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半导体

中国IC供应链存在安全风险,提升硅片供应能力迫在眉睫

作者朱邵歆,供职于工信部赛迪研究院集成电路研究所

2016年年底以来,集成电路制造最重要的原材料硅片的市场供应缺口持续扩大,产品价格大幅上涨60%%,市场严重供不应求。然而我国本土的硅片供应严重缺失,8英寸和12英寸硅片对外依存度分别达到86%%和100%%。2020年以前,我国大规模新建的集成电路生产线将陆续投产,届时将面临硅片供应安全风险。建议大力培育和扶持国内硅片企业,提升国产硅片供应能力,为我国集成电路产业发展提供强有力支撑。

硅片供不应求

中国IC供应链存在安全风险

全球硅片供应被国际巨头垄断。硅片是集成电路制造中最重要的原材料,占集成电路制造原材料总成本的20%%以上,也是保障集成电路性能的重要载体,经过多年的竞合,全球硅片市场已逐渐形成高度垄断发展格局。日本信越、日本SUMCO、中国台湾环球晶圆、德国Siltronic、韩国SK Siltron五大供应商共占据全球硅片市场的92%%。在技术水平要求更高的12英寸硅片市场,五大供应商的市场占有率超过97%%。其中原排名第六的中国台湾环球晶圆公司在2016年连续收购丹麦Topsil公司和美国Sun Edison公司,市占率跃居第三位,进一步巩固了自己的行业地位。市场集中度提高也提升了硅片厂商的定价权。

集成电路市场需求旺盛带动硅片价格大幅上涨。受物联网、数据中心服务器、手机等应用市场的带动,2016年,全球集成电路市场恢复正向增长。全球半导体贸易协会(WSTS)预测,2017年全球集成电路市场增速将达到19.1%%。英特尔、三星、台积电等龙头企业已宣布大规模扩产计划,中芯国际、长江存储等新生产线已陆续开工建设。旺盛的市场需求使得硅片价格从2016年年底起呈持续上涨态势。日本SUMCO公司12英寸硅片最新签约价已达120美元/片,较2016年年底暴涨60%%。由于硅片企业已多年未扩充产能,预计2017年全球硅片市场的供应缺口将达到5%%,2019年将超过10%%。

我国集成电路产业面临被境外硅片企业断供风险。全球硅片市场供不应求使得三星、台积电等集成电路龙头企业纷纷倾向与硅片企业签订长期供货协议,锁定硅片供应量,保证未来扩产计划不受影响。我国集成电路产业大发展刚刚起步,大陆集成电路制造企业对上游原材料企业的议价能力很弱。随着全球硅片供应缺口继续加大,境外硅片供应商极有可能优先供应台积电、三星等龙头企业,甚至为保障龙头企业供应而停止向我国大陆企业供货。然而大陆硅片企业尚不具备12英寸硅片供应能力,8英寸硅片产能也很低,对外依存度达到86%%以上,使得我国规划建设的集成电路生产线面临断供风险。

我国硅片供应能力不足

但已迎来发展机遇

大陆硅片企业技术落后,上下游协同效应弱,短期难以支撑集成电路产业发展需要。一是大陆企业尚不掌握用于先进制程工艺的12英寸硅片制造技术,只掌握8英寸、6英寸等中小尺寸的硅片制造技术。由于境外技术先进的硅片设备企业与硅片龙头企业已形成紧密的合作研发关系,并签订了技术保密协议,使得二者合作研发的定制化设备不能出售给我国硅片企业,中国只能购买到未经优化的通用设备。使得我国硅片企业需重新进行技术开发,技术发展进度始终落后。

二是配套环节企业、硅片企业和集成电路制造企业之间尚未形成良好的协同机制。硅片是充分竞争的市场,硅片的成本和性能决定下游生产线的采购选择。我国大陆硅片生产所需的电子级多晶硅原料、单晶炉设备、石墨坩埚、研磨机、抛光机、抛光布、硅片盒等均需要进口,使得国产硅片成本价格已超过市场价的20%%,在市场上缺乏竞争力,很难进入集成电路制造企业的供应链,难以打破硅片市场供应格局。

国产硅片发展已迎来黄金窗口期。一是全球硅片技术进步几乎中止,为我们追赶争取了时间。目前,全球集成电路制造生产线已暂停向18英寸升级,龙头企业规划建设的先进工艺制程生产线均为12英寸。现阶段,18英寸生产线的经济效益较12英寸并没有优势。英特尔、台积电等龙头企业对18英寸生产线持保守态度,预测至少在2023年以后才会开始建设。18英寸生产线升级暂停为我们的硅片制造技术研发争取了宝贵时间。

二是大陆大力建设集成电路制造生产线,为国产硅片提供了市场。大陆正加速布局集成电路生产线。截至2016年年底,已建成12英寸生产线11条,在建13条。根据赛迪智库的统计,2016年,中国大陆集成电路12英寸生产线产能已占全球的9.5%%,12英寸硅片需求量为50万片/月,未来五年将达到120万片/月,8英寸硅片需求量为70万片/月。

三是国家“大基金”已开始布局硅片产业,为产业发展注入资本力量。大基金与上海国盛等合资成立硅产业集团,并控股上海新昇、上海新傲,收购芬兰Okmetic,入股法国Soitec。新昇已投资建设12英寸硅片工厂,计划2021年产能达到60万片/月。“大基金”与江苏中能合资成立鑫华半导体公司,布局生产电子级多晶硅,提升大陆硅原料的供应能力。

提升我国硅片供应能力的几点思考

一是继续通过重大专项资金支持技术研发。重点支持电子级多晶硅制备、硅单晶体制备、切磨抛工艺、硅片设备开发、辅料制备的关键技术攻关,尽快突破核心技术。加速技术的转化和产业化,提升硅片企业的量产能力,降低企业研发成本压力,提升国产硅片的市场竞争力。

二是以资本为纽带对外收购和对内整合。以“大基金”等战略投资基金为资本纽带,对外收购具有技术但缺乏市场开拓能力的硅片、设备制造和配套环节企业,快速提升国内硅片产业整体实力。通过基金控股的方式,推动大陆硅片企业的整合工作。采用建立平台公司的模式,提升大陆企业在全球市场的竞争力。

三是支持大陆集成电路、硅片、配套环节企业之间的相互验证。支持硅片企业和集成电路制造企业、中试生产线合作研发和验证国产硅片。对生产线使用“首批次”国产硅片产品、硅片企业使用“首批次”电子级多晶硅等产品给予优惠政策支持。增加保费补贴或建立国产集成电路材料应用保险基金,降低集成电路企业使用国产硅片的风险,增强下游用户使用信心。

四是引导硅片产业进行合理的区域布局。发挥我国中西部能源资源丰富的优势,通过引导进行合理的区域布局,提升硅片企业竞争实力。建议将自动化程度高、能源使用量大的硅单晶制备环节布局于中西部能源成本低廉地区;硅片切磨抛、检测和技术研发等环节与集成电路生产线关系密切,应优先布局在集成电路生产线集聚的北京、福州、厦门、泉州、长三角等城市和地区。

责任编辑:赵强


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