中国硅片月需100万片 为何几乎依靠进口？

　　硅片是生产集成威廉希尔官方网站 的主要原材料。硅片尺寸越大则每片硅片上可以制造的芯片数量就越多，从而制造成本就越低。硅片尺寸的扩大和芯片线宽的减小是集成威廉希尔官方网站 行业技术进步的两条主线。现在12 寸硅片的出货量占比超过60％，是目前主流的硅片尺寸。

　　半导体硅片通常釆用查克洛斯法（CZ Method）将高纯度的多晶硅锭拉成不同电阻率的硅单晶锭。硅片加工过程要经过晶体定向→外园滚磨→加工主、副参考面→切片→倒角→热处理→研磨→化学腐蚀→抛光→清洗→检测→包装等工序。

　　根据硅纯度的不同要求，可分为太阳能等级99．9999％，6个“9”纯度，以及半导体等级11个“9”。本文只涉及半导体用的硅片。

　　硅晶园

　　在半导体制造业中广泛使用各种不同尺寸与规格的硅片，通常包括4英寸、5英寸、6英寸、8英寸及12英寸，它们的基本规格如下表所示。

　　

　　來源：半导体制程技术导论；2001年肖宏P102

　　按IC Insight资料，2015年底全球半导体安装产能总计月产1635．3万片（8英寸计）。按地区分布，***地区依月产354．7万片，市占率达21．7％，居全球首位；韩国依月产335．7万片，市占率20．5％，居第二；日本依月产282．4万片，市占率17．3％，居第三；北美依月产232万片，市占率14．2％，居第四；中国依月产159．1万片，市占率9．7％，居第五位；欧洲依月产104．6万片，市占率6．4％，居第六位；其它地区市占率10．2％。

　　由于缺乏统一定义，硅片尺寸过渡的时间无法达成共识，其中有一种观点认为累积硅片的出货量超过100万片时，表示该进入硅片尺寸时代。实际上如英特尔等总是领先其它业者，首先进入更大尺寸的硅片。

　　现据SEMI 2006年的说法，将全球硅片尺寸的过渡时间表列于如下：4英寸硅片于1986年；6英寸于1992年；8英寸于1997年；12英寸于2005年。但如果依英特尔的芯片生产线建设（见intel’s all fab list），它的3英寸生产线是建于1972年的FAB2 ；4英寸生产线是建于1973年的FAB4；6英寸生产线是建于1978年的FAB5；8英寸生产线是建于1992年的FAB15；第一条12英寸生产线建于2002年FAB12（ in Hillsboro），与IBM同步。

　　

　　业界较为公认的说法，1980年代是4英寸硅片占主流，1990年代是6英寸占主流，2000年代是8英寸占主流，到2002年时英特尔与IBM首先建12英寸生产线，到2005年己占20％，到2008年占30％，而那时8英寸己下降至54％，6英寸更下降至11％。

　　

　　多晶硅的原材料是高纯度的石英，目前已知的全世界储量中，中国量最多、品质最好，但是我国之前却是将石英矿沙在高温下还原成金属硅后低价外销，再高价进口多晶硅，并且石英还原成金属硅的阶段是高度污染的。好在近些年光伏产业带动了国内多晶硅产业的发展，目前太阳能等级的多晶硅，我国的产量已经是全球第一。

　　截止2014年，全球300mm硅片实际出片量已占各种硅片出片量的65％左右，平均约450万片／月。2015年第1至第2季度每月平均需求量约500万片。

　　现在300mm半导体级的硅片，国内一个月需求量约45－50万片，而目前国内的产量几乎为零，这是产业链上最为紧缺的一环，预计未来的5年内仅300mm硅片中国的需求量要超过月产100万片以上。而从硅片的市场供应，全球日本生产的最多，日本信越和SUMCO，这两家的产能和实际供应量总和占全球2／3以上。300mm半导体级的大硅片，不仅是产业链缺失的重要一环，也是国家安全战略发展的需要。

　　在2012至2013年科技部的02专项中，已有大硅片方面项目的经费准备，但迟迟不能立项，原因就是虽然有国内研发机构曾经做过12寸大硅片，研发成功，但由于良率不高还不能量产。

