中国硅片市场国产化研究报告.pptx

,7/24/2022,中国硅片市场国产化研究报告,技术创新，变革未来,2,摘要,来源：自主研究及,绘,制。,硅片生产涉及固体物理、量子力学、热力学、化学等多学科领域交叉，要实现其国,产化除了要投入大量的金钱更需要的是吸引到优秀人才。目前我国虽不断在建设,300m,m,硅片产能，但3,0,0,m,m,硅片质量上与国际水平仍有一定的差距并且公司规模 大多处于成长期，因此要实现硅片方面的赶超仍任重而道远。,延续摩尔定律是选择“深摩尔定律”还是选择材料上的创新。“深摩尔定律”认为 应该延续摩尔定律扩大硅片面积以及缩小晶体管面积（即寻求更小的纳米级）。目 前SiC,和,GaN,第三代半导体材料已经被广泛应用在汽车,和,5G,领域，而量子自旋霍尔,效应材料是彻底扭转摩尔困境，当前该类型材料还在研究和探索中。,随着全球硅片市场增度减缓，垄断95%市场的先进硅片厂商选择稳健扩产、推动硅 片价格持续抬升。我国厂商受政府政策的支持和推动，选择逆势加速扩产。,我国芯片供应链总体价值较低，在SME,EDA,核心,IP,和主要原材料等领域仍处于弱 势。硅片作为芯片生产的基石，是实现中国“芯”的核心材料，我国务必要实现该 材料的自给自足以及赶超海外技术。,我国作为全球主要以及迅速扩张的硅片终端市场，硅片国产化亟待解决。这不仅关 系到我国的国防安全同时也关乎日常生活。,3,海外龙头谨慎扩产，国内硅片逆势扩产,1,中国“芯”基石,硅片,2,硅片是推进中国“芯”的根本,3,终端市场需求推动硅片国产化进程,4,延续摩尔定律,5,目录,4,全球硅片市场,全球晶圆市场被前六大厂商分割,2,00,8,年金融危机,后,，全球经济逐渐复苏，,硅,片市场随之反弹。受,益,于通信、计算机、汽,车,、消费电子、光伏产,业,、智能电,网、医疗,电,子等应,用领,域需求带,动,以及人,工智,能,、物联,网,等,新兴,产业,的崛,起,，,全,球,半导,体硅,片出货量,呈,现,稳,步,上,升,趋,势，,直至,2019,年因储存,市,场不,振,以,及,中,美,贸,易战,使得,半,导,体,行,业,景,气度,下降,而,出,现,小,幅,回,落,。,2020,年虽因新,冠,疫,情,导致多,国,公共和经济生活陷入,了,停顿，但其推动数字,化,浪潮。随着5,G,，智能汽车，物联网等终端,需,求增长，全球硅片出,货,量将,缓,慢 增长预计,在,2023年达新高,13,761,百万英寸。,硅片,行,业,呈,现,寡,头,垄断,局,面,，,海,外,厂,商,占,据主,要份额，,截,止,2021,年,3,月全,球,前,六,大厂,商占比高,达,95%,。,2020,年,12,月,10,日,，环球晶圆宣布同意,以,37.5亿欧元收购德国硅,片,制造商,Siltronic,AG，,此次收购合并完,成,后,，环球晶圆将从全,球第,三大硅片,生产商一,跃,成为全,球第,二大硅片,制,造,商,，,全球,市场集中,度,将进一,步提,高,。当前,各,家硅片,厂的,扩产规划,仍,相对,谨,慎,，,对于硅,片厂而言,，,稳健扩产、推动硅片价格持续抬,升,，成为了业内共识。,来源：国际半导体产业,协,会，研,究,院整,理,及绘,制,。,来源：公司公告，公司,年,报，研,究,院自,主,研究,及,绘制。,9031,9043,10097,9067,10434,10738,11810,12733,11810,12407,12554,13220,13761,2023e,2021e,2019,2017,2015,2013,2011,2011-2023,年全球晶圆出货量,全球晶圆生产数量（百万英寸）,29.5%,22.8%,16.9%,10.9%,10.7%,5.0%,4.2%,2020,年全球,硅,片,市,场,份,额,分,布,全球晶圆宣布收,购,Siltronic A,G,，预计全球晶圆将成,为,全球,第二大硅片制造,商,27.6%。,良好的政策环境孕育新,兴,产业,发,展,5,2021.4 iResearch,Inc.,政府大力扶持硅片产业，为其提供人才，资金多方位资助,欧美、日本和台湾的历史经验指出集成电路的发展离不开“无形的手”的支持。集成电路行业具备资金密集型、技术密集,型、关联性强等特点，因此其需依托国家或地区支持才得以良好、茁壮的发展。在良好的政策环境和政策激励下，集成电 路厂商才能够发挥协同效应，推动中国集成电路产业链的完善，形成良性的正反馈循环，营造良好的集成电路生态圈。