全球半导体硅片供给高度集中,信越化学、SUMCO、环球晶圆、Siltronic、SK Siltron 五家合计约占87%(2020年口径,SEMI/中金公司研究部数据),其中信越化学28%、SUMCO 22%、环球晶圆15%、Siltronic 11%、SK Siltron 11%;中国大陆的沪硅产业份额约2%。在重掺与轻掺两个细分方向上,以沪硅产业、立昂微、中环股份为代表的国产厂商已实现12英寸半导体硅片的突破,但整体全球地位与海外头部企业仍有明显差距,主要体现在良率而非产能规模上。
全球格局:五大厂主导,大陆份额仍低
半导体硅片是半导体产业的基石,主流尺寸为12英寸(300mm)和8英寸(200mm)。从2020年全球竞争格局看,前五大厂商合计占据约87%的份额,行业集中度极高;沪硅产业以约2%的份额位列其中,其余为Soitec约6%及其他厂商约5%。
这一格局的形成与扩产节奏有关。2008年之后的盲目扩张曾导致供需严重失衡、价格连年下跌,此后头部厂商对扩产普遍谨慎,直到2021年下半年才陆续推出扩产计划。而硅片扩产周期较长,即便经验丰富的大厂,从建厂到量产也需两到三年,新增产能释放相对缓慢。
重掺与轻掺:国产厂商的差异化切入
重掺与轻掺是半导体硅片按掺杂类型划分的两条路线,国内厂商在两类产品上各有侧重,并均已延伸至12英寸:
| 厂商 | 产品侧重 | 尺寸覆盖 |
|---|---|---|
| 沪硅产业 | 以轻掺为主,含抛光片、外延片、SOI硅片 | 6—12英寸,以12英寸为核心 |
| 立昂微 | 约70%为重掺,含抛光片、外延片 | 6—12英寸 |
| 中环股份 | 轻掺、重掺均有,含化腐片、抛光片、外延片 | 4—12英寸 |
从产能看,沪硅产业子公司上海新昇12英寸硅片已建产能30万片/月;立昂微12英寸已建产能15万片/月;中环股份12英寸已建产能17万片/月,另有新建产能43万片/月。此外,神工股份在8英寸轻掺低缺陷率单晶硅及12英寸低缺陷率单晶硅研发项目上亦有布局。
追赶的关键:良率比规模更重要
材料环节技术壁垒高,良率是核心考验。海外头部企业深耕多年,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%。通常良率达到70%以后规模效应才会凸显,因此对硅片企业而言技术(良率)比规模更重要。
国内进展较快的是沪硅产业旗下上海新昇,其正片率在60%到65%之间,刚能实现盈亏平衡;立昂微和中环的良率则在50%以下。这意味着国产12英寸硅片的追赶,仍需要长时间的技术积累来支撑。
常见问题
重掺和轻掺硅片有什么区别?
重掺与轻掺是按掺杂浓度区分的两类硅片,对应不同的器件需求。从国内厂商的产品结构看,沪硅产业以轻掺为主,立昂微约70%为重掺,中环股份则轻掺、重掺均有覆盖,三者均将产品线延伸至12英寸。
中国企业在12英寸硅片上的全球地位如何?
目前国产厂商已实现12英寸半导体硅片的突破,沪硅产业在全球硅片行业中的份额约2%(2020年口径)。与信越化学、SUMCO等头部企业相比,差距主要体现在良率水平而非单纯的产能规模。
国产硅片追赶的主要难点是什么?
核心难点在于良率。硅片上的微小瑕疵会直接影响芯片性能,而良率提升依赖长期技术积累,与规模关系不大。国内12英寸片(28nm以上)良率普遍不到60%,达到70%以后规模效应才会显现,这决定了追赶是一个渐进过程。