芯東西 6 月 2 日?qǐng)?bào)道，上周四，上海硅產(chǎn)業(yè)集團(tuán)股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱“滬硅集團(tuán)”）旗下子公司上海新昇將出資 15.5 億元，與大基金二期等多個(gè)出資方共同投資 67.9 億元，在上海臨港建設(shè) 30 萬片集成電路用 300mm（12 英寸）高端硅片擴(kuò)產(chǎn)項(xiàng)目。
這是繼德國世創(chuàng)（Siltronic）、日本勝高（SUMCO）、中國臺(tái)灣環(huán)球晶圓和韓國 SK siltron 四大國際巨頭自去年 10 月陸續(xù)被曝光、宣布投資擴(kuò)產(chǎn) 300mm 硅片后，中國大陸硅片玩家最新的擴(kuò)產(chǎn)舉動(dòng)。
硅片是芯片制造的主要材料，是芯片材料成本中占比最高的一類材料。2021 年全球缺芯潮中，占據(jù)了一半以上市場(chǎng)的日本信越化學(xué)、日本勝高（SUMCO）兩大硅片龍頭最先漲價(jià)，帶動(dòng)了下游的晶圓制造成本上漲。
相比之下，中國大陸硅片廠商的市場(chǎng)占有率較小，且主要以 200mm（8 英寸）及以下尺寸的硅片為主，難以滿足本土 300mm（12 英寸）晶圓制造的需求。2017 年，“中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)教父”張汝京創(chuàng)辦的上海新昇首次實(shí)現(xiàn) 300mm 硅片量產(chǎn)，打破了國際巨頭對(duì)大硅片的壟斷。
如今除了滬硅集團(tuán)，立昂微、中環(huán)股份、超硅半導(dǎo)體、中欣晶圓、奕斯偉等大陸硅片玩家也實(shí)現(xiàn)了 300mm 硅片的量產(chǎn)，有研硅正建設(shè) 300mm 硅片產(chǎn)線，這些國產(chǎn)硅片企業(yè)正成為殺入大硅片市場(chǎng)的新興力量。
據(jù)芯東西不完全統(tǒng)計(jì)，當(dāng)前國產(chǎn)硅片玩家 300mm 硅片產(chǎn)能合計(jì)已超過 162 萬片 / 月，待滬硅集團(tuán)、中環(huán)股份和奕斯偉等玩家的新產(chǎn)線投產(chǎn)后，國產(chǎn) 300mm 硅片產(chǎn)能或?qū)⒊^ 265 萬片 / 月。
一、張汝京創(chuàng)辦，上海新昇從 0 到 1 實(shí)現(xiàn)大硅片量產(chǎn)
硅片是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的基石，集成電路用硅片更是在純度和表面潔凈度等指標(biāo)上有著極高的要求，為了避免內(nèi)部缺陷，其純凈度一般在 11 個(gè) 9 以上（99.999999999%），表面雜質(zhì)含量要小于百億分之一。
在摩爾定律影響下，為了降低芯片成本，硅片的尺寸不斷變大。而半導(dǎo)體硅片直徑越大，在單片硅片上可生產(chǎn)的芯片數(shù)量就越多，邊緣損失的部分就越小，單顆芯片的成本就越低。
▲ 200mm 硅片和 300mm 硅片的區(qū)別（圖片來源：首創(chuàng)證券）
在同樣的工藝下，12 英寸硅片的可使用面積超過 8 英寸硅片的 2 倍，可使用率是 8 英寸硅片的 2.5 倍左右。
目前全球主流的硅片規(guī)格是直徑為 200mm（8 英寸）和 300mm（12 英寸）的硅片，7nm 及以下的先進(jìn)制程芯片也在不斷推動(dòng) 300mm 硅片的需求。SEMI（國際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)）數(shù)據(jù)顯示，2019 年，全球 300mm 硅片出貨面積占比已經(jīng)達(dá)到 67.22%。
▲ 2019 年-2025 年，7nm 與 5nm 及以下先進(jìn)制程所需 300mm 硅片產(chǎn)能（圖片來源：日本勝高）