,来源：公开信息整理，,艾,瑞研,究,院自,主,研究,及,绘制。,时间,部门,法律法规及政策,主要内容,2020年,国务院,新时期促进集成电路产业,和软件产业高质量发展的若,干政策,在,一,定,时,期,内,，,集,成,电,路,线,宽小,于65,纳,米,（,含,）,的,逻,辑电,路,、,存,储,器,生,产,企业，,以及线宽小,于,0.25,微米（含）的特色工艺集成电路生产企,业,（含掩,模版、,8,英,寸,及以,上,硅,片生,产企,业,）进,口,自,用,生产,性原,材,料,、,消,耗,品,，净化,室专用建筑材料、配套系统和集成,电,路生,产,设备,零,配,件,，,免征,进,口关税,2018年,国务院,2018年政府工作报告,加快制造强国建,设,。推动集成电路、第五代移动通,信,、飞机发动机、新能 源汽车,、,新材料等产业发展，实施重大短板装备专项工,程,，发展工业互联,网平台，创建“中国制造2025”示范区。,2018年,国家统计局,战略性新兴产业分类,(2018年版),3新材料,行,业-3.4先,进,无,机,非金属,材,料-3.4.3人,工,晶,体,制造-3.4.3.1半导,体,晶 体制造-6英寸、8英寸及以上单晶硅,片,，硅,外,延,片,。,2017年,科技部,“十三五”先进制造技术,领域科技创新专项规划,面向,45-28-14,纳,米,集成电,路,工,艺,，,重点,研,发,300,毫米,硅,片,、,深,紫外,光,刻,胶,抛光材,料,、超高纯电子气体、溅射靶材等关键材料产,品,，通过大生产线应,用考核认证并实现规模化销售。,2017年,上海市经济信,息化委,上海促进电子信息制造业,发展“十三五”规划,突,破,发,展,装,备,材,料业，,依,托,国家,重,大,科,技,专,项,和,12,英,寸生,产,线,及,引,导,线,建,设，,重,点支,持,12英,寸,硅,片,、,SOI,硅片,、,化,合,物半,导,体,、电,子,化学,品,、,抛光,液、光掩膜等基础材料的研发和产,业,化。,2016年,工信部国家发 改委科技部财,政部,新材料产业发展指南,新一代信息技术产业用材,料,。加强大尺寸硅材,料,、大尺寸碳化硅单晶、,高 纯金属及合金溅射靶材生产技术研,发,。,2016年,国家发改委,战略型新兴产业重点产品,和服务,指,导目录(201,6,年版,),将集,成,电,路,材,料,，,主,要包,括,6,英寸/8英,寸,/12,英,寸,集成,电路,硅,片,、,绝,缘,体,上 硅(SOI)、化合物半导体材料等列,入,战略,性,新兴,产,业重,点,产品,目,录,。,2016年,科技部财政部 国家税务总局,高新技术企业认定管理办 法(国科发【2016】32号),国家重,点,支持,的,高新,技,术,领,域,:,半导体,新,材料制,备,与,应,用技术,中,，,大尺,寸,硅,单晶生长、晶片抛光,片,、,SOI,片及,SiGe/Si,外,延,片,制备加工技,术,;,大型,MOCVD,关键配套材料、硅衬底外延和,OLED,照明新,材,料制备技,术,;大尺寸,砷化镓衬底、抛光及外延片、,GaAs/Si,材,料,制备,技,术等。,、,国内硅片逆势扩产,来源：国际半导体产业,协,会,公开市场资料，统计模,型,核算。,230.0,471.7,2015,2025e,我国硅片产业正以,13%,复合年增长率增长,我国作为,“,世界工,厂,”，,已具备,完,善的代,加,工,体系但缺,失,核心技,术,的,生产和研,发,能,力,。,芯,片,产业是制,造,业的,上,游,，,被称之,为“工业粮食”，是,制,造业必不可少的核心,技,术,。中国制造20,2,5,计,划旨在促进中国高端,制,造业的发,展,，在这个,过,程中芯片 产业成为其中极其重要的环节。若要实现芯片产业链的国产化，首先要解决的是原材料供,给,。,随着半导体产业加速,向,中国转,移,，优秀人才,的,引,进,，国内公司在新,晶,圆代工和内存项目上,的,实力有所提,高,。从,2017,年到,2020,年,，,中国政府,大,力扶持硅片产,业,发,展，,多地投建硅片,生,产商,并,扩大硅片,产,能,，晶,圆厂,产能,以,13,的复,合年,增长率,增,长。我国晶圆生产从,2015,年的每月,230,万,片,增长,到,2020,年,的,471.7,万片，预计在,2035年,能够实,现,858.3,万片,，,但目前,我,国 生产主流硅片为200mm，虽众多企业拓展,300mm,硅片生产线但其产品质量相较国际尖端产品仍有差,距,。