矽晶圓材料市場現況及未來發展趨勢:其他電子邏輯元件 - CTIMES

目前半導體產業所使用的矽晶圓材料，依其製程設計和產品差異主要分為拋光晶圓（polished wafer）及磊晶晶圓（epitaxial wafer）兩種，其均由高純度電子級多晶矽經由長 ...    │智動化SmartAuto│科技論壇│新品中心│影音頻道│出版中心│FB服務│ v3.05.2048.165.22.59.181 帳號： 密碼： 註冊 忘記密碼 新聞 最新新聞 臺日三號基金挹注瞄準半導體、綠色永續、健康照護產業 科學園區營業額爆發性成長22.81%南科首度衝破兆元 擴大MicroLED展出富采將於TouchTaiwan秀次世代顯示技術 中租迪和實現安全數位轉型資安防護網扮演幕後功臣 電信營運商攜手VMware朝向科技巨頭轉型 F5以SaaS平台簡化管理與安全性強化數位世界保護 產業新訊 貿澤即日起供貨Molex5G毫米波射頻軟排線對板連接器 英飛凌推出全新MOTIXBTN99xx智慧半橋驅動整合晶片 艾訊21.5吋ITC210模組化觸控平板電腦有效維護與升級系統 大聯大世平推出CPS晶片50W車載無線充電方案 環旭電子邊緣AI運算伺服器提升頻寬可用性 HOLTEK推出ArmCortex-M0+BLDCMCU--HT32F65232 社論 [評析]改變產業生態或社會氛圍先從自己開始 [評析]沒有退路的FPGA與晶圓代工業者 [回應李開復]創業前輩，請鋪路！ [分析]以低成本UHDTV打開市場 [評析]台灣新定位：與全球創客接軌 最強3D/CNC成形機進駐南分院，請來試試！ 單元 專題報導 引領新世代微控制器的開發與應用:MCC與CIP 最新一代DSC在數位電源的應用 Cadence轉型有成CDNLive2014展現全方位實力 Thread切入家用物聯網的優勢探討 家庭能源管理廠商經營模式分析－PassivSystems 網通無縫接軌智慧家庭才有搞頭 Googlevs.Apple智慧家庭再定位 教室照明環境設計實務與應用 焦點議題 協助企業強化智財營運管理工業局表揚TIPS驗證企業 9月漢諾威EMO登場台灣工具機勇於突圍 迎接5G時代回溫熱潮勤業眾信預測2019高科技趨勢 國際防避稅風起企業顧無形資產 紡織業邁向智慧化四年一度紡織暨製衣機械展南港登場 拒絕衝突礦產你可以有更好的選擇：回收 台灣太陽能產業仍在等待更健康的市場 大陸運動控制市場後勢可期 產業評析 發布DX推動指標日本階段性推動企業落實數位轉型 MIC：PC、電動車與元宇宙趨勢席捲CES2022 數位轉型之路：歐盟加速綠色與數位雙重轉型 [評析]我們要如何看Cypress與Spansion的聯姻？ [評析]高通併購CSR的後續發展？ [評析]無能為力的三星下一步將何去何從？ [評析]擁抱世界台灣就不是巴西 嵌入式軟體與系統發展週期的重大演進 TechReview Benedetto：用感測器打造無限可能 Imagination：新IP生態系統全面啟動 JeffKodosky：改變世界的力量就在我手中！ 安捷倫：量測儀器彈性化一步一腳印 無線時代來臨Wi-Fi因開放而壯大 Fairchild：穩健步伐下，作到創新 劍揚：堅持走在自己的道路上 科技業揭露Lattice保維持競爭力的三項關鍵 CTIMESPeople ChangeTheWorld 3D印表機的鐵三角成功之道 無人工廠興起有利產業長期發展 群眾集資點燃微創業火種 量子電腦就要來了!? 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目前半導體產業所使用的矽晶圓材料，依其製程設計和產品差異主要分為拋光晶圓（polishedwafer）及磊晶晶圓（epitaxialwafer）兩種，其均由高純度電子級多晶矽經由長晶（crystalpulling）、切片（slicing）、磨邊（beveling）、磨面（lapping）、蝕刻（etching）、拋光（polishing）、清洗（cleaning）等步驟，而生成一符合電性、表面物性、雜質標準等規格的拋光晶圓，拋光晶圓如果再經由化學氣相沉積反應，成長一層不同電阻率的單晶薄膜，就成為磊晶晶圓，為因應半導體元件發展趨勢，目前還有所謂的先進矽晶圓材料，例如：熱處理晶圓（annealwafer）、SOI（silicon-on-insulator）晶圓等，若在蝕刻之前經過不同thermalcycle（調整熱處理溫度、時間等）或摻雜N，使晶圓表面性質更佳，便是熱處理晶圓，SOI晶圓則是由矽及氧化矽作成三明治結構，適合應用作高速、高電壓或省電元件。

