在全球化的今天，国产硅片作为半导体行业的核心材料，其发展水平直接关系到国家的工业竞争力。随着技术的不断进步和市场需求的日益增长，国产硅片行业正在经历着一场深刻的变革。本文将探讨国产硅片的发展现状、面临的挑战以及未来的发展趋势。

【基石：芯片的起点，最重要的半导体材料】

硅片，这可是半导体产业的基石啊。

半导体硅片是半导体产品，像集成电路、分立器件、传感器等生产的关键材料。在众多半导体原材料里，硅有很明显的优势，它熔点高、禁带宽度大，能广泛用在高温、高压器件上。而且，硅有天然的优质绝缘氧化层，在晶圆制造过程中，可以少一道沉积绝缘体的工序，这样生产步骤就减少了，成本也降低了。硅在自然界里储量特别丰富，在地壳里大概占27%，硅材料的成本比其他半导体材料低不少。因为硅在技术和成本上有优势，所以硅片成了现在产量最大、应用最广的半导体材料，在全部产品里占90%以上，是半导体产业链里很基础的一环。

硅片是怎么生产出来的呢?这就涉及到硅片生产工艺了。

半导体硅片的生产过程很复杂，要用到好多工艺，主要的生产环节有晶体生长、硅片成型、外延生长这些工艺。多晶硅熔化之后，接入籽晶，然后通过旋转拉晶或者区域熔融的办法就能得到纯度很高的单晶硅棒。单晶硅棒经过切割、研磨、抛光等步骤就变成抛光片了，抛光片还能再加工成外延片。

长晶有直拉法和区熔法这两种方法。

硅片生产最核心的环节是长晶，硅片的直径、晶向、掺杂导电类型、电阻率范围及分布、碳氧浓度、晶格缺陷等技术参数都是在单晶制备阶段就确定了的。单晶硅的制备方法有直拉法(CZ法)和区熔法(FZ法)这两种，直拉法在市场上占的比例比较高。直拉法是怎么操作的呢?就是先把高纯度的多晶硅原料放在石英坩埚里，在高纯惰性气体的保护下加热让它熔化，然后把单晶硅籽晶插到熔体表面，等籽晶和熔体找到熔化点之后，一边提拉籽晶，晶体就一边慢慢生长，最后形成单晶硅棒。区熔法呢，是把多晶硅棒放到熔炉里，再放进去一个籽晶，接着用高频加热线圈加热籽晶和多晶接触的地方，这样单晶硅就长出来了。区熔法生产出来的硅片纯度比较高，因为没有坩埚的污染嘛，碳、氧含量低，耐高压的性能也好，像高压整流器、探测器这些就是区熔硅片的代表产品。直拉法是最常用的制备工艺，用直拉法制备的硅单晶大概占85%呢，12英寸的硅片只能用直拉法来生产。

硅片的分类。

按硅片尺寸来分的话，能分成6英寸及6英寸以下的硅片、8英寸硅片还有12英寸硅片，8英寸和12英寸的硅片是市场上的主流产品。

硅片朝着大尺寸发展的趋势很明显。

8英寸、12英寸的硅片在市场份额里占了90%还多，12英寸硅片的市场占有率一直在往上升。硅片尺寸变大了，硅片的利用率就提高了。不过呢，6英寸和8英寸的晶圆制造产线大多建得比较早，设备折旧都已经完成了，芯片制造成本比较低，综合成本是有一定优势的，以后各尺寸硅片的市场还是会共存的。

【周期：行业周期波动，市场高度集中】

硅片的需求是有周期的。

竞争格局是啥样的呢?市场集中程度非常高，日本的企业在前面领跑。

全球硅片市场集中度很高，前五大厂商占了大概89%的市场份额，日本的硅片企业走在前面。日本企业在半导体硅片这一块一直是领先的，信越化学(Shin - Etsu)和胜高(Sumco)加起来的市场份额超50%。2016年12月的时候，环球晶圆(GlobalWafers)花6.83亿美元收购了当时在全球排第四的美国SunEdison Semiconductor(SEMI)。收购完之后，环球晶圆就成了中国台湾最大、在全球排第三的半导体硅片供应商。SK Siltron和存储大厂海力士都属于SK集团，随着存储市场快速发展，SK Siltron的占有率一直在提高。

硅片行业有啥特征呢?

12英寸硅片的技术水平要求更高，产线投资也更大。12英寸硅片是用在更窄线宽制程里的，所以在单晶微缺陷、硅片平整度、表面颗粒物、表面沾污这些技术指标上的要求更细致、更严格。和8英寸硅片比起来，晶圆厂对12英寸硅片又多了硅片边缘局部平整度、高度径向二阶导数、纳米形貌等指标要求。厂家得掌握更复杂的生产工艺流程，还有一整套特殊控制技术，这样才能生产出合格产品。

【供需：产能持续偏紧，LTA有助稳量稳价】

需求端这边，8英寸和12英寸的出货量达到了历史最高水平。

全球半导体需求很旺盛，这让相关产业受益。SUMCO的统计显示，2022年第一季度，全球8英寸硅片每个月的出货量大概是600万片，12英寸硅片每个月出货量快到800万片了，这个出货量创下了历史最高纪录。

供给这头呢，主要的新增产能要到2024年之后才会释放。

硅片扩产周期得两年往上，全球硅片产能最起码到2023年下半年才会显著增长。Sumco的数据显示，2020年之前全球12英寸硅片大多靠原厂房扩充产能，2021年之后新建厂房才慢慢释放产能，产能释放高峰在2024年之后，所以2022年和2023年全球12英寸硅片还是会供不应求。

晶圆代工的占比一直在提高，这对稳定硅片价格有帮助。

晶圆代工在12英寸产能上占的比例一直在增加，这对减少硅片价格的波动有帮助。全球12英寸产能的存储量是最多的，在排名前5的企业里，三星、镁光、海力士和东芝(现在叫铠侠)都是存储厂商。像台积电这样的晶圆代工企业一直在扩大12英寸产能，2014年的时候，全球前10大12英寸产能里晶圆代工只占19.7%，到了2020年就提高到24%了。晶圆代工厂的客户有很多，对晶圆的需求也更稳定，这有助于稳定硅片的需求和价格。

【破局：百舸争流，国产替代有望加速】

国内的12英寸晶圆厂都在积极扩大产能呢。

国内像中芯、华虹这样的晶圆厂商，还有士兰微、华润微、闻泰、长江存储这些IDM厂商，它们作为主要的晶圆代工厂，都在积极扩大生产。12英寸逻辑芯片的扩产大多是28nm及更成熟的制程，预计到2023年的时候，能形成每月106.5万片的产能，这和2020年比起来，产能能提高270%。3D NAND呢，预计从2020年每月5万片的产能，扩大到2023年每月27.5万片的产能。DRAM则是从2020年每月4万片的产能，扩大到2023年每月25万片的产能。

总结

国产硅片行业虽然起步较晚，但发展势头强劲。面对国际竞争和市场变化，国产硅片企业需要不断提升自身的技术水平和市场竞争力。通过技术创新、产业链整合和市场多元化等策略，国产硅片有望在未来的全球市场中占据一席之地。