,2015-2025,我国硅片生产规模预计,967.4,2020,硅片生产数量（万片）,6,7,硅片龙头谨慎扩产，国内硅片逆势扩产,1,2,3,终端市场需求推动硅片国产化进程,4,延续摩尔定律,5,中国“芯”的基石,硅片,硅片自足任重道远,目录,中国半导体市场规模,全球最大的半导体市,场,中国,高端芯片、集成电路装备和工艺技术,是,经济、科学和军事的主要推动力。我国作为全球最大的集成电路和分立器件市,场，已实现分离器和低端集成电路国产化，但高端芯片国产化依然是卡脖子问题,。,2018年和,2019,年中兴和华为相继受美国制 裁以及202,1,年年初新能源汽车芯片短缺，使得国人意识到实现高端芯片国产化的重要性和必要性，加速高端芯片供应链的 完整性刻不容缓。,来源：世界半导体贸易,统,计组,织,，公,开,市场,资,料，统,计,模型,核,算。,823.7,1056.7,1297.2,1585.3,1436.4,1510.9,2771.7,24.6%,31.2%,31.5%,33.8%,34.8%,34.9%,49.5%,2015,2025e,2015-2025,年中国半导体市场规模,201620172018,中国半导体市场规模（亿美元）,20192020,全球市场占比（%）,8,芯片产业链分布,全球芯片产业链顶级制造商被美，日韩及台湾地区控制,目前芯片供应链系统分散在各个国家并且对未来的国家竞争和国际安全都有着重大影响，芯片制造主要有两大类厂商：第,一类是以三星为代表的一体化生厂商,IDM（integration,design,manufactory）,该类厂,商,是设计,-,生产,-,封,测,-,销,售一体化；另一类为垂直分工类厂商。随着在芯片制造技术的提升过程中，工艺复杂性不断升高，包括芯片设计、掩膜制作等在内的 一次性工程费用，以及每块芯片的制造成本都快速上升，垂直化分工的生产模式已成为主流,。,中国在高端芯片设计领域已 出现优秀企业，但由于高端原材料、尖端代工厂,和,ATP,工艺尚未成熟，高端芯片国产化仍然任重道远。,来源：公开市场资料，研,究,院自,主,绘制。,原材料,硅片,抛光液,电子级特气,光刻胶,设备,终端应用,IDM,芯片制造,设计,ATP,垂直分工,晶圆代工厂,汽车,5G,人工智能,智慧家居,高端原材 料被海外 厂商掌控,9,中国芯片供应链厂商数量,我国芯片供应链较为单一缺乏核心竞争能力,近年来中,国,不断深化和加强对与芯片供应链的完,善,，鼓励和支持芯片行业的发,展,，目前中国,已经,在,ATP,，,组装和,封,测以,及,部分原,材,料,上,取得,了一,定成,就,，,并,且,在设,计和,制造上,面,有,所,提,高,，,但,是在,S,M,E,E,DA,核心,I,P,和主要,原,材料,等,领域,仍,处于,弱,势。在原,材,料方面,我国,看似具备,较,为完善,的上,游供应,链,，,但其产,品质,量较于国,际,水平仍,处于,劣,势,，尤,其,是在,芯,片,核,心材,料 硅片。,我国核心半导体设计 厂商为A,I,类和,通,讯类，但当前主要半导体芯 片应用为逻辑和储存 类芯片。,AI,驱动 光电,通讯,控制 其他,存储,模拟 分立器,逻辑,电源管理 传感,39,11,7,2,半导体设计,原材料,代工,2020,中国半导体产业链分布,状,况,一体化封测,半导体产业链公司数量（家）,CMP,30,.,8,%,来源：,公开数据整理，,统,计模,型,核算。,10,30,.,8,%,14,ATP,原,材料,7,.,7,%,光刻胶,7,.,7,%,特气,近年来中国政策推动芯,片国产化进程，催生部 分原材料厂商的崛起，,但原材料的质量相较于,国外产品仍有,距离。,硅片,我国芯片供应链市场份额,11,2021.4 iResearch,Inc.,我国芯片供应链价值低，竞争能力弱,目前美国控制全球半导体供应链总价值,的,39%,，并与日本，欧洲（尤其是荷兰，英国和德国），台湾和韩国掌控着全球,53%,的半导体供应链，而中国占据,7%,左右的供应链价值。与发达国家和地区相比，目前中国大陆在芯片产业链的分工仍 处于成长期，半导体材料和设备行业将成为未来增长的重点。,来源：,Centre,for,Security,and,Emerging,Technology,，,艾瑞研究院整理及绘制。