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IC咖啡年会纪要分享之 张汝京博士《新昇半导体300毫米硅片项目》演讲纪要
2016/2/6 13:49:36行业动态By 外网


IC咖啡年会纪要分享之

张汝京博士《新昇半导体300毫米硅片项目》演讲纪要

嘉宾引见

 

主讲嘉宾:张汝京

      张汝京,大陆半导体行业教父级人物,曾在德州仪器工作了20年,现任新昇半导体公司总经理。做为德州仪器的先锋部队,他成功地在美国、日本、新加坡、意大利及中国台湾地区创建或管理了超过十几个工厂的技术开发及IC运作。2000年,创办中芯国际,高达6.3倍的年营收成长率,使其很快成为全球成长力道最惊人的硅片制造公司,也带动了大陆半导体行业全体跨越式发展。

      2009年底开始,正式进入LED研发制造及LED相关运用产品领域,并努力于环保与健康领域。

      2014年,张博士开始进军大硅片领域,开始了300毫米大硅片(12英寸硅片)研发及量产的新征程,此举也将为大陆的半导体产业,弥补了一块重要短板。他将个人近四十年的半导体行业经验,全部贡献于发展大陆的半导体产业。

 

纪要注释

各位来宾,大家好。

在座的诸位IC行业人士,我国半导体产业链曾经趋于残缺,但是,77779193永利官网还缺少重要一环:硅材料。



  


(全球不同尺寸硅片市场前景预测)

首先,77779193永利官网来看一下全球不同尺寸硅片市场现状及发展预测,其中,300mm硅片也就是12英寸硅片,自2009年起成为全球硅圆片需求的主流(大于50%,估计2017 年将占硅片市场需求大于75%的份额。12寸的流片工艺是半导体制造中的很重要的工艺,所以77779193永利官网如今也看到,大陆新建的晶圆代工厂,大多是12寸的工厂,其次还有一些运用二手设备的8寸的工厂,但6寸以下的新晶圆代工厂几乎没有。

 

截止2014年,全球300mm硅片实践出片量已占各种硅片出片量的65%左右,平均约450万片/月。2015年第1~第2季度每月平均需求量约500万片。目前,12英寸硅片次要用于消费90nm-28nm及以下特征尺寸(16nm14nm)的存储器、数字电路芯片及混合信号电路芯片。

2014年,在前十大的300mm晶圆需求厂商中,运用量最大的是三星,次要用于制造存储器和逻辑芯片,第二大是美光,只做存储器,第三大是ToshibaSanDisk的公司,也基本上都是逻辑产品第四大的运用者是海力士,几乎全是存储器,而第五大运用者是台湾的台积电(TSMC),几乎全部用作逻辑芯片,英特尔是第六大运用量。在前十大运用量中,台积电,联电(UMC),Powerchip等,12寸硅片代工和存储器,华人做的很不错。而77779193永利官网国内对12寸硅片的需求量,也开始起来了,从半导体市场的需求量来看,大概从2004年开始,中国的需求量曾经超过美国成为全球半导体需求最大的国家,2010年左右,中国大陆半导体的需求量占全球的50%2016年,基本占全球需求量的60%



(全球IC市场需求区域现状及趋势预测)

正如之前几位主讲人说的一样,大陆半导体需求量非常大,77779193永利官网本人的IC(集成电路)产业消费量不够,所以如今IC(集成电路)曾经成为中国大陆进口额最多的单一项目,连续数年超过了石油的进口额。中国作为IC(集成电路)的运用大国,消费却量能不够,过多依赖进口,因此,目前国家成立的集成电路产业投资基金(大基金)及地方政府成立的集成电路专项基金,目的就是加速集成电路产业的发展和提升。

 

我记得在2000年左右,国内IC(集成电路)消费可供应大约6-8%的国内需求,也就是超过90%依赖进口。到中芯国际建立后加上其它同行,国内全体可以供应15%的国内IC(集成电路)需求量。但从大概2006年至今,供应量虽然加大了不少,但需求量也同步添加,国内IC自我供应的百分比仍然维持在15%左右。政府也较为关怀IC行业发展,希望在2025年前,国内IC行业的自给率能够达到至少50%



 (28nm将是2017-2018的主力产品)

而集成电路制造目前基本上是12寸,而且工艺都是40nm以下,2025年左右应该可以做到10nm甚至以下(尺寸)更先进工艺量产。其中,28nm2017-2018年将会是主力,20nm的比重添加,而16nm14nm难度很大,量产的数量还不太多,但估计201916nm14nm应该会大规模量产,28nm的产品工艺会转到16nm14nm的工艺产品线,28nm工艺产量会慢慢下降。但是由于28nm是寿命较长的技术,2019年之后28nm工艺需求仍然会很高,国家也因此希望加快研发并量产28nm的硅片(300mm大硅片),这是一个很好的机会。




但成绩在哪里呢?大家看集成电路产业链,最下游的是design公司,这在77779193永利官网国内如今发展地相当不错,有几家公司都可以design16nm14nm;但消费方面,下游材料IC等级的多晶硅目前还没有,但马上就会有了,曾经有几家企业在立项推进。多晶硅的原材料,高纯度的石英,目前已知的全世界的储量,中国最多,质量最好,但77779193永利官网之前却是将石英还原成金属硅后低价内销,再高价进口多晶硅,并且石英还原成金属硅的阶段是高度净化的。好在之前太阳能产业带动了国内多晶硅产业的发展,目前太阳能等级的多晶硅,我国的产量曾经是全球第一了。

