國產(chǎn)大硅片的機遇和挑戰(zhàn)

新昇半導體總經(jīng)理邱慈云以《國產(chǎn)大硅片面臨的機遇和挑戰(zhàn)》為題，解讀了相關產(chǎn)業(yè)發(fā)展和趨勢。

2019年12月13日，2019中國（珠海）集成電路產(chǎn)業(yè)高峰論壇（下簡稱“高峰論壇”）在珠海國際會展中心隆重召開。眾多產(chǎn)業(yè)專家和從業(yè)人員齊聚珠海，解讀當下集成電路發(fā)展局勢，探索珠海產(chǎn)業(yè)未來。其中新昇半導體總經(jīng)理邱慈云以《國產(chǎn)大硅片面臨的機遇和挑戰(zhàn)》為題，解讀了相關產(chǎn)業(yè)發(fā)展和趨勢。

新昇半導體總經(jīng)理邱慈云

想必半導體圈內(nèi)人士對邱慈云都非常熟悉，其在半導體產(chǎn)業(yè)中摸爬滾打超30年，曾在臺積電任高層。2011年至2017年期間，邱慈云一直擔任中芯國際CEO職位，中芯國際現(xiàn)任董事長周子學曾對邱慈云給出了很高的評價?！霸谶^去的六年里，邱博士取得了驕人的成績，使公司扭虧為盈，恢復了客戶、股東和員工對公司的信心，并帶領中芯國際成為全球發(fā)展最快的集成電路制造企業(yè)?！?nbsp;不過，2017年5月，邱慈云因個人原因辭職。如今，他是新昇半導體公司的指揮者。

回顧幾十年來的產(chǎn)業(yè)發(fā)展，邱慈云表示，回到中國發(fā)展已接近20年，看到了全產(chǎn)業(yè)鏈的努力，他從2017年退休后，時過兩年，又回到了半導體產(chǎn)業(yè)鏈上游——硅片。

“曾經(jīng)，中芯國際的硅片來源百分之百都是進口，當時我就夢想國內(nèi)有自己的硅片產(chǎn)業(yè)。如今也‘感謝’特朗普給中國半導體制造了很多困難，從中產(chǎn)生了很多如硅片方面的產(chǎn)業(yè)機會?！睂τ诠杵a(chǎn)業(yè)的夢想和機遇，邱慈云用自己對產(chǎn)業(yè)的認知，以及幾組數(shù)據(jù)概括。

首先是全球半導體集成電路整體的機遇，在過去43年一直波動性增長，從1976年的29億美元一直增值到2018年的4703億美元，年復合增長率達到了13%，今年有所回調(diào)。最近十年的主要驅(qū)動力是個人消費電子產(chǎn)品。邱慈云表示，未來，5G、AI、自動駕駛等應用的短期驅(qū)動力也是非常強勁的。

從集成電路器件分類來看，存儲器占比高達34%，其次是邏輯器件的23%，微控制器達到14%。對此，邱慈云稱，新昇半導體的產(chǎn)品涉及前三大分類，一些特殊的硅片，不在其考慮范圍內(nèi)。

從地區(qū)產(chǎn)業(yè)發(fā)展史來看，半導體發(fā)展經(jīng)歷了從美國到歐洲，再到日本韓國中國的擴展。邱認為，在接下來的十年，中國也會在全球半導體競爭中占有一席之地。如下圖所示，亞太區(qū)的發(fā)展已經(jīng)超越了美歐日。

如今中國大陸12寸晶圓產(chǎn)線已投產(chǎn)逾20條，宣布在建8條，建成后全國產(chǎn)能將超過234萬片/月。我國12寸晶圓產(chǎn)線總投資額超過15000億元，在建和規(guī)劃中的12寸晶圓廠投資近7500億元。對此，邱慈云表示，半導體產(chǎn)業(yè)尤其是制造業(yè)，重要的是制程的先進性，我們有大量的投資，但都太分散，規(guī)模小，技術還不怎么先進，這需要我們仔細思考，因為其中有太多重復投資，產(chǎn)生許多浪費。

談及先進制造，就不得不提新材料，據(jù)邱介紹，在硅片的制造技術里，幾乎50%的元素都會進入到我們半導體產(chǎn)業(yè)。而制造業(yè)中的材料，有三分之一的成本是來自大硅片，是半導體制造業(yè)中占比最高的原材料，90%以上的芯片和傳感器都是基于半導體單晶硅片制成。

從集成電路全產(chǎn)業(yè)鏈來看，最初是半導體級多晶硅，經(jīng)過拉晶等工藝，制造半導體級單晶硅棒硅片，隨后轉(zhuǎn)移到如中芯國際、華虹這樣的制造商，此后在經(jīng)過設計、封裝測試、組裝，最后到終端客戶的手里。

關于其中的硅片部分，邱慈云表示，自己最早參與的是1977年的2寸硅片，而現(xiàn)在主流尺寸已經(jīng)達到12寸，產(chǎn)業(yè)界曾經(jīng)試著去拉18寸硅片，雖然硅片已經(jīng)做出來，但整個產(chǎn)業(yè)裝備投入的重復投資太大，現(xiàn)在半導體產(chǎn)業(yè)已經(jīng)決定不再走入新的更大尺寸的硅片。接下來10年，還是會停留在12寸硅片層面。

下圖是按面積算的硅片出貨量，在2009年時，12寸硅片占據(jù)產(chǎn)業(yè)主流。

12寸硅片的供應商來看，市占率最高的是日本信越，大約占比30%。其次是日本勝高，占比約為26.3%。環(huán)球晶圓占到17.1%。

邱慈云表示，中國有大量的12寸制造投資，但硅片仍是一塊處女地。從國家戰(zhàn)略角度來看，必須要有12寸硅片制造。下圖是中國Fab廠的12寸硅片需求及預測。邱認為，接下來幾年，長江存儲、長鑫也會需要大量的12寸硅片。

大硅片的生產(chǎn)工藝經(jīng)歷了從拉晶到“切割、打磨、拋光”，其中“切、磨、拋”屬于主要的硅片制造步驟，如果涉及邏輯應用，還需加上外延。一些高壓高功率的特殊應用，則還需要SOI。邱介紹道，硅片生產(chǎn)的每一個程序都有自己嚴謹?shù)男枨螅馐抢н@塊，除了摻雜、氧的控制，還有均勻性也有嚴格把控。晶體完美生產(chǎn)，如果長出來的晶棒是420公斤，必須保證每一部分的完美，清潔度方面，19nm的顆粒必須少之又少。

邱慈云打一比方，12寸硅片的平整度必須控制在1nm，也就是從上海到北京，起伏不能超過30CM。這背后涉及很多的精密控制和檢測保障。“新昇是唯一一家國產(chǎn)12寸大硅片的已量產(chǎn)企業(yè)。”

據(jù)介紹，新昇是NSIC子公司，承擔國家02專項建設40-28nm大硅片量產(chǎn)基地；也承擔國家02專項中20-14nm大硅片研制和生產(chǎn)任務。具體介紹如下兩張圖。

邱慈云透露，新昇很快就會通過上市，未來能夠保障更大量資金的投入。