港股TMT跟踪报告:硅晶圆市场,日本主导,国内份额较低

硅晶圆是目前应用最为广泛的半导体衬底。

    硅元素在地壳中含量丰富,仅次于氧元素,位居第二位;同时,硅拥有良好的自然氧化物,能形成有效的钝化层。这些优点使得硅晶圆成为目前IC 产业应用最为广泛的半导体衬底,全球95%以上的半导体器件都是基于硅衬底制造的。

    硅晶圆制备有直拉法与区熔法两种方法。

    硅晶圆的生产大致可分为材料提纯、晶体生长、切割打磨三个部分,其中,晶体生长的状况决定了制备出的硅晶圆尺寸(直径),是硅晶圆制备中最重要的过程。硅晶圆制备可以分为直拉法和区熔法:

    直拉法:将多晶态的电子级硅放进坩埚,加热到硅的熔点(1414℃)以上,用夹具将一个10mm 的棒状籽晶悬挂在坩埚上方,籽晶插进熔融的液态硅中,然后以每分钟几毫米的速率缓慢抽出,坩埚中的液态硅原子会以籽晶的晶向排列,附着在籽晶上生长形成大的单晶硅锭;

    区熔法:将一根底部有籽晶的多晶态电子级硅棒竖直安放并旋转,同时密封在内部充满氩气的石英容器中。首先用射频加热器将多晶硅棒的底端熔化,然后把籽晶插入已经熔化的区域。熔融硅的稳定依靠熔体和新生晶体间的表面张力维持,此时缓慢地向上移动射频加热器,下方靠近籽晶一端的熔融硅开始凝固,形成与籽晶相同的晶体结构。随着射频加热器移过整个多晶硅棒之后,便将整个多晶硅棒转变成了单晶硅棒。

    区熔法的优势是不需要坩埚,所以避免了来自坩埚的氧元素污染,得到的单晶硅锭纯净度更高,用区熔法获得的单晶硅,主要应用于高质量的电子器件,如光电二极管、射线探测器、高压功率管等。但由于用直拉法能够得到更大直径的晶圆,且生产效率更高,因此在产业界直拉法应用更广泛,90%以上的单晶硅都用直拉法制备。

    日本主导大尺寸硅晶圆市场。

    从全球硅晶圆材料竞争格局来看,这一市场主要为日本厂商主导。根据2015年SEMI 的统计,日本信越、SUMCO 是硅片生产行业的龙头厂商,两家企业合计约占全球市场份额的50%。而中国大陆主要供应8英寸及以下硅片,如金瑞泓、有研新材等企业,对于半导体代工主流应用的12英寸硅片,目前只有上海新昇可以生产,但产能较低,整体市场份额还处于较低水平。

    风险提示。

    下游应用增速达不到预期的风险,行业主导厂商大幅提高产能导致行业供需状况发生较大改变的风险。