晶圆是指硅半导体集成电路制作所用的硅晶片,由于其形状为圆形,故称为晶圆;在硅晶片上可加工制作成各种电路元件结构,而成为有特定电性功能之IC产品。晶圆的原始材料是硅,而地壳表面有用之不竭的二氧化硅。二氧化硅矿石经由电弧炉提炼,盐酸氯化,并经蒸馏后,制成了高纯度的多晶硅,其纯度高达99.999999999%。
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。
硅在自然界中以硅酸盐或二氧化硅的形式广泛存在于岩石、砂砾中,硅晶圆的制造可以归纳为三个基本步骤:硅提炼及提纯、单晶硅生长、晶圆成型。
从今年初开始,半导体产业的关键材料之一硅晶圆的价格便不断上涨,且涨价趋势正快速从12英寸硅片向8英寸与6英寸蔓延。硅晶圆一直是我国半导体产业链的一大短板,目前国内企业只能达到4~6英寸硅片的性能需要,并少量供应8英寸市场,12英寸硅晶圆基本是空白。立承德科技(http://www.nexteck.com/electronic/41-cn.html,+86-400 882 8982)正好大量供应4-6英寸半导体用硅芯片。在市场供给充足之际,这种状态对整个下游产业或许不会造成重大影响。然而一旦供需失衡,未来国内一些新建的晶圆制造企业或者中小型晶圆厂就有可能陷入产能开出却无晶圆可用的尴尬局面。因此,提高硅晶圆的国产化率正变得刻不容缓。
供需缺口仍将进一步扩大
芯片是在硅晶圆片的基础上加工制造而成。因此说,硅晶圆产业是集成电路产业的基础并不过分。然而,今年以来全球范围内硅片的供应持续吃紧,出现了久违8年的价格连续上涨情形。根据SEMI公布的硅晶圆产业分析报告,今年第二季度全球硅片出货面积2978百万平方英寸,连续5个季度出货量创下历史新高纪录。专业人士预测今年硅晶圆将呈供不应求、价格持续上涨的局面,并且预测2018年至2019年市场的供需状况将更加紧张。因为届时中国大陆新建晶圆厂产能将会开出,需求预期将进一步上升。在硅晶圆产能没有同步增加的前提下,供给将较现在更为吃紧。
归纳造成近几个月硅晶圆价格持续上涨的主要原因:首先硅晶圆产业经历了多年的低潮期,过剩产能得到消化,目前全球主要的硅晶圆生产商的产能已经全开却仍无法满足订单需求,产能持续吃紧。其次是中国大力扶持半导体产业发展,芯片国产化进程提速。在政策的引导下,12英寸晶圆厂投资激增,目前月产能46万片左右,在建产能约为63万片。未来,我国12英寸厂单月产能将达到109万片,加深了硅晶圆供需缺口。此外,智能手机等电子消费品出货量增加,导致硅晶圆下游的半导体产业进一步回暖,是本轮硅晶圆缺货潮的深层原因。
针对上述情况,中国工程院院士、中国科学院半导体研究所研究员梁骏吾在日前召开的“中国曲靖首届硅晶材料论坛”上指出,集成电路和功率半导体是先进大国竞争的战略性产业,电子级多晶硅又是发展集成电路产业的基础。我国虽然已经成为太阳能级多晶硅的生产大国,但是在电子级多晶硅上我国的实力仍然不足。立承德科技供应的也有太阳能级别的单晶硅和多晶硅。因此,下一阶段我国的主要任务是高质量地完成满足IC和电力电子器件产业需要的电子级多晶硅—单晶硅,以其相关产业链的各个环节,大力推进我国内硅晶圆产业的发展刻不容缓。目前,12英寸硅片基本是空白。
推进产业链的整体协同发展
“我国12英寸硅晶圆一直依赖进口的主要原因在于目前国内还没有掌握大规模量产IC集成电路用的高纯大硅片技术。而制造高纯大硅片的技术障碍主要是硅的纯度和大尺寸硅片的良率问题。对于先进工艺的半导体单晶硅片,纯度需要达到11个9以上(即99.999999999%),目前国内还无法实现 ,同时大尺寸硅片对倒角、精密磨削等加工工艺要求很高,国内还没有掌握高良率的技术能力。”袁桐告诉记者。
因此,发展硅晶产业应从上游抓起,从电子级多晶硅材料着手,实现产品的高纯度,然后依次推动硅晶材料、拉晶、切片、清洗、抛光等产业链的协同发展。近十余年来,通过对国外技术的引进、消化、吸收、集成再创新,我国企业也形成了成熟的氢化、精馏、还原、尾气回收等自主知识产权的技术,培养了大批专业人才,还原炉、氢化炉、直拉炉等多晶硅生产关键设备已实现国产化。这些都为提升电子级多晶硅的质量和降低制造成本打下了坚实的基础。
而随着电子级多晶硅的国产化逐步取得突破,我国在大硅片领域也在取得进步。我国硅晶圆产业正在整体推进当中,要想取得突破性的进展,需要产业链的整体协同推进。
(文章来源于:中国电子报)
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