摘要 四大因素導致硅晶圓供不應求從需求端來看,硅片需求開始復蘇,增長迅速,主要因素是四個方面:1)全球晶圓代工大廠臺積電、三星電子、英特爾進入高端制程工藝競賽,包括臺積電投入7/10/1...
四大因素導致硅晶圓供不應求從需求端來看,硅片需求開始復蘇,增長迅速,主要因素是四個方面:
1)全球晶圓代工大廠臺積電、三星電子、英特爾進入高端制程工藝競賽,包括臺積電投入7/10/16/28nm制程,英特爾投入14/22nm 制程,近3年的資本支出都高達80億~110億美元,至于聯電、三星及GlobalFoundries等亦陸續擴充28、14nm制程產能;
2)三星、SK海力士、英特爾/美光、東芝等NAND Flash陣營,全力投入3D NAND擴產,以因應智能手機存儲、固態硬盤(SSD)、 eMMC/eMCP 等各種采用3D NAND芯片的應用需求;
3)汽車半導體、CIS 圖像傳感器、MCU微控制器等芯片快速普及;
4)大陸半導體廠商大舉擴產,更是不可輕忽的勢力,大陸既有12寸廠合計月產能約46萬片,建臵中的產能約63萬片,未來大陸12寸廠單月產能將高達109萬片,包括中芯國際等大陸廠商在上海、深圳等地新建的12寸廠,以及臺積電南京廠、聯電廈門聯芯、華力微二廠,加上福建泉州DRAM廠、武漢新芯3DNAND廠等,產能增加規模相當可觀。

四大因素導致硅晶片供不應求
全球各大半導體硅片廠情況分析(1)日本信越 ShinEtsu
日本信越化學工業株式會社(Shin-Etsu Chemical)是日本首屈一指的化工企業,于 1926 年成立。目前在全球范圍內擁有員工 18000 多人,在亞洲、歐洲、北美和南美多個國家擁有研發中心與制造工廠。

信越化工的研發與制造工廠遍布全球
信越化工目前主要包括六大事業部, 分別為 PVC/氯堿業務(全球第一)、有機硅業務(全球第四)、特種化學品業務(纖維素衍生物-全球第二、金屬硅、聚乙烯醇等)、 半導體硅材料業務(全球第一)、 電子功能材料業務(稀土、封裝材料、 LED 涂層、光致抗蝕劑、光掩模、合成石英、氧化物單晶、 光阻劑-全球第二等)、 多元化經營業務(加工塑料、技術出口、設備、工程)。

2015 財年信越收入按產品劃分
(2)日本 Sumco日本 SUMCO 前身為成立于 1937 年的 Osaka Special Steel 公司, 1992 年和 1998年先后合并了 Kyushu 電子金屬公司和Sumitomo Sitix 集團, 1998 年更名為住友金屬工業公司。 1999 年, 住友金屬工業與三菱材料和三菱硅材料公司成立 300mm 硅片制造企業——聯合硅制造公司。 2002 年, 住友金屬工業的硅制造部門、 聯合硅制造公司以及三菱硅材料公司合并成立住友三菱硅公司, 2005 年更名為 SUMCO 集團。

SUMCO 全球網絡
公司的主營業務為半導體硅片的制造, 目前產品類型包括高純單晶硅錠、高質量拋光硅片、 AW 高溫退火晶片、 EW 外延片、 JIW 結隔離硅片、 SOI 絕緣體上硅、 RPW 再生拋光硅片。 在高純拋光硅片、退火晶片和外延片方面可以提供 300mm 大尺寸產品,SOI 硅片可以提供 200mm 尺寸產品。(3)臺灣環球晶圓 Global Wafers
環球晶圓的前身為 SAS 中美硅晶制品股份有限公司的半導體事業處,中美硅晶集團于 1981 年成立于新竹科學工業園區,是目前臺灣地區最大的 3 寸至 12 寸半導體硅晶圓材料供應商,同時也提供優質的太陽能晶圓及晶棒。為使旗下事業部各自有更大的成長動能與更顯著的經營績效,中美硅晶于 2011 年 10 月 1 日完成企業體的獨立分割,正式將半導體事業處分割獨立而成為環球晶圓股份有限公司。
1999 年 SAS 中美硅晶公司在中國大陸成立昆山中辰硅晶公司, 生產 6 寸和 8 寸半導體硅片, 2011 年之后成為環球晶圓 100%控股的子公司; SAS 中美硅晶公司在 2008年 4 月收購了美國硅片制造商 GlobiTech(生產 6 寸和 8 寸硅片), 2011 年之后成為了環球晶圓 100%控股的子公司;環球晶圓于 2012 年 4 月收購了當時全球排名第六的日本 Covalent 硅片公司, 2013 年 1 月更名為 GlobalWafers Japan,產品覆蓋全部尺寸的半導體硅片。
