国产大硅片的机遇和挑战

新昇半导体总经理邱慈云以《国产大硅片面临的机遇和挑战》为题，解读了相关产业发展和趋势。

2019年12月13日，2019中国（珠海）集成电路产业高峰论坛（下简称“高峰论坛”）在珠海国际会展中心隆重召开。众多产业专家和从业人员齐聚珠海，解读当下集成电路发展局势，探索珠海产业未来。其中新昇半导体总经理邱慈云以《国产大硅片面临的机遇和挑战》为题，解读了相关产业发展和趋势。

新昇半导体总经理邱慈云

想必半导体圈内人士对邱慈云都非常熟悉，其在半导体产业中摸爬滚打超30年，曾在台积电任高层。2011年至2017年期间，邱慈云一直担任中芯国际CEO职位，中芯国际现任董事长周子学曾对邱慈云给出了很高的评价。“在过去的六年里，邱博士取得了骄人的成绩，使公司扭亏为盈，恢复了客户、股东和员工对公司的信心，并带领中芯国际成为全球发展最快的集成电路制造企业。” 不过，2017年5月，邱慈云因个人原因辞职。如今，他是新昇半导体公司的指挥者。

回顾几十年来的产业发展，邱慈云表示，回到中国发展已接近20年，看到了全产业链的努力，他从2017年退休后，时过两年，又回到了半导体产业链上游——硅片。

“曾经，中芯国际的硅片来源百分之百都是进口，当时我就梦想国内有自己的硅片产业。如今也‘感谢’特朗普给中国半导体制造了很多困难，从中产生了很多如硅片方面的产业机会。”对于硅片产业的梦想和机遇，邱慈云用自己对产业的认知，以及几组数据概括。

首先是全球半导体集成电路整体的机遇，在过去43年一直波动性增长，从1976年的29亿美元一直增值到2018年的4703亿美元，年复合增长率达到了13%，今年有所回调。最近十年的主要驱动力是个人消费电子产品。邱慈云表示，未来，5G、AI、自动驾驶等应用的短期驱动力也是非常强劲的。

从集成电路器件分类来看，存储器占比高达34%，其次是逻辑器件的23%，微控制器达到14%。对此，邱慈云称，新昇半导体的产品涉及前三大分类，一些特殊的硅片，不在其考虑范围内。

从地区产业发展史来看，半导体发展经历了从美国到欧洲，再到日本韩国中国的扩展。邱认为，在接下来的十年，中国也会在全球半导体竞争中占有一席之地。如下图所示，亚太区的发展已经超越了美欧日。

如今中国大陆12寸晶圆产线已投产逾20条，宣布在建8条，建成后全国产能将超过234万片/月。我国12寸晶圆产线总投资额超过15000亿元，在建和规划中的12寸晶圆厂投资近7500亿元。对此，邱慈云表示，半导体产业尤其是制造业，重要的是制程的先进性，我们有大量的投资，但都太分散，规模小，技术还不怎么先进，这需要我们仔细思考，因为其中有太多重复投资，产生许多浪费。

谈及先进制造，就不得不提新材料，据邱介绍，在硅片的制造技术里，几乎50%的元素都会进入到我们半导体产业。而制造业中的材料，有三分之一的成本是来自大硅片，是半导体制造业中占比最高的原材料，90%以上的芯片和传感器都是基于半导体单晶硅片制成。

从集成电路全产业链来看，最初是半导体级多晶硅，经过拉晶等工艺，制造半导体级单晶硅棒硅片，随后转移到如中芯国际、华虹这样的制造商，此后在经过设计、封装测试、组装，最后到终端客户的手里。

关于其中的硅片部分，邱慈云表示，自己最早参与的是1977年的2寸硅片，而现在主流尺寸已经达到12寸，产业界曾经试着去拉18寸硅片，虽然硅片已经做出来，但整个产业装备投入的重复投资太大，现在半导体产业已经决定不再走入新的更大尺寸的硅片。接下来10年，还是会停留在12寸硅片层面。

下图是按面积算的硅片出货量，在2009年时，12寸硅片占据产业主流。

12寸硅片的供应商来看，市占率最高的是日本信越，大约占比30%。其次是日本胜高，占比约为26.3%。环球晶圆占到17.1%。

邱慈云表示，中国有大量的12寸制造投资，但硅片仍是一块处女地。从国家战略角度来看，必须要有12寸硅片制造。下图是中国Fab厂的12寸硅片需求及预测。邱认为，接下来几年，长江存储、长鑫也会需要大量的12寸硅片。

大硅片的生产工艺经历了从拉晶到“切割、打磨、抛光”，其中“切、磨、抛”属于主要的硅片制造步骤，如果涉及逻辑应用，还需加上外延。一些高压高功率的特殊应用，则还需要SOI。邱介绍道，硅片生产的每一个程序都有自己严谨的需求，光是拉晶这块，除了掺杂、氧的控制，还有均匀性也有严格把控。晶体完美生产，如果长出来的晶棒是420公斤，必须保证每一部分的完美，清洁度方面，19nm的颗粒必须少之又少。

邱慈云打一比方，12寸硅片的平整度必须控制在1nm，也就是从上海到北京，起伏不能超过30CM。这背后涉及很多的精密控制和检测保障。“新昇是唯一一家国产12寸大硅片的已量产企业。”

据介绍，新昇是NSIC子公司，承担国家02专项建设40-28nm大硅片量产基地；也承担国家02专项中20-14nm大硅片研制和生产任务。具体介绍如下两张图。

邱慈云透露，新昇很快就会通过上市，未来能够保障更大量资金的投入。