,供应链,供应链附加值,市场份额,美国,韩国,日本,台湾,欧洲,中国,其他地区,EDA,0.015,96.0%,1%,3.0%,0.0%,0.0%,1%,0.0%,Core,IP,0.009,52.0%,0.0%,0.0%,1.0%,43.0%,2.0%,2.0%,Wafers,0.025,0.0%,10.0%,56.0%,16.0%,14.0%,4.0%,0.0%,Fab,tools,0.,1,49,44.0%,2.0%,29.0%,1%,23.0%,1.0%,1.0%,ATP,tools,0.024,23.0%,9.0%,44.0%,3.0%,6.0%,9.0%,7.0%,Design,0.298,47.0%,19.0%,10.0%,6.0%,10.0%,5.0%,3.0%,Fab,0.384,33.0%,22.0%,10.0%,19.0%,8.0%,7.0%,1.0%,ATP,0.096,28.0%,13.0%,7.0%,29.0%,5.0%,14.0%,4.0%,全部,39.0%,16.0%,14.0%,12.0%,11.0%,6.0%,2.0%,12,2021.4 iResearch,Inc.,2021.4 iResearch,Inc.,半导体硅片概念,半导体硅片是芯片制,造,的基石,半,个,世,纪,以,来,半,导,体,的,迅,猛,发,展,离,不,开,两,个,因,素,：,一,是,加,工,尺,寸,不,断,变,细,，,提,高,集,成,度，,降,低,器,件,单,位,成,本,；,二,是,通,过 扩大晶圆底,衬,的尺寸,，,增加硅片单,位,面积可,获,得更多的芯,片,数,量,。,这,两者相辅相,成,，推动,半,导体的发展,。,因此半,导,体,硅 片的大尺寸化是集成电路厂商降低生产成,本,、提高芯片收得率和提升芯片性能的主要手段之一。,半导体硅片,作,为芯片,制,造最重要的,材,料,，是,我,国半导体产,业,链与国,际,先进水平差,距,最大的,环,节之,一,。目,前,硅片最,大,尺,寸 为,3,00,mm,（,1,2,英寸）其终端需求拉动主要,为,通讯设备，,5G,，手机以及数据中心等。,2,00,mm,及以下的硅片大,多,应用于物,联网,，,通,讯,设,备,，,汽车,和工,业电子,设,备,等,领,域,。日,本,、,美,国,、,德,国等,国家,的,先,进,半,导,体,硅片,生产,企,业,对,于,（,20,0,m,m,）,6,英寸,半,导,体,硅,片,的,生产,技术,已较为,成熟。,当,前,国际,先,进,半,导,体,硅,片生,产企,业,已,实,现,7,纳,米,节,点,3,0,0,mm,硅片的,制造,正在积 极研发,12,英,寸,以,上,更,大,尺寸,的,半,导,体,硅,片,，而,我国,目,前,的,只,实,现,了,40/28,纳米节点,3,0,0,m,m,硅片的,小,部分,生,产,并,且,尚,未,能,实现自给自足。,来源：公开数据整理，,艾,瑞研,究,院自,主,研究,及,绘制。,Ge,Si,GaAs,SiO2,原子质量,72.6,28.09,144.63,60.08,每立方厘米原,子数或分子数,4.42,x,10,22,5.00,x,10,22,2.21,x,10,22,2.3 x,10,22,晶体结构,金刚石,金刚石,闪锌矿,非晶,单位元胞原子 数,8,8,8,-,密度,5.32,2.33,5.65,2.27,禁带宽度,0.67,1.11,1.4,8,介电常数,16.3,11.7,12,3.9,熔点（,）,937,1415,1238,1700,击穿电,压,（V,）,8,(approx),30,(approx),35,600,热膨胀线性系 数,5.8 x,10,-6,2.5 x,10,-6,5.9 x,10,-6,0.5 x,10,-6,硅片尺寸发展历程,50,m,m,125,m,m 100mm,75mm,150,m,m,450,m,m,200,m,m,300,m,m,197019801990,来源：公开数据整理，,艾,瑞研,究,院自,主,研究,及,绘制。,2000,20,X,X,存储芯片、图像 处理芯片、,通 用处理器芯片、功率器件等,射频前,端,芯片、传感器、模拟 芯片、分立器 件、功率器件 等,高端领域,硅是当前应用最广的半,导体材料,13,硅片龙头谨慎扩产，国内硅片逆势扩产,1,2,终端市场需求推动硅片国产化进程,3,硅片自足任重道远,4,延续摩尔定律,5,中国“芯”的基石,硅片,目录,智能汽车硅片市场,“碳中和”和智能汽车双向驱动硅片市场,随着,我,国,GDP,的,增,长,以及,人,民,生,活,水,平,的提,升,，,我,国,汽,车,消,售,市场,预计,11%,年,均,增速,增,长,，预,计在,2035,年,我,国,人均,车,有,量将达到0.66。