2016 年 6 月,環球晶圓以 3.2 億丹麥克朗(約人民幣 3.16 億元) 100%收購丹麥Topsil 半導體事業群, 生產 3 寸到 8 寸硅晶圓產品; 2016 年 12 月,環球晶圓宣布完成收購全球第四大硅片廠 SunEdision Semiconductor,交易價格為 6.83 億美元, 環球晶圓成為全球第三大半導體硅片供應商, 預計 2016 年市場份額為 17-19%。
環球晶圓擁有完整的晶圓生產線, 可以提供的硅片產品包括:拋光片、擴散片、退火晶片、磊晶片等。 產品應用已跨越電源管理元件、車用功率元件、信息通信元件、MEMS 元件等領域。
(4)德國 Siltronic
Siltronic AG 是一家總部位于德國慕尼黑的半導體硅片供應商, 前身是成立于 1968年的 Wacker-Chemitronic GmbH, 1994 年更名為 Wacker Siltronic GmbH, 2004 年再次更名為 Siltronic AG。 Slitronic 是全球首個推出 300mm 晶圓的公司。
目前公司的生產基地位于德國布格豪森、弗萊貝格、美國波特蘭和新加坡。 自 2014年 1 月起,公司與三星成立合資公司(公司持股 78%),在新加坡運行了全球最大的200mm(23 萬片/月) 和 300mm(32.5 萬片/月) 硅片廠。
Siltronic 目前為全球前二十大晶圓制造工廠供應硅片, 2015 年其中前十大客戶占公司收入的 65%。 在 2008 年公司的產能利用率僅僅為 60%, 如今 2016 下半年的產能利用率已經達到 100%。
(5)美國 SunEdison Semiconductor
SunEdison 前身是始創于 1959 年的美商休斯電子材料公司(MEMC),是全球硅材料鼻祖之一。 2009 年 MEMC 收購了還未上市的 SunEdison——當時北美最大的太陽能服務提供商,并在 2013 年將公司更名為 SunEdison。 然而由于全球光伏產業的激烈競爭, 在 2013 年,公司將旗下子公司 SunEdison Semiconductor(也就是原來 MEMC的半導體硅材料業務)進行分拆上市。
分拆半導體硅之后的 SunEdison,由于近些年激進的并購擴張, 以及全球光伏的不景氣, 導致其債務高企而深陷財務危機,并于 2016 年 4 月正式遞交 Chapter11 破產保護申請進入破產重整階段。 2016 年 8 月 28 日,保利協鑫宣布與 SunEdison 簽署協議,擬以約1.5 億美元的價格收購后者及其附屬企業 SunEdison Products Singapore、MEMC Pasadena、 Solaicx 的相關資產。
分拆出來的 SunEdison Semiconductor 于 2014年 5月正式在美國納斯達克上市,截止 2015 年底擁有 4400 名員工, 主要制造工廠在美國本土、意大利、日本和韓國。 在半導體硅材料方面,公司主要提供 200mm 和 300mm 硅片(PW 拋光片、 SOI絕緣體上硅、EPI 外延片、MDZ 魔術潔凈區硅片等),可用于高端邏輯器件、NAND/DRAM存儲芯片、 MPU/MCU、 CIS、 RF 射頻、模擬/ASIC 芯片等領域。
2016年10月臺灣晶圓廠商環球晶圓以6.8億美元(包括SunEdisonSemiconductor 現有凈債務)收購SunEdison Semiconductor全部流通在外普通股。2016 年12月6日收購正式完成,環球晶圓成為全球第三大半導體硅材料供應商。合并后的公司將結合環球晶圓頂尖的營運模式與市場優勢以及 SunEdisonSemiconductor 遍及全球的網絡和產品研發能力。環球晶圓預期將大幅提升生產產能、增加產品線與全球客戶群,不僅可以拓展韓國及歐洲客戶,也可一并取得 SOI 晶圓之技術和產能,財務規模也將顯著擴大。
