从新昇300mm大硅片来看半导体制造材料和设备的国产化进展

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半导体材料分为晶圆制造材料和封装材料。半导体硅片（Semiconductor Silicon Wafer）则是晶圆制造的基础。根据尺寸（直径）不同，半导体硅片可分为2吋（50mm）、3吋（75mm）、4吋（100mm）、5 吋（125mm）、6吋（150mm）、8吋（200mm）、12吋（300mm）。当前，在摩尔定律影响下，半导体硅片正在不断向大尺寸的方向发展，目前8吋和12吋是主流产品，合计出货面积占比超过90％。

在大尺寸硅片领域，成立于2014年的上海新昇，最近达成了12吋硅片累计600万片的出货，产品分为12寸的抛光片和外延片。近日，新昇半导体科技有限公司采购总监刘大海结合新昇300mm硅片制造，具体介绍了300mm硅片制造材料和设备的国产化进展。

据刘大海总监介绍，大陆企业12吋硅片的需求和供应情况，从2022年至2025年，市场预期是增长的。从目前来看，2022年大陆企业需求为95万片，国内产能为100万片。而及至2024年，国内需求为205万片，国内产能将达300万片。

刘大海说，过去五年间，300毫米硅片材料国产化取得巨大的进展。从2017年量产开始，三分之一的材料实现了国产化，总的占比只有百分之十几，到2021年，有三分之二金额的主要材料已经完成国产化，进入了量产阶段，另有四分之一金额的材料都在国内找到了合作方。应该说，部分的产品开发还是需要资源和精力的投入。

具体说来，在晶体生长领域，最主要的材料就是多晶硅，国内的代表厂商，如江苏鑫华就通过了认证，满足了国产化需求。石英坩埚，主要供应商宁夏源聚芯、浙江美晶，这两家的认证处于基本可用于可用这个水平之间。掺杂，目前，还没有可靠的国产供应商。

在拉晶阶段，迫切需要的是稳定的液氦。刘大海总监说，最期望寻找国内稳定的气源。热场石墨件，关注纯度、机械性能、电学性能，国内有厂商可以做，但要求侧重点有差别。各种涂层件，也是在拉晶及其它高温工艺使用的零件，要求纯度和保温性能。热层保温毡，属于拉晶热场零件，也是需要高保温以及纯度。在切磨两个领域，国产化材料做得比较好。主要包括碳化硅粉、冷却液、切割线机石、晶圆周转盒、一般化学品，都是在可用的标准上，与国外产品差别不大。

在抛光、外延、清洗包装这个阶段，刘大海总监说，当前国产化的材料需求较多，Carrier晶盛机电正在开发中，抛光液、抛光垫是由安集、新安纳、昂士特等开发和评估中。过滤器，杭州科百特的产品比较满意，批量通过认证，很接近国际领先水平。在气体部分，氯化氢气体上，部分通过验证的厂商，在我们的应用中，已经达到世界最好的水平，这也是这几年国产化项目带来的惊喜。

但是，在抛光、在外延、清洗包装上，还有很多的材料没有得到突破，还没有国产供应商。抛光部分有粗抛液等十多项，外延和清洗部分包括纯水抛光树脂等七项。主要要求，还是要加工晶片的平坦度、颗粒纯度上面。

至于设备部分，刘大海总结说，在新昇刚量产的2017年，有限的国产设备可用，在金额占比上忽略不计。过去五年里，有了很大的进展，有三分之一的设备种类和金额通过了认证，可以正常使用。有四分之一的种类和40％的金额，供应商有产品，正在验证中，其余的部分，多数也找到开发的供应商。极少数设备在寻找供应商中。设备方面的进展，与材料相比，更有进步。

分工艺段来看，拉晶、晶棒加工基本都有设备通过国产化认证，设备可用到好之间，满足需求。其它的线割片机、边缘研磨机等，也有国产供应商在做样机。外延和清洗以及包装方面，外延反应炉、槽式清洗机、晶盒清洗机，仍然是处于待评估、待验证、待开发的状态。但单片清洗机、快速退火炉上面，有国内厂商通过了验证，满足了需求，而且与国外的差别并不大。在量测设备上，虽然过去几年涌现了许多供应商，但因为开发周期长，交付周期较长，同时认证时间也较长，因此，还没有太多设备通过验证。通过验证的一些设备，我们认为是可以达到国外同等水平，甚至超过国外水平。待评估的一些中，有些设备很快可以突破。但量测设备上，因为品类小，开发者少。

在总述大硅片生产对国产设备和材料的需求后，刘大海总监总结说，基础材料和零件仍是国产化的薄弱环节。一是一些零件和材料通过我们的验证，但成本上高居不下，没有办法与国外的厂商比拼。二是在行业需求旺盛的时候，供应也没办法得到保证，这样的国产化，对于客户来说，有时候会成为负担。三是硅片设备的国产化，有着过时不候的“特征”。国外厂商设备交期过长，导致采购决策被迫提早做出，如错过时机，市场规模会大大缩小，国产设备开发需要分秒必争。四是在设备和材料领域，市场总体需求小的材料和设备，也无利可图。这更是国产化的难点。比如抛光液、抛光垫使用较少，开发上优先级较低。

虽然难点多多，但是在本土厂商的努力下，半导体设备和材料领域的一些厂商还是具备国际竞争力的，故而，刘大海总监在最后表示，我们希望这些厂商在国际上获得成功，并且，继续推出更高性能的产品，斩获更大的市场。

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