　　2014年，科技部02专项的领导下定决心要攻克12英寸硅片难关。要求是不仅研发成功，更要量产成功。量产的概念不是几千片，是每个月10万片以上交付客户，连续6个月交付客户10万片以上，才算完成项目。

　　全球硅晶园片2016年供应商排名如下：日本信越半导体第一位，占比27％；日本胜高科技（SUMCO）占比26％，居第二；环球晶园占比17％，排第三；Siltronic占比13％，排第四；LG占比9％，排第五；SunEdison占比10％；其它8％。

　　

　　2016全球硅晶片排名

　　由国家立项的12英寸硅片项目己经启动，叫上海新昇半导体科技有限公司，成立于2014年6月，坐落于临港重装备区内，占地150亩，总投资68亿元，一期总投资23亿元。新昇半导体第一期目标致力于在我国研究、开发适用于40－28nm节点的300mm硅单晶生长、硅片加工、外延片制备、硅片分析检测等硅片产业化成套量产工艺；建设300毫米半导体硅片的生产基地，实现300毫米半导体硅片的国产化，充分满足我国极大规模集成威廉希尔官方网站 产业对硅衬底基础材料的迫切要求。新昇半导体一期投入后，预计月产能为15万片12英寸和5万片8英寸硅片，最终将形成300mm硅片60万片／月的产能，年产值达到60亿元。届时新昇将与世界一流技术接轨，达到世界先进水平。

　　全球硅片出货量与销售额：2007时为8661MSI（百万平方英寸），销售额达121亿美元；到2010年时为9043MSI，销售额为97亿美元，以及2015年为10434MSI，销售额为72亿美元，反映全球的硅片出货量增长缓慢，而且销售额逐年下降（价格下跌）。

　　450毫米硅片

　　为了加速发展450mm（18英寸）晶园，全球五大半导体业者IBM、英特尔、三星电子、台积电和GlobalFoundries在2011年共同成立全球450mm联盟，简称G450C，并于美国纽约州Albany设立450mm晶园技术研发中心。

　　450mm联盟成立后，18寸晶园世代的技术和机台设备有不少方针已开始确立，是半导体产业迈入18寸晶园世代的重要里程碑，目的是推动 450mm 硅片技术的发展。

　　实际上在2012年，除G450C 联盟之外，还诞生了EEMI450 联盟 （ 欧洲 ） 和 Metro450 联盟 （ 以 色列 ） ，共计三个联盟来推动450毫米硅片的进展，目标是可互用研究结果，减少重复性实验。

　　除此之外，半导体制造技术战略联盟 （SEMATECH） 和国际半导体设备与材料协会 （SEMI） 等也在推动全球产业链的合作研发，因为硅片直径的增大将牵动整个产业链发生很大的改变。

　　然而，450毫米硅片的进程自开始就有不同的看法，其中最为关键是半导体设备供应商，如应用材料公司等缺乏积极性，理由是450毫米设备不是简单地把腔体的直径放大，而是要从根本上对于设备进行重新设计，因此面临着经费与人力等问题，更多的担心是未来的市场，能否有足够的投资回报率。所以关于450毫米硅片的声浪是此起彼伏，尽管英特尔、三星及台积电等大厂信心满满，实际上是雷声大雨点小。

　　自2014年开始G450C联盟出现暂缓研发450mm硅片的迹象。尽管如台积电等曾宣布将于2018至2019年期间会采用450毫米硅片，然而依目前半导体业的态势观察，现在还很难取得实质性的进展。

　　采用450毫米硅片，如同前几次硅片增大直径一样，关键在于从经济上看投入产出比高，产业链上厂商确实有利可图，包括芯片制造商及设备供应商在内都能受益；另一个是需要有扩大产能的迫切性，所以产业链在等待未来市场再次高潮的到来。

　　不管如何，450毫米硅片对于全球半导体业仍是一个悬而未决的课题。

　　

　　來源：SEMI，数据仅为半导体，太阳能硅片未计入