矽基材料掀全球缺貨潮，國內企業面臨無「材」可用

2017年三季度以來矽晶圓因供不應求而漲價，至今沒有趨緩現象，缺貨潮可能延續到明年甚至更久。

國內部分晶圓代工企業面臨嚴重的矽材料短缺無法開工的窘境。

對此賽迪顧問裝備產業研究中心認為，矽基材料是成套裝備、機器人、無人機等高端裝備產業發展的基礎，在新材料產業發展的浪潮中，急需加大對國產大尺寸矽材料的研發和產業化的投入力度，提高關鍵核心材料的國產化率，真正實現從材料製造大國向材料製造強國的轉型。

矽材料(Silicon Wafer)作為當前半導體行業的基石，其重要性不言而喻，晶片性能除了與設計相關以外，更重要的是取決於製造工藝，而先進的製造工藝需要良好的矽材料相匹配，因此矽材料與製造工藝直接決定了晶片的性能。

目前半導體級矽材料在國內發展一直較為緩慢，大矽片自給率基本為零，100%依靠進口。

隨著國內300mm晶片生產線數量的激增，2017年三季度以來矽晶圓因為供不應求而漲價，甚至出現大規模的原材料斷貨，包括信越、勝高等一線國際廠商受惠於此波景氣超級循環，營收與獲利看增。

反觀國內部分晶圓代工、DRAM、NAND Flash及NOR Flash企業則陷入因矽材料嚴重短缺而無法開工的窘境。

一、我國新材料產業鏈中矽基材料環節存在明顯弱勢

（一）國外龍頭企業依舊壟斷大尺寸矽晶圓領域

從全球來看，矽材料具有高度壟斷特性，全球一半以上的半導體級矽基材料產能集中在日本，尤其是隨著矽晶圓尺寸越大、缺陷越少，壟斷情況就越嚴重。

2016年全球電子級矽晶圓的市場規模約為83億美元，位列市場前兩位的分別是日本的信越化學和SUMCO，兩家企業的銷售額均超過20億美元。

此外，德國的Siltronic AG和韓國的LG Siltron銷售額也在10億美元左右。

前五大矽材料廠商的市場占有率高達90.96%。

而在大尺寸矽材料方面，由於技術含量更高、投資額度更大，前五大矽材料廠商的市場份額甚至接近100%。

（二）國內大尺寸矽晶圓技術缺失、產能嚴重不足

目前國內晶圓供應商主要生產6英寸及以下規格的產品，8英寸產品僅有北京有色金屬研究總院、浙江金瑞泓、崑山中辰等少數幾家廠商生產。

國內目前對於8英寸晶圓的需求約70萬片/月，隨著未來下游廠商的擴產，這一需求將擴大至100萬片/月。

而國內目前具備8英寸矽晶圓生產能力的幾家廠商總計月產能約為10萬片/月，遠遠不能滿足國內的需求。

在12英寸方面，目前國內的需求約為50萬片/月，隨著下游廠商的擴產，2018年總需求約為90萬片/月。

而目前國內還不具備12英寸矽晶圓的製造能力，上海新昇最快也要到2017年第四季度才能完成第一期投產，到2020年達到30萬片/月產能，與大尺寸矽晶圓的巨大需求相比差距較大。

二、政府扶持力度加大，國內企業仍處弱勢地位

（一）電子級多晶矽產能乏力

高純度的電子級多晶矽材料是集成電路、高效太陽能電池產品的基礎原材料，目前國內對於電子級多晶矽的年需求量為4500噸。

其中，高效太陽能矽片所需的高純度多晶矽，多由韓國OCI等海外廠商進口。

一旦海外廠商突然中斷供給，國內下游產業會受到很大衝擊。

隨著國內矽片市場需求的日益旺盛，政府通過設立專項產業投資基金，推動電子級多晶矽量產，降低對海外進口的需求。

2017年6月，在國家02專項的支持下，國家電投首次突破了高純電子級多晶矽的量產，預計全部達產後年產能約為2500噸。

儘管我國的電子級多晶矽技術取得了突破，但單位成本較高、產品穩定性有待提升，目前的產量遠不能滿足國內市場的需求。

（二）高端製造加工裝備缺失

在國家科技重大專項的支持下，在矽材料製備方面湧現出一批優秀企業，例如晶盛機電、京運通、理工科技等。

國內企業生產的單晶爐基本可以滿足大尺寸矽材料的製備要求，但在連續加料生長工藝、磁場製備工藝、全自動過程控制等方面與國外先進廠商，如美國Kayex、德國CGS、日本Ferrotec等存在較大差距。

