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再生晶圆供不应求,本土产业链布局正当时!
2021-09-30 标签: ICNET  半导体  元件与制造 来源:ICNET


缺芯行情至今不见转折,金融机构Susquehanna数据显示,8月芯片平均交期延长至21周,相比7月增加6天,创下最长记录。紧张市况下,各大芯片原厂和晶圆代工厂产能满载,对硅晶圆的需求量节节攀高。不仅是制造芯片的晶圆需求强劲,用于产线测试及维持的再生晶圆同样如此。


再生晶圆从何而来,用到何处?这里要先明白,按照用途划分,硅晶圆包含用于芯片生产的正片(Prime Wafer),以及用于产线测试的控片(Monitor Wafer)和挡片(Dummy Wafer)。


芯片产线投入生产之前,都要进行测试,以验证机台的性能及可靠度。由于此类测试多具有破坏性,直接用正片会使成本过高,因此厂商一般使用没有图形、不会转化成芯片的控片和挡片进行。


控片、挡片各有用途。控片主要用于测试芯片机台的性能是否稳定,生产环境是否洁净等,通过监测机台运转的相关参数即可得知产线状况。产线投产前,使用控片测试可预先验证机台是否可靠。产线投产后,将控片与正片一同投入产线,通过控片的状态,即可判断该批次芯片的生产是合乎标准。


挡片的用途,其一是暖机,让空闲已久的机台恢复生产状态。其二是占位,基于反应气体浓度等因素,芯片机台所承载晶圆数量必须足够,在正片排产有限的情况下,就要用挡片占位。控片与挡片相比较,前者多用于新制程、新产线的测试,后者则是用于产线维持状态。


控片、挡片的来源可分为全新晶圆和再生晶圆。全新控挡片一般是从晶棒两侧品相较差处切割而来。由于控挡片不用于实际生产且消耗量大,回收再加工颇具性价比,能够为芯片制造厂节约成本,这就是所谓的再生晶圆。


通过化学浸泡、物理研磨等方式,使控挡片表面重新恢复洁净、光滑,就是再生晶圆的生产过程。一般来说,挡片能够循环使用5次左右,控片则要根据情况判断。部分用于特殊制程的控片甚至无法回收使用。


随着先进制程推进以及芯片整体需求不断增加,芯片原厂、代工厂对控挡片的用量也越来越大。特别是在先进制程产线,控挡片用量相对正片所占的比例越来越大。行业统计显示,65nm制程每10片正片需要加6片控挡片,28nm及以下的制程每10片正片所需要的控挡片达到15-20片。先进制程对控挡片的需求如此之大,直接刺激再生晶圆行业增长。


据国际半导体产业协会(SEMI)数据统计,全球再生晶圆市场规模从2010年开始一路上升,到2018年已经达到了6.03亿美元。近年来,芯片制程推进及需求增长更加快速,对硅晶圆的需求与日俱增,再生晶圆的需求也会随之增加。


根据SEMI在2020年的预测,到2021年,全球8寸、12寸硅晶圆正片的需求会分别达到650万片/月和680万片/月,按照再生晶圆需求比例折算,2021年全球再生晶圆市场需求可能会超过200万片/月。


当前,全球再生晶圆产能集中于日本和中国台湾厂商,其中份额最大的是日本RS Technologies,该厂在12英寸再生晶圆市场更为强势。除此以外,中国台湾的升阳半、辛耘、中砂等厂也是举足轻重的厂商。


随着需求逐年增加,RS Technologies早就制定计划,要在2019至2022年之内扩充每月7万片的产能。截至2019年,RS Technologies日本和中国台湾产线的月产能总额为52万片。


时至今日,再生晶圆的需求因全球缺芯大潮再度拔高,甚至发展到供不应求。在此市况下,几大台厂产能纷纷满载,且都启动扩产。


其中,升阳半去年年底扩产12英寸月产能7万片,现今总月产能30万片,明年再增产一轮过后,有望挑战RS Technologies的龙头地位。辛耘今年月产能已从12万片提升至14万片,预计明年月产能再扩至16万片,近两年扩产幅度达到3成。中砂今年月产能达到30万片,但该厂表示仍旧吃紧,已调涨价格。


在全球经济和需求暴涨的影响之下,芯片产业的涨价早就不局限于芯片本身,上游材料也开始涨价。今年以来,光刻胶、硅晶圆等材料也是供不应求。现在行情已经推至再生晶圆,将会进一步加剧芯片制造企业的成本。特别是对新起步的本土芯片产业来说,更加构成挑战。


在2020年之前,中国大陆并无大批量的再生晶圆产能,芯片厂商都是依赖日本和中国台湾的厂商进行晶圆处理。所幸本土产业链已经重视到再生晶圆的重要性,并开始布局。本土产线落成之后,芯片厂处理晶圆的外部依赖将会减轻,能够起到节约成本,提升效能的作用。



附:本土再生晶圆项目统计


富乐德长江12英寸再生晶圆项目于2012年9月17日投产。


至纯科技合肥再生晶圆项目于2021年7月投产。


晶芯半导体再生晶圆项目一期 于2021年6月投产。项目全部建成后,月产能将达40万片。


协鑫集成再生晶圆项目于2020年3月签约合肥。去年和今年,协鑫集成都有通过向增发募集资金,用于再生晶圆项目。





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