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科技 作者:程苑芬 , 陈紫慧 2021-04-20 09:33
[亿欧导读]

神工股份不断切入半导体产业链核心的背后,是一众国内半导体制造商追逐国产替代浪潮的缩影。

半导体硅片

题图来自“收费图库”

4月19日,神工股份(688233)发布登陆科创板后的首份年报,报告期内公司营业收入达1.92亿元,同比增长1.86%;归母净利润超1亿元,同比增长30.31%。

年报显示,“大直径单晶硅材料”业务板块营收规模达1.82亿元,其产品线全面覆盖14-19英寸直径的制程范围,主要用于芯片刻蚀设备,并销往日本、韩国和美国等半导体强国。

“大直径单晶硅材料”正是神工股份登陆科创板的“敲门砖”,换言之,是其核心竞争力所在。相较于招股书,神工股份2020年年报的核心变化在于,新增了“硅零部件”和“半导体大尺寸硅片”两大业务板块,即从上游材料向下游产品拓展。

对比三大主营业务,虽都含“硅”,却有着微妙差异。在全球“缺芯”危机之下,叠加芯片国产化的趋势,神工股份业务板块最新变化有何意义?

从材料迈向产品,助力半导体国产化

2018年全球半导体行业销售额达到历史最高值后,受全球贸易纷争和产品价格周期性等多因素影响,2019年半导体销售行情大跌;加之2020年上半年疫情造成供需双跌,全球半导体行业一度阴霾笼罩。

殊不知,随着经济刺激叠加疫情带动线上经济,半导体需求已悄然起势。据WSTS统计,2020年全球半导体市场销售额达4390亿美元,同比增长6.5%。预计在5G网络普及、“碳中和”驱动能源及汽车行业变革、无人驾驶等新兴趋势下,下游需求将持续爆发。

一方面,“实体清单”的影响已经催生产业共识,半导体供应链国产替代诉求愈发强烈。中国半导体上游半导体设备、核心器件等产业环节正在加速整合。

另一方面,从半导体产业链整体投资占比来看,半导体设备投资占比约为80%,在中国大陆强劲的晶圆代工需求推动下,SEMI报告数据显示,2018-2020年中国半导体设备销售额占全球市场份额分别为20.3%、22.5%、26.3%,位列全球第二、第二、第一席位。其中,中国在刻蚀设备、热处理设备、清洗设备等领域国产化率相对较低,国产替代空间广阔。

在半导体生产制造设备中,光刻机、刻蚀设备、薄膜沉积设备最为关键,其中刻蚀设备占半导体生产制造总投资的24%左右。同时,随着集成电路线宽不断缩小,光刻机渐渐不能充分发挥其作用,刻蚀设备的配合变得愈发重要,其投资占比也将不断提高。

可见,在半导体国产替代机遇中,刻蚀设备国产化体量巨大。尽管在全球半导体市场竞争中,前三大供应商市占率高达91%。但是,根据SEMI和国际电子商情预测,2019年我国刻蚀设备市场中,中微公司北方华创分别占据20%、6%的市场份额,国产化率超过25%。

2019全球刻蚀设备市场格局.png

以中微公司为例,其2020年报显示,公司生产的CCP刻蚀设备在部分客户市场占有率已进入前三位,新推的ICP刻蚀设备已逐步取得客户重复订单。

此外,在建工程中,“临港产业化基地一期项目”和“临港总部及研发中心项目”,总账面余额占在建工程总额比重超50%。而上海临港基地,正是中微公司刻蚀设备的主产区。

神工股份的“大直径单晶硅材料”,经过切片、磨片等一系列精密加工后做成的刻蚀用“硅零部件”,恰恰是下游刻蚀设备厂商扩产必不可少的采购项目。

报告期内,神工股份的硅零部件已投入生产,获得国内数家8英寸、12英寸集成电路制造厂商的评估机会,并得到了长期批量订单。从硅材料到硅零部件,神工股份往下游迈开一小步,便向着国产半导体产业链核心迈进了一大步。

从刻蚀到芯片,攻克良率难题

事实上,半导体国产化并非新兴事物。大型芯片产业项目“烂尾”事件,究其病灶,不在芯片设计和封装环节,而在于芯片制造环节。更确切地说,是制造设备和制造材料的匮乏。

制造芯片的关键材料是硅片,即“晶圆”,相当于芯片的“地基”。目前全球主流的晶圆尺寸是8英寸和12英寸,即“大尺寸硅片”。硅片越大,封装出的芯片越多,规模效应越强,成本越低,不过对生产工艺要求也越高。

与日本信越、日本胜高等国际一流厂商相比,中国半导体硅片产业落后近20年。目前,中国半导体加工所需纯度为99.9999%乃至更高的大尺寸硅片,基本依赖进口,部分国内厂商已打通产线并有所产出,但稳定大批量生产仍有难度,良率是最大难题。

2019全球半导体硅片市场份额.png

用比较粗略的口径来说明就是,信越等公司生产10块硅片,9块以上可以性能完好地坚持到芯片封装环节,成为合格产品,而国内厂商良率远低于此。

国内某硅片厂商总经理曾在公开演讲中透露,截止2019年年底,其12英寸晶圆出货量已累计超过100万片,然而其中仅有7.5万片是用于制造芯片的“正片”,可见良率之难。

鉴于芯片生产工序多、投入大,如果一开始“地基”就不稳,芯片制造厂商接下来的投入都将打水漂。因此,中国制造可以在众多领域打出“成本优势”并逐渐蚕食市场,但在硅片生产领域困难重重:硅片本身的价格并非关键,稳定的品质才是下游芯片制造厂商的核心利益所在。

神工股份新拓的另一大主营业务板块“半导体大尺寸硅片”,正是主攻硅片良率难题。报告期内,神工股份“8英寸半导体级硅抛光片”项目有序推进,产品合格率逐步提升到接近国际大厂的水平。

值得注意的是,国内芯片制造厂商正在大幅扩产。亿欧科创查阅公开资料,以中芯国际为例,2021年8英寸晶圆预测产能将达35.6万片,较2019年实际产能增长近33%。

国内8英寸晶圆厂产能情况及预测.png

“半导体大尺寸硅片”将直接被用于芯片制造环节,从“刻蚀用”到“芯片用”,神工股份用什么来应对芯片制造更严苛的良率要求?

8英寸半导体级硅抛光片的核心原材料依旧是单晶硅,因此,神工股份在“大直径单晶硅材料”积累的成功经验,可以应用在半导体级单晶硅晶体的生产中,具体包括固液共存界面控制技术、电阻率精准控制技术、引晶技术等。

当然,两者在生产环节的参数设定、调整及控制方面存在着细微差异,这正是神工股份技术团队需要发力的重点。神工股份核心技术人员大多有着多年日企工作经验,在追求生产工艺精细化和生产过程管控精准化方面,经验丰富。

神工股份董事长潘连胜博士曾在日本半导体材料领域从业超过 20 年。他在“致股东的一封信”中表示,将始终遵循产业发展的基本规律,在公司所掌握的领先技术已经能够满足“大直径”要求的基础上,以日拱一卒的严谨科学精神,持续在“低缺陷”、“高良率”等方面的积累经验。

神工股份不断切入半导体产业链核心的背后,是一众国内半导体制造商追逐国产替代浪潮的缩影。未来,随着国内下游芯片制造厂商8英寸和12英寸晶圆产能的陆续释放,神工股份的半导体级硅片和硅零部件有望顺势而起,助力国产半导体良率日臻进步。

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