全球硅晶圓出貨量2024年實(shí)現(xiàn)強(qiáng)勁增長(zhǎng)：國(guó)產(chǎn)替代大硅片晶圓

晶圓是指制作硅半導(dǎo)體電路所用的硅晶片，其原始材料是硅。高純度的多晶硅溶解后摻入硅晶體晶種，然后慢慢拉出，形成圓柱形的單晶硅。硅晶棒在經(jīng)過(guò)研磨，拋光，切片后，形成硅晶圓片，也就是晶圓。國(guó)內(nèi)晶圓生產(chǎn)線以 8英寸和 12 英寸為主。 晶圓的主要加工方式為片加工和批加工，即同時(shí)加工1 片或多片晶圓。

隨著半導(dǎo)體特征尺寸越來(lái)越小，加工及測(cè)量設(shè)備越來(lái)越先進(jìn)，使得晶圓加工出現(xiàn)了新的數(shù)據(jù)特點(diǎn)。同時(shí)，特征尺寸的減小，使得晶圓加工時(shí)，空氣中的顆粒數(shù)對(duì)晶圓加工后質(zhì)量及可靠性的影響增大，而隨著潔凈的提高，顆粒數(shù)也出現(xiàn)了新的數(shù)據(jù)特點(diǎn)。

硅晶圓(wafer)用來(lái)制造集成電路(IC)的載板，在上面布滿晶粒，將晶粒切開(kāi)后得到芯片，將芯片經(jīng)過(guò)封裝測(cè)試，制成集成電路。硅晶圓尺寸是它的直徑，目前較常見(jiàn)的有6、8、12英寸。硅晶圓的尺寸越大越貴，生產(chǎn)成本愈高，但能額外產(chǎn)出的芯片數(shù)量是好幾倍，例如：12寸晶圓的生產(chǎn)成本大約是6寸晶圓的「2倍」，但是12寸晶圓的「面積」是6寸晶圓的「4倍」(邊長(zhǎng)2倍，面積4倍)，最后得到的芯片數(shù)目是4倍，大的硅晶圓成本雖然較高，但單位成本是降低的，一片硅晶圓可以產(chǎn)生上百或上千個(gè)相同的芯片，但大的硅晶圓制程技術(shù)與環(huán)境設(shè)備要求，也相對(duì)來(lái)說(shuō)更為嚴(yán)苛。

先回想一下小時(shí)候在玩樂(lè)高積木時(shí)，積木的表面都會(huì)有一個(gè)一個(gè)小小圓型的凸出物，藉由這個(gè)構(gòu)造，我們可將兩塊積木穩(wěn)固的疊在一起，且不需使用膠水。晶片制造，也是以類似這樣的方式，將后續(xù)添加的原子和基板固定在一起。因此，我們需要尋找表面整齊的基板，以滿足后續(xù)制造所需的條件。

在固體材料中，有一種特殊的晶體結(jié)構(gòu)──單晶(Monocrystalline)。它具有原子一個(gè)接著一個(gè)緊密排列在一起的特性，可以形成一個(gè)平整的原子表層。因此，采用單晶做成晶圓，便可以滿足以上的需求。然而，該如何產(chǎn)生這樣的材料呢，主要有二個(gè)步驟，分別為純化以及拉晶，之后便能完成這樣的材料。

國(guó)際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)(SEMI)發(fā)布的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)年度硅晶圓出貨預(yù)測(cè)報(bào)告中指出，全球硅晶圓出貨量預(yù)計(jì)將在2024年實(shí)現(xiàn)強(qiáng)勁增長(zhǎng)，2021年硅晶圓出貨面積同比增長(zhǎng)13.9%，創(chuàng)下近14000百萬(wàn)平方英寸(MSI)的歷史新高，成長(zhǎng)主要體現(xiàn)在logic，foundry和 memory領(lǐng)域。

全球硅晶圓產(chǎn)業(yè)前景，預(yù)測(cè)出貨量將一路走強(qiáng)至2024年。SEMI預(yù)估今年硅晶圓出貨量較去年同期大增13.9%，達(dá)到近14000百萬(wàn)平方英寸的歷史新高。

華泰證券表示，下半年硅晶圓合約價(jià)已經(jīng)逐步調(diào)漲，2021年全年漲幅約達(dá)5%-10%，此外，考慮到各家硅晶圓廠目前產(chǎn)能利用率均達(dá)100%滿載，但在未來(lái)2-3年內(nèi)新增產(chǎn)能開(kāi)出十分有限，預(yù)期2022年下半年硅晶圓供給短缺，2023年缺貨情況會(huì)更嚴(yán)重。

據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，在汽車、消費(fèi)電子等多領(lǐng)域芯片供應(yīng)緊張，多家芯片廠商新建工廠的推動(dòng)下，芯片廠商對(duì)芯片制造設(shè)備的需求明顯增加。而多領(lǐng)域芯片供應(yīng)緊張，多家芯片代工商滿負(fù)荷運(yùn)營(yíng)，也拉升了對(duì)硅晶圓的需求。在業(yè)內(nèi)人士普遍認(rèn)為芯片短缺還將持續(xù)一段時(shí)間的情況下，對(duì)硅晶圓的強(qiáng)勁需求，也就預(yù)計(jì)還會(huì)持續(xù)一段時(shí)間。值得注意的是，全球重要的硅晶圓供應(yīng)商環(huán)球晶圓，在今年5月份就預(yù)計(jì)，芯片廠商對(duì)硅晶圓的強(qiáng)勁需求，將持續(xù)到2023年。國(guó)際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)預(yù)計(jì)的增長(zhǎng)勢(shì)頭延續(xù)時(shí)間，還要長(zhǎng)于環(huán)球晶圓此前的預(yù)期。

相信大家都知道，目前我們所使用的芯片產(chǎn)品全部都是硅晶圓所生產(chǎn)出來(lái)，而硅晶圓片又是從沙子提純(達(dá)到11個(gè)九純度)，再形成硅錠—硅棒(切片、打磨)—硅晶圓(可制造芯片原材料)，而目前市面上主流的硅晶圓片尺寸只要有12寸、8寸以及6寸等，其中12寸硅晶圓片產(chǎn)銷量最大，達(dá)到了驚人的80%，其他尺寸的硅晶圓片僅占比20%，而國(guó)內(nèi)第一家可以制造12寸硅晶圓片的廠商，是張汝京創(chuàng)建的上海新昇，但就在近日，國(guó)內(nèi)又一芯片巨頭正式官宣，成為了國(guó)內(nèi)首家實(shí)現(xiàn)12英寸單晶、拋光到外延研發(fā)、生產(chǎn)的企業(yè)，它就是中欣晶圓。

根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，雖然我們國(guó)內(nèi)也有不少芯片制造廠商，其中最為著名就是中芯國(guó)際以及華虹半導(dǎo)體，但即便如此，國(guó)內(nèi)絕大部分的硅晶圓片都依賴于進(jìn)口，整體硅晶圓片進(jìn)口份額占比超過(guò)90%，而全球硅晶圓片生產(chǎn)主要被美國(guó)、日本、韓國(guó)以及中國(guó)臺(tái)灣的廠商所壟斷，雖然此前我們國(guó)內(nèi)也有企業(yè)可以生產(chǎn)12寸晶圓片，但都是以拋光片為主，而這次直接搞定了12寸硅晶圓片生產(chǎn)的全產(chǎn)業(yè)鏈，無(wú)疑也直接解決掉制約我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展道路上的重要技術(shù)瓶頸。