編者按:本文來自微信公眾號 “半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)縱橫”(ID:ICViews),作者:鵬程,創(chuàng)業(yè)邦經(jīng)授權(quán)轉(zhuǎn)載。
半導(dǎo)體材料作為芯片制造的“核心糧食”,其純度與性能直接決定集成電路的良率與可靠性。而在這其中大硅片這一關(guān)鍵領(lǐng)域,長期以來被日本信越化學(xué)、日本 SUMCO(勝高)、德國 Siltronic(世創(chuàng))等國際廠商牢牢占據(jù)主導(dǎo)地位,國內(nèi)企業(yè)在技術(shù)與市場競爭中始終處于跟隨狀態(tài)。
數(shù)據(jù)顯示,當前,全球 12 英寸(300 mm)硅片市場呈現(xiàn)高度集中格局:日本信越化學(xué)、SUMCO,中國臺灣環(huán)球晶圓,德國 Siltronic,韓國 SK 集團五大廠商合計占據(jù)超過 85% 的市場份額,尤其在 12 英寸硅片領(lǐng)域,憑借技術(shù)積累與產(chǎn)能規(guī)模,形成了絕對的市場統(tǒng)治力。
值得慶幸的是,當前國產(chǎn)大硅片已開啟大規(guī)模擴產(chǎn)進程,有望進一步提升國產(chǎn)化率。
01 12 英寸硅片需求持續(xù)擴張,市場增長潛力強勁
之所以12英寸大硅片受到市場關(guān)注,主要在于其能有效降低生產(chǎn)成本——硅片尺寸擴大能有效攤薄單位芯片制造成本。以 8 英寸與 6 英寸硅片為例,8 英寸硅片的面積較 6 英寸提升約 1.78 倍,這意味著單張硅片可產(chǎn)出的芯片數(shù)量成倍增加;更關(guān)鍵的是,由于硅片邊緣存在平整度不足、缺陷率較高等問題,實際有效利用區(qū)域集中在中間部分,大尺寸硅片的有效制造區(qū)域更大,進一步提升了生產(chǎn)效率與資源利用率。
從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)來看,12 英寸拋光片是當前市場的主導(dǎo)產(chǎn)品,廣泛應(yīng)用于主流半導(dǎo)體器件制造,占據(jù)市場主要份額;此外,12 英寸外延片、12 英寸SOI(絕緣體上硅)片、300mm 退火片等高端產(chǎn)品,因具備更優(yōu)異的性能,在對芯片性能要求更高的集成電路制造領(lǐng)域(如高端邏輯芯片、特殊傳感器等)占據(jù)一定市場份額,且需求呈逐步增長趨勢。
在下游應(yīng)用領(lǐng)域,12 英寸硅片的需求來源呈現(xiàn)多元化特征。內(nèi)存芯片是最大需求端:隨著 5G、云計算、人工智能(AI)技術(shù)的快速發(fā)展,對高性能存儲芯片(如高帶寬內(nèi)存 HBM)的需求持續(xù)激增,直接拉動 12 英寸硅片用量增長;邏輯芯片需求緊隨其后:高性能計算(HPC)、AI 大模型的發(fā)展,推動先進制程邏輯芯片需求提升,進一步擴大 12 英寸硅片應(yīng)用場景;高端專用芯片需求潛力釋放:除傳統(tǒng)內(nèi)存與邏輯芯片外,高性能現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、專用集成電路(ASIC)、圖像處理芯片(GPU/ISP)、通用處理器(CPU)等高端芯片的制造,均高度依賴 12 英寸硅片,成為新增需求的重要來源。
據(jù)市場數(shù)據(jù)預(yù)測,全球 12 英寸硅片市場規(guī)模將從 2024 年的 198.3 億美元增長至 2032 年的 371 億美元,期間復(fù)合年增長率高達 8.15%。這一強勁的增長預(yù)期,核心驅(qū)動力來自高性能計算、AI、云計算等領(lǐng)域?qū)ο冗M半導(dǎo)體器件的持續(xù)、大規(guī)模需求。
02 國內(nèi)外產(chǎn)業(yè)規(guī)模與盈利差距顯著
但是目前,從產(chǎn)能規(guī)模來看,國外頭部廠商的 12 英寸硅片產(chǎn)能均穩(wěn)定在 100 萬片/月以上,且已實現(xiàn)連續(xù)多年穩(wěn)定出貨,產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同與生產(chǎn)效率成熟;而國內(nèi)企業(yè)當前 12 英寸硅片產(chǎn)能的產(chǎn)能規(guī)模與穩(wěn)定性仍有較大提升空間。
