直拉法占据约85%的半导体硅片产能,区熔法虽仅占约15%,却凭借无坩埚接触污染带来的超高纯度优势,在功率器件、IGBT等对材料纯度要求极高的细分赛道形成了差异化竞争格局。区熔法企业难以在大尺寸硅片上与直拉法正面竞争,但在8英寸及以下的功率器件用硅片市场,区熔法的高纯度特性构成了独特的竞争壁垒。
两种工艺的差异化定位
直拉法与区熔法的核心差异在于生长方式与产品特性。直拉法将高纯多晶硅熔化于石英坩埚中,通过籽晶牵引旋转提拉出单晶硅棒,优势是更容易生长出大直径硅棒,因此成为主流工艺,约85%的硅片采用此法生产。区熔法则利用高频线圈在多晶硅棒上形成熔化区并定向移动,原材料不接触容器,污染概率小,硅棒纯度可做到更高,但较难生长大直径硅棒,一般只用于生产8英寸及以下的硅片。
从应用端看,8英寸硅片主要用于制作传感器或功率器件,制程工艺一般在90nm以上;而90nm以下的逻辑芯片、存储芯片等大多使用12英寸硅片。这意味着区熔法虽然在大尺寸市场缺席,却在功率器件这一细分需求上精准卡位——该领域对纯度要求极高,区熔级硅片纯度要求达到12个9以上,远超普通半导体硅片9-11个9的纯度级别。
竞争格局与代表企业策略
全球半导体硅片市场高度集中,信越化学、胜高等五大巨头占据主要份额。在区熔法细分领域,国内企业如神工股份等形成了差异化突破。以神工股份为例,其硅片产品以8英寸抛光片为主、轻掺为主,客户覆盖SK化学、三菱材料等国际知名刻蚀用硅电极制造企业,以及台积电、中芯国际等芯片制造商,其募投项目正建设8英寸半导体级硅单晶抛光片生产线。
| 维度 | 直拉法(主流) | 区熔法(细分) |
|---|---|---|
| 产能占比 | 约85% | 约15% |
| 最大直径 | 可生长大直径硅棒 | 一般8英寸及以下 |
| 纯度水平 | 9-11个9 | 区熔级要求12个9以上 |
| 主要应用 | 逻辑芯片、存储芯片等 | 功率器件、IGBT等 |
常见问题
区熔法企业会被直拉法完全取代吗?
不会。虽然区熔法产能占比小,但其无坩埚接触带来的高纯度优势,在功率器件等对纯度要求极高的领域难以被直拉法替代。两种工艺并非简单的替代关系,而是分别满足不同应用场景的需求。
区熔法企业如何应对大尺寸化趋势?
区熔法受限于工艺特性,较难生长大直径硅棒,这是其固有边界。但功率器件等应用长期以8英寸为主,且8英寸产线折旧完成、技术成熟,在成熟制程和特色工艺上仍有优势,需求预计继续增长,为区熔法企业提供了稳定的市场空间。
国内区熔法企业面临的主要挑战是什么?
核心挑战在于良率提升。硅片环节技术壁垒高,良率比规模更重要,国内企业在12英寸硅片良率上与日本头部企业仍有差距。对于区熔法企业而言,在巩固细分领域优势的同时,如何通过技术积累提升良率、拓展产品线,是持续成长的关键。