整個矽晶圓材料的生產製造係以長晶製程為主軸，因為矽晶圓材料主要性質是由晶體生長過程所決定，後段加工製程則在於避免造成其他的污染源與缺陷。

矽晶圓材料長晶法又分為CZ（Czochralski）法與FZ（floatzone）法，前法所長出的矽晶圓，主要用來生產低功率積體電路元件，FZ法生長出的矽晶圓，則主要用在高功率電子元件，隨著IC技術線寬日益縮小，矽晶圓材料的微缺陷，例如COP（CrystalOriginatedParticle）、D-defects，對製程良率的影響更為顯著，也勢必促使矽晶圓材料規格要求更趨嚴格。

全球矽晶圓產業概況 2002上半年矽晶圓材料市場需求曾出現短暫復甦，但第三季又呈現趨緩，證明上半年的榮景只是下游產業樂觀預期景氣回復，增加庫存而出現的假性成長，當然也不是所有的IC產品都成長不如預期，discrete及LCD驅動IC的需求增長就相當不錯，整體而言，2002年全球矽晶圓材料的需求量還是較2001年成長19％，達4784百萬平方英吋，合計145.6百萬片，如(圖一)。

《圖一全球矽晶圓材料需求量預測》 如果再詳細分析各區域對矽晶圓材料的需求情形，如(圖二)，可以明顯看出日本與其他亞太國家已經是全球矽晶圓材料最大需求地區，同樣情形也反應在成長性上，以2002年為例，其他亞太國家矽晶圓材料需求量成長幅度為34.4％，其次是日本的20.4％，相對的，美國及歐盟的成長百分比都只有個位數而已。

《圖二2002年全球矽晶圓材料需求量地區分佈》 不同尺寸別的分佈則整理於(圖三)中，從需求面積來看，8吋晶圓材料獨占鰲頭，佔有率超過一半以上，其次是6吋晶圓，若是從片數來分析，則6吋與8吋勢均力敵。

《圖三2002年全球矽晶圓材料尺寸別分佈》 至於市場佔有率方面，日本信越半導體（Shin-EtsuHandotai）再度蟬連冠軍，亞軍的SUMCO則為住友金屬（SumitomoMetal）與三菱材料（MitsubishiMaterials）矽晶圓事業部合併成立的新公司；值得一提的是，排名第9的Waferwork就是國內的合晶科技，其2002年營收成長近34％，由2001年的第12名躍升至第9名。

《圖四2002年全球矽晶圓材料市場佔有率分佈》 若是從2002年的需求值分析矽晶圓種類分佈，則拋光矽晶圓（含prime及測試晶圓）佔了將近七成比例，其餘為磊晶矽晶圓（epitaxialwafer），前者2002年成長率有10.8％，後者則為7.6％。

我國矽晶圓產業概況 市場規模 我國2002年矽晶圓材料市場規模預估在289.7億新台幣左右，其中產值約115.6億新台幣，進口值為207億元、出口值32.8億元，自給率將近四成，近五年我國矽晶圓材料進出口情形整理如(表一)所示。

年份 進口 出口 金額（NT/千元） 數量（片） 金額（NT/千元） 數量（片） 1998 10367944.0 7208334 550474.3 1154166 1999 11459036.3 8128593 195822.4 385626 2000 25960896.2 43761877 2466850.0 15896180 2001 20474189.8 48323693 1840590.3 11188111 2002 20696891.6 50666002 3282596.1 12195049 在價格方面，2002年各尺寸矽晶圓片全年平均價格如(表二)所示，如果再與2003年5月的價格相比較，可以明顯看出8吋及12吋矽晶圓片由於市場供過於求，目前仍是買方市場，價格仍再往下跌；反倒是6吋以下的小尺寸矽晶圓片，多用於生產分離式元件，其應用領域分佈極廣（包括電腦周邊、行動式電子產品、消費性電子、家用電器、通訊、汽車工業及武器系統等電源功率轉換、放大、切換等應用），每年市場需求相對其他半導體元件穩定成長，再加上全球主要矽晶圓廠多朝8～12吋大尺寸矽晶圓材料發展，對小尺寸矽晶圓採減產或退出市場策略，使小尺寸矽晶圓市場供需呈常態平衡，所以材料價格相對穩定。

