中國欲收購矽晶圓廠Siltronic，改變全球格局？

編者按： 中國一直在加強對半導體產業的建設，但之前一直集中在設計、製造和封測等領域，對於晶片的「源泉」——矽晶片生產，卻設計不多。

但現在終於有了新的進展，盛傳國內半導體基金求購全球第四大矽晶圓廠Siltronic，這又將給國內半導體帶來什麼影響呢？

在早前談到中國的半導體投資建設，一直都是圍繞在晶片設計、製造和封裝等領域，但對於半導體晶片的源頭——矽晶圓，卻談的少之又少。

我認為主要有兩方面的原因：一是國內在這方面的發展不盡如人意；另一方面是因為目前的需求和價格還是在可接受範圍。

但早兩天有報導宣稱，明年上半年的矽晶圓可能會面臨大面積漲價的可能，更嚴重的是隨之而來可能會出現的缺貨困境。

這對於國內那些投入了大量資金建設12寸廠的晶圓廠來說，這真的一個出師不利的信息。

在這個關頭，台灣媒體傳出了國內半導體基金將要收購總部位於德國慕尼黑的矽晶圓廠Siltronic，綜合中國目前的半導體建設熱潮，德國愛思強剛剛拒絕了中國資本的收購還有矽晶圓面臨缺貨的危機，這個消息的頒布無疑給今年的半導體市場又投下了一顆深水炸彈。