当前整体汽车市场从传统内燃油汽车向新能源和智能化转,变,，为芯片市场提供广阔的空间。,中国,多,次,表,示,二,氧,化碳,排放,力,争,于,203,0,年前达到,峰,值,，,努,力,争取206,0,年前实,现,碳,中,和,，我,国也,表,示,将,在,2035,年,禁售内燃,机汽车。,20,2,0,年初发布的智能汽车创,新发,展战,略,更是要求,我国,加快智能汽车发,展,，到,2,02,5,年实现有条件,自,动驾驶,的,智能汽车,规,模化生,产,。,不论是新能,源,汽车还,是,汽车智能化,两,者都将,刺,激传感,器,、,芯,片的需,求,，,而,2,0,0,m,m,硅片作为大,多,是 车用电子的原材料，将为其带来广阔的市场空间。,来源,：,SUMCO,2020,annual,report,，,研究院整理及绘制。,来源：公开数据整理，统,计,模型,核,算。,0.39,0.87,0.74,1.34,1.19,1.01,0.38,0.24,0.390.390.390.39,0.21,0.28,0.31,0.35,0.38,2019-2024,年2,0,0mm硅片为汽车,主,要 原材料,1.50,201920202021e2022e2023e2024e,150mm（百万片,/,每月）200mm（百万片,/,每月）,300mm（百万片,/,每月）,46,100,246,2020,2035e,2020-2035,年中国汽车硅片市场需求,643,2025e2030e,硅片数量（百万英寸）,14,5G,、,3C,硅片市场,5G,、,3C,市场加速高端硅片市场需求,5G,基建是国家高度重视的新基建项目，不仅可以支持更多数量的用户、扩大网络覆盖范围，还能加速迈向物联网时代的,步伐，甚至引领新的产业方向和新的经济发展点,。,5G,并不是一个,单,一的无线接入技术，而是一个真正意义上的融合网络，相比,3G/4G,技术，,5G,技术传输速率高、网络容量大、延时短，能将网络能效提升超过百倍，真正开启万物互联网时代。,5G,的发展对芯片提出了更高的要求，其推动新材料的发展同时也对现有硅片的性能发起了挑战。此,外,5G,将加速物联网,的建设，拉动了智能手机，电子设备，智能家居芯片的需求，同时也将增加对于高端硅片的需求。,来源,：,SUMCO,2020,annual,report,，,研究院整理及绘制。,来源,：,SUMCO,2020,annual,report,，,研究院整理及绘制。,1420,1094,897,755,599,504,14,212,505,751,962,1113,2019,2019-2024,年智能手机对于,300mm硅,片,的需求,20202021e,4G（百万片）,2022e2023e2024e,5G（百万片）,0.46,0.46,0.53,0.60,0.66,0.70,0.55,0.46,0.50,0.52,0.51,0.49,0.37,0.39,0.47,0.55,0.59,0.64,20192020,2021e2022e2023e2024e,2019-2024,年智能手机内不同种,类,芯片 的300mm硅片需求,DRAM（,百万片,/,每月）,NAND（,百万片,/,每月）,Logic,etc.（百万片,/,每月）,15,中国硅片市场规模预测,终端市场和下游产业链的完整，硅片国产化亟待解决,我国作为半导体消费市场和半导体材料消费增长区,，,并于,2020,年超台湾地区成为全球最大半导体设备市场可见我国半导,体产业链升级刻不容缓，尤其是对与原材料市场的掌控，即对高端硅片技术的把握。,5G,通讯，新能源汽,车,，,3,C,产品以及物联,网,的需求拉动芯片的需求，同时对国产硅片的供给以及工艺水平的提升提出要求。芯片产业链的完善不仅仅是关乎军事发展，其对日常生活意义非凡是实现云时代，智能化的基石；而实现芯片国产化的基 础是实现硅片国产化。我国的硅片需求正,以,8.6%,年均增长率增长，我国作为主要的硅片消费市场，缺少对于高端硅片的掌 控，这必然是对我国未来发展埋下不定时炸弹。