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一文读懂高大上的硅片行业

时间:2021-12-08   访问量:3049

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基本情况

晶圆,是半导体器件的主要载体,是半导体产业的上游材料,下游通过对晶圆进行光刻、刻蚀、离子注入等加工,可将硅片制成各类半导体器件用于后续加工,如集成电路、二极管、功率器件等。由于其形状为圆形,故称为晶圆。

很多时候,大家把晶圆和硅片混合在一起说,是因为,以硅为原材料制作的硅晶圆片,被半导体产业广泛使用,在晶圆制造材料市场中占比最高,是半导体制造的核心材料。所以在众多场合中说晶圆和硅片指的都是硅晶圆片。但一定要明白,晶圆不等于硅晶圆片,硅片只是其中的一种,比如在(插入碳化硅)中提及的碳化硅晶圆片。硅片也不等于半导体硅晶圆片,用于光伏行业的硅片也是一种硅晶圆片,但原料多晶硅只要99.9999%的纯度和用于半导体的99.999999999%的纯度相距甚远。

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分类

硅片也分很多种。半导体多晶硅在融化后,掺入不同的掺杂剂改变其导电能力,经过生长,制成有特定电性功能的单晶硅锭。单晶硅锭再经过整型、切片、磨片倒角、刻蚀、抛光、清洗、检查、包装等工艺步骤,最终制造成为半导体硅片中最常见的抛光片。把抛光片再加热,让外延生长源在硅片上再长出有一定厚度、电阻率的新单晶,从而得到外延片

按尺寸分8寸、12寸等。硅片直径的增大使得硅片面积平方级增长,单块晶圆能产出的芯片数量也翻倍。硅片直径越大,芯片的平均成本越低。一般情况下,硅晶圆直径越大,代表晶圆厂技术实力越强,目前 8 英寸、12 英寸的大尺寸硅片是行业主流。18 英寸技术上已突破。

硅片根据质量不同被用在了不同的工艺环节上,分为了挡片、控片、正片。正片是生产成品使用,在调试设备、监控产线的时候一般使用质量较差的档控片。一般28纳米及以下制程,每 10 正片需要加 15-20 挡控片。使用过的挡片回收后,经研磨抛光,可以重复使用。而有些控片可以回收使用,这些可以回收利用的档控片叫做可再生硅片。

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重点企业

全球前五大硅片制造商为日本信越、SUMCO、环球晶圆、 SK Siltron 和世创,他们共同占据着半导体硅片市场近90%的份额。

国内目前从事硅片生产的厂商主要有沪硅产业、中环股份、立昂微、中欣晶圆、超硅、神工股份等十余家。各硅片厂商纷纷投产 8 英寸及 12 英寸大硅片项目

多家厂商实现了从 8 英寸到 12 英寸半导体硅片的突破,国内具备12英寸硅片供应的厂商有沪硅产业(上海新昇)、重庆超硅、西安奕斯伟、中欣晶圆、中环领先、立昂微(金瑞泓)等 6 家公司,拥有12寸产线的厂商超过15家。

沪硅产业:半导体硅片龙头,公司主营业务为半导体硅片的研发、生产和销售,是我国大陆地区率先实现 SOI 硅片和 12 英寸硅片规模化销售的企业。公司提供的产品类型涵盖 12 英寸抛光片及外延片、8 英寸及以下抛光片、外延片及 SOI 硅片。

中环股份:围绕硅材料展开,专注单晶硅的研发和生产,以单晶硅为起点和基础,在半导体制造和新能源制造领域延伸,形成半导体板块,包括半导体材料、半导体器件、半导体封装。

立昂微:主营业务微半导体硅片和半导体分立器件芯片的研发、生产和销售,以及半导体分立器件成品的生产和销售。公司子公司浙江金瑞泓、衢州金瑞泓主要从事半导体硅片业务(不包 括 12 英寸半导体硅片),主要产品包括硅研磨片、硅抛光片、硅外延片等。

神工股份:主营业务为单晶硅材料、硅零部件、半导体级大尺寸硅片及其应用产品的研发、生产和销售。

超硅股份:拥有上海超硅半导体有限公司和重庆超硅半导体有限公司。重庆超硅建设了大陆第一条规模化 8 英寸返抛与测试片生 产线上海超硅目前拥有先进的 300mm 硅片全自动智能化生产线,并通过自主研发掌握了大尺寸单晶硅晶体生长技术。

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几个观点

1.12英寸并没有完全取代8英寸的产线,功率器件、模拟器件、电源管理芯片、CIS、指纹识别芯片、显示驱动IC等等,目前均在使用8英寸的晶圆。同时小规模芯片或柔性生产没有那么大的量,选择8英寸反而更经济。有专家指出,8英寸与12英寸会在一段时间内共存。

2.8英寸产线目前虽然产能不足,但也有业内人士指出,如果深度考量投入与产出以及比较现有产能的变迁,新投8英寸产线不一定是明智之举。

3.决定晶圆质量的,除了纯度之外,还有平整度、平滑度等要求。有句话这样说:制程是技术,但良率才是最关键

4.在半导体制造领域,厂商和供应商之间通常会签订2~3年长期合同,一方面保证供货的稳定,也减少了价格的波动。


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