為什麼中國需要矽晶圓廠

半導體行業的人都知道，一個晶片被設計出來之後，需要把設計文件交付到TSMC這樣的代工廠進行晶片生產，而TSMC則會根據客戶的設計文件，在矽片上「刻」上電路。

這個需要的矽片就是由矽晶圓廠生產的。

而過去的幾十年里，產業界為了降低晶片的製造成本，一直推進矽晶片的往前推進，從最初的1英寸到12英寸。

矽晶圓尺寸的進化史（4英寸到12英寸）

但晶圓生產是一個不算非常複雜，但是對精度要求很高的過程。

主要涉及到純化和拉晶。

純化分為兩個階段，第一步是冶金級純化，此一過程主要是加入碳，以氧化還原的方式，將氧化矽轉換成98%以上純度的矽。

大部份的金屬提煉，像是鐵或銅等金屬，皆是採用這樣的方式獲得足夠純度的金屬。

但是，98%對於晶片製造來說依舊不夠，仍需要進一步提升。

因此，將再進一步採用西門子製程（Siemensprocess）作純化，如此，將獲得半導體製程所需的高純度多晶矽。

接著，就是拉晶的步驟。

首先，將前面所獲得的高純度多晶矽融化，形成液態的矽。

之後，以單晶的矽種（seed）和液體表面接觸，一邊旋轉一邊緩慢的向上拉起。

至於為何需要單晶的矽種，是因為矽原子排列就和人排隊一樣，會需要排頭讓後來的人該如何正確的排列，矽種便是重要的排頭，讓後來的原子知道該如何排隊。

最後，待離開液面的矽原子凝固後，排列整齊的單晶矽柱便完成了。

單晶矽晶柱

然後把單晶矽柱切割成一片片厚度約為150μm（0.015cm）左右的矽晶片。

很多人會問，這個難道體現在哪裡，我們不妨看一下。

上圖矽晶柱的製作過程就像是做棉花糖，一邊旋轉一邊成型的。

在拉晶的過程中，旋轉拉起的速度和溫度的控制都會影響到晶柱的品質。

如此高的技術難度，對於基礎比較薄弱的中國半導體來說，是一個大挑戰。

除了技術外，專利保護也是限制中國矽晶片產業的一個發展。

半導體矽的製造工藝，從上世紀五十年代出現以來，一直都是日韓德美等國家在上面發展，他們在矽晶片製造上面積累了豐富的經驗和專利，這也不是中國能輕易突破的。

但這又是一個很重要的市場，讓中國不得不投入。

首先我們需要強調一下，矽晶片的市場其實不是很大，從相關數據顯示，2014年矽晶片的市場規模只有80億美元，2015年也只有83億美元。

相比於早幾年的上百億市場，是有所下滑的。

但就算是上百億，對於三千多億規模的半導體市場，其所占的份額也只不過區區幾個百分點。

電子產業鏈中，矽晶圓的位置

但從上文所看，這個產品是矽晶片的基礎，沒有它，你設計得多好，代工廠製程多先進，也都是巧婦難為無米之炊。

但和半導體其他節點一樣，矽晶片市場同樣是國外廠商的天下。

根據調查得知，現在的矽晶片市場主要是日本（Shin-Etsu和Sumco）、韓國（LG Siltron）、德國（Siltronic）和台灣（台灣的環球晶圓早前收購了排名第四的SunEdison）等地方的企業掌控。

2015年全球矽晶圓的市場份額分布

從上圖我們可以看出，前六位廠商所占的份額高達98%，這是一個高度壟斷的市場，尤其是當中大部分由我們的鄰居日本和韓國掌控。

聯想到日韓最近對中國半導體崛起的種種防範，加上文章開頭提到的可能面臨的矽晶片缺乏和漲價的挑戰，中國發展自身的矽晶片產業是勢在必行。

收購Siltronic成功，中國可以獲得什麼？

作為這次交易緋聞的另一個主角，Siltronic是全球第四大的矽晶圓生產商。

主要是生產晶片所需的矽晶圓。

公司在美國有一個200mm的晶圓廠，在德國則有150/200/300mm的產線，而在新加坡，也有200和300mm的產線，根據公司的介紹，他們一秒鐘可以製造一塊矽晶片。

從矽到晶片的整個過程

從該公司的財報我們可以得知，該公司在2015年代營收高達，9.31億美元，較之2014年的8.53億美元成長了9.1%。

而其利潤率也高達13.3%，較之2014年的13.8%下降了0.3%。

Siltronic過去幾年的營收數據

在過去幾年，Slitronic的營收一直穩居矽晶圓市場前三，直到早幾個月環球晶圓的收購完成了以後，才打破了這種平衡。

矽晶圓前五廠商的市場份額

從公司的官網我們得知，Slitronic是全球首個推出300mm晶圓的公司，是一個專注於300mm和200mm矽晶片生產的企業。

截至到2015年底，他們的全球員工超過400個工程師，專利也高達1700個，其產品涵蓋了超純矽晶圓和超純矽晶棒等。

而這些都是製造晶片的必備材料。

Siltronic廣泛的產品線

至於Siltronic的銷售分布，從2015年的年報，我們可以看出，亞洲、歐洲和美國是其客戶所在的三大區域，這些地區的銷售額所占的份額分別為67%，19%和14%，當中以亞洲的份額最大。

而其客戶涵蓋了TSMC、UMC、Intel、Samsung、Toshiba、TI和NXP等排名前二十的半導體廠商。

Silitronic的客戶

一旦中國成功收購了Silitronic，是否能夠直接接收這些客戶另說，但對於國內如中芯國際這些國內廠商，將會在可能面對的晶圓缺貨危機上，有了保證。

也可以從源頭上保證「中國芯」的發展。

加上國內的如SMIC前掌舵人張汝京打造的新昇半導體等晶圓廠，國內的半導體產業鏈將迎來一個新的景象。

可能面對的挑戰

但不是所有的事都是一帆風順的，尤其是涉及到中國的海外併購。

還記得早前中國福建宏芯對德國愛思強的收購，被美國橫加組織，此時收購面對的最直接的問題。

另外，隨著汽車電子、消費電子和IoT的發展，對200mm的晶圓需求可能會持續增長，300mm的需求量可能會降低，這就讓300mm晶圓面臨更大的挑戰。

但國內將要發展起來的3D NAND FLASH需求，將會帶來300mm晶圓的消耗，這需要等待時機成熟。

再者，前幾名競爭者帶來的競爭也是不可忽略的。

尤其是新的環球晶圓形成了以後，對Siltronic的影響將是最直接的。

加上全球經濟和政策的不確定性。

對於未來的Siltronic來說，也是直接挑戰。

當然，這一切假設都是建立在收購成功的基礎之上。

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