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半导体

降低产业链安全风险 国产大尺寸硅片跨越技术关

日前,由杭州立昂微电子股份有限公司投资83亿元、年产360万片集成电路用12英寸硅片项目在浙江衢州集聚区正式签约。类似的集成电路大硅片项目投资的新闻近来常见诸各网站。在资本和地方政府的支持下,最近两年,8英寸、12英寸硅片项目在国内各地相继落地,这些项目或独资或合资,其目的都是为了迎合中国大陆集成电路建线热潮。大硅片项目的上马是否能跟上国内集成电路建线的节奏?在技术、人才,乃至市场策略上需要解决哪些问题?这无疑是目前业内人士十分关注又期待解决的问题。

12英寸硅片全靠进口 产业链安全面临风险

硅片作为集成电路产业链上游材料,是半导体产业的“粮食”,它占芯片制造各类材料总成本的1/3左右。长期以来,半导体硅片的市场由日本信越化学、胜高(SUMCO),我国台湾环球晶圆,德国世创,韩国SK Siltron五大公司把控,它们共占据了全球硅片市场90%%以上的市场份额。在12英寸硅片市场,占有率更是超过97%%。

“大尺寸硅片生产是我国集成电路发展最薄弱的环节。目前,中国12英寸大硅片几乎100%%依赖进口,8英寸硅片90%%依赖进口,国内只有硅产业集团实现了300mm硅片的量产。”上海新昇半导体科技有限公司CEO李炜告诉《中国电子报》记者,“12英寸硅片技术和产能缺失,将使国内集成电路产业面临供应链安全风险。”

从2016年下半年开始,全球范围内硅片价格持续处于上涨态势。今年年初,有机构预测,2018年12英寸硅片价格将上涨20%%。面对来自国际硅片厂商开启的涨价窗口,中国半导体制造企业丝毫没有话语权,只能“听之任之”。因此,发展中国大硅片产业,补齐上游材料的短板,将能够大大提升下游半导体制造厂商对进口供应商的议价能力,对促进中国半导体产业的发展具有重大意义。

需求大增 大硅片项目相继开建

随着高端制程工艺竞赛,储存器市场(云计算、移动应用)持续火爆,消费电子、汽车电子、人工智能、5G、物联网等行业的需求增加,市场对12英寸芯片的需求越来越大,相应的对大尺寸硅片的需求也随之水涨船高。

有资料显示,到目前为止,中国已经投产的8英寸、12英寸晶圆生产线分别为20和12条,在建或拟建的生产线分别为3条和22条。“为满足这些产线的需求,到2020年,12英寸硅片需求将超过125万片/每月,其中约80万片为新增需求,新增量约为现有产能的2倍。”李炜向记者表示,“近几年,随着国家、地方、社会资本对半导体行业的大力投资,加上硅材料市场向好,投向硅片的资本越来越多。据不完全统计,国内硅材料企业已经投入和未来几年计划投入的总投资已超过700亿元人民币。”中国12英寸硅片的国产化,将助推国内整个半导体产业发展。

上海申和热磁电子有限公司常务副总裁郭建岳表示:“大硅片是集成电路产业非常基础的材料,没有它,IC制造厂即使设备已安装好,也无济于事。目前看,国内对12英寸硅片需求不会有问题,据统计,每个月会有60万片左右的需求量。两三年之后,每个月的需求量会达到100万片或更多。”这个数字跟之前李炜说的大致相同。郭建岳告诉记者:“从目前各大硅片厂商发布的消息看,他们已和芯片制造厂签订长期合同,即原有的订单将被长期客户消化,留给中国芯片制造企业的产能很少。因此,从这个角度看,中国发展大尺寸硅片非常有必要。这也是为什么国内近期建设大硅片热度不减的原因。”

补齐技术和人才短板 拾级而上发展硅片产业

从技术和成本的角度看,硅片直径越大,在一个硅片上可制作的集成电路芯片数就越多,每个芯片的成本也就越低。因此,大硅片是硅片制备技术的发展方向。但硅片尺寸越大,对微电子工艺设备、材料和技术的要求也就越高。从国际范围来看,半导体硅材料是发展了几十年的成熟行业,主要专利被国际巨头把控。我国在技术、人才的积累方面相当薄弱,成为制约国内半导体硅片业发展的短板。

“12英寸大硅片不仅是资本密集型,更是技术密集型的产业。相比于光伏硅片(9个9纯度),半导体硅片纯度必须达到11个9以上,硅片生产有很高的技术壁垒。”李炜说。

郭建岳具体解释了国内硅片生产技术存在的瓶颈,他说:“目前国内大硅片生产技术还存在很大问题,尤其是拉单晶技术,单晶的氧碳含量、电阻率、缺陷控制还保证不了。”

相比于技术的缺失,从事硅片研发的技术人员短缺也是一个大问题。郭建岳告诉记者,目前,国内有实际经验的技术人员明显不足,虽然有些高校开设了半导体材料相关专业,但纯粹的理论知识和实践相去甚远。因此,国内硅片制造企业还要想办法从国外引进高水平的、有实际工作经验的技术人才。

“2017年,全国范围内半导体硅片从业人员约6000人左右,仅相当于国际五大硅片制造企业中1家日本公司的员工人数。如果从行业工作年限、工作经验来看,国内从业人员的技术水平、熟练程度等落后得更多。”李炜补充说。

因此,国内半导体硅片要健康发展,必须在技术研发和人才培养上花大力气,做好长期投入的准备。李炜认为,中国的12英寸硅片产品质量和供应量是一个拾级而上、循序发展的过程,政府和社会资本现在就要开始非常谨慎、有针对性地支持优势企业,以资本和市场的力量,促进现有硅片企业在行业内的合作。只有化低效竞争为合作,集中资本、技术、人才等资源,共同发展,才有可能做大做强,在实现国内硅片有效供应的同时,积极参与国际竞争。

李炜表示,遍地开花的项目大大分散了国内原本就十分有限的技术和人才资源。他强调,目前国内硅片企业一哄而上、盲目建设的浪潮必须刹住,否则几年后,国内光伏和LED产业发展所经历的低效重复建设、以致后来大规模行业亏损的惨痛教训,将再次在半导体硅片行业上演,这无疑将给产业带来严重的打击。

“此外,除了生产硅片的企业要开展技术攻关外,其上游的基础化学品和设备企业也需要协同攻关,以满足硅片生产的配套要求。”郭建岳最后告诉记者。

责任编辑:马利亚


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