新三板半導體之晶圓代工:寡頭的戰爭

安福双
2020-06-03


華爲有一個很強的芯片公司:海思半導體。

華爲的麒麟芯片都是海思設計研發的。

但是,芯片設計出來後,需要交給芯片代工廠去負責具體的生產。再好的設計,生產不出來,也沒用。

晶圓指製造半導體晶體管或集成電路的襯底(也叫基片)。由於是晶體材料,其形狀爲圓形,所以稱爲晶圓。芯片代工廠有時也稱爲晶圓廠。

晶圓片生產流程:

1. 晶圓生產:包含了從晶圓片生產,光罩光刻,晶圓處理和測試幾個環節,其中光罩光刻環節難度最高。

2. 硅材料:所需爲高純(10億個原子中至多有一個其它原子,也就是99.99999%以上) 。硅從沙子中提取,爲多晶硅,在熔融狀態被抽取出來後凝固,形成單晶硅錠。(晶圓級直徑大約300毫米,重約100千克。)市場說的單晶硅就是說整塊硅就一個晶體。

3. 晶圓片工藝:從單晶硅錠進行切割,並將晶圓拋光,直到無瑕,形成晶圓片(厚度大約1毫米)。

目前主流的硅片爲300mm(12英寸)、200mm(8英寸)和150mm(6英寸),其中12英寸硅片份額在65-70%左右,8寸硅片佔25-27%左右,6寸佔6-7%左右。硅片尺寸越大,單個硅片上可製造的芯片數量則越多,同時技術要求水平也越高。對於300mm硅片來說,其面積大約比200mm硅片多2.25倍,200mm硅片大概能生產出88塊芯片,而300mm硅片則能生產出232塊芯片。

◼ 更大直徑的硅片可以減少邊緣芯片,提高生產成品率;同時,在同一工藝過程中能一次性處理更多的芯片,設備的重複利用率提升了。

晶圓需要進行一些處理,再進入光刻環節。這有點類似於膠片感光的原理,通過紫外線照射,把預先設計好的電路圖,刻到光刻膠層。然後再經過:蝕刻、離子注入、電鍍、拋光等,將極其複雜的電路結構,在晶圓上製造出來最後測試、切割、封裝,就成爲了我們平時能夠看到的CPU芯片。

光刻是指在塗滿光刻膠的晶圓(或者叫硅片)上蓋上事先做好的光刻板,然後用紫外線隔着光刻板對晶圓進行一定時間的照射。原理就是利用紫外線使部分光刻膠變質,易於腐蝕。

"刻蝕"是光刻後,用腐蝕液將變質的那部分光刻膠腐蝕掉(正膠),晶圓表面就顯出半導體器件及其連接的圖形。然後用另一種腐蝕液對晶圓腐蝕,形成半導體器件及其電路。

芯片製造的技術,之所以非常的困難,就在於要通過將近5000道工序,把數億個晶體管,在一片只有指甲蓋大小的硅晶片上製造出來,還要進行復雜的邏輯設計,難度不亞於把全國的路網,規劃到這一點點的空間裏面。

晶圓生產處於芯片半導體產業鏈的中游,主要看工藝和幾何設計。在規模量產下,越新的工藝能夠帶來越低的芯片價格,從而帶來越強的市場競爭力。該鏈條是技術和資金密集型,依賴物化材料和尖端設備。

一條16nm先進製程的半導體代工廠投資額高達120-150億美元,全球將只有英特爾(NASDAQ:INTC)、臺積電、三星這三家企業可以承擔如此巨大的資本開支,其他企業已無力跟進。

所以,這個行業的集中度非常高,成爲少數幾個寡頭的遊戲。

第一名臺積電營收是第二名格芯的7倍多,市場佔有率高達56%。

中芯國際(HK:00981)目前是國內規模最大,製造工藝最先進的晶圓製造廠。

雖然營收不斷上漲,但是研發和建廠投資過於巨大,利潤並不好看。

國內其他的芯片工廠有:

