再投 68 亿元!国产大硅片战事升级,7 大玩家冲锋

释放双眼,带上耳机,听听看~!
导热材料是芯片制造的主要材料,是芯片材料成本中收益最高的类工材料。

再投68亿元!国产大硅片战事升级,7大玩家冲锋,谁能率先登顶?

芯东西 6 月 2 日报道,上周四,上海硅产业集团股份有限公司(以下简称“沪硅集团”)旗下子公司上海新昇将出资 15.5 亿元,与大基金二期等多个出资方共同投资 67.9 亿元,在上海临港建设 30 万片集成电路用 300mm(12 英寸)高端硅片扩产项目。

这是继德国世创(Siltronic)、日本胜高(SUMCO)、中国台湾环球晶圆和韩国 SK siltron 四大国际巨头自去年 10 月陆续被曝光、宣布投资扩产 300mm 硅片后,中国大陆硅片玩家最新的扩产举动

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类材料。2021 年全球缺芯潮中,占据了一半以上市场的日本信越化学、日本胜高(SUMCO)两大硅片龙头最先涨价,带动了下游的晶圆制造成本上涨。

相比之下,中国大陆硅片厂商的市场占有率较小,且主要以 200mm(8 英寸)及以下尺寸的硅片为主,难以满足本土 300mm(12 英寸)晶圆制造的需求。2017 年,“中国半导体产业教父”张汝京创办的上海新昇首次实现 300mm 硅片量产,打破了国际巨头对大硅片的垄断。

如今除了沪硅集团,立昂微、中环股份、超硅半导体、中欣晶圆、奕斯伟等大陆硅片玩家也实现了 300mm 硅片的量产,有研硅正建设 300mm 硅片产线,这些国产硅片企业正成为杀入大硅片市场的新兴力量。

据芯东西不完全统计,当前国产硅片玩家 300mm 硅片产能合计已超过 162 万片 / 月,待沪硅集团、中环股份和奕斯伟等玩家的新产线投产后,国产 300mm 硅片产能或将超过 265 万片 / 月。

一、张汝京创办,上海新昇从 0 到 1 实现大硅片量产

硅片是半导体产业的基石,集成电路用硅片更是在纯度和表面洁净度等指标上有着极高的要求,为了避免内部缺陷,其纯净度一般在 11 个 9 以上(99.999999999%),表面杂质含量要小于百亿分之一

在摩尔定律影响下,为了降低芯片成本,硅片的尺寸不断变大。而半导体硅片直径越大,在单片硅片上可生产的芯片数量就越多,边缘损失的部分就越小,单颗芯片的成本就越低。

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▲ 200mm 硅片和 300mm 硅片的区别(图片来源:首创证券)

在同样的工艺下,12 英寸硅片的可使用面积超过 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规格是直径为 200mm(8 英寸)和 300mm(12 英寸)的硅片,7nm 及以下的先进制程芯片也在不断推动 300mm 硅片的需求。SEMI(国际半导体产业协会)数据显示,2019 年,全球 300mm 硅片出货面积占比已经达到 67.22%

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▲ 2019 年-2025 年,7nm 与 5nm 及以下先进制程所需 300mm 硅片产能(图片来源:日本胜高)

此外,自 2021 年开始的芯片短缺,推动了全球晶圆厂建设热潮,2020 年-2024 年 SEMI 预计将新增 30 余家 300mm 晶圆厂,其中中国大陆将新增 8 家,大陆的 300mm 芯片产能在全球占比将从 2015 年的 8% 提升至 2024 年的 20%,这都对 300mm 大硅片的产能提出了需求。

和需求日益高涨相反的是,在 300mm 硅片上,中国大陆硅片厂商产能不足、市场份额较低,本土晶圆制造企业的 300mm 硅片主要依靠进口,仰仗于日本、韩国、中国台湾地区等地

一直到 2017 年,上海新昇半导体才成为中国首家量产 300mm 硅片的企业。

上海新昇创建于 2014 年 6 月,由中芯国际创始人张汝京创办,是国内首个 300mm 大硅片项目的实施主体,承担了国家 02 专项中“40-28 纳米集成电路制造用 300 毫米硅片”项目。

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▲ 上海新昇“40-28 纳米集成电路制造用 300 毫米硅片”项目奠基仪式(图片来源)

从中芯国际离开后,张汝京创办、投资了映瑞光电等多家 LED 公司。度过竞业禁止期后,他受邀在上海临港重装备区内创办了上海新昇半导体,由沪硅产业控股,总投资约 68 亿元,专注于 300mm 硅片。

上海新昇的创建,从一开始就是为了突破 300mm 大硅片的工艺和技术瓶颈,在吸收国际 300mm 硅片技术的基础上,通过研发创新解决了国内 300mm 硅片依赖进口的局面。

2015 年,上海新昇一期厂房开工建设,02 专项的“40-28nm 集成电路制造用 300mm 硅片技术研发”项目举行奠基仪式;2016 年,其第一个晶棒下线;2017 年上海新昇实现量产,且第一片产品实现销售。