此外，自 2021 年開始的芯片短缺，推動(dòng)了全球晶圓廠建設(shè)熱潮，2020 年-2024 年 SEMI 預(yù)計(jì)將新增 30 余家 300mm 晶圓廠，其中中國大陸將新增 8 家，大陸的 300mm 芯片產(chǎn)能在全球占比將從 2015 年的 8% 提升至 2024 年的 20%，這都對(duì) 300mm 大硅片的產(chǎn)能提出了需求。
和需求日益高漲相反的是，在 300mm 硅片上，中國大陸硅片廠商產(chǎn)能不足、市場(chǎng)份額較低，本土晶圓制造企業(yè)的 300mm 硅片主要依靠進(jìn)口，仰仗于日本、韓國、中國臺(tái)灣地區(qū)等地。
一直到 2017 年，上海新昇半導(dǎo)體才成為中國首家量產(chǎn) 300mm 硅片的企業(yè)。
上海新昇創(chuàng)建于 2014 年 6 月，由中芯國際創(chuàng)始人張汝京創(chuàng)辦，是國內(nèi)首個(gè) 300mm 大硅片項(xiàng)目的實(shí)施主體，承擔(dān)了國家 02 專項(xiàng)中“40-28 納米集成電路制造用 300 毫米硅片”項(xiàng)目。
▲ 上海新昇“40-28 納米集成電路制造用 300 毫米硅片”項(xiàng)目奠基儀式（圖片來源）
從中芯國際離開后，張汝京創(chuàng)辦、投資了映瑞光電等多家 LED 公司。度過競(jìng)業(yè)禁止期后，他受邀在上海臨港重裝備區(qū)內(nèi)創(chuàng)辦了上海新昇半導(dǎo)體，由滬硅產(chǎn)業(yè)控股，總投資約 68 億元，專注于 300mm 硅片。
上海新昇的創(chuàng)建，從一開始就是為了突破 300mm 大硅片的工藝和技術(shù)瓶頸，在吸收國際 300mm 硅片技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過研發(fā)創(chuàng)新解決了國內(nèi) 300mm 硅片依賴進(jìn)口的局面。
2015 年，上海新昇一期廠房開工建設(shè)，02 專項(xiàng)的“40-28nm 集成電路制造用 300mm 硅片技術(shù)研發(fā)”項(xiàng)目舉行奠基儀式；2016 年，其第一個(gè)晶棒下線；2017 年上海新昇實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，且第一片產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)銷售。
▲ 上海新昇第一批 300mm 大硅片單晶棒
2017 年上海新昇實(shí)現(xiàn) 300mm 硅片量產(chǎn)后，張汝京任職期滿，宣布離開上海新昇。對(duì)于這次離開，張汝京坦言，300mm 硅晶圓本來就是幫國家做的，相比之下，他對(duì) IDM（垂直制造模式）更感興趣。
張汝京的離開并沒有讓上海新昇的發(fā)展步伐放緩，2018 年其正片通過認(rèn)證，月產(chǎn)能達(dá) 10 萬片 / 月；2019 年，上海新昇 28nm 邏輯、3D NAND 存儲(chǔ)正片認(rèn)證通過；2020 年先進(jìn)制程邏輯認(rèn)證通過，其 02 專項(xiàng)“40-28nm 集成電路制造用 300mm 硅片技術(shù)研發(fā)”項(xiàng)目通過驗(yàn)收；2021 年其第二個(gè) 30 萬片 / 月廠房開工。
▲ 上海硅產(chǎn)業(yè)集團(tuán)總裁、上海新昇 CEO 邱慈云
2021 年中國集成電路年會(huì)上，上海硅產(chǎn)業(yè)集團(tuán)總裁、上海新昇 CEO 邱慈云總結(jié)稱，上海新昇每年都有新的動(dòng)作。
