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新锐丨实现国产替代!新美光研制出450mm半导体级单晶硅棒

在Semicon China2020上,新美光(苏州)半导体科技有限公司发布了450mm(18寸)11个9纯度的半导体级单晶硅棒。据介绍,450mm半导体单晶硅棒采用国际最先进MCZ技术,代表国际先进水平,将改变国内无自主450mm半导体级单晶硅棒的局面。在国产芯片危难之际,在28nm以下晶圆厂实现国产替代。

逼出来的潜力 国产芯片原材料实现大突破

继中兴被制裁而大伤元气之后,华为在美国变本加厉地制裁之下,也不得不就是要求供应商转移工厂到中国,或其它方式绕开管制。而美国的制裁也越来越集中在芯片关键技术上。据了解,在芯片制造上,无论是台积电还是中芯国际,都需要单晶硅原材料,具体上硅片的纯度要求高,需要苛刻的生产环境,复杂的工艺,还涉及到晶向,电阻率等多项要求,一条生产线下来都要上百亿的投入。

在芯片原材料上,国内企业一直远远落后于国外,靠进口不仅价格高昂,排期也长期在苹果和三星之后,且受到各种限制,对芯片生产极其不利。直到2019年国内企业在某些领域逐步赶了上来,先是金瑞泓微电子在2019年研发出300mm(12寸)单晶硅棒,成功填补了我国在集成电路产业链上缺失的重要一环。而值此美国制裁越演越烈之际,新美光(苏州)半导体实现了国产450mm(18寸)半导体级单晶硅棒研制成功,国产芯片原材料实现了大突破,意味着中国芯片的成本有可能实现大幅降低。

新材料情报NMT | 新锐丨实现国产替代!新美光研制出450mm半导体级单晶硅棒

据悉,新美光(苏州)半导体科技有限公司成立于2013年1月,依托中科院苏州纳米所和中科院产业创新与育成中心,致力于先进半导体硅材料的研发及产业化,提供半导体硅片一揽子解决方案。芯片原材料可以自供,将在半导体晶圆厂自主化方面发挥重要作用,大幅降低芯片的成本的同时,也为终端产品提供了更高的竞争力。

市场需求刺激国产替代加速前进

根据全球300mm(12英寸)和450mm(18英寸)晶圆Fab的产品和数量预测,因此300mm硅片在未来至少25年的时间里,也将继续保持发展的态势,并保持主流地位。据市场预测,12英寸硅片在2022年左右达到市场份额的峰值。而在摩尔定律的驱动下,随着18寸硅片的生产技术逐渐成熟,市场化进程加速,12英寸将朝着18英寸过渡。但截至目前,18英寸(450mm)的硅片对于全球半导体产业发展的关键在于半导体设备供应商,包括应用材料等企业缺乏研发和生产的积极性。生产450mm硅片不是简单地把腔体的直径放大,而是需要重新设计和制造相应的设备,面对巨大的资本开支和高端技术人才的引进等难题,企业需要慎重考虑未来的市场是否有足够的投资回报率,以寻找成熟的时机进入市场。SEMI曾预测每个450mm晶圆厂将耗资100亿美元,但单位面积芯片成本只下降8%。因此,成本下降接下来将是决定450mm硅片成功的关键。然而芯片的制造成本,不仅与设备有关,还与配套的产业链有关。只有实现芯片制造商与设备制造商实现双赢,才能持续进步与发展。因此,尽管450mm硅片是大势所趋,但未来向450mm硅片过渡,估计要比向300mm硅片过渡更为复杂与困难,可能周期会更长一些。何时真正的开始过渡,以及全球有多少厂家愿意出资70亿美元~100亿美元投资建厂尚有待观察,这也是目前似乎存有不同观点的症结所在,因为可能只有销售额达到或接近200亿美元的企业才能够支持得起如此巨额的持续投资。

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据最新公布的晶圆产能报告显示,在12寸晶圆产能排行中,三星以22%夺全球第一,其次为美光的14%,SK海力士与台积电同为13%位居第三。第五至第十则分别为东芝/威腾(11%)、英特尔(7%)、GlobalFoundries(6%)、联电(3%)、力晶科技(2%)及中芯国际(2%)。其中三星、美光、SK海力士、东芝/威腾以供应DRAM与NAND flash存储器为主。台积电、GlobalFoundries、联电、力晶科技、中芯国际为纯晶圆代工业者。英特尔则为整合元件制造(IDM)业者,就营收而言,该公司亦为全球最大的半导体业者。IC Insights表示,上述前十大业者都已运用最大尺寸晶圆技术来制造各类IC产品,因此在每晶粒的制造成本上,都具有最佳的摊销能力。此外,这些业者也都对新的或改善现有的12寸晶圆制程上,具有继续进行投资的能力。另据新美光CEO夏秋良介绍,新美光计划未来3-5年内投巨资打造国内最先进的半导体硅材料研发及生产基地。

中美贸易战和新冠疫情影响,正在重塑全球经济秩序和供应链体系,在此大形势下,华为等头部企业将不得不向在国内寻求优质供应商,而巨大市场需求将刺激关键核心技术领域的重大突破和国产替代,形成良性循环。多难兴邦,像新美光发布的具有领先意义的技术突破,必将激励更多的中国企业加大投入,我们期待单点突破到遍地开花的美好图景。

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