专访神工股份董事长潘连胜：芯片国产补短板晶圆良率是关键

2020-06-10 14:50

亿欧网

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晶圆厂的生命线在于良率

晶圆的尺寸越大，在单片晶圆上制造的芯片数量就越多，芯片的单位成本也就越低。

因此，在摩尔定律的支配下，当芯片制程从90nm向7nm甚至5nm逐渐缩小时，先进制程所采用的主流晶圆尺寸，却从8英寸向12英寸逐渐增大。

目前，全球市场主流晶圆尺寸是8英寸（直径200mm）和12英寸（直径300mm）。据国际半导体设备与材料协会（SEMI）统计数据显示，按面积单位计算，2018年两者全球市场份额分别为26．34％和63．31％，合计近90％。

国内厂商的产能多集中于8英寸以下的小尺寸晶圆。有研科技集团是央企序列中研发半导体硅材料的主要厂家之一。有研董事长赵晓晨曾在2019年底的采访中表示，我国80％的8英寸晶圆和全部12英寸晶圆都依靠进口，半导体领域高品质材料自给率不足10％。

沪硅产业（688126．SH）总裁兼总经理邱慈云，曾在2019年底的演讲中如是形容大尺寸晶圆的制造之难：晶体不仅要完美生长、纯度高，而且表面要非常洁净和绝对平整——颗粒尺寸只有PM2．5的1％大小，平整度相当于1000公里内起伏小于30厘米。

能够生产出纯度较高的单晶硅固然已经不易，而“良率不高”才是大硅片国产化进程的最大障碍。

从硅单晶成长到加工制造成晶圆，至少有十几道工序。光说加工过程，只有每道工序的良率都达到99％以上，才能让最终的晶圆良率达到90％以上，才有资格与世界领先的晶圆制造商——信越化学和胜高同场竞技。

关于晶圆品质一致性问题，潘博士做了一个形象的比喻：“同样是遵循正态分布，信越化学的晶圆质量分布曲线就像是挺拔的‘东京塔’，稳定集中于高品质标准。相比之下，其他厂商的曲线往往就像‘富士山’，虽然也能触及高品质标准但并不很集中，良品率也就没那么高。”

因此，仅仅把大尺寸晶圆“做出来”还远远不够，良率太低也就意味着成本过高，也就没有市场竞争力，最终还是难以盈利，在商业上不可持续。产品是否被下游芯片制造厂商长期批量采购，是检验其成败的试金石。

亿欧科创查阅公开信息了解到，沪硅产业旗下的上海新昇，是目前大陆唯一一家实现12英寸晶圆量产的企业。邱慈云在公开演讲中透露，截至去年年底，其12英寸晶圆出货量已累计超过100万片，然而其中仅有7．5万片是用于制造芯片的“正片”。沪硅产业2019年度营收同比增长47％，营业利润却下滑近300％，背后主因就是12英寸晶圆业务毛利率同比下滑42．77％，为－47．96％，该项业务亏损1．03亿元。

2017-2020年全球晶圆厂规划分布