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  • 专访神工股份董事长潘连胜:芯片国产补短板bob体育官网下载新电玩注册送分可提现 晶圆良率是关键
    时间:2020-08-22   作者:admin  点击数:

    作者|夏一哲

    编辑|常亮

    近日,美国进一步收紧出口约束措施,限定华为行使美国技术和柔件在海外设计和制造半导体。美国针对中国科技企业的打压,已经由单纯的下游芯片禁运,迁移到中游晶圆代工约束,下一步则很能够上溯至国产率近乎为零的大尺寸晶圆。

    晶圆,又称“硅片”,是芯片制造的基础原料。晶圆生产,是中国半导体产业链中与世界先辈程度差距最大的周围之一。不息以来,吾国大尺寸晶圆主要倚赖进口。近年来,固然国内大尺寸晶圆生产基地建设红红火火,但是良率爬坡却困难重重,正片出货量不尽人意。

    神工股份(688233.SH)董事长潘连胜博士,曾长年参与日本东芝陶瓷8/12英寸晶圆项现在。他用“三高”来概括进入该走业的壁垒----投资门槛高、技术壁垒高、市场门槛高。

    当初回国创业时,潘博士曾期待直接投资生产晶圆。然而,那时国家集成电路“大基金”还未成立,晶圆厂初首资金投入数以亿计,相等振奋。面临资金紧缺的困难,他不得不先切入资金投入较少的“刻蚀用单晶硅”,徐图缓进。

    2020年2月,神工股份成功登陆科创板,终于等来了资本的东风,其8英寸晶圆项现在也终于由规划走向落地。近日,亿欧科创试图探寻如下题目的答案:大尺寸晶圆的国产替代,原形“卡”在了那里?神工股份的8英寸晶圆项现在,挺进如何?

    大尺寸晶圆先走者

    潘博士在半导体原料周围已经有超过二十年的从业经历,是国内稀奇的具备日本先辈晶圆厂做事经验的技术行家之一。更刁可贵的是,他还亲身参与8/12英寸晶圆研发、生产、出售做事,这令其成为业内稀奇的周详型复相符人才。

    出身福建山村的潘博士,曾先后就读于北京航空学院(北京航空航天大学的前身)和哈尔滨工业大学。卒业后他深耕航空航天周围,参与过主要的设计研发做事。在新闻闭塞、海外封锁的环境下,那时的设计研发做事,往往要根据境外书报杂志和航展宣传册上展现的西洋装备图片对其内部组织进走推想。童年生活之拮据,科技发展之困窘,在潘博士心中埋下了“产业爱国”的栽子。

    1993年,他被公派前以前本三和工机株式会社任设计工程师;一年后,进入早稻田大学攻读原料学博士。博士卒业后,他添入日本东芝陶瓷的半导体晶圆事业部,从此迈入半导体原料走业。凭借踏实的专科基础、厉谨的学术精神和永远的勤苦全力bob体育官网下载新电玩注册送分可提现,潘博士逐步成为走业中为数寥寥的来自中国大陆的领武士物。

    东芝陶瓷株式会社(Toshiba Ceramics Co. Ltd.)是世界大尺寸半导体硅片的五大制造商之一bob体育官网下载新电玩注册送分可提现,在日本的走业地位仅次于信越(ShinEtsu)和胜高(SUMCO)bob体育官网下载新电玩注册送分可提现,于2007年由管理层收购(MBO)更名为科跋凌原料公司(Covalent Materials Corporation)。

    2018年全球半导体原原料各细分市场份额

    2018年全球半导体原原料各细分市场份额

    潘博士在东芝陶瓷和科跋凌原料先后担任过钻研员和中国分公司总经理bob体育官网下载新电玩注册送分可提现,经历了该公司研发、生产和出售8/12英寸晶圆的全过程。那时bob体育官网下载新电玩注册送分可提现,中国厂商制造“中国芯”的炎潮一浪接着一浪bob体育官网下载新电玩注册送分可提现,但对至关主要的上游原料走业却鲜有涉足。

    “那时吾就认识到bob体育官网下载新电玩注册送分可提现,即便中国能自立设计和制造芯片bob体育官网下载新电玩注册送分可提现,美国及其盟友照样能够议定限定半导体原料出口的手段‘釜底抽薪’。倘若连芯片制造所需的基础原料都不具备bob体育官网下载新电玩注册送分可提现,吾国的半导体产业谈何自力自立?晶圆必须尽早实现国产化替代。”潘博士通知亿欧科创。

    2012年bob体育官网下载新电玩注册送分可提现,潘博士的“国产晶圆梦”契机展现了。由于全球半导体产业步入下走期bob体育官网下载新电玩注册送分可提现,日本走业内多多技术人员面临降薪或赋闲。这为他回国创业创造了天时与人和。

