聊芯片制造,大家习惯把目光放在光刻机、刻蚀机上,却常常忽略*基础的一环 —— 硅片。我们可以把芯片想象成一栋大楼,300mm 也就是 12 英寸大硅片,就是整栋芯片大厦的地基。晶圆厂所有光刻、刻蚀、沉积工艺,全部在这块圆形硅片上完成。地基平整度、纯净度稍有瑕疵,整片晶圆上的芯片就会大面积报废。
300mm 大硅片,是当下逻辑芯片、存储芯片生产的主流基底。过去很长一段时间,全球市场被信越化学、SUMCO、环球晶圆等海外巨头牢牢把持。沪硅产业旗下上海新昇,是国内**打通 300mm 硅片完整工艺并实现规模化出货的企业,填补国内这块领域空白。但这条路,走得格外艰难。
制造一块合格 300mm 硅片,每一步都是硬核关卡。
**步是单晶拉制。要把电子级多晶硅,在单晶炉里熔化成硅液,缓慢拉出一根巨大的硅单晶棒。300mm 晶棒直径大,晶体内部的位错、晶格缺陷很难控制。一点点微小气泡或者杂质,都会让整根晶棒报废。拉晶周期漫长,良率提升需要长年累月工艺迭代。
晶棒成型之后,还要切片、滚圆、研磨、抛光、清洗。300mm 硅片面积远大于 8 英寸硅片,对整片的平整度、表面粗糙度要求达到原子级别。硅片表面几乎不能存在任何微小颗粒,否则后续在晶圆厂加工时,就会造成晶体管短路。整套产线,对洁净车间、精密设备、抛光液、超纯水都有**要求。
比制造工艺更难的,是漫长的客户认证。
就算实验室做出合格样品,想要送入中芯国际、华虹、长江存储这类晶圆厂量产,流程十分漫长。要经过送样、小批量试产、长时间可靠性验证,完整周期动辄 2 到 4 年。晶圆厂不会轻易更换硅片供应商,一旦验证通过,才会逐步放大采购量。认证期间,产品指标需要持续稳定,哪怕偶尔一次波动,认证进程就会暂停。
资本压力,是国产大硅片另一个沉重枷锁。
300mm 产线属于重资产投入,建厂、采购单晶炉、抛光设备需要巨额资金,投产后设备折旧巨大。哪怕产品销量持续上涨,产能爬坡阶段,固定折旧会持续侵蚀利润,出现 “量增但持续亏损” 的特殊局面。海外龙头深耕数十年,拥有巨大产能规模效应,成本优势显著。国产硅片早期只能用相对低价策略进入客户供应链,盈利拐点来的很慢。
除沪硅产业之外,国内中环**、有研硅等企业,也在发力 300mm 赛道,国产硅片赛道竞争逐步升温。
目前沪硅的 300mm 抛光片、外延片,已经批量供给国内主流晶圆厂,适配 90nm、65nm、40nm、28nm 成熟制程,同步推进面向更先进节点的硅片研发。除普通抛光片之外,依托旗下新傲科技,同步布局 SOI 硅片,面向射频、功率芯片赛道,开辟**条增长曲线。AI 算力带动存储、逻辑芯片需求回暖,300mm 大硅片的市场需求持续提升,为国产硅片企业带来难得的替代窗口。
但挑战依旧客观存在。
上游单晶炉、石英坩埚、**抛光耗材部分依赖海外供应,原材料供给存在外部约束;**先进制程配套硅片,和海外头部厂商指标还有差距;行业周期性波动明显,硅片价格随供需起伏,行情下行阶段,企业盈利压力进一步放大。
很多人以为半导体国产替代只需要攻克**设备。而硅片这类基础材料,属于芯片产业*底层的地基工程。它没有光刻机那么出圈,但缺了它,所有晶圆制造都无从谈起。
沪硅产业的突围之路,不只是材料工艺的攻关,更是良率、成本、客户认证、供应链配套的长期持久战。国产 300mm 大硅片,已经从 0 走到 1;想要从 1 做到全球主流,依旧还有漫长的路要走。