全球硅晶圓出貨量2024年實現強勁增長：國產替代大硅片晶圓

晶圓是指制作硅半導體電路所用的硅晶片，其原始材料是硅。高純度的多晶硅溶解后摻入硅晶體晶種，然后慢慢拉出，形成圓柱形的單晶硅。硅晶棒在經過研磨，拋光，切片后，形成硅晶圓片，也就是晶圓。國內晶圓生產線以 8英寸和 12 英寸為主。 晶圓的主要加工方式為片加工和批加工，即同時加工1 片或多片晶圓。

隨著半導體特征尺寸越來越小，加工及測量設備越來越先進，使得晶圓加工出現了新的數據特點。同時，特征尺寸的減小，使得晶圓加工時，空氣中的顆粒數對晶圓加工后質量及可靠性的影響增大，而隨著潔凈的提高，顆粒數也出現了新的數據特點。

硅晶圓(wafer)用來制造集成電路(IC)的載板，在上面布滿晶粒，將晶粒切開后得到芯片，將芯片經過封裝測試，制成集成電路。硅晶圓尺寸是它的直徑，目前較常見的有6、8、12英寸。硅晶圓的尺寸越大越貴，生產成本愈高，但能額外產出的芯片數量是好幾倍，例如：12寸晶圓的生產成本大約是6寸晶圓的「2倍」，但是12寸晶圓的「面積」是6寸晶圓的「4倍」(邊長2倍，面積4倍)，最后得到的芯片數目是4倍，大的硅晶圓成本雖然較高，但單位成本是降低的，一片硅晶圓可以產生上百或上千個相同的芯片，但大的硅晶圓制程技術與環(huán)境設備要求，也相對來說更為嚴苛。

先回想一下小時候在玩樂高積木時，積木的表面都會有一個一個小小圓型的凸出物，藉由這個構造，我們可將兩塊積木穩(wěn)固的疊在一起，且不需使用膠水。晶片制造，也是以類似這樣的方式，將后續(xù)添加的原子和基板固定在一起。因此，我們需要尋找表面整齊的基板，以滿足后續(xù)制造所需的條件。

在固體材料中，有一種特殊的晶體結構──單晶(Monocrystalline)。它具有原子一個接著一個緊密排列在一起的特性，可以形成一個平整的原子表層。因此，采用單晶做成晶圓，便可以滿足以上的需求。然而，該如何產生這樣的材料呢，主要有二個步驟，分別為純化以及拉晶，之后便能完成這樣的材料。

國際半導體產業(yè)協(xié)會(SEMI)發(fā)布的半導體產業(yè)年度硅晶圓出貨預測報告中指出，全球硅晶圓出貨量預計將在2024年實現強勁增長，2021年硅晶圓出貨面積同比增長13.9%，創(chuàng)下近14000百萬平方英寸(MSI)的歷史新高，成長主要體現在logic，foundry和 memory領域。

全球硅晶圓產業(yè)前景，預測出貨量將一路走強至2024年。SEMI預估今年硅晶圓出貨量較去年同期大增13.9%，達到近14000百萬平方英寸的歷史新高。

華泰證券表示，下半年硅晶圓合約價已經逐步調漲，2021年全年漲幅約達5%-10%，此外，考慮到各家硅晶圓廠目前產能利用率均達100%滿載，但在未來2-3年內新增產能開出十分有限，預期2022年下半年硅晶圓供給短缺，2023年缺貨情況會更嚴重。

據國外媒體報道，在汽車、消費電子等多領域芯片供應緊張，多家芯片廠商新建工廠的推動下，芯片廠商對芯片制造設備的需求明顯增加。而多領域芯片供應緊張，多家芯片代工商滿負荷運營，也拉升了對硅晶圓的需求。在業(yè)內人士普遍認為芯片短缺還將持續(xù)一段時間的情況下，對硅晶圓的強勁需求，也就預計還會持續(xù)一段時間。值得注意的是，全球重要的硅晶圓供應商環(huán)球晶圓，在今年5月份就預計，芯片廠商對硅晶圓的強勁需求，將持續(xù)到2023年。國際半導體產業(yè)協(xié)會預計的增長勢頭延續(xù)時間，還要長于環(huán)球晶圓此前的預期。

相信大家都知道，目前我們所使用的芯片產品全部都是硅晶圓所生產出來，而硅晶圓片又是從沙子提純(達到11個九純度)，再形成硅錠—硅棒(切片、打磨)—硅晶圓(可制造芯片原材料)，而目前市面上主流的硅晶圓片尺寸只要有12寸、8寸以及6寸等，其中12寸硅晶圓片產銷量最大，達到了驚人的80%，其他尺寸的硅晶圓片僅占比20%，而國內第一家可以制造12寸硅晶圓片的廠商，是張汝京創(chuàng)建的上海新昇，但就在近日，國內又一芯片巨頭正式官宣，成為了國內首家實現12英寸單晶、拋光到外延研發(fā)、生產的企業(yè)，它就是中欣晶圓。

根據統(tǒng)計數據顯示，雖然我們國內也有不少芯片制造廠商，其中最為著名就是中芯國際以及華虹半導體，但即便如此，國內絕大部分的硅晶圓片都依賴于進口，整體硅晶圓片進口份額占比超過90%，而全球硅晶圓片生產主要被美國、日本、韓國以及中國臺灣的廠商所壟斷，雖然此前我們國內也有企業(yè)可以生產12寸晶圓片，但都是以拋光片為主，而這次直接搞定了12寸硅晶圓片生產的全產業(yè)鏈，無疑也直接解決掉制約我國集成電路產業(yè)發(fā)展道路上的重要技術瓶頸。