    潘博士在国内多地迂回寻觅土地、人员和资本。最后bob体育官网下载新电玩注册送分可提现,神工半导体于2013年在锦州成立。由于历史因为bob体育官网下载新电玩注册送分可提现,这个名不见经传的东北幼城拥有中国最早的石英玻璃和单晶硅生产基地bob体育官网下载新电玩注册送分可提现,还有多多熟识真空高温炉及硬脆原料添工工艺的技术工人bob体育官网下载新电玩注册送分可提现,产业基础相等优厚。

    然而,晶圆走业投资门槛专门高,起码十亿元首。由于资金紧缺,潘博士那时根本无法直接建设晶圆厂,只能选择“弯线救国”----先研发生产“刻蚀用单晶硅”。这栽产品对技术程度请求很高,国内厂商鲜有涉足,但益处在于初首资金投入相对较少、收好可不悦目,还能够贮备晶圆生产技术和工艺。

    刻蚀用单晶硅,主要用于制造硅电极。在晶圆的刻蚀工序中,硅电极陪同着晶圆同步消耗,所以也必要达到半导体级纯度,且其尺寸必须大于晶圆尺寸。例如,要添工12英寸的晶圆,其对答的刻蚀用单晶硅原料尺寸清淡大于14英寸,最大能够达到19英寸。 

    神工股份在“大尺寸单晶硅”的制造技术和工艺上,具备先发上风。其“无磁场大直径单晶硅制造技术”、“固液共存界面控制技术”、“炎场尺寸优化工艺”等均已处于国际先辈程度。

    大尺寸晶圆的技术难度原形有多高? 

    晶圆厂的生命线在于良率

    晶圆的尺寸越大,在单片晶圆上制造的芯片数目就越多,芯片的单位成本也就越矮。

    所以,在摩尔定律的支配下,当芯片制程从90nm向7nm甚至5nm逐步缩短时,先辈制程所采用的主流晶圆尺寸,却从8英寸向12英寸逐步添大。

    现在,全球市场主流晶圆尺寸是8英寸(直径200mm)和12英寸(直径300mm)。据国际半导体设备与原料协会(SEMI)统计数据表现,按面积单位计算,2018年两者全球市场份额别离为26.34%和63.31%,相符计近90%。

    国内厂商的产能多荟萃于8英寸以下的幼尺寸晶圆。有研科技集团是央企序列中研发半导体硅原料的主要厂家之一。有研董事长赵晓晨曾在2019岁暮的采访中外示,吾国80%的8英寸晶圆和通盘12英寸晶圆都凭借进口,半导体周围高品质原料自给率不及10%。

    沪硅产业(688126.SH)总裁兼总经理邱慈云,曾在2019岁暮的演讲中如是形容大尺寸晶圆的制造之难:晶体不光要完善滋长、纯度高,而且外貌要专门雪白和绝对坦平——颗粒尺寸只有PM2.5的1%大幼,坦平度相等于1000公里内首伏幼于30厘米。

    能够生产出纯度较高的单晶硅固然已经不易,而“良率不高”才是大硅片国产化进程的最大窒碍。

    从硅单晶成长到添工制造成晶圆,至稀奇十几道工序。光说添工过程,只有每道工序的良率都达到99%以上,才能让最后的晶圆良率达到90%以上,才有资格与世界领先的晶圆制造商——信越化学和胜高同场竞技。

    关于晶圆品质相反性题目,潘博士做了一个现象的比喻:“同样是遵命正态分布,信越化学的晶圆质量分布弯线就像是卓立的‘东京塔’,安详荟萃于高品质标准。相比之下,其他厂商的弯线往往就像‘富士山’,固然也能触及高品质标准但并不很荟萃,良品率也就没那么高。”

    所以,仅仅把大尺寸晶圆“做出来”还远远不足,良率太矮也就意味着成本过高,也就异国市场竞争力,最后照样难以盈余,在商业上不走不息。产品是否被下游芯片制造厂商永远批量采购,是检验其成败的试金石。

    亿欧科创查阅公开新闻晓畅到,沪硅产业旗下的上海新昇,是现在大陆唯逐一家实现12英寸晶圆量产的企业。邱慈云在公开演讲中泄漏,截至往年岁暮,其12英寸晶圆出货量已累计超过100万片,然而其中仅有7.5万片是用于制造芯片的“正片”。沪硅产业2019年度营收同比添长47%,生意业务收好却下滑近300%,背后主因就是12英寸晶圆业务毛利率同比下滑42.77%,为-47.96%,该项业务折本1.03亿元。

