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日前,由杭州立昂微电子股份有限公司投资83 亿元、年产360 万片集成电路用12英寸硅片项目在浙江衢州集聚区正式签约.类似的集成电路大硅片项目投资的新闻近来常见诸各网站.在资本和地方政府的支持下,最近两年,8英寸、12 英寸硅片项目在国内各地相继落地,这些项目或独资或合资,其目的都是为了迎合中国大陆集成电路建线热潮.大硅片项目的上马是否能跟上国内集成电路建线的节奏？在技术、人才,乃至市场策略上需要解决哪些问题？这无疑是目前业内人士十分关注又期待解决的问题.
12英寸硅片全靠进口产业链安全面临风险
硅片作为集成电路产业链上游材料,是半导体产业的“粮食”,它占芯片制造各类材料总成本的1/3 左右.长期以来,半导体硅片的市场由日本信越化学、胜高（SUMCO）,我国台湾环球晶圆,德国世创,韩国SK Siltron 五大公司把控,它们共占据了全球硅片市场90%以上的市场份额.在12 英寸硅片市场,占有率更是超过97%.
“大尺寸硅片生产是我国集成电路发展最薄弱的环节.目前,中国12 英寸大硅片几乎100%依赖进口,8 英寸硅片90%依赖进口,国内只有硅产业集团实现了300mm 硅片的量产.”上海新昇半导体科技有限公司CEO 李炜告诉《中国电子报》记者,“12 英寸硅片技术和产能缺失,将使国内集成电路产业面临供应链安全风险.”
从2016 年下半年开始,全球范围内硅片持续处于上涨态势.今年年初,有机构预测,2018 年12英寸硅片将上涨20%.面对来自国际硅片厂商开启的涨价窗口,中国半导体制造企业丝毫没有话语权,只能“听之任之”.因此,发展中国大硅片产业,补齐上游材料的短板,将能够大大提升下游半导体制造厂商对进口供应商的议价能力,对促进中国半导体产业的发展具有重大意义.
需求大增大硅片项目相继开建
器市场（云计算、移动应用） 持续火爆,消费电子、汽车电子、人工智能、5G、物联网等行业的需求增加,市场对12 英寸芯片的需求越来越大,相应的对大尺寸硅片的需求也随之水涨船高.
有资料显示, 到目前为止,中国已经投产的8 英寸、12 英寸晶圆生产线分别为20 和12 条,在建或拟建的生产线分别为3 条和22条.“为满足这些产线的需求,到2020 年,12 英寸硅片需求将超过125 万片/每月,其中约80 万片为新增需求,新增量约为现有产能的2 倍.”李炜向记者表示,“近几年,随着国家、地方、社会资本对半导体行业的大力投资,加上硅材料市场向好,投向硅片的资本越来越多.据不完全统计,国内硅材料企业已经投入和未来几年计划投入的总投资已超过700 亿元人民币.”中国12 英寸硅片的国产化,将助推国内整个半导体产业发展.
上海申和热磁电子有限公司常务副总裁郭建岳表示：“大硅片是集成电路产业非常基础的材料,没有它,IC 制造厂即使设备已安装好, 也无济于事.目前看,国内对12 英寸硅片需求不会有问题,据统计,每个月会有60万片左右的需求量.两三年之后,每个月的需求量会达到100 万片或更多.”这个数字跟之前李炜说的大致相同.郭建岳告诉记者：“从目前各大硅片厂商发布的消息看,他们已和芯片制造厂签订长期合同,即原有的订单将被长期客户消化,留给中国芯片制造企业的产能很少.因此,从这个角度看,中国发展大尺寸硅片非常有必要.这也是为什么国内近期建设大硅片热度不减的原因.”
补齐技术和人才短板拾级而上发展硅片产业
从技术和成本的角度看,硅片直径越大,在一个硅片上可制作的集成电路芯片数就越多,每个芯片的成本也就越低.因此,大硅片是硅片制备技术的发展方向.但硅片尺寸越大,对微电子工艺设备、材料和技术的要求也就越高.从国际范围来看,半导体硅材料是发展了几十年的成熟行业,主要专利被国际巨头把控.我国在技术、人才的积累方面相当薄弱,成为制约国内半导体硅片业发展的短板.
“12 英寸大硅片不仅是资本密集型, 更是技术密集型的产业.相比于光伏硅片（9 个9 纯度）,半导体硅片纯度必须达到11 个9以上,硅片生产有很高的技术壁垒.”李炜说.
郭建岳具体解释了国内硅片生产技术存在的瓶颈,他说：“目前国内大硅片生产技术还存在很大问题,尤其是拉单晶技术,单晶的氧碳含量、电阻率、缺陷控制还保证不了.”
相比于技术的缺失, 从事硅片研发的技术人员短缺也是一个大问题.郭建岳告诉记者, 目前,国内有实际经验的技术人员明显不足,虽然有些高校开设了半导体材料相关专业,但纯粹的理论知识和实践相去甚远.因此,国内硅片制造企业还要想办法从国外引进高水平的、有实际工作经验的技术人才.
“2017 年, 全国范围内半导体硅片从业人员约6000 人左右,仅相当于国际五大硅片制造企业中1 家日本公司的员工人数.如果从行业工作年限、工作经验来看, 国内从业人员的技术水平、熟练程度等落后得更多.”李炜补充说.
因此,国内半导体硅片要健康发展,必须在技术研发和人才培养上花大力气,做好长期投入的准备.李炜认为,中国的12 英寸硅片产品质量和供应量是一个拾级而上、循序发展的过程,政府和社会资本现在就要开始非常谨慎、有针对性地支持优势企业,以资本和市场的力量,促进现有硅片企业在行业内的合作.只有化低效竞争为合作,集中资本、技术、人才等资源,共同发展,才有可能做大做强,在实现国内硅片有效供应的同时,积极参与国际竞争.
李炜表示,遍地开花的项目大大分散了国内原本就十分有限的技术和人才资源.他强调,目前国内硅片企业一哄而上、盲目建设的浪潮必须刹住,否则几年后,国内光伏和LED 产业发展所经历的低效重复建设、以致后来大规模行业亏损的惨痛教训,将再次在半导体硅片行业上演,这无疑将给产业带来严重的打击.
“此外,除了生产硅片的企业要开展技术攻关外,其上游的基础化学品和设备企业也需要协同攻关,以满足硅片生产的配套要求.”郭建岳最后告诉记者.
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