表二我國矽晶圓材料市場價格（單位:美元） 尺寸別 矽晶圓種類 2002年全年平均 2003年5月 6吋 25 20~25 8吋 磊晶片 75~80 熱處理 65~75 拋光片 空白片 55 45~50 測試片 25~28 12吋 350 300 廠商概況 我國生產矽晶圓的廠商約有10家，如(表三)；以目前主流之8吋與12吋矽晶圓分析，國內市場主要供應商排名，在8吋部分，分別為台灣信越、SUMCO、中德電子、Wacker與台灣小松，12吋依序仍是台灣信越、SUMCO與Wacker。

中德電子與台灣小松是具備長晶、切片、研磨、拋光與清洗一貫製程的矽晶圓專業製造廠；台灣信越則只處理後段之拋光與清洗等製程。

此外尚有合晶科技、中美矽晶、昇陽科技、尚志半導體與金敏晶研等多家廠商，分別生產拋光晶圓與再生晶圓等產品。

以下就各廠商日前發展的現況分別敘述如後： ˙台灣信越（Shin-Etsu）：2002年8吋晶圓片產能170萬片，產能利用率超過八成，主要產品為拋光（polished）晶圓。

至於其12吋矽晶圓則由母公司日本信越進口。

˙台灣小松（Komatsu）：2002年8吋晶圓片產能240萬片，其中拋光晶圓約70％、其餘為熱處理（anneal）晶圓，2002年產能利用率近八成，未來如果良率再提昇年產能可到265~275萬片，看好國內12吋晶圓廠對上游矽晶圓材料的需求，未來預計在麥寮廠增建12吋矽晶圓片生產線。

˙中德：2002年8吋晶圓產能在216萬片左右，其中絕大部分為拋光晶圓，磊晶（epitaxial）晶圓只佔10％，2000年產能力利用率60～70％，中德短期內不會在國內設廠生產12吋矽晶圓片，而由母公司MEMC供應。

˙合晶：主要專供4吋、5吋及6吋矽晶圓片，目前年產能360萬片，也是從長晶、切片、研磨、拋光與清洗一貫製程的矽晶圓製造廠。

˙中美矽晶：主要產品除3～6吋拋光晶圓、矽晶圓與6～12吋磊晶晶圓外，還專供加砷晶圓、浸蝕晶圓、TVS晶圓、加銻晶圓、超薄晶圓、深擴散晶圓等特殊晶圓，2002年底又宣佈投資全球第四大的FZ矽晶圓生產廠商Topsil，以掌握上游原料來源。