,202,0,年,全,球,半,导,体,设,备销售额激增,19%，,达到,712,亿,美,元,4328,6762,8483,9936,2020,2035e,2020-2035,年中国硅片市场规模,预,测,2025e2030e,全球晶圆生产数量（百万英寸）,18.7,17.2,16.1,7.6,6.5,2.6,2.5,39.2%,0.2%,61.3%,20.9%,-19.9%,15.8%,-1.6%,中国大陆,台湾韩国日本北美欧洲其他地区,2020,年全球半导体设备销售额,2020半导体设备销售额（亿美元）变化率（%）,来源：国际半导体产业,协,会，研,究,院整,理,及绘,制,。,来源：国际半导体产业,协,会，,公,开数,据,整理,，统,计模,型,核算。,16,17,海外龙头谨慎扩产，国内硅片逆势扩产,1,中国“芯”基石,硅片,2,终端市场需求推动硅片国产化进程,3,硅片自足任重道远,4,延续摩尔定律,5,目录,硅片生产环节,晶体生长、磨片化学和抛光为主要的硅片制造难点,半导体硅片的核心工艺包括单晶工艺、成型工艺、抛光工艺、外延工艺等，技术专业化程度颇高，其中晶体生长环节和 硅片抛光为核心环节。晶体生长环节是确保晶体完美和防止硅片产生漏电的关键步骤，该过程需在专有的晶体生长炉中，在精确的温度控制下确保晶体不发生点缺陷、位错和原生等缺陷,。,单晶硅棒的直径是由籽晶拉出的速度和旋转速度决定 的，一般来说，上拉速率越慢，生长的单晶硅棒直径越大。切出的晶圆片的厚度与直径有关，虽然半导体器件的制备只 在晶圆的顶部几微米的范围内完成，但是晶圆的厚度一般要达,到,1mm，才能保证足够的机械应力支撑，因此晶圆的厚度 会随直径的增长而增长。晶圆抛光和清洗是确保半导体基板材料超平坦和超干净的必要因素，平整的晶圆有利于光刻时 图案能完整的投影在表面。,来源：公开市场资料，研,究,院自,主,研究,及,绘制。,晶体生长,截断,直拉法（CZ）：,主流方式,液体掩盖拉直法,（,LEC,）,用来生长砷化镓晶体,直径滚磨,直晶体定向，电导 率和电阻率检查,切片,晶圆刻号,为了保持精准的可追溯 性，区别他们和防止误 操作是必须的，使用条 形码和数字矩阵码的激 光刻号来区分,磨片,表面要规则，且没 有切割损伤，并要 完全平整,化学机械抛光,化学腐蚀和机械摩擦的结 合。抛光垫材料通常是有 填充物的聚亚安酯铸件切 片或聚,氨,酯涂,层,的无,纺,布。,背面处理，双面抛光、边缘倒脚和抛光,晶圆评估、氧化,包装、工程化晶 圆（衬底）,核心工艺,原材料,18,纯度达99%,（9,-,11个9,),的 超纯多晶硅,硅片行业壁垒,硅片产业起步晚，需付诸加倍心血,我国半导体硅片产,业发,展起步较,晚,，在关,键设,备与硅单晶拉,制,、抛,光,、外延等核心技术上,与,国际先进水平存在较,大,差,距。经过国内企业,的多,年努,力,，我国半导,体硅,片行业的技术水平有,了,显著提,高,，但整体而,言,与国际先进水平相比,还,存,在一定差距。资金,、技,术、人才等壁垒也,在很,大程度上限制了我国,半,导体硅片行业的发,展,。,此外，国内半导体硅,片,企 业较为分散，与国外企业相比单体实力薄弱、科研投入有限，尚未能形成具有国际竞争力的企,业,。,资金壁垒,要形成规模化、商业化生产，所需投,资规模巨大，如一台关键生产设备价,值就达数千万元人民币，大尺寸硅片 生产线的投资规模更是以十亿元计，进入该行业的企业需要具有雄厚的资 金实力。,认证壁垒,进入主流芯片生产企业的供应商队伍，除了需,要通过业内权威的质量管理体系认证以外，还,需要经过较长时间的采购认证程序。,根据行业惯例，下游芯片制造企业引入新供应 商时，通常会要求半导体硅片供应商先行提供 部分产品进行试生产认证，待通过芯片制造企 业内部及其终端客户的认证后，半导体制造企 业才会与半导体硅片供应商正式建立商业合作 关系。,人才壁垒,半导体硅片的研发和生产过程较 为复杂，涉及固体物理、量子力 学、热力学、化学等多学科领域 交叉，因此需要具备综合专业知 识和丰富生产经验的复合型人才。,技术壁垒,核心工艺包括单晶工艺、成型工 艺、抛光工艺、外延工艺等，技 术专业化程度颇高。半导体行业 的飞速发展对半导体硅片的生产,技术和制造工艺提出了更高的要,求,来源：公开市场资料，研,究,院自,主,绘制。,19,我国硅片企业,来源：公开市场资料，,艾,瑞研,究,院自,主,绘制。