盈利水平方面,國外大廠憑借規(guī)模效應(yīng)、技術(shù)優(yōu)勢與成熟供應(yīng)鏈,綜合毛利率長期保持在 40% 以上,盈利能力強勁;反觀國內(nèi) 12 英寸硅片企業(yè),多數(shù)仍處于市場拓展與產(chǎn)能爬坡階段,尚未形成穩(wěn)定盈利,部分企業(yè)甚至處于虧損狀態(tài),盈利能力與國際領(lǐng)先水平差距明顯。
國際市場的 12 英寸硅片早在 2000 年就已進入商業(yè)化階段,經(jīng)過多年市場競爭與技術(shù)迭代,當前產(chǎn)品價格已降至較低水平;而國內(nèi)企業(yè)直到 2018 年后才逐步推進 12 英寸硅片商業(yè)化,且產(chǎn)能多為新建產(chǎn)線,前期投入成本高、爬坡周期長。有研硅總經(jīng)理張果虎進一步指出,國內(nèi)企業(yè)在價格端面臨著巨大的競爭壓力。
最新財務(wù)數(shù)據(jù)也印證了這一現(xiàn)狀。比如,立昂微2025年上半年營業(yè)收入16.66億元,同比增長14.18%,但歸屬于上市公司股東的凈利潤為-1.27億元,上年同期為-6685.64萬元;滬硅產(chǎn)業(yè)2025年第一季度實現(xiàn)營業(yè)總收入8.02億元,同比增長10.60%,但歸母凈利潤虧損2.09億元(上年同期虧損1.98億元),扣非凈利潤虧損2.5億元(上年同期虧損1.86億元),經(jīng)營活動產(chǎn)生的現(xiàn)金流量凈額為-1.66億元(上年同期為-3.44億元)。
日本信越化學(xué)、SUMCO等國際廠商憑借數(shù)十年的技術(shù)積累、成熟的供應(yīng)鏈體系與穩(wěn)定的客戶合作關(guān)系,在 12 英寸硅片高端市場(如 7nm 及以下制程、SOI 硅片等)形成壟斷格局,且具備極強的規(guī)模效應(yīng)與盈利能力,短期內(nèi)難以被撼動。
03 國產(chǎn)12英寸硅片加速擴產(chǎn),產(chǎn)能與國產(chǎn)化率雙提升
目前國產(chǎn)大硅片產(chǎn)業(yè)仍處于虧損狀態(tài),主要原因在于半導(dǎo)體硅片行業(yè)屬于資金密集型產(chǎn)業(yè),面臨較高的固定資產(chǎn)建設(shè)投資和折舊壓力,而當前國產(chǎn) 12 英寸硅片正處于加速擴產(chǎn)階段。
面對全球 12 英寸硅片市場的快速增長機遇,國內(nèi)硅片企業(yè)在政策支持與市場需求的雙重驅(qū)動下,紛紛加大投資力度,推進產(chǎn)能擴張,逐步縮小與國際廠商的差距。
鄭州合晶:填補高端大尺寸硅片技術(shù)空白
鄭州合晶12 英寸大硅片二期項目目前正在推進潔凈室建設(shè),計劃于 9 月底完成交付。項目投產(chǎn)后,每月將生產(chǎn) 10 萬片 12 英寸硅片,不僅能填補我國在高端大尺寸硅片制造領(lǐng)域的技術(shù)空白,還將顯著提升關(guān)鍵半導(dǎo)體材料的國產(chǎn)化率,對完善國內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)鏈具有重要意義。
資料顯示,2023 年鄭州合晶啟動 12 英寸大硅片晶體成長及外延研發(fā)項目,預(yù)計于明年三季度建成。鄭州合晶二期項目由鄭州合晶硅材料有限公司投資建設(shè),該公司成立于 2017 年,由科創(chuàng)板上市公司上海合晶全資持股,注冊資本 21.2 億元,是國內(nèi)知名的半導(dǎo)體硅片廠商,主要生產(chǎn)單晶硅拋光片、硅襯底片和外延片等,其自主研發(fā)的 12 英寸大硅片廣泛應(yīng)用于手機、計算機、通信等高端領(lǐng)域。
立昂微:多基地布局,持續(xù)擴大產(chǎn)能
作為半導(dǎo)體硅片生產(chǎn)企業(yè)之一,立昂微近期在 12 英寸硅片領(lǐng)域持續(xù)取得進展。2025 年 2 月,立昂微與嘉興市南湖高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)管理委員會簽署協(xié)議,計劃投資 12.3 億元建設(shè) “年產(chǎn) 96 萬片 12 英寸硅外延片項目”。該項目預(yù)計全部建成達產(chǎn)后,將形成年產(chǎn) 96 萬片 12 英寸硅外延片的生產(chǎn)能力,建設(shè)周期預(yù)計為 5-8 年,且將在立昂微已收購的金瑞泓微電子(嘉興)有限公司廠房內(nèi)實施。
