深度揭秘硅片产业,巨大潜力成就半导体材料之王【附下载】| 智东西内参( 八 )
资金壁垒:半导体硅片制造工艺复杂 , 需要购买先进 , 昂贵的生产设备 , 也需要根据客户的不同需求不断进行修改和调试 。 由于设备折旧等固定成本较高 , 下游需求的变化对硅片企业的产能利用率影响较大 , 从而对硅片制造公司的利润影响较大 。 特别是新进入硅片行业的公司 , 在没有达到规模出货之前 , 几乎一直处于亏损状态 , 对资金壁垒要求较高 。 另外 , 由于晶圆厂对于硅片的认证周期较长 , 这期间需要硅片制造商持续投入 , 也需要大量资金 。
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仍将是半导体材料之王
目前 , 半导体晶圆市场是以硅材料为主 。 硅材料占比约为整个半导体市场的 95% 。 其他材料主要是化合物半导体材料 , 以第二代半导体材料 GaAs 晶圆和第三代半导体材料 SiC , GaN 晶圆为主 。 其中 , 硅晶圆以逻辑芯片 , 存储芯片等等为主 , 是应用最广泛的半导体晶圆材料 。 GaAs 晶圆以射频芯片为主 , 主要应用场景是低压 , 高频率;第三代半导体材料以高功率 , 高频率芯片为主 , 主要应用场景是大频率 , 高功率 。文章图片
▲晶圆材料占比
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▲不同材料晶圆的适用范围
化合物半导体和硅材料不是竞争关系 , 而是互补关系;半导体材料(特指晶圆 , 衬底和外延片材料)的发展规律包含三个路线 , 分别是尺寸 , 速度和功率 , 三种路线对应的是第一代 , 第二代和第三代半导体材料 。
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▲第一/二/三代材料性能对比
第一代半导体材料:大尺寸路线:第一代半导体材料是指硅材料 。 硅材料是发展最早的晶圆材料 , 也是现阶段技术最成熟 , 成本最低 , 产业链最完善的材料 。 同时 , 由于硅片的尺寸变大 , 导致单个芯片成本减小 。 主要应用领域是逻辑芯片和低压 , 低功耗领域 。 硅晶圆尺寸从 2 寸 , 4 寸 , 6 寸 , 8 寸 , 再到当今主流的 12 寸晶圆技术 。 典型的硅片公司如日本的信越化学 , sumco 等等 。 目前国际主流晶圆厂中 , 都是以硅材料作为主要生产材料 。
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▲不同晶圆尺寸对比
第二代半导体材料:高速度路线 。 由于在射频电路中需要芯片可以承受高频率开关 , 所以发明了第二代半导体晶圆 。 主要应用领域是射频电路 , 典型终端领域是手机等移动终端的射频芯片 。 第二代半导体主要是以 GaAs(砷化镓) , InP(磷化铟)为代表的半导体材料 , 其中 GaAs 是当今常用的移动终端射频芯片材料 。 典型代工企业有台湾稳懋 , 宏捷 , 美国 Skyworks , qorvo 等等是射频芯片 IDM 公司 。 目前主流是在 4 寸和 6 寸晶圆为主 。
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