应特格入华助推国产化加速 中国半导体市场已处于变革前夜

    中国以芯片为代表的集成电路制造和其背后庞大而神秘的产业链正吸引世界的目光。

    在距离泉州市永春县城1小时车程的下洋镇大荣村，远离村落的地方，一座占地80亩的工厂，正在制造世界上最先进的半导体离子注入材料。

    这是国内特殊化学品制造商和经销商福建博纯材料公司位于泉州的工厂。5个月前，来自美国的特殊材料公司应特格（Entegris）与博纯签订协议，在博纯泉州工厂共同扩张工厂产能，制造Entegris特殊化学品。日前，工厂产能到位，从该工厂制造的首批合格气体产品正在运往国内客户途中。

    在同样由泉州市管辖的晋江，1年前，中国台湾晶圆代工厂联电（UMC），在此与福建省晋华集成电路（集成电路）公司签约合作的12英寸厂奠基。

    离晋江1小时车程的厦门，台湾联华电子和厦门合建的联芯集成12英寸晶圆厂也在去年底试生产。

    更多来自中国台湾地区或国外的产业链企业在本土落地，同时中芯国际等也在崛起。与许多产业一样，集成电路产业正走在一条引进、消化吸收与自主研发并行的路上。

    不过，中国工程院院士倪光南曾表示，“中国没有一样先进技术是国外厂商给我们的，都是在别人的围堵下自己研发的。” 在围攻之下，半导体制造的主导权或许正处于变革前夜。

    高阶技术壁垒

    电子气体作为一种非常重要的半导体材料，参与到几乎每一个芯片制造环节中，广泛应用于薄膜、刻蚀、掺杂、气相沉积、扩散等工艺。

    除了纯气外的电子特种气体约占集成电路材料总成本5%-6%。虽然占比不大，但是很大程度上决定了半导体器件的良率。

    应特格看中了中国对于电子气体不断上升的需求。据SEMI的数据，预计未来全球将有62 座新建晶圆厂投产，中国在2017-2020 年将有26 座晶圆厂投产，投资计划占全球新建晶圆厂数量的42%。

    虽然市场广阔，但目前国内高纯气体市场几乎全部依赖进口，主要生产供应商是美国气体化工（APCI）、美国普莱克斯（Praxair）、日本昭和电工（Showa Denko）、英国BOC 公司、法国液化空气（Air Liquid）、日本酸素公司等。

    博纯材料董事会主席兼首席执行官陈国富表示，造成这一状况的原因是国外公司不愿意在中国设厂，向国内转移合成气体技术，将技术本地化。所以，应特格也是首家在中国本地化生产特殊气体产品的国际材料公司。

    另外，中国本土气体公司生产工艺、分析纯化技术等很难达到要求越来越高的晶圆制造的要求。

    “半导体走到10纳米节点，从颗粒和杂质来说，半导体特殊气体的要求比其他高1000倍以上。”特殊材料与工程材料事业部总经理暨资深副总Stuart Tison介绍，“打个比方，特殊气体所需要的纯度，相当于在整个江苏省的范围内不能有两个硬币大小的灰尘；或者说，相当于尼亚加拉大瀑布一天的水量中不能有超过一滴水大小的金属杂质。”

    Stuart Tison表示，生产气体本身不是很难的事情，但非常高纯度的气体要求严格，需要没有任何杂质。

    “半导体气体生产的瓶颈很多，从原材料纯度开始，到合成工艺、对于温度和压力的控制，再到提纯方法，以及封装过程中对于杂质的控制，都会影响到整个产品的质量。”博纯材料产品经理施宏伟指出，气体杂质分析也是比较大的瓶颈，可能存在一两项没办法检测，导致整个流程一直卡壳。

    “半导体特殊气体的安全性的问题更重要，只要百万分之三的浓度，就可以致人死亡。”Stuart Tison说。所以，气体的包装和储运也是该行业的技术壁垒之一。

    在2016年，博纯就开始代工应特格在芯片制造工艺中的垄断性专利产品——SDS。所谓的SDS指的是用于特殊气体材料运输的钢瓶，通过特殊工艺，能够从根本上消除高危气体泄漏的可能性。全球半导体离子注入气体市场80%以上由SDS方式存储运输。

    国产化契机

    外资继续深入中国市场，也体现了在《国家集成电路产业发展推进纲要》和国家集成电路产业投资基金的推动下，半导体产业链向中国转移。

    根据IC insights的数据，在2007年中国大陆集成电路制造产值为45.9亿美元，仅占全球的份额1.96%，但到2012年，大陆集成电路制造产值迅速上升到89.1亿美元，全球份额也提升到3.50%。预计至2017年底，大陆集成电路制造占全球的份额有望达到7.73%。

    产线建设直接带动了设备市场。根据上海证券研报，2018 年中国半导体设备市场规模将达到110.4 亿美元，同比增长61.4%，中国将成为全球第二大的半导体设备市场。

    而从上游的材料市场看，中国半导体行业协会信息交流部主任任振川指出，以晶圆产业为例，在未来3-5年，可以保持20%左右的增长。

    晶圆是集成电路器件的载体，晶圆尺寸越大，同一圆片上可生产切割的芯片就越多，可以极大的降低产品成本。

    近几年，晶圆制造环节加速向大陆转移，特别是随着12英寸逐渐开始成为国际大厂的主要技术产品，国内引进和自建了不少12英寸晶圆生产线，还有部分在规划中。

    全球顶级的IDM厂商三星、英特尔和SK海力士分别在西安、大连和无锡建设各自在中国的第二条12英寸晶圆生产线，主要用于生产包括3D NAND和DRAM在内的存储器产品。全球最大代工厂台积电更是在南京独资30亿美元建设12英寸产线。大陆的中芯国际、华力微电子、上海华虹宏力等也相继公布新的12英寸晶圆厂建厂计划。

    其中，合作成为了比较普遍的趋势。除了前文提到的联芯集成和晋江集成，晶合集成也是合资工厂的代表。除了与中国台湾地区的晶圆代工大厂合作之外，重庆、江苏淮安等地就12英寸晶圆生产线相关事宜分别与格罗方德和德科玛达成合作。

    外资的引入在一定程度上推进了国内材料和设备的国产化进程。对于此次合作，应特格表示希望帮助推动中国电子特殊气体制造的国产化，“所有的技术都会转移至泉州的新工厂”。

    应特格企业市场副总裁杨文革认为，现在更多的注意力还是在设备市场。但不应该投入太多，这批晶圆厂建设完之后，设备需求会下降很多，但材料需求会一直持续。

    任振川也表示，“国内的材料市场非常具有潜力。据统计，国内的材料只能满足国内需求的百分之一。我们对于外资企业并不排斥，而是本着开放共享的原则，和大家一起发展。”

    杨文革指出，因此，应特格目前没有考虑在中国单独设厂，“中国的制造成本优势不如之前，现在主要是为了本地化生产，缩短供应时间。同时，中国的客户偏爱国产化的产品。在中国做，如果只是开一个厂对双方帮助都不大，还不如和中国公司合作，帮助他们国产化。开厂不是很难的事情。”

    虽然目前的建厂主力还是国外企业或台资代工厂，但海通证券电子元器件行业分析师陈平预计，由外资主导中国半导体晶圆制造业发展的格局会很快转换。2017年后，内资厂商将主导大陆晶圆厂的建设，在这种主导权的切换下，大陆半导体产业链将深度受益。