,20,2021.4 iResearch,Inc.,国产硅片尚未形成龙头，产品较国际水平仍有差距,政策的推动和支持，我国硅片企业如雨后春笋出现，但因缺失技术、资金等多方面的供给，大多硅片企业处于成,长期。我国硅片技术水平与国际领先水平存在差距，并且大多以生,产,200,m,m,硅片为主。当前高端硅片仍然牢牢地 掌握在海外厂商的手中，我国要实现硅片国产化自足,仍,需注入更多地投资，人才以及心血。,公司名称,融资情况,公司简介,沪硅产业集团,科创板上市,（SH.688126),由上海新昇，新傲,科,技,，芬,兰,Okmetic,组成。集成电路销售；集成电路设计；集成电路,芯片设计及服务；集成电路芯片及产品销售等。,中环股份,主版上市（SZ.002129),公司致力于半导体节能产业和新能源产业。,杭州立昂微电子股份有限公司,主板上市,（SH605358),专注于集成电路用半导体材,料,和半导体功率芯片设,计,、开发、制造、销售的高新技术企业,上海,/,重庆超硅半导体有限公司,B+,轮,先进设备技术、晶体生长技,术,、晶片制造技术、尖端材料研究等领域，并专注于相关产品 的研发、品质控制、市场销售以及生产管理等。,有研半导体,拟上市,日本,RS-technology,合资子公司，有研半导体是一家硅材料研究生产商。,奕斯伟,B+,轮,硅材料事业主要包括,1,2英,寸,全球先进制程硅单晶抛光,片和,外延,片,。先进封测事业主要包,括芯片后端封测、,COF,卷带、板级集成封测三类业务。,徐州鑫晶半导体科技有限公司,12寸硅片生产,/,销售,安徽易芯半导体有限公司,以大尺,寸,（,1,2,英,寸及以,上,）,半,导体单晶,硅,材,料,、,晶体,生,长,设,备,、智能,控,制系,统,的研,发,、生产、销售。,中晶,(,嘉兴,),半导体有限公司,天使轮,半导体分立器、电子专用材,料,生产、销售；电子技术、新材料技术、光电技术的技术开发 技术咨询、技术服务、技术转让；道路货物运输；从事进出口业务。,四川经略长丰半导体有限公司,初创,由深圳市经略长丰投资管理,有,限公司直接投,资,，注册地在自贡高新区，公司投产后，主要 经营电子产品、通信设备、集成电路设备、,TFT,设备等科研、生产及投资管理等业务。,南京国盛电子有限公司,南京国盛电子有限公司成立于2003年，产品包括,100-200mm,的各类外延片。,杭州中欣晶圆半导体股份有限公 司,拟上市,200mm,生,产线是目前国内,规,模领,先,、,技术成熟的,半,导体,硅,晶圆生产线,；300mm,生产线,是目前国内拥有核心技术，真正可实现量产的半导体硅晶圆生产线。,河北普兴电子科技股份有限公司,河北,普,兴,电,子科,技,股,份,有限,公,司成,立,于,2000,年，,是,信,息,产,业,部电,子,第十,三,研,究,所,控,股,的,公司,，,其,主要从,事,高,性,能,半导,体材,料,的,外,延,研,发,和,生,产,，,其,主要,产,品为150,-,200,mm,硅基 外延片、氮化镓外延片和碳化硅单晶及外延片。,合晶,中止上市,其主营业务为半导体硅外延片的研发、生产、销售，并提供其他半导体硅材料加工服务。,四川广瑞,初创,半导体集成电路硅外延材料的研发、生产与销售；相关材料的进出口业务,21,海外龙头谨慎扩产，国内硅片逆势扩产,1,中国“芯”基石,硅片,2,终端市场需求推动硅片国产化进程,3,硅片自足任重道远,4,延续摩尔定律,5,目录,大硅片生产难点,来源：公开市场资料，研,究,院自,主,绘制。,生产设备,底衬制造,切割工艺,450mm,硅片,工艺要求,450mm,硅片时代何时到来,摩尔,定,律,的,核,心,内,容,为,：集,成,电,路,上,可,以,容,纳,的晶,体,管,数,目,在,大,约,每,经,过,18,个,月,便,会,增,加,一,倍,。,换,言,之,，,处,理,器,的,性能,每 隔两年翻一倍。因此,按,照摩尔定律的推算硅,片,应该也随之发,展,，未,来,硅片规模应该走,向,45,0,m,m,以至于更大，然而一切并非,如此发展,，,300mm,硅,片的实现普及,近,20,年,，,450mm,的硅片至今,尚,未面,世,。于,2016,年,自然,杂志提出摩尔,时,代已经接,近,尾声，未,来,的硅片,发展,方向是深,度,摩尔定,律还,是超摩尔,定,律,。工,艺和,材料技术,的,创新突破,，,使摩尔定,律,得,以,延,续,。,然而,，,随着,芯,片,设,计,尺,寸,的缩,小,，,未,来,发,展,已,很,难重现,20,世纪的,发,展,路,径,。