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8英寸與12英寸是業(yè)內(nèi)習(xí)慣稱謂,分別代表直徑200毫米和300毫米的硅片或晶圓。理論上,硅片直徑越大,單片產(chǎn)出的芯片越多,硅片邊緣的殘損芯片占比越少,從而提高生產(chǎn)良率,降低制造成本。然而,大硅片在工藝和設(shè)備上的門檻也更高。目前,8英寸硅片廣泛應(yīng)用于90納米以上的成熟制程,如宜家車內(nèi)的傳感器和功率器件;12英寸大硅片則用于更先進的制程,如電腦、CPU、顯卡和手機存儲卡等。
全球硅片供應(yīng)主要由五家公司壟斷,包括日本的新月化工和盛高集團、中國臺灣的環(huán)球晶元、德國的斯托尼和韓國的SK海力士。日本是第一個實現(xiàn)12英寸大硅片量產(chǎn)的國家,保持硅片技術(shù)上的先發(fā)優(yōu)勢。環(huán)球晶圓是一家2011年創(chuàng)立的企業(yè),憑借中美錫金的技術(shù)積累和近年來的并購擴張,成為硅片市場第三。今年下半年,它還將并購第四,市占率將超過30%,與信越化工爭奪靠前之位。隨著祖國完全統(tǒng)一,硅片生產(chǎn)技術(shù)上的短板將在短時間內(nèi)得到彌補。
中國大陸的半導(dǎo)體硅片廠商以中環(huán)、利昂威和上海硅產(chǎn)業(yè)為主力。天津中環(huán)股份立足于光伏單晶硅,近年來開始布局半導(dǎo)體及硅片的研發(fā)和生產(chǎn)。杭州立昂威專注于半導(dǎo)體,具備硅料、硅片和分立器件芯片的生產(chǎn)能力,是國內(nèi)少數(shù)能貫通上下游的半導(dǎo)體企業(yè)之一。上海硅產(chǎn)業(yè)集團及其子公司上海新生,是國內(nèi)硅片技術(shù)的先行者,擁有SOA硅片的自主技術(shù)。在國內(nèi)外廠商只能生產(chǎn)8英寸及以下硅片時,他們率先開始規(guī)?;a(chǎn)12英寸硅片,結(jié)束了中國大陸大硅片全靠進口的歷史。
然而,由于成本巨大且良率不高,滬硅產(chǎn)業(yè)的大硅片至今未能實現(xiàn)盈利,這也是硅片國產(chǎn)化的第一個難點。半導(dǎo)體硅料和硅片屬于上游市場,規(guī)模較小、利潤較低,但投入巨大,成本高昂,需大量資金支持。第二個難點在于設(shè)備,如單晶爐、倒角機和切割機等,國內(nèi)外硅片廠商基本采用進口設(shè)備。第三個難點是晶圓廠對硅片寡頭的路徑依賴,更換硅片供應(yīng)商可能導(dǎo)致生產(chǎn)良率和芯片可靠性受影響,成本和代價巨大。
在發(fā)展芯片國產(chǎn)化時,需鼓勵中上游的硅片廠和晶圓廠緊密合作,增加硅片的使用率和試錯機會。此外,還需關(guān)注研發(fā)投入和人才培養(yǎng)。擁有高端的真空貼膜機也非常重要,盡管半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)面臨諸多挑戰(zhàn),但近年來硅片國產(chǎn)化程度不斷提高,關(guān)鍵設(shè)備如CPM也在國內(nèi)得到積極研發(fā)。提升自主化程度并非一蹴而就,硅片只是漫長歷程中的第一道關(guān)卡。國產(chǎn)芯片之路必將充滿挑戰(zhàn),但我們應(yīng)堅定信心,腳踏實地,攻克一道道難關(guān)。只有這樣,才能在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的征程中不斷前行。
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