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主要供应商2026 年产能已售罄!国产硅晶圆能否突围

发布时间:2022-06-22 07:10:32 来源:乐鱼全站app下载 作者:乐鱼手机最新版下载

  作为半导体产业链上游原材料,硅晶圆供应紧张已经不是一天两天了,可全球主要供应商胜高表示其2026 年产能已售罄的消息,依旧让不少科技粉震惊,半导体上游供应已经如此紧张了吗?

  近日,半导体行业硅晶圆的主要供应商 Sumco(胜高)表示,其到 2026 年的产能已经售罄,这表明硅晶圆的短缺状况可能在未来几年都不会缓解。

  Sumco表示,未来五年所有300mm晶圆产量都已被订购。对于150mm和200mm晶圆,没有接受这么长期的订单,但未来几年需求可能会继续超过供应。2021年晶圆价格比前一年上涨10%,Sumco预计这种涨势将至少持续到2024年。

  目前,球九成以上的市场份额将被信越化学(日本)、环球晶圆(中国台湾)、日本胜高(SUMCO)、韩国 SK siltron 四巨头占据。

  由于终端需求强劲,台胜科、合晶发布涨价通知,涨幅至少一成,合晶部分产品更是大涨三成。据国际半导体产业协会数据,2021 年底全球有19 座高产能晶圆厂迈入建置期,另有十座晶圆厂将于2022 年动工,由于一座晶圆厂月产能三、五万片起跳,对硅晶圆用量也随之直线上升,但在市场供给有限、新产能还来不及开出下,促成此波硅晶圆涨价潮。

  作为半导体产业链的重要上游材料,硅晶圆每一次供需紧张都会带来整个半导体产业链的动荡,甚至格局变化,而这一次,国产硅晶圆和国产芯片能否获得弯道超车的机会呢?

  晶圆是制造半导体芯片的基本材料,半导体集成电路最主要的原料是硅,因此对应的就是硅晶圆。金属硅便属于晶圆的上游产品。

  高纯度的多晶硅经过单晶硅再研磨、抛光、切片后,形成硅晶圆片。目前全球芯片市场上,使用最主流的晶圆有三种规格:6寸、8寸、12寸。现在市场上12寸的晶圆是主流,将近7成的产能都是12寸晶圆。晶圆的尺寸越大,制造的难度也就越高,当然这些大晶圆切割出来的芯片也就越多。对12寸晶圆需求最强的是存储芯片(NAND和DRAM),8寸晶圆更多的是用于汽车电子等领域。

  硅晶圆由于对纯度要求超高,行业壁垒极高、呈现高度垄断格局。目前以日本信越半导体、日本三菱住友SUMCO、环球晶圆、德国Siltronic、韩国SK Siltronic,为代表的五家公司掌握90%以上的市场份额。

  硅晶圆在芯片制造材料中占比最高,达到 37%,是芯片供应链中的重要环节。虽然中国大陆是全球硅晶圆的重要市场,但国产自给率很低。中国大陆的半导体硅晶圆国内企业只能达到4~6寸硅片的性能需要,并少量供应8寸市场,12寸处于刚起步阶段。

  国内半导体材料产业起步较晚,由于受到技术、资金、以及人才的限制,国内半导体材料产业总体表现出数量偏少、企业规模偏小、技术水平偏低以及产业布局分散的特征。虽然有有研半导体、金瑞泓、上海新傲、南京国盛、宁夏银河、中环股份、河北普兴和上海新晟等一批从事硅片的供应商,但这些供应商在大尺寸硅片上的生产极少,中国大陆大尺寸硅晶圆主要依赖进口。

  硅晶圆在整个半导体生态中的重要性不言而喻,纵观国内半导体产业发展史,硅晶圆并非没有出现过“断供”局面。

  早在2017年,在全球硅晶圆供需极为紧张的情况下,就传出过日本硅晶圆大厂Sumco决定砍掉大陆NORFlash厂武汉新芯的硅晶圆订单,优先供货给台积电、英特尔(Intel)、美光(Micron)等大厂,不仅加重NORFlash短缺情况,日系供应商供货明显偏向台、美、日厂,也让大陆半导体发展陷入硅晶圆不足困境。

  据SEMI统计,2016至2017年间确定新建的晶圆厂就有19座,其中大陆就占了10座,总投资7816亿元。而2017年到2020年四年间,还会有26座新晶圆厂投产,成为全球新建晶圆厂最积极的地区。

  与此同时,成立于2014年的上海新昇成为国内首个12英寸大硅片项目的承担主体,也是目前唯一获得国家重大项目支持的硅片公司,承担了国家02专项核心工程之一的“40-28 纳米集成电路制造用300毫米硅片”项目,其12英寸大硅片项目在2017年四季度已经实现了量产,成功实现国产12英寸大硅片从0到1的突破!