业,内,普,遍,认,为,，,5,纳,米或,是,硅,基,CMOS,技术,的极,限,，,此后的,开,发必,须,打,破,鳍型晶,体,管,的,结构,和,材料,限,制,，,从,材,料,、,工艺,等,方面,创,新研,发,延续,摩,尔定,律的,“,深,度摩,尔,”,(More,Moore),或已艰难。,生产设备,同,样,多,的,合,格,硅,片,数量,45,0,m,m,直,径的,硅,晶,锭,的荷,重,一,般,达,60,0,70,0k,g,。,晶,体质量的大,幅,度增,加,，一,方,面要求有,更,大,的 坩埚装料和更庞大且昂贵的专门设备，而且大大,增,加了成本；,另一方面，也使熔体流动、热量和质量传输、缺,陷,的形成和迁 移等更为复杂。,底衬制造,45,0,m,m,晶片的掺杂及厚度将更,加,均匀、缺陷密度会更低,，,对,局部平,整,度,(SFQR),的要,求,也更,高,。为,了,获得,优,质,衬,底,，,必须,考虑污染精细,化,控,制,和,缺,陷及,杂,质,之,间,的,相,互,作,用,。,切割工艺,可使用线锯切,割,45,0,m,m,晶锭，但线上张力的增,加,可能会限制,钢丝,直,径,的,减,小,，,从,而,增,加切,口,的,损,失,并,影,响,切,片,的总,厚,度偏,差。,22,第三代半导体材料,射频是主战场，,5,G 是重要机遇,来源：公开市场资料，研,究,院自,主,绘制。,23,GaN 是射频器件的合适材料,在更高的频段（以及低功率范围），GaAs PA,是目前市场主流，出货占比占,9,成以上。,5G,应用的关键技术,电力电子器件领域多用于电源设备 电力电子器件增速最快的是快充市场,汽车是最大驱动力,SiC,是制作高温、高频、大功率、高压,器,件 的理想材料之一，技术也已经趋于,成,熟，令 其成为,实,现新,能,源汽,车,最,佳,性能的,理,想选,择,。,新能源车的功率控制单元（P,C,U）,车载充电器,第三代半导体材料进入爬升期,第三代半导体（以碳化硅（SiC,）和,氮化,镓,（GaN）,为主）又称宽禁带半导体，禁带宽度,在,2.2eV,以上，,具,有,高,击,穿,电,场,、高饱和电子速度、高热导率、高电子密度、高迁移率等特点，逐步受到重视。SiC,与,GaN,相比较，前者相对,GaN,发展更,早一些，,技,术,成熟,度也,更高一些,；,两,者有,一个,很大的区,别,是,热导,率,，,这使得在,高,功率,应,用,中,，SiC,占据,统,治地,位；,同时,由 于,GaN,具有更高的,电,子迁移,率,，因而能够比,SiC,或,Si,具有更高,的,开关速度，在高频率应用领域,，GaN,具备优势。,SiC,与,GaN,将作为未来主流宽禁带半导,体,，目前我国大型汽车制造厂商已经加速该类产品的研发和制,造,。,理想极限功率材料,SiC,GaN,5G,应用的关键材料,高转换效率 低导通损耗 高工作频率 更高效率 更大的带宽 更高的功率,降低能量损耗 低阻值使得更 易实现小型化 更耐高温,其他材料的探索,量子自旋霍尔效应兴许能摆脱摩尔定律魔咒,摩尔定律的终结归根结底是由于电流在尺寸太小的半导体器件中的发热和损耗。从经典热力学的观点来看，封闭系统中的,运动总从有序到无序，熵总是不断增加。电路中电子的无序运动终将转换成无规的热运动而耗散掉。想要延缓摩尔定律必 须经可能地减少电路中的发热和损耗。,量子自旋霍尔效应，不需要外加磁场，当自旋和轨道的互相耦合作用足够大时，可以替代磁场的作用产生边缘电流。如果 材料中两种自旋电子的密度相同，两种自旋留的电荷效应互相抵消，总电流,为,0,，但总自旋顶流却不为,0,；从而便可能在给 定的方向上，得到我们所需要的自旋流并将其应用于电路中。,石墨烯,优势：,对,量,子自旋霍,尔,态而,言,，,不同,的自旋又,不,同,的,边界,态,，,因,此自旋霍,尔态,能带有两,条 直线链接到带和价带与,石,墨烯,结,构类,似,。,缺陷：,石,墨,烯中的自,旋,轨道耦合,作用,很,小,，因此,很难观测到量子化的自,旋,霍尔,效,应。,HgTe/CdTe,量子阱,体,系,优势：,HgTe/CdTe,量子阱体,系,中的量子自,旋,霍,尔效,应,已,被,德国,研,究,团,队的,实,验,所 证实,。,缺陷：,HgTe/CdTe,量,子,阱体,系,技术,尚,未成熟,量子自旋霍尔效应,来源：公开市场资料，研,究,院自,主,绘制。,24,谢谢聆听！,