截至2024年末,立昂微在衢州基地已建成12英寸拋光片(含襯底片)產(chǎn)能15萬片/月、12英寸外延片產(chǎn)能10萬片/月;嘉興基地12英寸拋光片產(chǎn)能已達到15萬片/月。
TCL 中環(huán)(中環(huán)領(lǐng)先):聚焦 “Power+IC”,沖刺高產(chǎn)能目標
TCL 中環(huán)(中環(huán)領(lǐng)先)是國內(nèi)硅片代表企業(yè)之一,力爭實現(xiàn) 12 英寸硅片月產(chǎn)能 70 萬片的目標,該產(chǎn)能主要集中在宜興工廠。宜興工廠定位為 “Power+IC” 雙產(chǎn)品路線的 12 英寸硅片研發(fā)制造中心,將為國內(nèi)硅片產(chǎn)能提升提供重要支撐。
有研硅:增資擴產(chǎn) + 研產(chǎn)布局,提升核心競爭力
有研硅通過增資、研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化布局,持續(xù)提升 12 英寸硅片競爭力。2024 年 12 月 30 日,有研硅股東大會通過向參股公司有研艾斯增資暨關(guān)聯(lián)交易的議案,公司擬以自有資金向有研艾斯增資 3.8 億元。本次交易完成后,有研硅將持有有研艾斯 28.11% 的股權(quán)。
有研艾斯目前12英寸硅片產(chǎn)能為10萬片/月,計劃在增資完成后將產(chǎn)能提升至15萬片/月。此外,有研艾斯還在北京順義及山東德州進行研發(fā)和產(chǎn)業(yè)布局:在北京建成國內(nèi)一流的12英寸硅片研發(fā)中心,在山東德州開展產(chǎn)業(yè)化建設(shè),設(shè)計產(chǎn)能達到30萬片/月,技術(shù)水平可滿足28nm及更先進制程集成電路產(chǎn)業(yè)需求。
中欣晶圓:銷量突破里程碑,產(chǎn)能迎來跨越式增長
2025年5月,中欣晶圓所有產(chǎn)品合計月銷售量歷史性突破100萬片,近五年復(fù)合增長率保持32%的高速增長。隨著麗水12英寸拋光項目順利通線,未來中欣晶圓12英寸硅片產(chǎn)能將迎來里程碑式跨越——12英寸拋光片月產(chǎn)能突破45萬片,另有15萬片產(chǎn)線處于新建階段。
在產(chǎn)品矩陣方面,中欣晶圓涵蓋12英寸輕摻拋光片(硼/磷摻雜)、12英寸重摻拋光片(硼/紅磷/砷/銻摻雜)、8英寸輕摻拋光片(硼/磷摻雜)、8英寸重摻拋光片(硼/紅磷/砷/銻摻雜)全系列,這些產(chǎn)品可作為外延片、SOI硅片的襯底材料,還廣泛應(yīng)用于傳感器、模擬芯片、分立器件/功率器件、射頻前端芯片等半導(dǎo)體器件。
滬硅產(chǎn)業(yè):百億投資升級,子公司專業(yè)化分工
滬硅產(chǎn)業(yè)擬投資約132億元建設(shè)“集成電路用300mm硅片產(chǎn)能升級項目”,該項目分太原項目與上海項目兩部分實施,建成后將在現(xiàn)有產(chǎn)能基礎(chǔ)上新增60萬片/月,使300mm硅片總產(chǎn)能達到120萬片/月。
為提升效率與技術(shù)轉(zhuǎn)化能力,滬硅產(chǎn)業(yè)通過與多個合資方共同出資,逐級設(shè)立控股子公司:二級子公司上海新昇晶科半導(dǎo)體科技有限公司負責300mm切磨拋產(chǎn)線建設(shè),三級子公司上海新昇晶睿半導(dǎo)體科技有限公司承擔300mm單晶硅棒晶體生長研發(fā)與拉晶產(chǎn)線建設(shè),實現(xiàn)研發(fā)與生產(chǎn)環(huán)節(jié)的專業(yè)化分工。
當前,國內(nèi)12英寸硅片企業(yè)仍處于“投資期、建設(shè)期、產(chǎn)能爬坡期”三階段疊加狀態(tài),面臨產(chǎn)品競爭力不足、半導(dǎo)體行業(yè)周期性波動影響、高端技術(shù)瓶頸制約等多重挑戰(zhàn),與國際領(lǐng)先企業(yè)在產(chǎn)業(yè)規(guī)模、技術(shù)水平、盈利能力上仍有較大差距。
04 中低端突破顯著,高端領(lǐng)域持續(xù)追趕
目前,我國在12寸硅片領(lǐng)域的中低端技術(shù)突破顯著,部分產(chǎn)品達國際水平。
28nm 邏輯芯片硅片量產(chǎn):國內(nèi)企業(yè)已實現(xiàn) 28nm 邏輯芯片用硅片的量產(chǎn),產(chǎn)品缺陷密度接近國際主流水平,滿足中端制程芯片制造需求;
