半导体巨头并购提速,大硅片寡头垄断加剧,国产替代亟需突围

半导体巨头并购提速,大硅片寡头垄断加剧,国产替代亟需突围,第1张

硅片是生产芯片、分立器件、传感器等半导体产品的关键材料,目前90%以上的半导体产品均使用硅基材料制造,硅片占半导体材料市场规模比重约为37%,位居半导体三大核心材料之首,因此,半导体硅片被誉为半导体行业的“粮食”,虽然全球市场总规模不大,但至关重要。

近20年以来,半导体硅片长期被日本信越、日本胜高(SUMCO)、环球晶圆、德国Siltronic、韩国SK Siltron等少数寡头企业垄断。2019年,行业前五大企业合计销售额占全球半导体硅片行业销售额比重高达92%,我国90%以上的硅片需求依赖进口,基本不在国内生产,目前,硅片垄断局面还在加剧。

11月30日,德国硅片制造商Siltronic AG表示,正与环球晶圆开展深入谈判,后者拟以37.5亿欧元(约合45亿美元)将其收购,双方预期在12月第二周,取得Siltronic监事会及环球晶圆董事会核准后,进行BCA签署。

环球晶董事长徐秀兰指出,双方都认为结合后的事业体会有很好的成效,将更能互补地有效投资,进而扩充产能。

并购前,德国Siltronic为全球第四大硅晶圆厂,市占率约为7%,环球晶则为全球第三大厂,市占率达18%,收购完成后,环球晶在全球硅晶圆市场占有率有望一举跃升至25%,逼近日本胜高的28%,同时意味着全球晶圆市场将呈现日本信越、胜高、环球晶圆、SK Siltron四强争霸的格局,进一步垄断市场。

根据IC Insights的报告,今年仅ADI收购Maxim、英伟达收购ARM、SK海力士收购英特尔存储业务、AMD收购赛灵思四起收购案的交易额就高达1050亿美元,外加Marvell100亿美元收购Inphi、环球晶45亿美元收购德国Siltronic,2020年半导体并购金额已经创下 历史 新高。

去年,韩国SK Siltron为防止日本出口限制,收购杜邦碳化硅晶圆事业部,在区域全球化抬头的当下,各巨头抱团取暖,通过并购来加强各自的优势,以应对快速变化和复杂的局面。

以半导体设备巨头应用材料为例,在2018年之前的几十年内,应用材料长期稳坐全球半导体设备第一供应商的位置,凭借的就是全面且强大的产品线,特别是在具有高技术含量的半导体制造前道设备,该公司具有相当深厚的技术功底。

但从 历史 来看,应用材料正是通过一系列的并购,来加强自己实力的,虽然从1967年-1996年的30年间,应用材料只有一次核心业务相关的并购,但在1997年-2007年十年间,先后发起了14起并购案,不断完善自己的产品构成。

截至目前,应用材料的产品线涵盖了半导体制造的数十种设备,包括原子沉积、化学气相沉积、物理气相沉积、离子注入机、刻蚀机、化学抛光及晶圆检测设备等,预计2020年,应用材料半导体设备的市场份额将从去年的15.9%提高至18.8%。

查阅了近几年的国内半导体海外并购案例,主要有五起:

2013年紫光集团17.8亿美元收购展讯,2014年9.07亿美元收购锐迪科,后合并成为紫光展锐;2015年合肥瑞成18亿美元收购高性能射频功率放大器厂商AMPLEON;2016年中信资本、北京清芯华创投资与金石投资19亿美元收购CMOS传感器厂商豪威 科技 ;

2016年长电 科技 以7.8亿美元收购新加坡封测厂金科星朋;2017年建广资产27.5亿美元收购恩智浦标准件业务,今年6月安世半导体正式注入闻泰 科技 。

其他的海外收购基本都在5亿美元以下,特别是国产替代加速的最近三年,鲜有海外并购的大案例,想着国内半导体厂不差钱,但为何还是买不来?

