新能源:半导体硅片是怎样“炼成”的?




半导体硅片是当今电子行业中不可或缺的关键材料之一。作为各种集成电路和电子器件的基础,半导体硅片的质量和性能直接影响着整个电子产品的稳定性和性能。半导体硅片是半导体的基底材料,一般来说硅片可以分为光伏级硅片和半导体级硅片,两者主要是纯度上的区别光伏硅片要求99.9999%-99.999999%(4个9到6个9的纯度),半导体硅片要求99.999999999%(9个9以上的纯度,最先进的半导体要求11个9的纯度)。


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工艺流程

半导体硅片的主要工艺流程是:高纯度多晶硅通过直拉法或区熔法拉出单晶硅棒(主要是直拉法),然后对单晶硅棒进行切片,再经过边沿打磨、表面研磨、抛光、清洗等工艺,使得硅片表面平整且没有杂质。

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硅片尺寸

8英寸、12英寸硅片占据90%以上的市场份额,12英寸硅片市场占有率不断提升。未来12英寸(300mm)以上的大硅片将继续成为主流,高端芯片都将使用大硅片生产,较小硅片用于中低端芯片。大硅片的好处是能够降低单个芯片的生产成本。

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市场规模及竞争格局

硅片是占比最高的晶圆制造材料,占整个晶圆制造材料的33%。根据SEMI数据,2022年全球半导体硅片销售额138亿美元。

全球半导体硅片市场主要由五大厂商占据:Shin-Etsu(信越化学,日本)和Sumco(胜高,日本)、GlobalWafers(环球晶圆,中国台湾)、Siltronic(世创,德国)、SK Siltron(韩国)。



国内硅片的主要公司有:沪硅产业、TCL中环、立昂微、中晶科技、神工股份、有研硅等。

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硅片类型

应用最广的三类硅片是抛光片、外延片与以SOI硅片。抛光片直接用于制作半导体器件,广泛应用于存储芯片与功率器件等,也可作为外延片、SOI硅片的衬底材料;外延片是由抛光片经过外延生长而形成,常在CMOS电路中使用,如通用处理器芯片、图形处理器芯片等,也应用于应用于二极管、IGBT 等功率器件的制造;SOI硅片是由抛光片经过氧化、键合或离子注入等工艺处理后形成,具备耐高压、耐恶劣环境、低功耗、集成度高等特点,主要应用于智能手机、WiFi 等无线通信设备的射频前端芯片,也应用于功率器件、传感器、硅光子器件等芯片产品,价格是一般硅片的4-5倍。

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相关标的

沪硅产业、TCL中环、立昂微

半导体硅片与光伏硅片的区别在于9个9以上的高纯度,硅片是半导体生产的基底材料,发展方向是12英寸(300mm)以上尺寸的大硅片,主要厂商就是世界五大和国内三家公司。硅片与光刻胶、光掩模、电子特气并称为半导体四大材料。

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