電子發燒友網報道(文/黃山明)近日,立昂微在公開平臺上回復投資者提問時提到,目前用于28nm以下制程的12英寸硅片已納入瓦森納協定。因為是在回復投資者提問,并且立昂微本身作為老牌硅片制造廠,因此看起來該消息的可信度極高。
就在不久前,美國商務部工業和安全局(BIS)宣布,將超寬帶隙基板半導體材料氧化鎵(Ga2O3),設計GAAFET架構的先進芯片EDA軟件工具等列入商業管制清單,如今再將12英寸硅片列入瓦森納協定,意圖明顯是全面遏制中國半導體的發展。
瓦森納協定與大硅片所謂《瓦森納協定》,全稱為《關于常規武器和兩用物品及技術出口控制的瓦森納安排》,是1996年成立的一個旨在控制常規武器和高新技術貿易的國際性組織。目前該組織已經擁有超過40個成員國,包括美國、英國、日本、韓國、俄羅斯等。
《瓦森納協定》雖然允許成員國在自愿的基礎上對各自的技術出口實施控制,但實際上成員國在重要的技術出口決策上受到美國的影響。包括中國、伊朗、利比亞等均在這個被限制的國家名單之中。
也正是因為瓦森納協定的限制,此前中國投入巨資開展908、909工程,深入研發芯片等高科技領域,但受到協定限制,工程進展受到極大阻礙,投入大量資金的華晶、華虹等遭受重創。至今為止,我國采購的半導體、科技設備依舊與最新產品有著2-3代的差距,包括如今的EUV光刻機也同樣受到瓦森納協定限制而遲遲無法被國內廠商采購到貨。
當然,瓦森納協定對中國的封鎖也不完全是負面效果。2008年以前,盾構機技術僅被美國、日本、德國的幾家企業所壟斷,中國購買一臺便需要花費7億元,堪稱工程界的光刻機。如果出現故障,也只能外國工程師來維修,并且現場還不得有中國人圍觀。就是因為瓦森納協定限制只能購買產品,無法獲得技術。
后來在國家有關政策的導向下,從2009年開始,以中國鐵建和中國中鐵為主要牽頭企業,開始了盾構機的攻堅之路。2010年,國內盾構機國產化率已經達到了87%,讓國際盾構機在中國市場價格被迫降低了30%,并且在中國市場的份額也大幅縮水。
盡管盾構機實現了突圍,但瓦森納協定對中國的圍堵并未結束。2019年,瓦森納協定進行了修訂,限制用于14nm及以下制程工藝的大硅片生產制造技術,并且還包括涉及的相關技術、設備等。
不過此次立昂微在回復投資者提問時,透露用于28nm以下制程12英寸硅片已納入瓦森納協定的意思是指14nm及以下,其董秘已在朋友圈中進行了相關解釋,并表示這一情況與2019年相比未發生變化。
國產大硅片發展現狀半導體硅片是芯片制造最重要的材料,也是半導體產業的基石。而大硅片,通常指的是12英寸的硅片。而在摩爾定律的影響下,為了降低芯片成本,硅片越大越好,硅片直徑越大,在單片硅片上可生產的芯片數量就越多,邊緣損失的部分越小,單顆芯片的成本也就越低。
據2021年數據顯示,在全球硅片市場上,日本信越化學、環球晶圓、德國世創、日本勝高、韓國SK Siltron、Soitec這6大廠商拿走了全球92%左右的份額。
相比之下,中國大陸的硅片廠商市場份額較小,且主要以200mm(8英寸)及以下尺寸的硅片為主,很少有能夠生產300mm(12英寸)硅片的本土廠商,而7nm及以下先進制程芯片主要需求便是12英寸硅片。
而在國際市場中,12英寸硅片早已成為主流。據SEMI數據顯示,2019年,全球300mm硅片出貨面積占比已經達到67.22%。
直到2017年,張汝京博士創辦的上海新昇(現為滬硅產業子公司)首次實現12英寸硅片量產,打破了國際巨頭對大硅片的壟斷。如今,滬硅產業表示,其12英寸大硅片已可用于28nm制程的芯片制造。
數據顯示,2021年滬硅產業占全球份額僅為2.2%,而國內所有廠商合計占比也不超過5%。除了滬硅產業以外,還有如超硅半導體、中欣晶圓、奕斯偉、立昂微、中環股份等,都已經實現了300mm硅片的量產,而有研硅正在建設300mm硅片產線,這都是國內大硅片的中堅力量。
硅片本身技術難度極高,必須具備高標準的純凈度,硅片表面高度落差需要小于1nm,微顆粒小于1nm,雜質含量小于百億分之一,并且隨著制程的推進,對芯片缺陷密度、缺陷尺寸的容忍度也在不斷降低,未來質量要求也將更趨嚴格。在這種嚴苛的標準下,硅片越大,難度也在呈幾何倍上升。
好消息是,目前本土硅片廠商不僅為中芯國際、華虹、華力微、長江存儲等中國大陸廠商供貨,也走向了全球,包括臺積電、格羅方德、意法半導體、聯電等都已經有用到中國大陸廠商所生產的大硅片。
目前生產情況來看,數據顯示,滬硅集團300mm硅片產能為30萬片/月,中環股份為17萬片/月,立昂微為15萬片/月,中欣晶圓為20萬片/月,奕斯偉可達到50萬片/月。此外,還有媒體消息顯示,如超硅半導體的300mm硅片產業達到30萬片/月。
擴產情況上,有研硅顯示2020年底已經開建300mm硅片項目,已開工產能達到30萬片/月,而滬硅產業預計將新增30萬片/月的大硅片產能,預計在2024年投產。中環股份則計劃在2023年底實現60萬片/月的300mm硅片產能。奕斯偉的硅產業基地二期項目也正在建設當中。
因此,據不完全統計,當前國產300mm硅片產能合計已經超過了162萬片/月,隨著滬硅產業、中環股份、奕斯偉的廠商新產線的投產后,國產12英寸硅片產能將超過265萬片/月。
這波擴產浪潮一方面是由于國內市場需求旺盛所致,另一方面受到2020年下半年全球缺鋅影響,包括日本勝高、信越化學等硅片大廠紛紛漲價,讓國內的半導體產業鏈陷入被動。而隨著大陸硅片廠商的進入,讓國內產業鏈有了更多的主動權。
寫在最后從目前的消息來看,瓦森納協定從2019年修訂之后便沒有新的改動,所謂28nm制程以下的12英寸硅片,主要指14nm及以下的大硅片。并且如今國內廠商已經實現了28nm制程所使用大硅片的量產,按照慣例,中國企業能夠做出來的產品不僅不會限制,反而會進行更激烈的競爭,以更優惠的價格來限制國內相關產品的發展。
另一方面,14nm以下先進制程的半導體硅片目前仍在探索之中,尤其受到瓦森納協定的限制,包括國內14nm及以下先進制程發展緩慢。如果國內沒有相關市場,那么上游硅片廠推進14nm及以下的硅片意愿也不會強烈。這就成為一個,先有雞還是先有蛋的問題了。
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原文標題:?28nm以下12英寸硅片也受限?國產大硅片產能可期
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