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全球半导体硅片紧缺,国产企业如何“破冰逆袭”

2018-10-22 08:39:04来源:OFweek电子工程网 阅读量:25770

导读:硅单晶圆片是最常用的半导体材料,是芯片生产过程中必不可少的、成本占比最高的材料。
  【中国智能制造网 市场分析】硅单晶圆片是最常用的半导体材料,是芯片生产过程中必不可少的、成本占比最高的材料。制造一个芯片,需要先将普通的硅制造成硅单晶圆片,然后再通过一系列工艺步骤将硅单晶圆片制造成芯片,其中电子级多晶硅是最高纯度等级的多晶硅产品,是整个半导体产业链的关键基础材料,由于提纯工艺复杂,导致进入壁垒高,行业的集中度比较高,企业垄断性利润空间大。
 
  作为集成电路行业的“基石”,电子级多晶硅一直都是国家发展集成电路产业的战略原材料。目前世界范围内能完全生产电子级多晶硅产品,只有Wacker、hemlock和Mitsubishi等企业,关键性的技术主要掌握在德国、日本和美国为首的企业手中。
 
  电子级多晶硅产品以8英寸和12英寸的硅片生产为主,8英寸硅片产品包括各种电源芯片、摄影/指纹识别传感器、智能硬件中的MCU与无线通信芯片、智能卡等,涵盖消费类电子、通信、计算、工业、汽车等领域。而12英寸硅片主要用于制造CPU、逻辑IC、存储器等高性能芯片,多用于PC、平板、手机等领域。
 
  上下游供给不足,半导体硅片市场价格战打响
 
  整个单晶硅的产业链比较长,从最上游的多晶硅原料和设备等,到中游的单晶硅硅片,延伸至下游的电力电子器件、高效率太阳能光伏电池、射频器件和微电子机械系统、各种探测器和传感器等,最后到计算机、汽车、光伏等各大行业。
 
  目前,主流半导体硅片市场的全球垄断已经形成,2016年日本信越、日本SUMCO、台湾环球晶圆、德国Siltronic、韩国LGSilitron等前5大硅片公司的销量占到92%。而在12英寸大硅片方面,垄断形势更加明显,2015年前六大半导体硅片厂的销售份额就已达到97.8%,市场主要被日本、台湾地区、德国和韩国控制。一些大型企业,如瓦克、SunEdison、三菱材料等,为保障上下游供货、出货的稳定,通过设立合资公司、交差参股等方式形成稳定的多晶硅、硅片一体化联盟,实现多晶硅企业、硅片企业进行多晶硅和硅片纵向一体化的格局。
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  近几年来,随着消费电子的快速发展以及未来汽车产生的大量需求,预计未来几年对于硅片的消费量会保持现在的上升趋势。目前全球主要半导体供应商产能规划,未来三年供给端不能满足下游快速增长的需求,上游硅片供不应求成为常态。虽然半导体硅片产业经历了多年的低潮期,但2014年以来全球硅片的市场开始复苏,过剩产能得到消化,但由于下游终端行业需求的加大,硅片的缺口在不断加大,硅晶圆片供不应求,2017年价格已经上涨了60%以上。
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  目前从产业链反馈情况来看,硅片缺口在继续扩大,根据目前全球各公司的产能增加计划和新建产能所需时间,2020年之前8英寸和12英寸硅晶圆片的供需缺口预计将持续存在。芯片需求走弱,之前极度缺货长达两年的原物料“硅晶圆硅片”,近期出现一个现象,就是供应商在台面上、台面下都一直扩产动作不断,这是因为业界担心硅晶圆硅片产能即将大增,但芯片需求却开始往下修正,硅晶圆硅片的价格就成为市场利润上的转折点。
 
  全球硅片涨价趋势越演越烈
 
  近两年,半导体硅片涨价对半导体芯片的价格传导、引发行业晶圆产能降阶抢夺,引发整个半导体产业链传导作用意义深远,很难去估量对行业所带来的巨变,硅片的涨价促使主要的晶圆代工厂商纷纷倾向与硅片供应商签订长期的保量不保价合约,以保证未来的扩产计划不受影响。
 
  例如台积电紧急采取措施与供应商信越、胜高签订长约,三星也与环球晶圆签署供货合约。一些规模较小的半导体新进入者,只能通过溢价的方式来争抢货源,包括合肥晶合、合肥睿力等,都提出20%的溢价来和台积电争抢硅片原材料。
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  可以预见未来几年硅片市场都将是卖方市场,硅片生产商将不断上涨硅片价格来应对供需的失衡。作为下游客户的晶圆代工厂等芯片生产商,则只能被动的接受价格,并将价格转移至其下游客户,今年一季度台积电等主要的晶圆代工商已经将代工价格提升了5%-10%。
 
  龙头硅片厂逐步施行扩产计划,即使如此,新产能最快也要在 2019 年才能释放,且各家基本保持谨慎扩产态度,扩充产能主要为弥补14/16 nm先进制程所需晶圆缺口。也正因为如此,SUMCO、信越、环球晶等龙头股价在近日对SUMCO扩产信息错误解读大跌之后,继续迎来强势上扬,各家最新财报对未来两年硅片展望仍是供不应求。
 
  设备国产化在硅片供需缺口下实现逆生长
 
  在硅片供需缺口持续扩大的情况下,硅片材料的自主可控是行业发展的必然趋势,而海外厂商垄断半导体硅片市场,国内企业仅少数能提供8寸硅片,而12寸硅片尚无量产能力。中国小尺寸的4-6寸硅片的年产量基本上已经实现了自给自足,国内大硅片存在巨大供需缺口将进一步扩大。
 
  硅片是半导体产业发展的基础材料,若是不能保证硅片材料的自主可控,我国大力发展的半导体产业将时刻面临材料短缺、产业链断裂的威胁,美国、日本、韩国、台湾等地区都具有自主的硅片生产能力。目前信越、SUMCO等半导体硅片巨头与三星、英特尔、台积电等半导体生产巨头都已具有长期合作的基础,且能保证数额较大的需求量,因此在产能有限的情况下,硅片巨头会优先给台积电等厂商供货。17年5月就出现了SUMCO砍掉武汉新芯的订单,优先供给台积电、英特尔、美光等大厂的事件。
 
  因此,在未来供需格局进一步紧张的情况下,国内晶圆制造商可能必须通过提价的方式才能拿到足够的硅片货源,然而并不能保障充足的供应,也会增加自身的成本,唯一的解决办法是实现半导体硅片材料的自主生产、自主可控,紧张的供需格局促使半导体硅片国产化,据报道分析,2017-2020年间,全球将有62座新建晶圆厂投入营运,其中26座将位于中国大陆,占新增晶圆厂的比重达42%。目前已经统计到有近30条晶圆产线的建设规划,其中17条已经开工建设,将在未来几年内陆续投入运营。而半导体行业的高景气度和中国大力发展半导体产业的决心预计将带来更多的晶圆产线规划,并促使更多的晶圆产线从规划转为落地。
 
  2017年以来,中国陆续已有十个国产硅片项目公布规划,并有数个项目已开工建设,部分项目已经具有一定的8寸硅片产能。而12寸硅片方面,上海新昇的300mm大硅片在17年二季度已经开始向中芯国际等芯片代工企业提供样片进行认证,并有挡片、陪片、测试片等产品实现销售,这些国产硅片项目若能顺利实现量产,将极大程度上缓解国内硅片依赖进口的局面,并使国内半导体产业具有一定的硅片自主保障能力。
 
  (原标题:全球半导体硅片紧缺,国产企业如何“破冰逆袭”)

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