在本次投資的 67.9 億元項(xiàng)目預(yù)計(jì)于 2024 年底達(dá)產(chǎn)，達(dá)產(chǎn)后上海新昇將新增 30 萬片 / 月 300mm 半導(dǎo)體硅片產(chǎn)能，其集成電路用 300mm 半導(dǎo)體硅片總產(chǎn)能將達(dá)到 60 萬片 / 月。從 2014 年至今，上海新昇以及其背后的滬硅集團(tuán)實(shí)現(xiàn)了中國大陸 300mm 大硅片從 0 到 1 的突破。
二、國產(chǎn) 300mm 大硅片軍團(tuán)擴(kuò)張，未來產(chǎn)能將達(dá) 135 萬片 / 月
近年來，中國大陸硅片產(chǎn)業(yè)發(fā)展加速，除了滬硅集團(tuán)，還有中環(huán)股份、立昂微、麥克斯、中晶科技等多家上市公司，有研硅等企業(yè)也在沖刺科創(chuàng)板。
如今已經(jīng)具備集成電路用 300mm 大硅片量產(chǎn)能力的上市公司有滬硅集團(tuán)、中環(huán)股份和立昂微三家，此外，有研硅、超硅半導(dǎo)體、中欣晶圓和奕斯偉等國產(chǎn)硅片玩家也邁入了 300mm 硅片時(shí)代。
根據(jù)滬硅集團(tuán)、中環(huán)股份和立昂微的年報(bào)，三家公司的 300mm 硅片產(chǎn)能分別為 30 萬片 / 月、17 萬片 / 月和 180 萬片 / 年，合計(jì)約為 62 萬片 / 月；中欣晶圓和奕斯偉的 300mm 硅片產(chǎn)能分別為 240 萬片 / 年和 50 萬片 / 月，其合計(jì)約為 70 萬片 / 月；據(jù)媒體報(bào)道，超硅半導(dǎo)體 300mm 硅片產(chǎn)能約為 30 萬片 / 月。
目前，7 家公司已投產(chǎn)項(xiàng)目產(chǎn)能合計(jì)約為 162 萬片 / 月。
▲ 據(jù)芯東西不完全統(tǒng)計(jì)，截至 2021 年年底中國大陸 300mm 硅片產(chǎn)能情況
中環(huán)股份成立于 1999 年，總部位于天津，前身為 1969 年創(chuàng)辦的天津市第三半導(dǎo)體器件廠，主營業(yè)務(wù)包括集成電路用硅片和光伏硅片。
2017 年，中環(huán)股份在江蘇宜興啟動(dòng) 300mm 集成電路用大硅片生產(chǎn)與制造項(xiàng)目，總投資達(dá) 30 億美元。該項(xiàng)目一期已于 2020 年 9 月投產(chǎn)，300mm 硅片月產(chǎn)能達(dá) 15 萬片。
截至 2021 年末，中環(huán)股份 300mm 硅片產(chǎn)能達(dá) 17 萬片 / 月，預(yù)計(jì)到 2023 年底將實(shí)現(xiàn) 300mm 60 萬片 / 月的規(guī)模。
值得注意的是，中環(huán)股份的絕大部分收入來自于新能源光伏產(chǎn)業(yè)，其 5 月 26 日發(fā)布公告稱將變更募集資金，將原本用于“集成電路用 8-12 英寸半導(dǎo)體硅片之生產(chǎn)線”和“補(bǔ)充流動(dòng)資金”兩個(gè)項(xiàng)目的結(jié)余 9.76 億元投入到“年產(chǎn) 30GW 高純太陽能超薄硅單晶材料智慧工廠”項(xiàng)目中。公告稱，本次變更事項(xiàng)不會(huì)影響后續(xù)項(xiàng)目進(jìn)度。
▲ 中環(huán)股份變更募集資金說明
立昂微成立于 2002 年 3 月，當(dāng)前總部位于杭州，創(chuàng)始人為闕端麟院士。他是中國最早研究硅材料的科學(xué)家之一，曾任浙江大學(xué)副校長(zhǎng)，1991 年當(dāng)選中國科學(xué)院院士。
2000 年，他和李立本教授創(chuàng)辦了浙江金瑞泓科技股份有限公司，2010 年承擔(dān)了 02 專項(xiàng)的“200mm 硅片研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化及 300mm 硅片關(guān)鍵技術(shù)研究”項(xiàng)目。如今金瑞泓科技是立昂微的子公司之一。
