降低產業鏈安全風險 國產大尺寸矽片跨越技術關
日前，由杭州立昂微電子股份有限公司投資83億元、年產360萬片集成電路用12英寸矽片項目在浙江衢州集聚區正式簽約。類似的集成電路大矽片項目投資的新聞近來常見諸各網站。
在資本和地方政府的支持下，最近兩年，8英寸、12英寸矽片項目在國內各地相繼落地，這些項目或獨資或合資，其目的都是為了迎合中國大陸集成電路建線熱潮。
大矽片項目的上馬是否能跟上國內集成電路建線的節奏?在技術、人才，乃至市場策略上需要解決哪些問題?這無疑是目前業內人士十分關注又期待解決的問題。
12英寸矽片全靠進口 產業鏈安全面臨風險
矽片作為集成電路產業鏈上游材料，是半導體產業的「糧食」，它占晶元製造各類材料總成本的1/3左右。長期以來，半導體矽片的市場由日本信越化學、勝高(SUMCO)，我國台灣環球晶圓，德國世創，韓國SK Siltron五大公司把控，它們共佔據了全球矽片市場90%以上的市場份額。在12英寸矽片市場，佔有率更是超過97%。
「大尺寸矽片生產是我國集成電路發展最薄弱的環節。目前，中國12英寸大矽片幾乎100%依賴進口，8英寸矽片90%依賴進口，國內只有硅產業集團實現了300mm矽片的量產。」上海新昇半導體科技有限公司CEO李煒告訴記者，「12英寸矽片技術和產能缺失，將使國內集成電路產業面臨供應鏈安全風險。」
從2016年下半年開始，全球範圍內矽片價格持續處於上漲態勢。今年年初，有機構預測，2018年12英寸矽片價格將上漲20%。
面對來自國際矽片廠商開啟的漲價窗口，中國半導體製造企業絲毫沒有話語權，只能「聽之任之」。因此，發展中國大矽片產業，補齊上游材料的短板，將能夠大大提升下游半導體製造廠商對進口供應商的議價能力，對促進中國半導體產業的發展具有重大意義。
需求大增 大矽片項目相繼開建
隨著高端製程工藝競賽，存儲器市場(雲計算、移動應用)持續火爆，消費電子、汽車電子、人工智慧、5G、物聯網等行業的需求增加，市場對12英寸晶元的需求越來越大，相應的對大尺寸矽片的需求也隨之水漲船高。
有資料顯示，到目前為止，中國已經投產的8英寸、12英寸晶圓生產線分別為20和12條，在建或擬建的生產線分別為3條和22條。「為滿足這些產線的需求，到2020年，12英寸矽片需求將超過125萬片/每月，其中約80萬片為新增需求，新增量約為現有產能的2倍。」李煒向記者表示，「近幾年，隨著國家、地方、社會資本對半導體行業的大力投資，加上硅材料市場向好，投向矽片的資本越來越多。據不完全統計，國內硅材料企業已經投入和未來幾年計劃投入的總投資已超過700億元人民幣。」中國12英寸矽片的國產化，將助推國內整個半導體產業發展。
上海申和熱磁電子有限公司常務副總裁郭建岳表示：「大矽片是集成電路產業非常基礎的材料，沒有它，IC製造廠即使設備已安裝好，也無濟於事。目前看，國內對12英寸矽片需求不會有問題，據統計，每個月會有60萬片左右的需求量。兩三年之後，每個月的需求量會達到100萬片或更多。」這個數字跟之前李煒說的大致相同。郭建岳告訴記者：「從目前各大矽片廠商發布的消息看，他們已和晶元製造廠簽訂長期合同，即原有的訂單將被長期客戶消化，留給中國晶元製造企業的產能很少。因此，從這個角度看，中國發展大尺寸矽片非常有必要。這也是為什麼國內近期建設大矽片熱度不減的原因。」
補齊技術和人才短板 拾級而上發展矽片產業
從技術和成本的角度看，矽片直徑越大，在一個矽片上可製作的集成電路晶元數就越多，每個晶元的成本也就越低。因此，大矽片是矽片製備技術的發展方向。但矽片尺寸越大，對微電子工藝設備、材料和技術的要求也就越高。從國際範圍來看，半導體硅材料是發展了幾十年的成熟行業，主要專利被國際巨頭把控。我國在技術、人才的積累方面相當薄弱，成為制約國內半導體矽片業發展的短板。
「12英寸大矽片不僅是資本密集型，更是技術密集型的產業。相比於光伏矽片(9個9純度)，半導體矽片純度必須達到11個9以上，矽片生產有很高的技術壁壘。」李煒說。
郭建岳具體解釋了國內矽片生產技術存在的瓶頸，他說：「目前國內大矽片生產技術還存在很大問題，尤其是拉單晶技術，單晶的氧碳含量、電阻率、缺陷控制還保證不了。」
相比於技術的缺失，從事矽片研發的技術人員短缺也是一個大問題。郭建岳告訴記者，目前，國內有實際經驗的技術人員明顯不足，雖然有些高校開設了半導體材料相關專業，但純粹的理論知識和實踐相去甚遠。因此，國內矽片製造企業還要想辦法從國外引進高水平的、有實際工作經驗的技術人才。
「2017年，全國範圍內半導體矽片從業人員約6000人左右，僅相當於國際五大矽片製造企業中1家日本公司的員工人數。如果從行業工作年限、工作經驗來看，國內從業人員的技術水平、熟練程度等落後得更多。」李煒補充說。
因此，國內半導體矽片要健康發展，必須在技術研發和人才培養上花大力氣，做好長期投入的準備。李煒認為，中國的12英寸矽片產品質量和供應量是一個拾級而上、循序發展的過程，政府和社會資本現在就要開始非常謹慎、有針對性地支持優勢企業，以資本和市場的力量，促進現有矽片企業在行業內的合作。只有化低效競爭為合作，集中資本、技術、人才等資源，共同發展，才有可能做大做強，在實現國內矽片有效供應的同時，積极參与國際競爭。
李煒表示，遍地開花的項目大大分散了國內原本就十分有限的技術和人才資源。他強調，目前國內矽片企業一哄而上、盲目建設的浪潮必須剎住，否則幾年後，國內光伏和LED產業發展所經歷的低效重複建設、以致後來大規模行業虧損的慘痛教訓，將再次在半導體矽片行業上演，這無疑將給產業帶來嚴重的打擊。
「此外，除了生產矽片的企業要開展技術攻關外，其上游的基礎化學品和設備企業也需要協同攻關，以滿足矽片生產的配套要求。」郭建岳最後告訴記者。
來源：中國電子報
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