直拉法因更容易生长大直径单晶硅棒,目前约85%的硅片采用该工艺,其扩产周期长达2-3年,直接决定了半导体材料整体供需的节奏;区熔法硅片虽占比小,但在功率半导体景气阶段,8英寸及以下产能瓶颈会带来结构性供需失衡。

半导体硅片是半导体产业的基石,其供需周期主要由占产能大头的直拉法硅片决定。直拉法的主流地位源于工艺优势——熔化后的高纯多晶硅由石英坩埚带动旋转,通过籽晶牵引提拉出单晶硅棒,更容易生长出大直径硅棒,因此目前约85%的硅片采用直拉法。而区熔法则利用高频线圈在硅棒端部形成熔化区并移动生长,原材料不接触容器、污染概率小,纯度可做到更高(区熔级要求12个9以上),但难以生长大直径硅棒,一般只用于生产8英寸及以下的硅片。

扩产周期决定供需节奏

硅片行业的供需错配,核心在于扩产周期与需求增速的时间差。经历过早期行业盲目扩张导致价格连续多年下跌的教训后,头部厂商对扩产普遍谨慎,直到2021年下半年起各大厂商才陆续推出扩产计划。但硅片扩产周期很长,即便是信越化学、胜高等经验丰富的大厂,从建厂到量产也需要2-3年时间,新增产能预计至少要到2024年初才能陆续投产,因此供不应求的形势预计要到2024年才能缓解。

从需求端看,新能源汽车、物联网等新兴领域带动硅片需求持续增长,12英寸硅片需求增速尤为突出。而供给端,全球硅片市场由信越化学、胜高等少数几家巨头高度集中,海外大厂扩产谨慎且优先保障台积电、三星等大牌晶圆厂,对大陆厂商供给相应减少,使得大陆硅片供不应求形势更加严峻。这也为沪硅产业、立昂微、中环股份等国内厂商提供了加速替代的机会。

良率比规模更重要

硅片环节具有很高的技术壁垒,核心体现在产品良率。芯片制程已精细到纳米级别,硅片上微小瑕疵都会严重干扰芯片性能。良率与规模关系不大,更考验厂家的技术积累。日本头部企业在硅片行业深耕多年,12英寸片(28nm以上)良率可做到95%以上;国内企业良率普遍不到60%。一般来说,良率要达到70%以后规模效应才会凸显,而60%左右是盈亏平衡点,因此对硅片企业而言,技术(良率)比规模更重要。

常见问题

直拉法和区熔法各有什么优缺点?

直拉法更容易生长大直径单晶硅棒,适合大尺寸硅片生产,目前约85%的硅片采用此法;区熔法因原材料不接触容器、污染概率小,纯度可做到更高(区熔级要求12个9以上),但难生长大直径硅棒,一般只用于8英寸及以下硅片。

为什么半导体硅片会呈现周期性供需紧张?

硅片扩产周期长达2-3年,而需求端受新能源汽车、物联网等新兴领域驱动持续增长,供给释放速度跟不上需求增速,导致供需错配。头部厂商在经历早期盲目扩张教训后扩产谨慎,进一步拉长了供需紧张的持续时间。

国内硅片企业追赶的关键是什么?

国内厂商已突破12英寸半导体硅片,并在持续扩张产能。但材料环节技术壁垒高,核心考验是良率——国内12英寸片良率普遍不到60%,而盈亏平衡点在60%左右、规模效应需70%以上良率才凸显,因此技术积累比单纯堆产能更重要。