实际上,国内企业海外并购,特别是半导体海外并购还真不是钱多就能解决的问题,早在1996年,西方42国就签署了集团性限制出口控制机制——《瓦森纳协定》,简单来说,就是成员国内技术转让或出口无需上报,但向非成员国转让需要上报,以此达到技术转让监管和控制的目的。

并且这份协定很与时俱进,以大硅片为例,2019年底修订的《瓦森纳协定》,就新增了一条关于12英寸大硅片技术的出口管制内容,直指中国集成电路14纳米制程工艺,以及上游适用于14纳米工艺的大硅片。

封锁的还不止拉高纯度单晶硅锭的设备和材料,更是从切割抛光好的硅片具体参数上进行了限制,专门针对适用于14纳米制程工艺的各种硅片。所以说,小到具体产品参数都能安排的明明白白,更别说直接并购先进企业,基本没有可能。

如果说美国单方面打压华为是凭借自身实力,那么通过《瓦森纳协定》限制技术出口,就相当于是在全球拉圈子,限制圈内技术出口,圈外想用,就只能用廉价劳动换取圈内输出的高附加值成品,《瓦森纳协定》相当于“金钟罩”。所以并购不来的公司,只有自己造。

实际上,光伏用硅片已经被国内的厂家玩出白菜价,半导体用的硅片之所以被国外垄断,难度在于单晶硅的纯度和内部缺陷的控制,我们做的不好。

在纯度上,光伏用的硅片6个9就够了,但半导体硅片需要11个9,也就是99.999999999%,问题就在这个纯度上面,拉出来的单晶硅锭纯度不够,内部缺陷、应力、翘曲度也跟国外有差距,做出来的芯片良品率就比较低。

所以为了良品率,晶圆厂都愿意愿意花高价买更高质量的硅片,而不愿意花低价买低质量的硅圆片,因为会导致最终芯片的良率,我国生产的硅圆片打不开国际市场就是凭证。

对于单晶硅的提纯和晶体缺陷控制,需要基于长期实践经验的积累和现场错误的总结,这是各个厂商的高度保密的技术,因为这方面的因素,国外硅片厂都没有在国内设厂。

目前,沪硅产业打破了我国12英寸(300mm)半导体硅片国产化率几乎为0的局面,推进了我国半导体关键材料生产技术自主可控的进程;中环股份现也已具备3-12英寸全尺寸半导体硅片产品的量产能力。

总的来说,当下全球市场主流的产品是12英寸,使用比例超过70%,主要应用在智能手机、计算机、人工智能、固态硬盘等高端芯片上。目前4-6英寸的硅片已可以满足国内需求,8英寸也日渐成熟,进入大规模国产替代阶段,但12英寸才刚刚进入初级阶段,还面临EPI、位错等诸多难题待解决,替代之路仍任重道远。

电子发烧友网报道(文/吴子鹏)对于美国半导体的“圈子文化”,电子发烧友网曾经有过专门报道,在题为《美国大搞IC圈子文化,多个联盟先后成立,中国芯要警惕这个问题》文章中,笔者着重分析了美国组建各个半导体联盟的目的,并点出了在美国这些联盟中,各成员之间的心并不齐。借用著名电影《无间道》里面的经典台词,那就是:有“内鬼”。

近日,日媒报道称,美国打算和日本两国组建一个“美日芯片同盟”,将此描述为“最安全”的技术同盟。这个联盟有两个主要目的:一是美日联手攻克先进制造工艺2nm研发和量产,摆脱全球芯片先进制造工艺对韩国和中国台湾的依赖;二是美日联盟将打造一个近乎封闭的半导体供应链,杜绝核心关键技术外泄到中国大陆。

这个新联盟的出现无疑印证了笔者此前的推论,在美国建立的所谓“美国半导体联盟SIAC”、“Chip 4联盟”和“Mitre Engenuity联盟”中,包括台积电、三星和欧洲一众IDM厂商,这些公司定然是出工不出力的。回过头来,或者是厂商自己,或者是当地政府又会继续搞自己的技术研究,因为部分政府和企业并不想完全被美国拿捏住。

但我们需要注意到的是,根据相关报道,此次的“美日芯片同盟”是由日本方面发起的,美国虽然可能是最大受益方,但这一次却是受邀方,那么这个新的联盟和新的发起方式会起到不一样的效果吗?