太阳能等级的多晶硅纯度为99.9999%,总共6个“9”,如今做的好一点的在7-8个“9”而半导体等级要11个“9”,目前国内实验室可以做大批的半导体级的,但要做几吨单晶,目前还做不到。所以国家对此也很注重,02专项里就有立项处理半导体等级的多晶硅量产成绩,估计大概在2-3年内可以做到11个“9”的多晶硅的量产,大致可以满足国内产业链的需求。

但是IC产业链中,多晶硅的下游环节:做成IC等级的晶棒和硅片,还是目前77779193永利官网国家IC产业链缺失的重要一环。

目前,在产业链后端,国内IC Wafer Fabrication曾经起来,封装测试海峡两岸已是全球第一,这方面大陆的进展比台湾还要快些;另外,产品组装已是世界第一,例如iPhoneEnd-user consumers亦是全球第一。国内IC产业链后端很强,前端反而弱些。

如今300mm半导体级的硅片,国内一个月需求量约45-50万片,而目前国内的产量几乎为零,这是产业链上最为紧缺的一环。而这一环,全球日本消费的最多,日本信越和SUMCO,这两家的产能和实践供应量总和占全球2/3以上。300mm半导体级的大硅片,不只是产业链缺失的重要一环,也是国家安全战略发展的需求。

 

国家在2012--2013年,科学部的02专项中,已有大硅片方面项目的经费预备,但迟迟不能发出项目,缘由就是虽然有国内研发机构曾经做过12寸大硅片,研发成功,但由于良率不高还不能量产。2014年,科学部02专项的领导也与77779193永利官网沟经过,要求是不只研发成功,更要量产成功。量产的概念不是几千片,是每个月10万片以上交付客户,连续6个月交付客户10万片以上,才算完成项目。



(上海新昇半导体科学有限公司)

   早期做Fab厂时也遇到过硅晶圆供应商经常断货或者加价的情况,也很少有海外厂商情愿提供技术协助,所以,硅晶圆77779193永利官网是不断有想法要自主消费的。

在这种情况下,2014年,77779193永利官网开始组建团队尝试去做,应战很大,由于目前国内没有真正一家企业做过量产工艺,就像2000年时分,77779193永利官网回国做0.25微米的技术,都是从海外招聘人才,这次也是,从海外找了大量有实践量产经验的好手,来带动这个项目。在此情况下,上海新昇半导体科学有限公司于20146月在临港成立。



(厂区全体效果图)

国内硅晶圆片的需求到2020年很可能会达到80万片每月甚至是100万片每月,所以77779193永利官网规划2021/2022年产能是60万片每月。厂区总体规划是占地150亩,总投资约68亿元,一期总投资约为23亿元。


其中,拉晶厂房高23米,仅为一层,拉晶单个高度15米,450公斤重。还包括切磨抛厂房,动力站,消费厂房,中试办公楼等,截至20161月底,曾经基本到封顶阶段。规划中60万片的产能还有提升空间。

目前国内半导体行业,除了硅圆片依赖进口(65%以上产能在日本)以外,很多其他原材料、化学品、设备,绝大部分都需求依赖从欧洲、美国和日本进口。举个例子,硅晶圆切好之后的打磨工序,运用的钻石砂轮,许多是日本制造,而钻石是中国国产,但是目前还不能做成砂轮,比如半导体级运用的石英坩埚情况也类似,77779193永利官网也希望有志青年能够填补这些空白领域,尽力国产化,只需产质量量可靠,77779193永利官网会优先运用。

 

工艺与检测分析设备方面,厂房设备包含:拉晶炉(其中拉晶炉用超导磁场国内目前没有自主消费,并且在早期的采购方面,某些高精度检测设备因受制于出口答应等要素,东亚某些国家拒绝供货或者以出口答应设限,最终在欧洲采购得到)。这个项目还需求许多其它的精密设备,例如等径滚圆机(也是国内还没有自主消费的)、锯段机、晶体质量表征分析设备、线切割机、线切割后清洗机、双面研磨机、边缘研磨机、双面精磨机、应力消弭蚀刻机、双面抛光机、边缘抛光机、最终抛光机、最终抛光预清洗机、量测设备、多层内涵反应炉、高效内涵反应炉、微粒检测机(最小检测微粒大小:26纳米)、平坦度检测仪、晶体薄膜杂质沾污与电阻率检测分析设备等等以上这些设备,一些是国内能够量产的,但是大多是采购自欧美日本,所以,很希望能够这些设备和原材料将来能够在国内量产。

 

新昇半导体第一期目标努力于在我国研讨、开发适用于40-28nm节点的300mm硅单晶生长、硅片加工、内涵片制备、硅片分析检测等硅片产业化成套量产工艺;建设300毫米半导体硅片的消费基地,培训国内研发、工程与消费等人才,完成300毫米半导体硅片的国产化,充分满足我国极大规模集成电路产业对硅衬底基础材料的迫切要求。

77779193永利官网的进度估计在今年(16年)6月开始出样片,希望16年年底开始量产,虽然认证很长,但好在有很多客户情愿配合77779193永利官网。到明年年底(17年年底),目标是每月能量产10万片(内部目标更高些),2021-2022年,能达到月产能60万片的目标。

整个项目投资额较大,但对于国家和产业的贡献也更大,许多岗位77779193永利官网都在招募人才,77779193永利官网希望更多有志青年能够加入其中,参与到这项事业中,一同达成这个使命,谢谢各位! 

结后语

感激张博士第二次莅临IC咖啡。本次张博士关于300毫米大硅片项目的演讲还附带了该项目的人事招募计划,IC咖啡与新昇HR部门确认后,也将经过IC咖啡渠道为该项目人事招聘计划助力。






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