國(guó)內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)面臨供應(yīng)鏈安全風(fēng)險(xiǎn) 硅片技術(shù)和產(chǎn)能缺失

日前，由杭州立昂微電子股份有限公司投資83億元、年產(chǎn)360萬(wàn)片集成電路用12英寸硅片項(xiàng)目在浙江衢州集聚區(qū)正式簽約。類(lèi)似的集成電路大硅片項(xiàng)目投資的新聞近來(lái)常見(jiàn)諸各網(wǎng)站。在資本和地方政府的支持下，最近兩年，8英寸、12英寸硅片項(xiàng)目在國(guó)內(nèi)各地相繼落地，這些項(xiàng)目或獨(dú)資或合資，其目的都是為了迎合中國(guó)大陸集成電路建線熱潮。大硅片項(xiàng)目的上馬是否能跟上國(guó)內(nèi)集成電路建線的節(jié)奏?在技術(shù)、人才，乃至市場(chǎng)策略上需要解決哪些問(wèn)題?這無(wú)疑是目前業(yè)內(nèi)人士十分關(guān)注又期待解決的問(wèn)題。

12英寸硅片全靠進(jìn)口 產(chǎn)業(yè)鏈安全面臨風(fēng)險(xiǎn)

硅片作為集成電路產(chǎn)業(yè)鏈上游材料，是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的“糧食”，它占芯片制造各類(lèi)材料總成本的1/3左右。長(zhǎng)期以來(lái)，半導(dǎo)體硅片的市場(chǎng)由日本信越化學(xué)、勝高(SUMCO)，我國(guó)臺(tái)灣環(huán)球晶圓，德國(guó)世創(chuàng)，韓國(guó)SK Siltron五大公司把控，它們共占據(jù)了全球硅片市場(chǎng)90%以上的市場(chǎng)份額。在12英寸硅片市場(chǎng)，占有率更是超過(guò)97%。

“大尺寸硅片生產(chǎn)是我國(guó)集成電路發(fā)展最薄弱的環(huán)節(jié)。目前，中國(guó)12英寸大硅片幾乎100%依賴(lài)進(jìn)口，8英寸硅片90%依賴(lài)進(jìn)口，國(guó)內(nèi)只有硅產(chǎn)業(yè)集團(tuán)實(shí)現(xiàn)了300mm硅片的量產(chǎn)。”上海新昇半導(dǎo)體科技有限公司CEO李煒告訴《中國(guó)電子報(bào)》記者，“12英寸硅片技術(shù)和產(chǎn)能缺失，將使國(guó)內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)面臨供應(yīng)鏈安全風(fēng)險(xiǎn)。”

從2016年下半年開(kāi)始，全球范圍內(nèi)硅片價(jià)格持續(xù)處于上漲態(tài)勢(shì)。今年年初，有機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，2018年12英寸硅片價(jià)格將上漲20%。面對(duì)來(lái)自國(guó)際硅片廠商開(kāi)啟的漲價(jià)窗口，中國(guó)半導(dǎo)體制造企業(yè)絲毫沒(méi)有話語(yǔ)權(quán)，只能“聽(tīng)之任之”。因此，發(fā)展中國(guó)大硅片產(chǎn)業(yè)，補(bǔ)齊上游材料的短板，將能夠大大提升下游半導(dǎo)體制造廠商對(duì)進(jìn)口供應(yīng)商的議價(jià)能力，對(duì)促進(jìn)中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重大意義。

需求大增 大硅片項(xiàng)目相繼開(kāi)建

隨著高端制程工藝競(jìng)賽，儲(chǔ)存器市場(chǎng)(云計(jì)算、移動(dòng)應(yīng)用)持續(xù)火爆，消費(fèi)電子、汽車(chē)電子、人工智能、5G、物聯(lián)網(wǎng)等行業(yè)的需求增加，市場(chǎng)對(duì)12英寸芯片的需求越來(lái)越大，相應(yīng)的對(duì)大尺寸硅片的需求也隨之水漲船高。

有資料顯示，到目前為止，中國(guó)已經(jīng)投產(chǎn)的8英寸、12英寸晶圓生產(chǎn)線分別為20和12條，在建或擬建的生產(chǎn)線分別為3條和22條。“為滿足這些產(chǎn)線的需求，到2020年，12英寸硅片需求將超過(guò)125萬(wàn)片/每月，其中約80萬(wàn)片為新增需求，新增量約為現(xiàn)有產(chǎn)能的2倍。”李煒向記者表示，“近幾年，隨著國(guó)家、地方、社會(huì)資本對(duì)半導(dǎo)體行業(yè)的大力投資，加上硅材料市場(chǎng)向好，投向硅片的資本越來(lái)越多。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)硅材料企業(yè)已經(jīng)投入和未來(lái)幾年計(jì)劃投入的總投資已超過(guò)700億元人民幣。”中國(guó)12英寸硅片的國(guó)產(chǎn)化，將助推國(guó)內(nèi)整個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

