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新美光发布450mm半导体级单晶硅棒,国产替代稳步前进
发布时间:2020-07-04 阅读量:19 来源:我爱方案网 作者:

一、新美光发布了 450mm半导体级单晶硅棒
 
在 Semicon China2020 上,新美光(苏州)半导体科技有限公司发布了 450mm(18 寸)11 个 9 纯度的半导体级单晶硅棒。
 
新美光 CEO 夏秋良介绍,450mm 半导体单晶硅棒采用国际最先进 MCZ 技术,代表国际先进水平,改变国内无自主 450mm 半导体级单晶硅棒的局面。将在 28nm 以下晶圆厂实现国产替代。在半导体晶圆厂自主化方面,发挥重要作用。
 

 


 
新美光(苏州)半导体科技有限公司成立于 2013 年 1 月,依托中科院苏州纳米所和中科院产业创新与育成中心,由原美资半导体公司研发技术高管夏秋良先生创立,致力于先进半导体硅材料的研发及产业化,提供半导体硅片一揽子解决方案,历时 3 年研发出业界最先进的 450mm(18 英寸)无缺陷单晶硅生长技术,计划未来 3-5 年内投资 2 亿元以上,将打造国内最先进的半导体硅材料研发及生产基地。
 
二、硅片尺寸演变历程
 
在摩尔定律的驱动下,硅片尺寸呈现从6寸—8寸—12寸的路径变化。据SEMI的数据,4英寸硅片产生于1986年,6英寸于1992年,8英寸于1997,12英寸于2005年。业界较为公认的说法,1980年代是4英寸硅片占主流,1990年代是6英寸占主流,2000年代是8英寸占主流,2002年,英特尔与IBM首先建成12英寸生产线,到2005年12英寸硅片的市场份额已占20%,2008年其占比上升至30%,而8英寸硅片占比已下降至54%,6英寸硅片占比下降至11%。



根据SEMI的预测,12英寸硅片的市占率将逐步提升,而八英寸和六英寸硅片的市占率逐渐萎缩。到2020年,12英寸硅片的占比上升到约80%,8英寸硅片的占比降至8%左右,6英寸及以下硅片降至2%左右。
 
根据全球300mm(12英寸)和450mm(18英寸)晶圆Fab的产品和数量预测,在未来15到25年里,300mm晶圆Fab在半导体制造业内保持主流地位,因此300mm硅片在未来至少25年的时间里,也将继续保持发展的态势。根据预测,12英寸硅片在2022年左右达到市场份额的峰值。在摩尔定律的驱动下,随着18寸硅片的生产技术逐渐成熟,市场化进程加速,12英寸将朝着18英寸过渡。
 
三、12寸晶圆仍是市场主流

据市调机构IC Insights最新公布《2017~2021年全球晶圆产能报告》指出,2008年前,IC制造以8寸晶圆为大宗;不过,2008年后,12寸晶圆便逐渐取而代之成为市场主流。

 



最新公布的晶圆产能报告显示,12寸晶圆产能排行中,三星以22%夺全球第一,其次为美光的14%,SK海力士与台积电同为13%位居第三。第五至第十则分别为东芝/威腾(11%)、英特尔(7%)、GlobalFoundries(6%)、联电(3%)、力晶科技(2%)及中芯国际(2%)。其中三星、美光、SK海力士、东芝/威腾以供应DRAM与NAND flash存储器为主。台积电、GlobalFoundries、联电、力晶科技、中芯国际为纯晶圆代工业者。英特尔为整合元件制造(IDM)业者,就营收而言,该公司亦为全球最大的半导体业者。IC Insights表示,上述前十大业者都已运用最大尺寸晶圆技术来制造各类IC产品,因此在每晶粒的制造成本上,都具有最佳的摊销能力。此外,这些业者也都对新的或改善现有的12寸晶圆制程上,具有继续进行投资的能力。
 
四、18nm晶圆发展缓慢缘由
 
18英寸(450mm)的硅片对于全球半导体产业仍然还是一个悬而未决的课题,其中的关键因素是半导体设备供应商,包括应用材料等企业缺乏研发和生产的积极性,主要原因在于生产450mm硅片不是简单地把腔体的直径放大,而是需要重新设计和制造相应的设备,面对巨大的资本开支和高端技术人才的引进等难题,企业需要慎重考虑未来的市场是否有足够的投资回报率,以寻找成熟的时机进入市场。SEMI曾预测每个450mm晶圆厂将耗资100亿美元,但单位面积芯片成本只下降8%。
 
成本下降是决定450mm硅片成功的关键,然而这是指芯片的制造成本,不仅与设备有关,还与配套的产业链有关。相信只有使芯片制造商与设备制造商同时实现双赢,才能持续进步与发展。因此未来向450mm硅片过渡,估计要比向300mm硅片过渡更为复杂与困难,可能周期会更长一些。

总体上450mm硅片是大势所趋,业界己有共识。然而何时真正的开始过渡,以及全球有多少厂家愿意出资70亿美元~100亿美元投资建厂尚有待观察,这也是目前似乎存有不同观点的症结所在,因为可能只有销售额达到或接近200亿美元的企业才能够支持得起如此巨额的持续投资。
 
总结
 
新美光发布的 450mm(18 寸)11 个 9 纯度的半导体级单晶硅棒在国际上都具有领先意义,代表自主研发晶圆向前跨进一大步,18英寸晶圆是大势所趋,但仍旧面临着成本和技术方面的压力。


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