˙漢磊：擁有一座5吋磊晶廠，目前年產能10萬片。

˙嘉晶電子：主要產品為4、5、6吋分離式元件用磊晶矽晶圓及6、8吋埋藏層磊晶，目前年產能約54萬片（換算為6吋晶圓），預定要再增設一條8吋磊晶矽晶圓生產線。

˙昇陽國際半導體：目前為國內最具規模之再生晶圓廠，其2002年年產能設計為12吋矽晶圓24萬片、8吋135～145萬片。

˙金敏精研：2002年再生晶圓年產能為12吋24萬片、8吋95～105萬片。

˙尚志半導體：主要產品為3吋及4吋研磨片、4吋拋光片與8吋再生矽晶圓，其8吋再生晶圓2002年年產能為36萬片。

表三我國矽晶圓材料主要生產廠商概況 公　司 尺　寸（單位：英吋） 產品種類 12 8 6 5 4 3 中德電子 u 長晶→磊晶片 台灣信越 u 拋光片 台灣小松 u 長晶→拋光片 合晶科技 u u u 長晶→拋光片 中美矽晶 u u u u u u 長晶→研磨片 漢磊 u 磊晶片 嘉晶 u u u u 磊晶片 昇陽科技 u u 再生晶圓 金敏晶研 u u 再生晶圓 尚志半導體 u u u 再生晶圓、研磨、拋光 未來矽晶圓市場及產品發展趨勢 各區域成長趨勢 未來全球各區域矽晶圓需求量成長情形，美國由於三星、台積電集團、Infineon及Philips等國外半導體廠赴該國設廠，加上原有產能擴充，預估2003～2007年矽晶圓材料需求量之年複合成長率可以維持在9.5％左右；至於日本因為近年景氣停滯，半導體產業被迫重整、刪減資本支出或退出原經營領域，可是半導體技術又不斷精進，資本投資也相對龐大，可是半導體廠商已經很難從chip生產賺取足夠利潤來回收支出，因此智慧財產權、軟體與服務的加值或是委外生產，都成為產業發展趨勢，所以日本的半導體廠也勢必重新調整策略，可能委外代工與減少國內生產已是勢在必行，故而其2003～2007年矽晶圓材料需求量年複合成長率估計僅有6.8％，是全球各主要區域最低的，市場佔有率也將由2002年的31.4％降到27.7％，參考(圖五)。

歐盟受惠於Infineon、Intel、AMD、Motorola、TI、Micro等半導體廠的需求，預測2003～2007年矽晶圓材料需求量年複合成長率9.3％，與美國區域相當，亞太地區從2003下半年開始，矽晶圓材料需求會進入大幅擴張階段，市場需求及委外生產訂單彙集於此，加上歐美大廠積極與這區域相關半導體廠策略聯盟，都是主要的成長驅動力，其中台積電、聯電、三星等12吋晶圓廠產量增大，更大幅帶動對12吋晶圓材料的需求，預估亞太地區2003～2007年12吋晶圓材料複合成長率將高達34.8％，至於整體晶圓材料的複合成長率也有12.2％，居全世界之冠。

《圖五2007年全球矽晶圓材料需求量地區分佈》 各晶圓尺寸發展趨勢 在尺寸別方面，雖然12吋晶圓材料需求不如原先預測那麼樂觀，但是根據GartnerDataquest預估，未來至2007年晶圓材料主要的成長還是會在12吋晶圓，2004年應該就會邁入所謂12吋晶圓時代，其年複合成長率應該有將近51％，8吋晶圓材料只會在7.1％左右，其他尺寸別的成長不僅微幅，甚至還會是負成長（如3、4、6吋），只是一般國際知名市調單位預測，12吋矽晶圓材料需求量暴增的機會相當渺茫。

磊晶矽晶圓發展趨勢 磊晶矽晶圓是指在一單晶基材上長出一層薄膜，而這層薄膜的原子排列方式，延續基材的排列方式，如此會使矽晶圓比CZ拋光晶圓有較低的缺陷密度（D-defects、COP），使得生產良率提高，以2002年為例，磊晶矽晶圓約70％用於CMOS邏輯與flash記憶體產品、15％用於DRAM、其餘15％為discrete元件，特別是DRAM製程進到0.25(m以下，磊晶矽晶圓可以提高其產品良率與可靠度，所以其於DRAM的應用自1996年快速增加，但是磊晶矽晶圓的較高價格卻是其最大弱點，因此其他的競爭技術或產品，例如：hydrogenannealing、高溫熱處理矽晶圓、low-COP或COP-freeCZ矽晶圓等便被發展出來，所以預測未來2003～2007年磊晶矽晶圓複合年成長率將近10％，並沒有較整體矽晶圓材料的9.5％高出甚多，估計屆時到2007年，磊晶矽晶圓仍有約71％應用於CMOS邏輯製造、17％於DRAM、12％於discrete元件。

SOI需求成長趨勢 近年來無線通訊需求快速成長，帶動高速、省電元件的需求，IBM於1999年成功將SOI（SilicononInsulator）應用在其PowerPC產品後，SOI技術（特別是薄膜SOI）的新應用便不斷增加，除高速、省電元件，SOI也有用在高電壓元件，以及汽車、航空用高溫元件等，也由於其應用範圍突飛猛進，估計2002年SOI晶圓需求量成長在24％左右，近60百萬平方英吋，預測未來2003～2007年SOI晶圓複合年成長率會高達47％，尤其在12吋矽晶圓部分，咸信SOI將佔有一席之地。

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