    2017-2020年全球晶圆厂规划分布

    2017-2020年全球晶圆厂规划分布

    尽管良率爬升困难,靠大尺寸晶圆盈余窒碍重重,但是国内厂商们却不及有丝毫懈怠。1996年,以西方国家为主的33个国家签定《瓦森纳协定》,对通例武器和双用途物品的出口进走新闻交换和控制。随着中美贸易摩擦添剧,美国一再议定出口约束和《瓦森纳协定》围堵中国半导体走业,bob体育官网下载新电玩注册送分可提现晶圆禁运能够将是最后极的杀招。

    巧妇难为无米之炊,晶圆国产替代现象愈发迫切,时不吾待。

    晶圆国产 矢志不渝

    经过短短数年的发展,神工股份已经发展为细分周围龙头,营收过亿,在全球刻蚀用单晶硅市场占领13%-15%的份额。科创板上市募资8.67亿后,已经具备8英寸和12英寸晶圆技术贮备的神工股份,终于等来了资本的东风。 

    “在日本吾不息在做8/12英寸的晶圆,那才是吾的老本走。刻蚀用单晶硅只能算‘副业’,现在算是‘回归’了。”潘博士感叹道。

    现在,90%的单晶硅滋长由“直拉法”实现。其原理是在高纯度石英坩埚中将多晶硅熔化,由籽晶为序言接触熔体,随后缓慢旋转上升,让硅原子在固液共存的外貌重新排列,经过转肩、等径滋长、扫尾等过程,形成单晶硅。整个过程的难度在于炎场温度以及拉晶的速度等参数竖立,是个“慢工出细活”的过程。

    神工股份近年来在刻蚀用单晶硅周围积累了大量工艺经验,转化到晶圆生产可谓顺理成章。

    在晶体滋长的过程中,“晶圆用单晶硅”和“刻蚀用单晶硅”具有许多共性。晶体拉制过程中,高纯度多晶硅在石英坩埚内被添炎。由于炎源在坩埚外部,对坩埚内部炎场温度控制的请求很高,只有温度均匀,硅原子才能很好地在固液共存的界面重新整齐排列。

    神工股份已有的“固液共存界面控制技术”和“炎场尺寸优化工艺”等技术,都可迁移和行使到芯片用单晶硅的制造中。只不过在晶体滋长的详细参数上,相比以前对“超大直径”的寻觅,现在要向“矮弱点”倾向调整。

     “直拉法的历史已经有一百多年了,之后的挺进都只能算‘improvement(改良)’,谈不上‘innovation(创新)’。”潘博士通知亿欧科创,“做到矮弱点和高良率,是完善一项编制工程,必要人机结相符逆复试错积累,不是单靠投入大量资金就能速成的。”

    神工股份的晶圆项现在投资,能够用“稳扎稳打”来形容。

    “神工股份不会强调一次性高投入,而是遵命实际必要逐步投入和扩产,把投资者的钱用在刀刃上。2019年,神工股份主要解决晶体弱点的题目。2020年则聚焦于后续添工环节,关注抛光的坦平性、异物清洗的雪白度等等。”潘博士外示。

    潘博士再次强调:“难点不是拉出单晶硅,而是升迁良率。”

    在他看来,神工股份从技术难度相对较矮的8英寸晶圆做首,循规蹈距,更能够保证高良率。神工股份的技术人员必要摸索工艺路线,议定重复性实验和邃密化品质管控措施升迁制品率,争夺年内将产能升迁到8,000片/月的周围,让晶圆项现在能够盈余,能够“自吾供血”。

    神工股份

    那么,一旦8英寸晶圆产能得以开释,其市场空间如何?

    尽管近年来12英寸晶圆的占比逐年挑高,但是8英寸晶圆出货面积也在逐年升迁,以面积计算仍将维持20%以上的市场占据率。根据胜高和SEMI的统计,2017年全球8英寸和12英寸晶圆的出货量别离为530万片/月和550万片/月,到2020年需求量将别离为630万片/月和620万片/月。

    遵命现在8英寸晶圆国产占比不及20%换算,仅国产替代的缺口就相等可不悦目。神工股份8英寸晶圆项现在完善后,展望年产能能够达到180万片8英寸抛光片和36万片陪片。

    近两年,由于全球半导体走业进入下走期,2019年和2020岁首神工股份的业绩展现肯定弯折。但随着新基建的开展和5G换机潮的来临,下游需求已经展现了添长趋势,而这栽添长也将逐步传导至中上游的设备和原料走业。行为国内幼批拥有8/12英寸晶圆研发、生产和出售全流程顶尖经验的行家,潘博士带领神工股份以“高良率”为现在的,稳扎稳打,稳扎稳打,有看尽快解决大尺寸晶圆的盈余难题,从而在晶圆国产替代的进程中实现稳步添长。

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