隨著製程的進一步縮小,晶片製造的難度確實已經快接近理論極限了。
製程工藝是指IC內電路與電路之間的距離。製程工藝的趨勢是向密集度愈高的方向發展。密度愈高的IC電路設計,意味著在同樣大小面積的IC中,可以擁有密度更高、功能更復雜的電路設計。
晶片難度接近理論極限
晶片製造工藝在1995年以後,從500奈米、350奈米、250奈米、180奈米、150奈米、130奈米、90奈米、65奈米、45奈米、32奈米、28奈米、22奈米、14奈米、10奈米、7奈米、5奈米,一直髮展到未來的3奈米。
微電子技術的發展與進步,主要是靠工藝技術的不斷改進,使得器件的特徵尺寸不斷縮小,從而整合度不斷提高,功耗降低,器件效能得到提高。
目前的技術在7nm階段只有臺積電和三星兩家了,而且三星的量產時間相對於臺積電明顯滯後,像蘋果、華為、AMD、英偉達這樣的7nm製程大客戶訂單,幾乎都被臺積電搶走。在這種先發優勢下,臺積電的7nm產能已經有些應接不暇。在5nm一下製程節點已經鮮有玩家了,目前只有臺積電和三星這兩家,臺積電稱將於明年量產5nm,而三星似乎要越過5nm,直接上3nm。
經過近些年來不斷地奮起直追,部分公司在單一領域已經取得明顯突破。比如,刻蝕裝置領域。這一技術正是實現5nm、3nm晶片量產的核心技術。
刻蝕裝置領域突破者
在刻蝕裝置領域取得突破的公司,就是鼎鼎大名的中微半導體。
從2004年開始研發相關產品以來,中微半導體目前的刻蝕機已經涵蓋65奈米、45奈米、32奈米、28奈米、22奈米、14奈米、7奈米到5奈米關鍵尺寸的眾多刻蝕應用。其刻蝕機的工藝水平已達世界先進水平。
2017年7月,臺積電宣佈,中微半導體被納入其7nm工藝裝置商採購名單。去年12月,中微半導體自主研製的5奈米等離子體刻蝕機正式通過臺積電驗證,將用於全球首條5納米制程生產線。目前,高階刻蝕機僅美國上市公司應用材料、東京電子和中微半導體等少數幾家能通過臺積電5nm驗證的更少。
這是國內半導體廠商第一次參與世界最先進的晶片研發生產行列。
排上議事日程的矽片生產
另一方面晶片的的原材料矽片的出貨量仍然供不應求額。
據SEMI統計,2018年第一季度,全球矽片出貨量達30.84億平方英寸,同比增長7.9%,環比增長3.6%。2018和2019全年繼續創造著記錄,出貨量分別為118.14億平方英寸和122.35億平方英寸。快速增長的需求讓全球大矽片供應顯得有些吃力。雖然相關廠商紛紛上調價格,但依舊有很大的供需缺口。
縱觀全球矽片市場,市場份額一直在少數幾家如日本Shin-Etsu信越(市佔率27%),日本SUMCO三菱住友株式會社(市佔率25%),中國臺灣Global Wafers環球晶圓(市佔率17%),德國Silitronic(市佔率15%)等廠商手裡,總計超過90%的市場份額。中國大陸始終在材料這一環節被掐住脖子。這種情況對中國產晶片想要實現自主可控的今天來說不可謂不嚴峻。因此近年來,中國已將本土大矽片生產廠排上了議事日程。
上市公司中玩家挖掘了幾隻大矽片行業的未來潛力非常大的公司:(以供參考,不做買賣依據)
上海新陽:公司參股上海新昇(公司持股27.56%)一期15萬片/月的產能,預計在2018年年中實現達產。按照目前300mm矽片價格在120美元計算,上海新昇營業收入每月為1800萬美元,按照持股比例折算上海新陽每月收入近500萬美元。上海新昇總規劃產能為60萬片/月,預計在2021年實現滿產。目前已經與中芯國際、武漢新芯、華力微電子三家公司簽署了採購意向性協議,銷售前景明確。
中環股份:稀缺大矽片標的,攜手晶盛機電、無錫市政府共同進軍大矽片製造。中環股份深耕半導體矽片多年,具備直拉和區熔矽技術,掌握8寸及以下尺寸的矽片生產製造能力,區熔矽市佔率全球第三,同時具備功率器件製造產能,是國家科技重大專項02專項“大直徑區熔矽單晶及中國產裝置產業化”專案主要承擔者,是國內難得的半導體制造企業。隨著全球半導體新週期的來臨,矽片供需緊張,目前12寸片全球供不應求快速漲價,8寸片中國產化率約為10%供不應求。公司攜手晶盛機電和無錫市政府,共同進軍大矽片製造,將加速半導體矽片進口替代,提升盈利能力。
金盛機電:半導體裝置2018年訂單有望落地。晶盛目前已經具備12英寸半導體單晶爐的供應能力,而且公司成功研發出6-12英寸半導體級的單晶矽棒滾磨一體機、單晶矽滾圓機、金剛線矽棒截斷機、全自動矽片拋光機、雙面研磨機等新產品。