  不过在硅晶圆领域,特别是大硅片,由于中国起步较晚、技术底子薄,因此无论是已实现量产的沪硅产业(上海新昇)12英寸硅片项目,还是正在筹建、以及爬坡的各个产线,都还只是处于国产大硅片自给之路的开端,后期任重而道远,还需要不断努力、坚持和投入。

  相对而言,坐拥庞大中高端市场,晶圆代工或能成为国内半导体产业争夺上游话语权的捷径。

  晶圆代工或晶圆专工(Foundry),半导体产业的一种营运模式,专门从事半导体晶圆制造生产,接受其他IC设计公司委托制造,而不自己从事设计的公司。有些拥有晶圆厂的半导体公司,如英特尔(Intel)、AMD等,会因产能或成本等因素,也会将部份产品委由晶圆代工公司生产制造。台积电、联电为世界排名第一与第二的晶圆代工公司。反之,专门从事IC电路设计而不从事生产且无半导体厂房的公司称为无厂半导体公司(Fabless)。

  无厂半导体公司依赖晶圆代工公司生产产品,因此产能、技术都受限于晶圆代工公司,但优点是不必自己兴建、营运晶圆厂。随着芯片制成微缩、晶圆尺寸成长,建设一间晶圆厂动辄百亿美金的经费,往往不是一般中小型公司所能够负担得起;而透过此模式与晶圆代工厂合作,IC设计公司就不必负担高阶制程高额的研发与兴建费用,晶圆代工厂能够专注于制造,开出的产能也可售予多个用户,将市场波动、产能供需失衡的风险减到最小。

  随着市场需求的扩张和芯片代工水平的提升,国内厂商产能持续提高,中国在半导体制造加工的话语权逐步增强,其中最为知名的就是台积电和中芯国际,除此之外,华虹集团、武汉新芯等同样拥有不错的市场份额。

  长期来看,国内持续落地的晶圆厂和终端芯片需求,都为晶圆代工产业提供了较为确定的成长机会。短期而言,当前半导体供应链中以晶圆产能不足问题最为严重,虽然全球主要晶圆代工厂均已实施扩建计划,但是产能放量仍需时间,Trend Force 的预测显示 8英寸晶圆的缺货态势将延续到 2023 年下半年。

  当然,国内晶圆代工厂的发展也不是绝对一帆风顺的,从产能端来看,“两头在外”现象严重,本土晶圆制造代工厂给国外设计公司做代工,国内设计公司也依靠海外代工厂去制造芯片。从晶圆代工工艺角度来看,目前国内晶圆代工厂在特色工艺领域(BCD等模拟工艺、射频、e-NVM、功率器件等)同国外晶圆代工厂差别不大,基本能满足国内设计公司要求,同时也承接了大规模海外设计公司的需求,但国内晶圆代工厂难以满足国内设计公司对主流工艺(16nm及以下)和高性能模拟工艺的需求。

  从制程端来看,与海外巨头有2~3技术代的差距。本土IC设计公司近年来设计工艺逐渐向90nm以内节点发展。2017年,设计公司采用0.13um节点占比53%,2018年90nm及以下节点制程的需求将超过0.13um,至2025年中国设计公司70%会用到90nm以内制程。

  而大陆目前最先进的工艺制程为28纳米,仅有中芯可提供,第一代FinFET 14纳米技术进入客户验证阶段,而全球最领先的台积电则已向5纳米进军。与英特尔和三星对比,代表大陆最先进水平的中芯在量产14纳米与其有近5年的时间差距。

  面对新一轮的硅晶圆供需紧张,唯有早做准备、未雨绸缪,才能抓住危机下的机遇,进而推动国内半导体产业的成长。

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