半导体硅片是半导体产业的基石材料,其纯度要求远高于光伏硅片,达到9-11个9(99.9999999%-99.999999999%),区熔级产品甚至要求12个9以上。如此严苛的技术门槛背后,半导体硅片的市场规模主要由先进制程逻辑芯片、存储芯片以及功率半导体等下游需求共同驱动,目前行业整体呈现供不应求的态势。
纯度门槛:半导体硅片与光伏硅片的本质差异
半导体硅片与光伏硅片最核心的区别在于纯度和形态。半导体硅片均为圆形,主流规格为6寸、8寸和12寸,纯度要求达到9-11个9;而光伏硅片多为方形,纯度要求为6-8个9。纯度差异直接决定了制造工艺的不同——半导体硅片在拉晶后需经历磨圆、切片、倒角、抛光、清洗等步骤,其中外延片是半导体硅片独有的工艺。
在制造方法上,直拉法因更容易生长大直径单晶硅棒,被约85%的硅片采用;其余约15%采用区熔法,该方法因原料不接触容器、污染概率小,纯度可做到更高,但难以生长大直径硅棒,一般只用于生产8寸或以下硅片。
需求驱动:先进制程、存储与功率器件三线拉动
半导体硅片的市场需求主要由三大方向拉动:
- 先进制程逻辑芯片与存储芯片:90nm以下制程的产品大多使用12英寸硅片,包括逻辑芯片和存储芯片。随着制程不断微缩,对硅片纯度、缺陷密度的要求持续提升。
- 功率器件与传感器:8英寸硅片主要用于制作传感器、功率器件等,制程工艺一般在90nm以上,在新能源汽车等新兴领域带动下需求持续增长。
- 区熔级产品:区熔法生产的硅片纯度要求达到12个9以上,主要面向IGBT、高压器件等对纯度要求极高的特种应用,市场空间可观。
从供需格局看,全球半导体硅片市场高度集中,主要份额由信越化学、胜高等头部厂商占据。由于头部厂商扩产谨慎,叠加下游需求旺盛,硅片从2021年下半年起持续供不应求,而硅片扩产周期长达2-3年,供给紧张局面预计将延续。
常见问题
半导体硅片的纯度要求具体是多少?
半导体硅片纯度要求为9-11个9,即99.9999999%至99.999999999%;其中区熔级产品要求12个9以上。相比之下,光伏硅片纯度要求为6-8个9,两者存在明显技术门槛差异。
哪些下游领域在拉动硅片需求?
主要是先进制程逻辑芯片、存储芯片(多用12英寸硅片)以及传感器、功率器件(多用8英寸硅片)。新能源汽车、物联网等新兴领域的高速成长,是当前硅片需求持续增加的重要推动力。
8英寸和12英寸硅片的市场需求有何不同?
12英寸硅片是当前主流,需求量更大、增速更快;8英寸硅片产线建设较早、折旧完成度高,在成熟制程和特色工艺上仍有优势,需求保持稳步增长。两者分别对应不同制程段的下游应用,共同构成半导体硅片的整体市场规模。