▲ 浙江金瑞泓創(chuàng)始人闕端麟院士
立昂微主營業(yè)務(wù)包括含半導(dǎo)體硅片、半導(dǎo)體功率器件、化合物半導(dǎo)體射頻芯片，其 300mm 硅片產(chǎn)線建設(shè)于浙江衢州，年產(chǎn)能已達(dá) 180 萬片，覆蓋了 14nm 以上制程。立昂微的 300mm 硅片在圖像傳感器件和功率器件上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模出貨，目前主要銷售的 300mm 硅片產(chǎn)品包括拋光片測(cè)試片以及外延片正片。
有研硅成立于 2001 年 6 月，注冊(cè)資本約 10 億元，總部位于北京，前身為有研科技集團(tuán)有限公司（原北京有色金屬研究總院）401 室，自上世紀(jì) 50 年代開始研究硅材料。
根據(jù)其招股書，2006 年，有研硅展開 12 英寸硅片工藝研究，2020 年底其 300mm 集成電路用大硅片項(xiàng)目在山東德州開工，預(yù)計(jì)產(chǎn)能為 360 萬片 / 年。
▲ 有研硅公司
中欣晶圓成立于 2017 年，總部位于杭州，2020 年內(nèi)部整合后，涵蓋了寧夏中欣晶圓半導(dǎo)體科技有限公司及上海中欣晶圓半導(dǎo)體科技有限公司的業(yè)務(wù)，具備從半導(dǎo)體單晶硅棒到 100mm / 200mm / 300mm 的硅片生產(chǎn)能力，其 300mm 硅片年產(chǎn)能 240 萬片，約合 20 萬片 / 月。
奕斯偉創(chuàng)辦于 2016 年 3 月，總部位于北京，業(yè)務(wù)涵蓋芯片、硅材料和先進(jìn)封測(cè)三個(gè)領(lǐng)域。其現(xiàn)任董事長(zhǎng)為京東方創(chuàng)始人王東升。2019 年 6 月他卸任京東方董事長(zhǎng)后，受邀加入奕斯偉，2020 年 2 月任奕斯偉董事長(zhǎng)。
2017 年第四季度，奕斯偉在西安啟動(dòng) 300mm 硅片項(xiàng)目，總投資 110 億元，分兩期進(jìn)行。其一期工廠產(chǎn)能為 50 萬片 / 月，產(chǎn)品為拋光片和外延片，主要應(yīng)用于邏輯芯片、閃存芯片、DRAM 存儲(chǔ)芯片、圖像傳感器和顯示驅(qū)動(dòng)芯片等。
超硅半導(dǎo)體成立于 2008 年，總部位于上海松江，重慶超硅為其子公司，專注于 200mm 硅片。上海超硅則專注于 300mm 拋光片以及薄層外延片等，其上海工廠已于 2020 年投入使用。據(jù)媒體報(bào)道，上海超硅 300mm 產(chǎn)能達(dá) 30 萬片 / 月。
日本勝高估計(jì)，2024 年，全球 300mm 硅片需求將接近 900 萬片 / 月；到 2026 年，全球每月需求將超過千萬片。相比之下，國產(chǎn)玩家的 300mm 硅片產(chǎn)能或仍將落后于國際硅片巨頭。
▲ 2019 年-2026 年，全球 300mm 硅片需求預(yù)測(cè)（圖片來源：日本勝高）
三、業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型、并購、國資參股打造國產(chǎn)大硅片玩家
從國產(chǎn)玩家的成長(zhǎng)過程來看，已上市的滬硅集團(tuán)、中環(huán)股份、立昂微和正在沖刺科創(chuàng)板的有研硅分別呈現(xiàn)了不同的發(fā)展路徑與方向。
滬硅集團(tuán)在實(shí)現(xiàn) 300mm 硅片量產(chǎn)后，收購了全球第七大硅片廠商芬蘭 Okmetic，并通過認(rèn)購法國 Soitec 定向增發(fā)的股份成為了這家 SOI 硅片龍頭的最大股東之一。
