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上游材料供应受限 半导体与OLED面板本土化制造优势或将丧失

作者:admin来源:手机报在线 日期:2018/7/2 10:36:56 人气: 标签:

  2018年6月25日,环球晶的新竹股东会议披露的内容详情,再次引起了中国国内半导体行业的重视。股东会上董事长徐秀兰表示,目前全球硅晶圆的主要产能集中在前5家,市占达95%以上,该5大厂目前都没有大幅扩产的动作,只有合理的去瓶颈措施,全球前5大厂产能至2019到2020年都已经被预订了。

  环球晶为全球第三大半导体硅晶圆厂,徐秀兰认为,半导体硅晶圆供应仍短缺,环球晶的产能至明年止都满载,2020年的接单已满一半,市场供应相对紧张。环球晶去年的合并营收为新台币462亿元,年增151%,营业净利为新台币74亿元。今年5月营收为新台币47.79亿元,年增30.2%,创下历史次高,累计前5月营收为新台币232.72亿元,年增31.8%。

  实际上,从上月下旬供应链传出的消息称,受智能语音音箱、无线充电底座等设备的出货增长过快,以及in-cell全面屏芯片需求增长,市场上8寸的硅晶圆材料出现较大的供货缺口,部分上游材料商已通知晶圆厂商将调高价格二到三成。

  由于此次涨价幅度是前两年的二到三倍,加上年前又多收了各晶圆厂约一到二成的产能订金,8寸晶圆厂也表示一定要调高芯片出厂价格,涨价幅度将在原来的基础上调高10~15%左右。另外,由于上游8寸硅晶圆材料供应短缺,芯片的交期也将延迟25天到45天左右。

  而相对来说,12寸的硅晶圆则由于新建晶圆厂的产能与硅晶圆材料新建产能,目前还没有明显的时间冲突,不管是材料供应和价格都相对要平缓一些。但随着中国国内的新建晶圆厂建设起来,这个平衡的局面或将还会打破。同时如何应对中国国内厂商的就近配套服务需求,也将成为行业需要解决的现实问题。

  在推行了近四十年的改革开放政策之后,中国境内的经济快速发展,不但为全球带来一个庞大的消费市场,也为全球民生工业制造业积累了大量的生产线工人,同时也吸纳了全球的资本注入到中国市场,在消费类电子产业链下游的零组件加工和整机组装部分,复制出了全球最大的廉价产能出来。

  特别是近十年来,随着中国民生制造业的产能继续向产业链中游的零组件上快速复制,也吸引着越来越多的全球资本,往中国市场上投放产业链上游元件厂商与材料产能,来满足中国境内市场上零组件产能爆发后的配套需要。

  其作为现代制造业关键基础元件部分中的半导体芯片行业,一直以来是中国境内民生制造业的最大宗采购商品,近两年来也在继机身材料、线路板、显示屏成功本土化生产之后,成为第四大涌入中国境内的产能转移标的。

  为了配合中国境内厂商的产能需求,包括台积电、联电、 Global Foundries 等在内的多家海外晶圆代工企业将在中国内地投放新的产线,一来避免老旧产线退役后的新工艺产能更替出现产能缺口,二来也可以充分利用中国内地的产业配套政策,低成本的实现与下游客户就近配套服务。

  此外,中国内地本土投资的晶圆代工厂包括中芯国际、华力微电子等,也开始利用中国本土制造的低廉制造成本与本土服务优势,陆续承接来自全球市场范围内的订单,成为高速发展市场行情下新增产能的重要补充部分,在未来 2 年内也将有多条产线投产。 据行业统计,在 2017-2020 之间全球将新建约62 座晶圆厂,其中 26 座晶圆厂的生产产能设在了中国内地。

  这种情况跟中国发展OLED显示面板的情况十分相似,有数据显示,全球正在运营和已经开建的OLED面板线约有27条,其中韩国有10条,中国台湾有1条,日本有2条,剩下的14条全在中国内地。

  大量的晶圆厂在中国内地建设起来,肯定就会对未来十年内的中国民生制造业繁荣,起到很好的上游核心元件供给保障作用,同时也将带动中国内地与芯片相关的配套产业快速发展,全面引导中国的民生制造业技术进步与产业升级。

  不过,半导体芯片行业在中国境内的发展状况也与OLED面板遇到的情况相似,除了量产技术受限于行业内少部分熟练员工与工程师之外,在上游的关键原材料方面,本土化配套能力很低,还需要全球的资本与技术进行充分合作,才能有效解决。