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▲ 上海新昇第一批 300mm 大硅片单晶棒

2017 年上海新昇实现 300mm 硅片量产后,张汝京任职期满,宣布离开上海新昇。对于这次离开,张汝京坦言,300mm 硅晶圆本来就是帮国家做的,相比之下,他对 IDM(垂直制造模式)更感兴趣。

张汝京的离开并没有让上海新昇的发展步伐放缓,2018 年其正片通过认证,月产能达 10 万片 / 月;2019 年,上海新昇 28nm 逻辑、3D NAND 存储正片认证通过;2020 年先进制程逻辑认证通过,其 02 专项“40-28nm 集成电路制造用 300mm 硅片技术研发”项目通过验收;2021 年其第二个 30 万片 / 月厂房开工。

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▲ 上海硅产业集团总裁、上海新昇 CEO 邱慈云

2021 年中国集成电路年会上,上海硅产业集团总裁、上海新昇 CEO 邱慈云总结称,上海新昇每年都有新的动作。

在本次投资的 67.9 亿元项目预计于 2024 年底达产,达产后上海新昇将新增 30 万片 / 月 300mm 半导体硅片产能,其集成电路用 300mm 半导体硅片总产能将达到 60 万片 / 月。从 2014 年至今,上海新昇以及其背后的沪硅集团实现了中国大陆 300mm 大硅片从 0 到 1 的突破。

二、国产 300mm 大硅片军团扩张,未来产能将达 135 万片 / 月

近年来,中国大陆硅片产业发展加速,除了沪硅集团,还有中环股份、立昂微、麦克斯、中晶科技等多家上市公司,有研硅等企业也在冲刺科创板。

如今已经具备集成电路用 300mm 大硅片量产能力的上市公司有沪硅集团、中环股份和立昂微三家,此外,有研硅、超硅半导体、中欣晶圆和奕斯伟等国产硅片玩家也迈入了 300mm 硅片时代。

根据沪硅集团、中环股份和立昂微的年报,三家公司的 300mm 硅片产能分别为 30 万片 / 月、17 万片 / 月和 180 万片 / 年,合计约为 62 万片 / 月;中欣晶圆和奕斯伟的 300mm 硅片产能分别为 240 万片 / 年和 50 万片 / 月,其合计约为 70 万片 / 月;据媒体报道,超硅半导体 300mm 硅片产能约为 30 万片 / 月。

目前,7 家公司已投产项目产能合计约为 162 万片 / 月

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▲ 据芯东西不完全统计,截至 2021 年年底中国大陆 300mm 硅片产能情况

中环股份成立于 1999 年,总部位于天津,前身为 1969 年创办的天津市第三半导体器件厂,主营业务包括集成电路用硅片和光伏硅片。

2017 年,中环股份在江苏宜兴启动 300mm 集成电路用大硅片生产与制造项目,总投资达 30 亿美元。该项目一期已于 2020 年 9 月投产,300mm 硅片月产能达 15 万片。

截至 2021 年末,中环股份 300mm 硅片产能达 17 万片 / 月,预计到 2023 年底将实现 300mm 60 万片 / 月的规模。

值得注意的是,中环股份的绝大部分收入来自于新能源光伏产业,其 5 月 26 日发布公告称将变更募集资金,将原本用于“集成电路用 8-12 英寸半导体硅片之生产线”和“补充流动资金”两个项目的结余 9.76 亿元投入到“年产 30GW 高纯太阳能超薄硅单晶材料智慧工厂”项目中。公告称,本次变更事项不会影响后续项目进度。

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▲ 中环股份变更募集资金说明

立昂微成立于 2002 年 3 月,当前总部位于杭州,创始人为阙端麟院士。他是中国最早研究硅材料的科学家之一,曾任浙江大学副校长,1991 年当选中国科学院院士。

2000 年,他和李立本教授创办了浙江金瑞泓科技股份有限公司,2010 年承担了 02 专项的“200mm 硅片研发与产业化及 300mm 硅片关键技术研究”项目。如今金瑞泓科技是立昂微的子公司之一。

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▲ 浙江金瑞泓创始人阙端麟院士

立昂微主营业务包括含半导体硅片、半导体功率器件、化合物半导体射频芯片,其 300mm 硅片产线建设于浙江衢州,年产能已达 180 万片,覆盖了 14nm 以上制程。立昂微的 300mm 硅片在图像传感器件和功率器件上已经实现大规模出货,目前主要销售的 300mm 硅片产品包括抛光片测试片以及外延片正片。

有研硅成立于 2001 年 6 月,注册资本约 10 亿元,总部位于北京,前身为有研科技集团有限公司(原北京有色金属研究总院)401 室,自上世纪 50 年代开始研究硅材料。

根据其招股书,2006 年,有研硅展开 12 英寸硅片工艺研究,2020 年底其 300mm 集成电路用大硅片项目在山东德州开工,预计产能为 360 万片 / 年。