中環(huán)股份和立昂微則由其他業(yè)務(wù)橫跨至集成電路用硅片領(lǐng)域。中環(huán)股份業(yè)務(wù)主要包括光伏硅片和集成電路用硅片，2021 年其新能源光伏領(lǐng)域營收占比超過 93.54%，半導(dǎo)體行業(yè)收入僅占 5.17%；立昂微業(yè)務(wù)則包括半導(dǎo)體硅片、半導(dǎo)體功率器件和化合物半導(dǎo)體射頻芯片三類，其 2021 年硅片營收占比達(dá) 57.4%。
▲ 中環(huán)股份 2021 年各業(yè)務(wù)收入占比情況（圖片來源：中環(huán)股份 2021 年年度報(bào)告）
有研硅則是出自有研科技集團(tuán)有限公司（原北京有色金屬研究總院）的 401 室，自上世紀(jì) 50 年代開始硅材料研究，有著半個(gè)多世紀(jì)的技術(shù)積累。
如今其控股股東是日本株式會(huì)社 RS Technologies，該公司是目前全球最大的半導(dǎo)體晶圓片再生制造企業(yè)（個(gè)人控股，國資委間接參股）。兩者的結(jié)合打造了如今的有研硅。
▲ 有研硅股權(quán)結(jié)構(gòu)
從如今的國產(chǎn)大硅片玩家的發(fā)展來看，硅材料企業(yè)的業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型、企業(yè)并購和國資入股等方式，對(duì)國產(chǎn)大硅片的發(fā)展有著重要的推動(dòng)作用。但如果追溯源頭，仍脫不開自主的工藝、技術(shù)突破，這仍將是未來國產(chǎn)硅片產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。
在滬硅集團(tuán)、中環(huán)股份、立昂微、有研硅等國產(chǎn)硅片玩家加大投產(chǎn)、建廠的同時(shí)，日本勝高、中國臺(tái)灣地區(qū)環(huán)球晶圓、德國世創(chuàng)和韓國 SK siltron 等國際巨頭也在加大投資力度，掀起了建廠潮。
勝高計(jì)劃投資 20.5 億美元，在其位于日本佐賀縣現(xiàn)有廠區(qū)的旁邊建設(shè)新廠，生產(chǎn)用于先進(jìn)制程邏輯芯片的 300mm 硅片，預(yù)計(jì)將于 2023 年下半年分階段投產(chǎn)。
環(huán)球晶圓雖然收購世創(chuàng)失敗，但將在亞洲、歐洲和美國等地投資建設(shè) 300mm、200mm、SOI 硅片、SiC 硅片等，總投資金額超千億新臺(tái)幣，新產(chǎn)線將從 2023 年開始陸續(xù)投產(chǎn)。
▲ 環(huán)球晶圓收購德國世創(chuàng)失敗、轉(zhuǎn)而投資建廠公告（圖片來源：環(huán)球晶圓）
世創(chuàng)也計(jì)劃投資 7.9 億美元，在新加坡建設(shè)新廠區(qū)，生產(chǎn) 300mm 硅片，預(yù)計(jì)于 2024 年初投產(chǎn)。
SK siltron 則計(jì)劃投資 8.6 億美元，擴(kuò)建其位于韓國龜尾的工廠，加大 300mm 硅片產(chǎn)能，預(yù)計(jì)于 2024 年大規(guī)模投產(chǎn)。
結(jié)語：國產(chǎn)大硅片正擴(kuò)產(chǎn)，或?qū)⒋蚱茋H龍頭壟斷
硅片作為最主要的芯片材料之一，在供應(yīng)鏈中有著重要的作用。2020 年下半年開始的全球缺芯中，合計(jì)占據(jù)了 50% 以上市場(chǎng)份額的日本勝高和信越化學(xué)率先漲價(jià)，占據(jù)了議價(jià)的主動(dòng)權(quán)。
自 2017 年以來，以滬硅集團(tuán)為首的國產(chǎn)硅片企業(yè)正快速擴(kuò)產(chǎn)，殺入 300mm 大硅片市場(chǎng)，提升國產(chǎn)硅片產(chǎn)業(yè)的地位和市場(chǎng)份額，或?qū)⒋蚱茋H龍頭的壟斷，掌握供應(yīng)鏈中的主動(dòng)權(quán)。
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