权。封面图片来源:拍信网