(6)韓國 LG Siltron
LG Siltron 是韓國國內唯一一家本土半導體硅片生產商,公司成立于 1993 年。 1991年公司合并了韓國 Lucky Advanced Materials 的硅片業務部門, 1995 年合并了韓國Dongyang Electronic Metals 的硅片部門。1996 年推出商業化量產的 200mm 硅片,2002年推出 300mm 硅片, 2014 年推出 450mm 硅片。
公司目前主要供應高純單晶硅錠和不同尺(150mm/200mm/300mm/450mm)規格的拋光片(用于 DRAM、 FLASH、 顯示驅動等領域)和外延片(用于 MCU、 CIS、電源管理芯片等領域)。
中國大陸半導體硅晶片狀況
目前,中國大陸半導體硅片供應商主要生產 6 英寸及以下硅片, 8 英寸(200mm)產品僅有北京有研總院、 浙江金瑞泓、 昆山中辰(臺灣環球晶圓子公司) 等少數廠商生產。在 8 寸晶圓方面,大陸目前已有產線的月產能共計 70 萬片/月,興建中的產能為 26.5萬片/月。 而具備 8 寸生產能力的有浙江金瑞泓、昆山中辰(臺灣環球晶圓子公司)、北京有研總院,合計月產能為 9.3 萬片/月,遠遠達不到需求。
12 英寸(300mm) 硅片方面, 目前中國的總需求約為 42 萬片/月,預計到 2018 年總需要為 109 萬片/月。而目前中國大陸還不具備 300mm 電子級硅片的生產能力,最快也要到 2017 年底,上海新昇半導體預計完成第一期產品投產,計劃月產 15 萬片,到2020 年第二期產品投產,計劃月產 30 萬片,與龐大的需求相比仍然那是遠遠不夠。

中國大陸半導體硅片供應商
(1)上海新昇半導體上海新昇半導體科技有限公司成立于 2014 年 6 月,坐落于上海臨港重裝備區內,占地 150 畝,總投資 68 億元,一期總投資 23 億元。 公司創始人張汝京, 是大陸半導體行業教父級人物, 曾任臺灣世大晶圓廠半導體總經理, 2000 年創辦中芯國際, 2014 年進軍大硅片領域。
公司由上海新陽、興森科技、 上海硅產業投資有限公司、 上海皓芯投資管理有限公司(張汝京為首的核心技術團隊)合資成立。 2016 年 6 月, 上海硅產業投資有限公司對其進行增資,成為最大股東持股比例 42.31%, 其后為上海新陽(24.36%)、興森科技(20.51%)、 上海皓芯投資管理有限公司(12.82%)。
新昇半導體一期預計在 16 年年底開始量產, 在 2017 年底實現月產能 15 萬片,最終的月產能為 15 萬片 12 英寸和 5 萬片 8 英寸硅片, 預計 2021-2022 年, 最終將形成300mm 硅片 60 萬片/月的產能,年產值達到 60 億元,達到世界先進水平。
新昇半導體第一期目標致力于在我國研究、開發適用于 40-28nm 節點的 300mm 硅單晶生長、硅片加工、外延片制備、硅片分析檢測等硅片產業化成套量產工藝;建設 300毫米半導體硅片的生產基地,實現 300 毫米半導體硅片的國產化,充分滿足我國極大規模集成電路產業對硅襯底基礎材料的迫切要求。
公司計劃生產的產品包括: 300mm 的拋光片、退火片、外延片、 Monitor Wafer、Test Wafer 和 SOI 襯底硅片等。 新昇半導體的核心團隊由來自中國大陸、中國臺灣、日本、美國、韓國、歐洲等多個國家和地區的資深專家和各類專業人士構成,均為半導體硅片行業的一流技術和管理人才,有著多年 300mm 大硅片研發與生產實戰經驗。
(2)上海新傲半導體
上海新傲科技有限公司成立于 2001 年, 由中科院上海微系統所牽頭,聯合中外投資者設立, 由王曦院士和其團隊建立之初,就一直專注于 SOI。 2009 年 6 月整體變更改制為上海新傲科技股份有限公司,是一家致力于高端硅基材料研發與生產的高新技術企業。
2010 年 12 月,新傲北區新廠建成投產。 目前,新傲的 EPI 產能已擴充至兩倍以上,SOI 產能也實現規模化。而且兩項業務均已突破 8 英寸技術,并實現產業化。 2014 年 5月 23 日,新傲與法國 Soitec(2015 年全球第 7 大半導體硅片廠) 達成戰略合作協議,啟動了國際性產業合作。 2015 年 9 月,新傲與 Soitec 合作,成功制備出第一批基于注氫層轉移技術的 8 英寸 SOI 晶圓。