  以OLED 材料领域为例,中国国内的OLED产能充分释放以后,中国国内将成为全球第二大的OLED面板生产基地,但在OLED 材料领域,OLED单体的终端材料生产和有机材料技术掌握在海外公司手中。目前 OLED 单体终端厂商主要是韩国、日本、德国和美国厂商,包括韩国三星 SDI、LG 化学、德山金 属、斗山、日本出光兴产、堡土谷化学、美国 UDC、德国默克等公司。而目前中国国内企业主要从事 OLED 中间体和单体粗品生产,中国国内 OLED 中间体、单体粗品的供应商主要包括万润股份、西安瑞联、濮阳惠成、北京阿格蕾雅、吉林奥来德等,其中万润股份、濮阳惠成、西安瑞联等都已实现规模量产并进入海外OLED 材料供应链,得到了OLED单体生产厂商的认可。

  但在OLED单体生产领域,中国境内的材料企业限制新进企业的主要门槛是升华材料的专利,当前主流的有机材料技术大多被海外公司所有,且海外公司给这些技术进行了专利保护。也就是说中国境内的材料企业或OLED面板厂商,如果想要快速获得相关的量产技术与产能布局,就需要与海外的这些OLED单体专利与量产技术持有公司,进行深度的合作,才能有效解决。

  实际上半导体芯片在中国国内的发展,同样也遇到了与OLED类似的问题。有数据显示,目前中国国内的晶圆代工产能位居全球第二位, 2017 年市占率将近 15%,未来中国内地的新产能开始产出后,晶圆代工产能在全球占比还将快速提升。

  事实上,除了上面提到新建的26座晶圆厂外,中国内地现在已有50 余条晶圆生产线,分布于北京、上海、天津、西安、厦门、 以及合肥等多个城市,仅管都是一些相对低端的产能,产出与效益也不如后期投建的8寸、12 寸晶圆厂高。未来随着中芯国际、华力微电子、台积电、联芯、晶合、万国 AOS、德科玛、 以及紫光等持续投入 12 寸晶圆厂生 产线开始量产,加上德科玛、中芯国际、士兰微、 以及 Silex 于 8 寸晶圆厂的产能扩充完成后,中国国内晶圆代工产能占全球的比重,肯定会在现有的基础上出现较大的增幅。

  然而大量的晶圆厂在中国国内建设了起来,但作为半导体芯片的核心材料部分,中国国内不仅产业配套十分残缺,而且也遇到了同样的技术、设备来源、工艺专利和量产经验等困境。其中以晶圆制造中占比最大的基础材料硅片和硅基材料为例,其比重占半导体制造材料约为 36%。但高端材料与生产材料的制造设备来源,基本上都是海外企业供应。

  硅片的生产过程非常复杂,从硅石到硅片需要经过提纯、熔铸、拉棒、切割、抛光、清洗等多道工序。 一般而言,硅片要经过硅石的三步提纯制备出纯度为 99.9999999%的半导体级硅,而且现在12寸先进制程的晶圆厂,要求的纯度早已突破小数点后11们的目标。

  硅石提纯后,再通过熔铸、拉棒等工艺流程生产成适当直径的硅锭,最后被切割、抛光、清洗并通过质检环节后,才可完成的用于下游生产的薄硅片的制备。而这期间,不管是加工环境、加工设备,还是辅用材料等,都不能对硅石材料有任何的污染,影响硅的纯度。

  目前全球的硅片和硅基材料,主要由日本信越化工、日本 SUMCO、台湾环球晶圆、德国 Siltronic、韩国 LG Silitron 五家提供,它们的总产能占到了全球的95%以上,可以毫不客户的说,除了这五家厂商外,其它生产厂商所生产的硅片和硅基材料,基本上都用在了晶圆厂的测试片生产上,基本上没有用于正常的芯片量产中。

  实际上,中国国内在民生制造业产业链中、上游的相对落后,导致了中国材料产业起步较晚,且受到技术、 资金、以及人才的限制,中国国内材料产业总体表现出数量偏少、企业规模偏小、技术水平偏低、以及产业布局分散的特征。

  所以说,中国国内这些新建的晶圆厂要健康发展起来,一个健康而充裕的上游材料配套产业链肯定不可或缺。中国国内发展半导体产业也与现在行业发展OLED面板一样,如果想要快速获得相关的量产技术与产能布局,就需要与海外的材料专利与量产技术持有公司,以及相关的量产设备与维护企业等进行深度的合作,通过引进资本、人才、技术及管理等方面,才能有效解决。

  否则的话,可能中国国内的元器件产能是上来了,但最终的本土化成本与就近配套服务优势,很容易就被上游原材料的配套成本所倾蚀,不但难以实现全球优质产能配套服务的目标,甚至还将导致中国国内相关行业的全面亏损。

  所以也只有在与海外企业这些充分的合作基础上,中国国内企业才有可能在取得了量产技术之后,并真正获得了一定的量产经验积累与行业技术沉淀,或许有机会解决好类似半导体芯片与OLED面板等新型先进器件的与材料的原始创新难题,真正的做到上游材料国产化目的完成全球先进产能的配套服务。

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