(1)12 英寸硅片是市场、技术和经济效益动态均衡的产品
12 英寸硅片目前主要应用于技术迭代最快的存储和逻辑芯片领域。目前全球最先进的逻辑芯片已进入 3 纳米制程,DRAM 已进入 1β际代,NAND Flash已进入 2YY 层堆叠结构。随着芯片线宽进一步升级,结构堆叠层数进一步增加,对作为“地基”的 12 英寸硅片的晶体缺陷控制水平、低翘曲度、超平坦度、超清洁度和外延膜层形貌与电学性能提出了更苛刻的要求。
对于拉晶工艺,需要更高的控制精度,通过对温度、提拉速度、籽晶和石英坩埚旋转速度、超导磁场等方面施加更为精密控制,不断提升晶体缺陷控制水平;对于成型、抛光和清洗工艺,需要不断优化设备、改进工艺、完善原材料配比,保障硅片品质;对于外延工艺,需要在外延设备的基础上自主优化核心部件,控制多重工艺参数,满足客户规格要求。
同时,12 英寸硅片投资规模大,一方面需要不断切入晶圆厂新工艺研发,增加认证种类,确保规模效应,消化固定成本;一方面需要通过工艺优化提升不同工序的投入产出比,确保成本竞争力。因此,12 英寸硅片是市场、技术和经济效益动态均衡的产品。
(2)晶圆产能不断向 12 英寸切换导致 12 英寸硅片产品种类更加丰富
首先,12 英寸硅片现有产品规格种类繁多。尤其是对于逻辑芯片晶圆代工厂客户,即使同一制程同一品类芯片制造,不同客户的工艺平台会有差异,对所采购硅片规格具有差别。同时,基于经济性考虑和产业技术水平迭代升级趋势,以功率分立器件和 CIS 为代表的晶圆厂产线开始从 8 英寸向 12 英寸切换。12英寸硅片厂商需要依据对未来下游市场发展趋势的研判,提前研发相应技术路线和新建产能。例如根据掺杂剂种类的不同,12 英寸硅片进一步细分为 P 型和 N型;根据掺杂浓度的不同,不同类别又可进一步分为轻掺和重掺。
鉴于逻辑和存储芯片主要采用 12 英寸晶圆产能制造,参考上表产品应用场景, P 型硅片全球 12 英寸硅片市场占比超过 90%,公司目前主要生产 12 英寸P 型硅片,第二工厂将生产 12 英寸 N 型硅片。
(3)国产厂商不仅需要自身努力,更需与国内产业链形成合力实现突破
首先,全球前五大厂商已形成较强技术优势,各家专利申请量门槛在 1,000项左右,最多达 3,500 项以上,国产厂商需要制定差异化的技术路线,规避知识产权风险。
其次,设备是工艺的核心。尤其是拉晶设备,全球前五大半导体硅片厂商或自主研发制造,或者购买第三方的拉晶设备供应商产品,并对与设备商联合研发的 IP 和 Know-How 签有严格的技术保密协议,其他厂商无法直接购买具有国际友商知识产权的设备。
即使采购第三方拉晶设备,也需硅片厂商自主设计所匹配的热场、石英坩埚和磁场等核心部件,形成自身的 IP 和 Know-How,方能保证晶体品质。第三,国内 12 英寸硅片产业起步晚,上游配套设备、原材料和耗材的国产化率极低。基于目前国际贸易摩擦风险,与国产供应商联合研发,不断验证是保障产业链安全的必然手段。
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