新傲公司目前是中國最大的 SOI 材料生產基地,也是世界上屈指可數的 SOI 材料規模化供應商之一。 擁有 SIMOX(注氧隔離)、 Bonding(鍵合)和 Simbond(完全自主開發的 SOI 新技術)和 Smart-cut 四類 SOI 晶片制造技術,能夠提供 100mm(4 英寸)、 125mm(5 英寸)和 150mm(6 英寸) SOI 晶片和 SOI 外延片,能批量提供 8 英寸 SOI 片。
新傲公司豐富的產品能夠覆蓋 SOI 的所有應用領域,產品質量和技術能力得到了國際著名公司的認可。 目前,新傲公司的產品 90%以上銷售到美、日、歐、俄、韓、臺灣和新加坡等地,并成為 NXP、 TOSHIBA、 Global Foundries、 Vanguard、 Hitachi、CSMC、 Mellanox 等國際知名公司的供貨商。
新傲公司目前也是中國技術領先的 EPI 外延硅片供應商。 作為國內首家合資外延廠商,新傲公司可以提供 4-6 英寸的所有規格與要求的外延硅產品和外延加工服務,現已開始批量提供 8 英寸外延片。新傲公司的外延客戶現已遍及美、日、 韓、臺、俄、印等國家和地區,其中包括日本三菱、夏普、 VISHAY、華潤上華等國際知名公司。
(3)浙江金瑞泓
浙江金瑞泓科技股份有限公司是一家致力于半導體材料研發與生產的高新技術企業,創建于 2000 年 6 月,位于寧波市保稅區,2011 年 11 月由寧波立立電子股份有限公司更名而來。具有硅單晶錠、硅研磨片、硅拋光片、硅外延片、功率芯片制造的產業鏈最為完整的半導體企業。
在 2003 年聯合浙江大學硅材料國家重點實驗室成功拉制我國第一根具有自主知識產權的超大規模集成電路用 12 英寸摻氮硅單晶。公司主營產品為技術含量高、附加值高的各尺寸硅片, 其中 8 英寸拋光片和外延片在 2009 年開始批量生產并銷售,率先實現我國 8 英寸硅片正片供應零的突破。
產品廣泛應用于集成電路、分立器件等領域,約 40%銷往到美國、歐洲、新加坡、日本、韓國和中國臺灣等國家與地區的知名晶圓廠商,包括 ONsemi、 Fairchild、 IR、TI、 NEC 等國際知名公司,同時也是中芯國際、華虹 NEC、上海先進、蘇州和艦、杭州士蘭等國內相關企業的重要供應商。
(4)洛陽單晶硅
洛陽單晶硅集團是國家投資興建的、為科研、信息產業、新能源產業提供硅材料的高新技術企業。其前身是洛陽單晶硅廠, 1998 年改制為洛陽單晶硅有限責任公司, 2014年 8 月更名為洛陽單晶硅集團有限責任公司。目前洛單集團下轄 3 個子公司:麥斯克電子材料有限公司、洛陽樂擔商貿有限公司,河南洛單半導體技術有限公司。
洛陽單晶硅廠始建于 1965 年,第一個從日本引進技術和裝備、在國內最早成立的國有大型硅材料生產企業。 1995 年,洛單集團與美國 MEMC 公司(SunEdisonSemiconductor 的前身)合資成立的麥斯克電子材料有限公司,是國內硅片制造業第一家中外合資企業。
2000 年 8 月,洛單集團劃歸河南省,成為河南省人民政府國有資產監督管理委員會管理的省管大型國有企業。
2013 年 6 月,搬遷擴產 120M 平方英寸/年電路級硅拋光片項目動工興建。項目總投資 10.98 億元,占地 150 畝。 2014 年 10 月由基建轉入設備聯機調試和試運行階段。該項目建成并達產后,可年產 5 英寸電路級硅拋光片 112 萬片, 6 英寸電路級硅拋光片360 萬片,并具有研發及生產8英寸硅拋光片的能力,可實現 5 萬片/月 8 英寸硅拋光片的生產能力。
洛單集團的主導產品為半導體電路級硅單晶及硅拋光片, 產品廣泛用于科研、信息產業等。自行研制成功國內第一批 4、 5、 6 英寸背封拋光片生產工藝等 10 多項技術,填補了國內半導體硅材料加工領域的空白。 產品多次成功用于運載火箭、洲際導彈、人造衛星發射和核潛艇等試驗。