武漢新芯集成電路製造有限公司(現長江存儲子公司),成立於2006年,2008年開始量產。目前,武漢新芯在上海、深圳、香港等地均設有辦事處,爲全球客戶提供專業的12英寸晶圓代工服務,專注於NORFlash和CMOS圖像傳感器芯片的研發和製造。

上海華虹宏力,由原上海華虹半導體和上海宏力合併而成,是世界領先的 8 英寸純晶圓代工廠,提供覆蓋 1 微米至 90 納米工藝範圍的製造活動。目前,華虹宏力擁有 3 條 8 英寸集成電路生產線,月產能達 14.6 萬片,公司業務遍及全球各地。

華虹宏力爲國內外客戶提供涵蓋1.0μm ~ 90nm工藝的、專業的、高附加值代工服務,專注於嵌入式非易失性存儲器、電源管理IC、功率器件、射頻等特色工藝平臺以及標準邏輯、混合信號等通用工藝平臺。

華潤微電子:華潤微電子有限公司是華潤集團旗下負責微電子業務投資、發展和經營管理的高科技企業。公司是中國領先的擁有芯片設計、晶圓製造、封裝測試等全產業鏈一體化運營能力的半導體企業,產品聚焦於功率半導體、智能傳感器領域。

和艦科技:和艦芯片製造(蘇州)股份有限公司是8英寸晶圓專工企業,坐落於蘇州工業園區,2003年5月正式投產,目前月產量近8萬片,員工逾2000人。和艦提供從0.5微米至110奈米主流邏輯、混合信號、嵌入式非揮發性記憶體、高壓及影像傳感器工藝,亦可提供從設計服務、掩膜版製作、晶圓生產到封裝測試等專業的一站式生產服務和諮詢。代工產品以消費與汽車、工業電子爲主,涵蓋液晶驅動、微處理器、電源管理、指紋辨識、智能卡、身份識別等安全類產品。

士蘭微(SH:600460):專業從事集成電路以及半導體微電子相關產品的設計、生產與銷售的高新技術企業。司主要產品是集成電路以及相關的應用系統和方案,主要集中在以下三個領域:以消費類數字音視頻應用領域爲目標的集成電路產品,包括以光盤伺服爲基礎的芯片和系統。

可見,晶圓生產是一個燒錢無底洞,對規模和實力要求極高。新三板上目前沒有,未來也難以出現這樣的公司。

國內晶圓廠投資金額即將進入高峯期。根據國盛電子團隊統計,2020~2022 年國內晶圓

廠總投資金額約 1500/1400/1200 億元,其中內資晶圓廠投資金額約 1000/1200/1100

億元。 2020~2022 年國內晶圓廠投資額將是歷史上最高的三年,且未來還有新增項目

的可能。

晶圓廠會拉動整個半導體產業鏈,比如半導體設備、半導體材料、封裝測試等。因此,雖然新三板上沒有晶圓廠,但是半導體相關企業的業績卻和這些晶圓廠高度相關,如果要投資新三板上的半導體企業,就必須關注這些大廠的一舉一動。

一個人前行,不如一羣人前行。匯聚新三板投資人的交流平臺:新三板投資圈,歡迎加入,一起進步。入羣方法:關注公衆號:安福雙(ID:xsbtzq),按照回覆信息進行操作。

Disclaimer: Investing carries risk. This is not financial advice. The above content should not be regarded as an offer, recommendation, or solicitation on acquiring or disposing of any financial products, any associated discussions, comments, or posts by author or other users should not be considered as such either. It is solely for general information purpose only, which does not consider your own investment objectives, financial situations or needs. TTM assumes no responsibility or warranty for the accuracy and completeness of the information, investors should do their own research and may seek professional advice before investing.

Comments

We need your insight to fill this gap
Leave a comment
1