半導體材料分為晶圓制造材料和封裝材料。半導體硅片（Semiconductor Silicon Wafer）則是晶圓制造的基礎。根據尺寸（直徑）不同，半導體硅片可分為2吋（50mm）、3吋（75mm）、4吋（100mm）、5 吋（125mm）、6吋（150mm）、8吋（200mm）、12吋（300mm）。當前，在摩爾定律影響下，半導體硅片正在不斷向大尺寸的方向發(fā)展，目前8吋和12吋是主流產品，合計出貨面積占比超過90％。
在大尺寸硅片領域，成立于2014年的上海新昇，最近達成了12吋硅片累計600萬片的出貨，產品分為12寸的拋光片和外延片。近日，新昇半導體科技有限公司采購總監(jiān)劉大海結合新昇300mm硅片制造，具體介紹了300mm硅片制造材料和設備的國產化進展。
據劉大海總監(jiān)介紹，大陸企業(yè)12吋硅片的需求和供應情況，從2022年至2025年，市場預期是增長的。從目前來看，2022年大陸企業(yè)需求為95萬片，國內產能為100萬片。而及至2024年，國內需求為205萬片，國內產能將達300萬片。
劉大海說，過去五年間，300毫米硅片材料國產化取得巨大的進展。從2017年量產開始，三分之一的材料實現(xiàn)了國產化，總的占比只有百分之十幾，到2021年，有三分之二金額的主要材料已經完成國產化，進入了量產階段，另有四分之一金額的材料都在國內找到了合作方。應該說，部分的產品開發(fā)還是需要資源和精力的投入。
具體說來，在晶體生長領域，最主要的材料就是多晶硅，國內的代表廠商，如江蘇鑫華就通過了認證，滿足了國產化需求。石英坩堝，主要供應商寧夏源聚芯、浙江美晶，這兩家的認證處于基本可用于可用這個水平之間。摻雜，目前，還沒有可靠的國產供應商。
在拉晶階段，迫切需要的是穩(wěn)定的液氦。劉大海總監(jiān)說，最期望尋找國內穩(wěn)定的氣源。熱場石墨件，關注純度、機械性能、電學性能，國內有廠商可以做，但要求側重點有差別。各種涂層件，也是在拉晶及其它高溫工藝使用的零件，要求純度和保溫性能。熱層保溫氈，屬于拉晶熱場零件，也是需要高保溫以及純度。在切磨兩個領域，國產化材料做得比較好。主要包括碳化硅粉、冷卻液、切割線機石、晶圓周轉盒、一般化學品，都是在可用的標準上，與國外產品差別不大。
在拋光、外延、清洗包裝這個階段，劉大海總監(jiān)說，當前國產化的材料需求較多，Carrier晶盛機電正在開發(fā)中，拋光液、拋光墊是由安集、新安納、昂士特等開發(fā)和評估中。過濾器，杭州科百特的產品比較滿意，批量通過認證，很接近國際領先水平。在氣體部分，氯化氫氣體上，部分通過驗證的廠商，在我們的應用中，已經達到世界最好的水平，這也是這幾年國產化項目帶來的驚喜。
但是，在拋光、在外延、清洗包裝上，還有很多的材料沒有得到突破，還沒有國產供應商。拋光部分有粗拋液等十多項，外延和清洗部分包括純水拋光樹脂等七項。主要要求，還是要加工晶片的平坦度、顆粒純度上面。
至于設備部分，劉大海總結說，在新昇剛量產的2017年，有限的國產設備可用，在金額占比上忽略不計。過去五年里，有了很大的進展，有三分之一的設備種類和金額通過了認證，可以正常使用。有四分之一的種類和40％的金額，供應商有產品，正在驗證中，其余的部分，多數(shù)也找到開發(fā)的供應商。極少數(shù)設備在尋找供應商中。設備方面的進展，與材料相比，更有進步。
分工藝段來看，拉晶、晶棒加工基本都有設備通過國產化認證，設備可用到好之間，滿足需求。其它的線割片機、邊緣研磨機等，也有國產供應商在做樣機。外延和清洗以及包裝方面，外延反應爐、槽式清洗機、晶盒清洗機，仍然是處于待評估、待驗證、待開發(fā)的狀態(tài)。但單片清洗機、快速退火爐上面，有國內廠商通過了驗證，滿足了需求，而且與國外的差別并不大。在量測設備上，雖然過去幾年涌現(xiàn)了許多供應商，但因為開發(fā)周期長，交付周期較長，同時認證時間也較長，因此，還沒有太多設備通過驗證。通過驗證的一些設備，我們認為是可以達到國外同等水平，甚至超過國外水平。待評估的一些中，有些設備很快可以突破。但量測設備上，因為品類小，開發(fā)者少。
在總述大硅片生產對國產設備和材料的需求后，劉大海總監(jiān)總結說，基礎材料和零件仍是國產化的薄弱環(huán)節(jié)。一是一些零件和材料通過我們的驗證，但成本上高居不下，沒有辦法與國外的廠商比拼。二是在行業(yè)需求旺盛的時候，供應也沒辦法得到保證，這樣的國產化，對于客戶來說，有時候會成為負擔。三是硅片設備的國產化，有著過時不候的“特征”。國外廠商設備交期過長，導致采購決策被迫提早做出，如錯過時機，市場規(guī)模會大大縮小，國產設備開發(fā)需要分秒必爭。四是在設備和材料領域，市場總體需求小的材料和設備，也無利可圖。這更是國產化的難點。比如拋光液、拋光墊使用較少，開發(fā)上優(yōu)先級較低。
雖然難點多多，但是在本土廠商的努力下，半導體設備和材料領域的一些廠商還是具備國際競爭力的，故而，劉大海總監(jiān)在最后表示，我們希望這些廠商在國際上獲得成功，并且，繼續(xù)推出更高性能的產品，斬獲更大的市場。
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