晶圆制造基础原材料硅片相关探讨

近年来，在国内集成电路产业持续快速发展的带动下，上游专用材料产业也迎来了快速发展。就半导体材料而言，其主要被用于晶圆制造和芯片封装环节。

据SEMI报告统计，2016年晶圆制造材料市场为 247 亿美元， 封装材料市场为 196 亿美元，合计 443 亿美元。在晶圆制造以及封装材料中，硅片和封装基板分别是规模占比最大的细分子行业，占比达 1/3 以上。

硅片作为晶圆制造基础原材料，近来得到了国家在政策和资本等各方面的大力支持，本文将就硅片进行相关探讨。

一、硅片简介

硅片是最重要的半导体材料， 目前90％以上的芯片和传感器是基于半导体单晶硅片制造而成。硅片是由纯度很高的结晶硅制成，与其他材料相比，结晶硅的分子结构非常稳定，很少有自由电子产生，因此其导电性极低。半导体器件则是通过对硅片进行光刻、离子注入等手段，改变硅的分子结构进而提高其导电性，最终获得的一 种具备较低导电能力的产品。

按照尺寸规格不同，硅片可分为 4 英寸、5 英寸、6 英寸、8 英寸和 12 英寸等，尺寸越大，晶圆能切割下的芯片就越多，成本就更低，对设备和工艺的要求则越高。

早在 20 世纪 60 年代，就有了0.75 英寸（约 20mm）左右的单晶硅片。随后在 1965 年左右随着摩尔定律的提出，集成电路用硅片开始进入快速发展时期。目前主流的硅片为 300mm（12 英寸）、 200mm（8 英寸） 和150mm（6 英寸）， 其中， 300mm 硅片自 2009 年开始市场份额超过 50％，到 2015 年的份额已经达到 78％， 预计 2020 年300mm（12 英寸）晶圆片将成为主流， 18 英寸(450mm)的硅片则将开始投入使用。

二、硅片市场

根据 SEMI 统计数据，全球半导体硅片市场规模在 2009 年受经济危机影响而急剧下滑，2010 年大幅反弹。2011 年到 2013 年，由于 300 毫米大硅片的普及造成硅片单位面积的制造成本下降，同时加上企业扩能竞争激烈，2013 年全球硅片的市场规模只有 75 亿美金，连续两年下降。2014 年受汽车电子及智能终端的需求带动，12 寸大硅片价格止跌反弹，全球硅片出货量与市场规模开始复苏。根据 Gartner的预测，到 2020 年全球硅片市场规模将达到 110 亿美元左右。

资料来源 ： Gartner、方正证券研究所

三、硅片产业格局

由于硅材料的高垄断性，全球只有大约10家企业能够制造，其中前5家企业占有92%的市场份额。

世界头两名集成电路用硅片制造商都集中于日本，信越(Shin-Etsu)和SUMCO，占全球60以上%；这两家企业生产的大尺寸硅片（200毫米和300毫米）则占全球的70%以上，形成绝对垄断和极高的技术壁垒。其他硅片生产厂商包括***环球晶圆(Global Wafer)、德国世创(Siltronic)、韩国LG Siltron、法国Soitec、***合晶(Wafer Works)、芬兰Okmetic、***嘉晶(Episil)。

排名前五的硅片制造厂商

由于硅片生产过程非常复杂，技术壁垒极高，加上中国技术发展起步较晚，导致中国本土国产化比率相当低。

不过随着近来国家在政策和资本等各方面给予大力支持，中国本土企业在市场、政策、资金的推动下开始快速发展。

目前中国大陆已有不少半导体硅片供应商，包括上海新昇半导体、上海新傲、有研新材料、金瑞泓，河北普兴、南京国盛等。

硅片作为大多数半导体器件的基础核心材料，其国产化在中国的高端制造领域具有非凡的国家战略意义，我们要继续努力推进，争取早入实现进口替代。