12 英寸 BCD 硅片技術(shù)突破:中欣晶圓自主研發(fā)的 12 英寸輕摻 BCD 硅片產(chǎn)品取得技術(shù)突破,良率達到行業(yè)先進水平,已通過國內(nèi)外客戶驗證并實現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn),填補國內(nèi)該領(lǐng)域技術(shù)空白;
設(shè)備與材料國產(chǎn)化率提升:有研硅總經(jīng)理張果虎表示,目前 8 英寸硅片從裝備到材料已基本實現(xiàn)國產(chǎn)化;12 英寸半導(dǎo)體硅片領(lǐng)域,70% 的設(shè)備、70%-80% 的材料已完成國產(chǎn)化,剩余環(huán)節(jié)的國產(chǎn)化進程正在加速推進,預(yù)計全部國產(chǎn)化所需時間將大幅縮短。
但當前高端制程仍存瓶頸,行業(yè)標準待完善。
7nm 以下制程差距:在 7nm 及以下先進制程硅片領(lǐng)域,國內(nèi)企業(yè)在平整度控制、缺陷率管控等關(guān)鍵技術(shù)指標上與國際廠商仍存在顯著差距,難以滿足高端芯片制造需求;
檢測設(shè)備與行業(yè)標準制約:盡管國內(nèi)檢測設(shè)備技術(shù)突破較快,但部分高端檢測設(shè)備仍依賴進口;同時,由于國內(nèi)早期長期使用國外檢測設(shè)備與行業(yè)標準,導(dǎo)致當前在標準對接與認證上存在一定壁壘,影響國產(chǎn)硅片進入高端供應(yīng)鏈的速度。
大硅片的突破,必然是整體產(chǎn)業(yè)鏈的突破。目前,國內(nèi) 12 英寸硅片產(chǎn)業(yè)仍面臨產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同難題,部分關(guān)鍵材料和設(shè)備仍依賴進口,不僅推高生產(chǎn)成本,也導(dǎo)致國內(nèi)企業(yè)的“后發(fā)優(yōu)勢” 難以充分發(fā)揮。好在相關(guān)企業(yè)也有所進展,比如電子級三氯氫硅產(chǎn)品已通過國內(nèi)12寸大硅片龍頭生產(chǎn)企業(yè)的上線測試;晶盛機電也表示,在半導(dǎo)體集成電路裝備領(lǐng)域,公司實現(xiàn)半導(dǎo)體8-12英寸大硅片設(shè)備的國產(chǎn)化,并延伸拓展至芯片制造和先進封裝領(lǐng)域。
有研硅總經(jīng)理張果虎表示,這幾年8英寸硅片從裝備到材料,基本上可以國產(chǎn)化了?,F(xiàn)在12英寸半導(dǎo)體硅片,百分之七十的設(shè)備、百分之七八十的材料,都已國產(chǎn)化。全部國產(chǎn)化時間不會太長??赡苓€有一些檢測設(shè)備需要進口,但國內(nèi)現(xiàn)在突破也非常快?,F(xiàn)在很多還是行業(yè)標準問題,因為我們先用了國外的檢測設(shè)備,用了國外的行業(yè)標準。
05 結(jié)語
12 英寸硅片作為集成電路產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵基礎(chǔ)材料,直接關(guān)系我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的安全與自主可控,符合國家產(chǎn)業(yè)政策與經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略。當前,國內(nèi) 12 英寸硅片產(chǎn)業(yè)正處于 “擴產(chǎn)提速、技術(shù)突破、產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同” 的關(guān)鍵階段,盡管面臨國際競爭壓力與技術(shù)瓶頸,但在政策支持、市場需求、企業(yè)努力的多重驅(qū)動下,國產(chǎn)化率與競爭力正逐步提升。
未來,隨著國內(nèi)產(chǎn)能持續(xù)釋放、高端技術(shù)逐步突破、產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同不斷加強,國產(chǎn) 12 英寸硅片有望在中低端市場實現(xiàn)全面替代,并在高端市場逐步打破國際壟斷,為我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展奠定堅實基礎(chǔ)。
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