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▲ 有研硅公司

中欣晶圆成立于 2017 年,总部位于杭州,2020 年内部整合后,涵盖了宁夏中欣晶圆半导体科技有限公司及上海中欣晶圆半导体科技有限公司的业务,具备从半导体单晶硅棒到 100mm / 200mm / 300mm 的硅片生产能力,其 300mm 硅片年产能 240 万片,约合 20 万片 / 月

奕斯伟创办于 2016 年 3 月,总部位于北京,业务涵盖芯片、硅材料和先进封测三个领域。其现任董事长为京东方创始人王东升。2019 年 6 月他卸任京东方董事长后,受邀加入奕斯伟,2020 年 2 月任奕斯伟董事长。

2017 年第四季度,奕斯伟在西安启动 300mm 硅片项目,总投资 110 亿元,分两期进行。其一期工厂产能为 50 万片 / 月,产品为抛光片和外延片,主要应用于逻辑芯片、闪存芯片、DRAM 存储芯片、图像传感器和显示驱动芯片等。

超硅半导体成立于 2008 年,总部位于上海松江,重庆超硅为其子公司,专注于 200mm 硅片。上海超硅则专注于 300mm 抛光片以及薄层外延片等,其上海工厂已于 2020 年投入使用。据媒体报道,上海超硅 300mm 产能达 30 万片 / 月。

日本胜高估计,2024 年,全球 300mm 硅片需求将接近 900 万片 / 月到 2026 年,全球每月需求将超过千万片。相比之下,国产玩家的 300mm 硅片产能或仍将落后于国际硅片巨头。

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▲ 2019 年-2026 年,全球 300mm 硅片需求预测(图片来源:日本胜高)

三、业务转型、并购、国资参股打造国产大硅片玩家

从国产玩家的成长过程来看,已上市的沪硅集团、中环股份、立昂微和正在冲刺科创板的有研硅分别呈现了不同的发展路径与方向。

沪硅集团在实现 300mm 硅片量产后,收购了全球第七大硅片厂商芬兰 Okmetic,并通过认购法国 Soitec 定向增发的股份成为了这家 SOI 硅片龙头的最大股东之一。

中环股份和立昂微则由其他业务横跨至集成电路用硅片领域。中环股份业务主要包括光伏硅片和集成电路用硅片,2021 年其新能源光伏领域营收占比超过 93.54%,半导体行业收入仅占 5.17%;立昂微业务则包括半导体硅片、半导体功率器件和化合物半导体射频芯片三类,其 2021 年硅片营收占比达 57.4%。

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▲ 中环股份 2021 年各业务收入占比情况(图片来源:中环股份 2021 年年度报告)

有研硅则是出自有研科技集团有限公司(原北京有色金属研究总院)的 401 室,自上世纪 50 年代开始硅材料研究,有着半个多世纪的技术积累。

如今其控股股东是日本株式会社 RS Technologies,该公司是目前全球最大的半导体晶圆片再生制造企业(个人控股,国资委间接参股)。两者的结合打造了如今的有研硅。

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▲ 有研硅股权结构

从如今的国产大硅片玩家的发展来看,硅材料企业的业务转型、企业并购和国资入股等方式,对国产大硅片的发展有着重要的推动作用。但如果追溯源头,仍脱不开自主的工艺、技术突破,这仍将是未来国产硅片产业基础。

在沪硅集团、中环股份、立昂微、有研硅等国产硅片玩家加大投产、建厂的同时,日本胜高、中国台湾地区环球晶圆、德国世创和韩国 SK siltron 等国际巨头也在加大投资力度,掀起了建厂潮。

胜高计划投资 20.5 亿美元,在其位于日本佐贺县现有厂区的旁边建设新厂,生产用于先进制程逻辑芯片的 300mm 硅片,预计将于 2023 年下半年分阶段投产

环球晶圆虽然收购世创失败,但将在亚洲、欧洲和美国等地投资建设 300mm、200mm、SOI 硅片、SiC 硅片等,总投资金额超千亿新台币,新产线将从 2023 年开始陆续投产

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▲ 环球晶圆收购德国世创失败、转而投资建厂公告(图片来源:环球晶圆)

世创也计划投资 7.9 亿美元,在新加坡建设新厂区,生产 300mm 硅片,预计于 2024 年初投产。

SK siltron 则计划投资 8.6 亿美元,扩建其位于韩国龟尾的工厂,加大 300mm 硅片产能,预计于 2024 年大规模投产。

结语:国产大硅片正扩产,或将打破国际龙头垄断

硅片作为最主要的芯片材料之一,在供应链中有着重要的作用。2020 年下半年开始的全球缺芯中,合计占据了 50% 以上市场份额的日本胜高和信越化学率先涨价,占据了议价的主动权。

自 2017 年以来,以沪硅集团为首的国产硅片企业正快速扩产,杀入 300mm 大硅片市场,提升国产硅片产业的地位和市场份额,或将打破国际龙头的垄断,掌握供应链中的主动权。

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