“集成电路的核心就是硅材料,硅材料就是集成电路的树根。集成电路是直接建立在硅片上的,全国人都知道硅芯片的重要,但是大家不知道硅材料更重要。可以说,没有硅材料,就没有硅芯片。”中科院院士杨德仁先生在2018中国集成电路产业发展研讨会上表示。
随着集成电路行业的不断发展,对于硅片的需求也在增加。2017年,整个集成电路配套材料的市场规模为263亿美元,其中硅片是份额大的材料,市场规模大约为87亿美元,市场占比为31%-33%。预计到2020年,全球硅片市场规模将达到110亿美元。
从全球市场来看,12英寸的硅片将成为集成电路竞争力十分激烈的一个领域。据数据显示,2017年在整个硅片市场,12英寸硅片占比为63%,8英寸硅片占比27%,6英寸硅片占比只有10%。
从2006-2010年,全球硅片市场的增长一直很缓慢,但是从2017年开始需求快速增长,硅片成本也开始上升态势。杨院士表示,硅片缺口一直会延续到2020年,硅片短缺将成为未来两年的常态。
此外,杨院士认为,硅片市场是一个竞争非常残酷和激烈的市场。集成电路硅材料经过60年的发展,硅片生产企业已经由几百家缩减到现在的几十家。硅片市场是一个高度垄断市场,日本、中国台湾、德国等地的全球前五家硅片企业占据了整个硅片市场94%以上的份额。值得一提的是,目前全球能够供应12英寸硅片的企业不足10家,而全球前五家硅片企业占据了97.8%的市场份额。
那么,目前国内硅片市场的发展情况又是如何呢?据杨院士介绍,在国家重大专项”02专项“的支持下,上海新昇半导体从2015年开始做抛光和外延片,目前产能已经达到每月各10万片;北京有研半导体从2006年建成国内首条抛光片中试生产线,目前产能达到5万片/月;浙江金瑞泓科技与镇江大学2003年合作,并在实验室成功研制出硅晶体和抛光片,但目前还不能提供正片。
值得一提的是,5年前国内几乎没有生产8英寸硅片的企业,但是近几年在02专项的支持下,目前国内在抛光片方面的产能达到15万片/月,在外延片方面的产能也已达到15万片/月。
杨院士表示,从目前国内企业的规划来看,预计到2020年,国内12英寸硅片产能可以达到145万片/月,覆盖国内需求。其中包括:上海新昇半导体30万片/月,浙江金瑞泓10万片/月,中环领先半导体15万片/月,京东方30万片/月,宁夏银和10万片/月,郑州合晶20万片/月,上海超硅30万片/月。
而预计到2020年,国内8英寸硅片产能可以达到168万片/月,总投资规模超过500亿元。其中包括:浙江金瑞泓40万片/月,宁夏银和25万片/月,郑州合晶20万片/月,中环领先半导体60-70万片/月,安徽易芯8万片/月(2018年),重庆超硅15万片/月。
杨院士指出,虽然国内急需微电子硅材料,硅片也已经成为国内发展集成电路产业的瓶颈问题,但现在国内在硅片领域的过度投资,已经成为一个十分关键的重要问题。产业发展仅靠投资远不能解决问题,因为硅片的设备还不能满足国内的需求。从目前来看,硅材料成本的上涨对企业造成了一定的压力,希望硅材料企业能加倍努力解决质量问题。