直拉法硅片占85%产能,这一比例决定了半导体材料下游需求的基本格局:直拉法生产的大直径硅片是绝对主力,主要面向逻辑芯片、存储芯片等大规模数字集成电路;区熔法硅片产量虽小,但在功率器件、传感器等对纯度要求极高的特色应用领域占据关键位置。
两种工艺,两种需求结构
半导体硅棒的制造主流采用直拉法,通过籽晶牵引旋转提拉单晶硅棒,优势是更容易生长出大直径硅片,目前85%的硅片采用直拉法。直拉法硅片主要供给90nm以下制程的产品,比如逻辑芯片和存储芯片,对应12英寸(300mm)主流规格,这也是全球产能占比最高的尺寸。
区熔法则利用高频线圈形成熔化区,原材料不接触容器,污染概率更小,纯度可做到更高,但难以生长大直径硅棒,一般只生产8英寸及以下硅片。这类硅片主要用于传感器、功率器件等产品,制程工艺通常在90nm以上。两种工艺并非替代关系,而是各自对应不同的下游应用场景。
| 工艺 | 产能占比 | 主要尺寸 | 典型应用 |
|---|---|---|---|
| 直拉法 | 85% | 12英寸为主 | 逻辑芯片、存储芯片 |
| 区熔法 | 约15% | 8英寸及以下 | 传感器、功率器件 |
尺寸迁移与供需格局
半导体硅片持续向大尺寸迁移,因为增大尺寸可有效分摊生产成本和固定资产。目前主流规格为12英寸和8英寸,12英寸产能占比约67%,8英寸约25%。不过8英寸产线建设较早、折旧完成度高,在成熟制程和特色工艺上仍有优势,需求会继续增长。
从供需看,全球半导体硅片供给高度集中,头部厂商在经历此前的行业教训后对扩产十分谨慎,叠加下游需求持续增长,硅片一度供不应求。硅片扩产周期较长,从建厂到量产需要两到三年时间,新增产能释放需要一定周期。国内以沪硅产业、立昂微、中环股份为代表的厂商已突破12英寸半导体硅片,正在加速追赶。
常见问题
直拉法和区熔法的核心区别是什么?
直拉法用石英坩埚盛放熔融硅料进行提拉,容易长出大直径硅棒;区熔法用高频线圈形成熔化区,原料不接触容器、纯度更高,但难以做大尺寸。两者工艺路线不同,对应不同下游市场。
8英寸和12英寸硅片分别用在哪些领域?
12英寸硅片主要面向90nm以下制程的逻辑芯片和存储芯片;8英寸硅片多用于90nm以上的传感器、功率器件等产品。8英寸产线折旧完成早、技术成熟,在成熟制程中仍有成本优势。
国内硅片企业的竞争力如何?
国内厂商已突破12英寸硅片并持续扩产,但硅片行业技术壁垒高,良率比规模更重要。良率达到一定水平后规模效应才会凸显,国内头部企业在良率上与国际大厂仍有差距,需要长期技术积累。