上海申和熱磁電子有限公司常務(wù)副總裁郭建岳表示：“大硅片是集成電路產(chǎn)業(yè)非常基礎(chǔ)的材料，沒(méi)有它，IC制造廠即使設(shè)備已安裝好，也無(wú)濟(jì)于事。目前看，國(guó)內(nèi)對(duì)12英寸硅片需求不會(huì)有問(wèn)題，據(jù)統(tǒng)計(jì)，每個(gè)月會(huì)有60萬(wàn)片左右的需求量。兩三年之后，每個(gè)月的需求量會(huì)達(dá)到100萬(wàn)片或更多。”這個(gè)數(shù)字跟之前李煒說(shuō)的大致相同。郭建岳告訴記者：“從目前各大硅片廠商發(fā)布的消息看，他們已和芯片制造廠簽訂長(zhǎng)期合同，即原有的訂單將被長(zhǎng)期客戶消化，留給中國(guó)芯片制造企業(yè)的產(chǎn)能很少。因此，從這個(gè)角度看，中國(guó)發(fā)展大尺寸硅片非常有必要。這也是為什么國(guó)內(nèi)近期建設(shè)大硅片熱度不減的原因。”

補(bǔ)齊技術(shù)和人才短板 拾級(jí)而上發(fā)展硅片產(chǎn)業(yè)

從技術(shù)和成本的角度看，硅片直徑越大，在一個(gè)硅片上可制作的集成電路芯片數(shù)就越多，每個(gè)芯片的成本也就越低。因此，大硅片是硅片制備技術(shù)的發(fā)展方向。但硅片尺寸越大，對(duì)微電子工藝設(shè)備、材料和技術(shù)的要求也就越高。從國(guó)際范圍來(lái)看，半導(dǎo)體硅材料是發(fā)展了幾十年的成熟行業(yè)，主要專(zhuān)利被國(guó)際巨頭把控。我國(guó)在技術(shù)、人才的積累方面相當(dāng)薄弱，成為制約國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體硅片業(yè)發(fā)展的短板。

“12英寸大硅片不僅是資本密集型，更是技術(shù)密集型的產(chǎn)業(yè)。相比于光伏硅片(9個(gè)9純度)，半導(dǎo)體硅片純度必須達(dá)到11個(gè)9以上，硅片生產(chǎn)有很高的技術(shù)壁壘。”李煒說(shuō)。

郭建岳具體解釋了國(guó)內(nèi)硅片生產(chǎn)技術(shù)存在的瓶頸，他說(shuō)：“目前國(guó)內(nèi)大硅片生產(chǎn)技術(shù)還存在很大問(wèn)題，尤其是拉單晶技術(shù)，單晶的氧碳含量、電阻率、缺陷控制還保證不了。”

相比于技術(shù)的缺失，從事硅片研發(fā)的技術(shù)人員短缺也是一個(gè)大問(wèn)題。郭建岳告訴記者，目前，國(guó)內(nèi)有實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員明顯不足，雖然有些高校開(kāi)設(shè)了半導(dǎo)體材料相關(guān)專(zhuān)業(yè)，但純粹的理論知識(shí)和實(shí)踐相去甚遠(yuǎn)。因此，國(guó)內(nèi)硅片制造企業(yè)還要想辦法從國(guó)外引進(jìn)高水平的、有實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人才。

“2017年，全國(guó)范圍內(nèi)半導(dǎo)體硅片從業(yè)人員約6000人左右，僅相當(dāng)于國(guó)際五大硅片制造企業(yè)中1家日本公司的員工人數(shù)。如果從行業(yè)工作年限、工作經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，國(guó)內(nèi)從業(yè)人員的技術(shù)水平、熟練程度等落后得更多。”李煒補(bǔ)充說(shuō)。

因此，國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體硅片要健康發(fā)展，必須在技術(shù)研發(fā)和人才培養(yǎng)上花大力氣，做好長(zhǎng)期投入的準(zhǔn)備。李煒認(rèn)為，中國(guó)的12英寸硅片產(chǎn)品質(zhì)量和供應(yīng)量是一個(gè)拾級(jí)而上、循序發(fā)展的過(guò)程，政府和社會(huì)資本現(xiàn)在就要開(kāi)始非常謹(jǐn)慎、有針對(duì)性地支持優(yōu)勢(shì)企業(yè)，以資本和市場(chǎng)的力量，促進(jìn)現(xiàn)有硅片企業(yè)在行業(yè)內(nèi)的合作。只有化低效競(jìng)爭(zhēng)為合作，集中資本、技術(shù)、人才等資源，共同發(fā)展，才有可能做大做強(qiáng)，在實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)硅片有效供應(yīng)的同時(shí)，積極參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)。

李煒表示，遍地開(kāi)花的項(xiàng)目大大分散了國(guó)內(nèi)原本就十分有限的技術(shù)和人才資源。他強(qiáng)調(diào)，目前國(guó)內(nèi)硅片企業(yè)一哄而上、盲目建設(shè)的浪潮必須剎住，否則幾年后，國(guó)內(nèi)光伏和LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展所經(jīng)歷的低效重復(fù)建設(shè)、以致后來(lái)大規(guī)模行業(yè)虧損的慘痛教訓(xùn)，將再次在半導(dǎo)體硅片行業(yè)上演，這無(wú)疑將給產(chǎn)業(yè)帶來(lái)嚴(yán)重的打擊。

“此外，除了生產(chǎn)硅片的企業(yè)要開(kāi)展技術(shù)攻關(guān)外，其上游的基礎(chǔ)化學(xué)品和設(shè)備企業(yè)也需要協(xié)同攻關(guān)，以滿足硅片生產(chǎn)的配套要求。”郭建岳最后告訴記者。