硅片生产状况

1、单晶硅产品向300mm过渡，大直径化趋势明显

随着半导体材料技术的发展，对硅片的规格和质量也提出更高的要求，适合微细加工的大直径硅片在市场中的需求比例将日益加大。目前，硅片主流产品是200mm，逐渐向300mm过渡，研制水平达到400mm～450mm。据统计，200mm硅片的全球用量占60%左右，150mm占20%左右，其余占20%左右。根据最新的《国际半导体技术指南（ITRS）》，300mm硅片之后下一代产品的直径为450mm；450mm硅片是未来22纳米线宽G集成电路的衬底材料，将直接影响计算机的速度、成本，并决定计算机处理单元的集成度。

Gartner发布的对硅片需求的5年预测表明，全球300mm硅片将从2000年的1.3%增加到2006年的21.1%。日、美、韩等国家都已经在1999年开始逐步扩大300mm硅片产量。据不完全统计，全球目前已建、在建和计划建的300mm硅器件生产线约有40余条，主要分布在美国和我国等，仅我国就有20多条生产线，其次是日、韩、新及欧洲。

世界半导体设备及材料协会（SEMI）的调查显示，2004年和2005年，在所有的硅片生产设[下载自.管理资源吧]备中，投资在300mm生产线上的比例将分别为55%和62%，投资额也分别达到130.3亿美元和184.1亿美元，发展十分迅猛。而在1996年时，这一比重还仅仅是零（表1）。

表1 各种尺寸硅片的消耗量变化 （用量单位：百万片，面积单位：百万平方英寸） 尺寸 125mm以下 150mm 200mm 300mm 用量 比例 用量 比例 用量 比例 用量 比例 1995 80.9 35.1% 58.2 45.2% 14.3 19.7% 0 0% 1.1 3524 1996 67.9 27.7% 56.7 41.4% 23.8 30.9% 0 0% 148.5 3751 1997 62.6 24.4% 50.2 34.8% 32.8 40.4% 0.1 0.4% 145.7 3952 1998 60.3 21.3% 52.1 32.4% 41.4 45.7% 0.3 0.7% 1.1 4408 2002 .0 12.3% .9 25.2% 76.6 53.5% 5.5 8.7% 201 69 1995～2002年平均增长率 -5.6% 1.6% 27.1% 122.9% 3.9% 10.2% 用量总计 总面积（MSI） 注：1、300mm硅片的平均增长率所涉及的时间为1997年～2002年；2、表中比例是以面积计算的百分比。

2、硅材料工业发展日趋国际化，集团化，生产高度集中

研发及建厂成本的日渐增高，加上现有行销与品牌的优势，使得硅材料产业形成“大者恒大”的局面，少数集约化的大型集团公司垄断材料市场。上世纪90年代末，日本、德国和韩国

（主要是日、德两国）资本控制的硅片公司的销量占世界硅片销量的90%以上。根据SEMI提供的2002年世界硅材料生产商的市场份额显示，Shinetsu、SUMCO、Wacker、MEMC、Komatsu等5家公司占市场总额的比重达到%，垄断地位已经形成（表2）[4]。

表2 2002年全球前10大硅片生产商市场份额 排名 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 生产商 Shinetsu（日） SUMCO（美） Wacker（德） MEMC（美） Komatsu（日） Toshiba（日） LG Siltron（韩） Okmetic（芬） Wafer Works（台） ATMI（美） 其他 市场份额 28.9% 23.3% 15.4% 12.8% 8.6% 4.3% 4.0% 1.0% 0.5% 0.3% 0.9%

3、硅基材料成为硅材料工业发展的重要方向

随着光电子和通信产业的发展，硅基材料成为硅材料工业发展的重要方向。硅基材料是在常规硅材料上制作的，是常规硅材料的发展和延续，其器件工艺与硅工艺相容。主要的硅基材料包括SOI（绝缘体上硅）、GeSi和应力硅。目前SOI技术已开始在世界上被广泛使用，SOI材料约占整个半导体材料市场的30%左右，预计到2010年将占到50%左右的市场。Soitec公司（世界最大的SOI生产商）的2000年～2010年SOI市场预测以及2005年各尺寸SOI硅片比重预测了产业的发展前景（图1、2）[5硅片比重

，6]

。

图1 2000年～2010年SOI硅片市场预测 图2 2005年各尺寸SOI

4、硅片制造技术进一步升级

目前世界普遍采用先进的切、磨、抛和洁净封装工艺，使制片技术取得明显进展。在日本，Φ200mm硅片已有50%采用线切割机进行切片，不但能提高硅片质量，而且可使切割损失减少10%。日本大型半导体厂家已经向300mm硅片转型，并向0.13μm以下的微细化发展。另外，最新尖端技术的导入，SOI等高功能晶片的试制开发也进入批量生产阶段。对此，硅片生产厂家也增加了对300mm硅片的设备投资，针对设计规则的进一步微细化，还开发了高平坦度硅片和无缺陷硅片等，并对设备进行了改进。

[4] 上海市经济委员会. 世界制造业重点行业发展动态（2004-2005年版） [M]. 上海：上海科学技术文献出版社，2004：177～205.

[5] 上海市经济委员会. 世界工业重点行业发展动态（2003-2004年版） [M]. 上海：上海人民出版社，2003：137～156.

[6] 王家楫，王铮. 半导体硅材料技术与市场 [J]. 集成电路应用，2002，（9）：9～15