相比矽材料的生長設備，矽材料的加工裝備對外依存度較高。

隨著集成電路工藝、技術的不斷發展，對矽晶圓的幾何尺寸的加工精度，尤其是12英寸矽片提出了更加苛刻的要求，主要涉及矽片的機械幾何尺寸和矽片表面參數。

國內方面，僅北方華創和華海清科在國家科技重大專項的扶持下，製造出清洗機和機械化學拋光設備的樣機，但在產品的一致性和可靠性上還存在不足，未能進入國際矽材料製造廠商的設備採購清單。

國際廠商在矽材料加工領域仍然占據主導位置，矽棒的截斷、磨削、倒角工藝所需設備被日本東京精機、日本UEDA、瑞士MEYER等廠商壟斷；研磨和拋光工藝所需設備被日本的Speed Fam、光洋機械、日平富山、岡本機械、DISCO，德國Peter Wolters，韓國AM Technology等公司壟斷；矽片腐蝕工藝所需設備被德國RENA、美國SEMITOOL等公司壟斷；表面處理工藝所需設備被德國Steag和荷蘭ASM公司所壟斷；矽片清洗工藝所需設備被美國SSEC、日本芝浦、美國VERTEQ、美國AKRION等公司所壟斷。

（三）下游市場急需協同突破

晶圓代工廠是電子級半導體矽材料的主要客戶，矽片的各項物理和化學性能指標需要經過下游器件製造廠商的驗證和反饋，以便對矽基材料進行研發和完善。

目前大尺寸矽片的下游應用領域主要被國際廠商所把持，國內廠商的實驗材料和中試材料很難進入下游廠商的採購體系，因此形成了非良性的研發和生產循環，極大的阻礙了國內材料企業的研發進度並大大增加了製備成本。

格羅方德、三星等國際晶圓代工巨頭紛紛在華設立獨資公司，搶占中芯國際等國內下游企業的市場份額，進而通過採購壟斷的方式限制國內矽材料企業的發展。

三、矽基材料產業發展需要政府和企業合力助推

（一）引進國際先進技術

引進消化吸收再創新是促進矽基材料產業發展的重要途徑。

一方面，通過海外兼并、收購、控股、參股等多種方式，引進國際上矽基材料產業細分領域的「隱形冠軍」企業。

隱形冠軍通常專注於較窄的市場領域，在其價值鏈上的各個環節深度發展。

它可能名不見經傳，但卻在某一個窄小的行業裡面做到頂峰，這樣的中小企業可以通過較低的資金成本進行技術引進。

另一方面，依託國家產業引導基金、行業龍頭企業等實力雄厚的機構積極參與到國際矽基材料的資本市場，兼并收購行業龍頭企業，拿下其研發、渠道、產品、品牌，更重要的是它擁有大量高端市場的用戶，這對於極力拓展矽基材料的中國企業而言，尤為重要，能全面加速中國矽基材料的國際化進程。

（二）加強人才隊伍建設

近年來，在短期逐利思想的驅使下，國內大部分矽材料企業放棄了引進人才進行高端產品的研發以及下一代技術的儲備，僅僅停留在低技術含量、低附加值的傳統產品的生產加工環節。

使得矽材料領域人才梯度建設較為欠缺，在矽材料產業規模不斷擴大的背景下，人才流失、人才斷層等問題十分普遍，高校人才與企業需求相脫節，理論知識與產業實踐相脫節。

為此，國家應該鼓勵國內企業與高校及科研院所進行深入合作，打造理論與實際相結合的良性互動，加強對於專業人才的引進與培育，防止人才大面積流失。

（三）強化自主創新意識

矽基材料企業和行業聯盟及協會應積極對接高校及科研院所，構建產學研用的科技創新體系。

以產學研聯合創新平台為核心，推動技術研發；以院士專家顧問組作為技術支持，解決研發難題；以產業技術創新戰略聯盟為溝通橋樑，深入技術交流；積極尋找合適的產學研結合模式，建立專門的成果轉化中心，從而推動產學研合作順利進行。

完善產學研創新平台，應將多個分立的平台整合統一，分工合作，形成聯動整體，開展多種模式的產學結合，借鑑優秀的產學結合經驗，形成支持產業的大型公共服務平台，有效溝通研發和生產，有效推進成果轉化。

爭取做到「生產一代、試製一代、預研一代、探索一代」的良性循環。

對此賽迪顧問裝備產業研究中心建議：首先，政府應建立產業發展基金，在科技研發領域扶持國內龍頭矽基材料企業，從而推動國內矽材料企業的跨越式發展，擴大品牌知名度。

借鑑高鐵和白色家電產業的發展，加快產業結構調整實現資源整合，以併購、合資作為防禦跨國材料企業衝擊的第一道措施，以保證企業市場份額穩定；其次，企業應該瞄準未來，重點關注大尺寸矽片這一領域，響應國家「十三五」規劃，積極拓展市場，組織專題研究，開展深入調研，提出扶植矽材料產業的系統思路、策略與辦法，逐步做大做強，提升企業競爭力，掌握行業話語權。

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