在全面解读“美日芯片同盟”之前,我们说一个结论,这个联盟的出现让此前的Chip 4联盟成了一个笑话,因为这明显是一个“自己人”掉转q头打“自己人”的行为,必然让韩国和中国台湾非常不爽。

那么从另一个方面来说,日本此举算是完全投美国所好,帮助美国完善目前处于第二梯队水平的芯片制造环节。

根据日媒的报道,日本政府之所以主动出击迎合美国政府,一个重要的原因是台积电对于芯片制造技术的管理和保密非常严格,不会在中国台湾岛以外的地方建立尖端工艺的晶圆代工厂。虽然台积电美国工厂规划的工艺是5nm,但这个工厂的进度非常缓慢,预计将会在2024年才会出第一批量产产品,从规划到量产跨越了4年多,这和台湾岛内5nm工厂小于18个月的建设速度完全不可同日而语,以台积电的速度,2025年该公司预计将开始量产2nm,因此美国5nm工厂也差不多满足了工艺至少落后两代的要求。

并且,日媒的评估更为悲观,认为台积电在美国和日本的工厂仍然将会是以10-20nm工艺为主流,这让美日领先的半导体厂商依然要对台积电在台湾岛的先进晶圆代工厂非常依赖。

按照当前的规划,“美日芯片同盟”不仅要攻克2nm的研发和制造,还会建立一个非常安全的供应链体系,在这方面,日本政府手里算是带着诱人筹码的。我们都知道日本在半导体材料和设备方面拥有不俗的实力,尤其是前者。

比如在硅片供应上,根据相关机构截止到2020年9月份的统计数据,日本信越化学在全球硅晶圆制造市场的份额高达29.4%,稳居第一,第二名同样是日本企业,日本胜高(SUMCO)的市场份额为21.9%。虽然环球晶圆在收购Siltronic AG之后超越了胜高,但并不影响日本厂商在硅晶圆制造市场过半的市占比。

而在半导体材料的光刻胶方面,日本JSR、东京应化是唯二两家能够量产所有主流类型光刻胶产品的公司,包括EUV光刻胶。

在半导体设备方面,日本拥有东京电子(TEL)、爱德万测试(Advantest)、SCREEN、KOKUSAI ELECTRIC、日立高新 科技 等众多全球领先厂商。统计数据显示,日本半导体设备厂商大约提供了全球37%的半导体设备,影响力可以说仅次于美国。

根据报道,此次“美日芯片同盟”的筹建,日本方面包括东京电子、佳能和国立先进工业科学技术研究所等企业和组织都有很大的可能参与其中。而美国方面,除了一些半导体设备厂商,IBM和英特尔预计将参与其中。

再算上美国对ASML的影响力,可以说“美日芯片同盟”要设备有设备,要材料有材料,唯独缺的就是技术,如果能够如愿攻克2nm,那么美国在全球半导体市场的影响力将进一步增强。

为什么说美国会欣然接受日本的邀约呢?一项数据表明,美国在过去几年里,对台积电的依赖越来越严重,这是美政府不想看到的,想要极力挽回这样的局面,一切可能的方法都会尝试。

这并非是空口无凭的猜测,而是有真实的数据作为支撑。先看美国自己的官方数据,根据美国半导体行业协会(SIA)的数据统计,2021年美国半导体公司的全球市场依然稳居第一,份额占比达到46%,但过去8年间,美国半导体制造占全球的份额下降了10%以上。

而我们看一下台积电的财报数据,2021年,美国是台积电最大的市场,贡献1.01万亿新台币,同比增长24%,占营收比重为64%。其中,苹果公司作为台积电最大客户,一家就贡献了4054亿新台币,同比增长20.4%,占比总营收从25%提升至26%。

而从全球晶圆代工市场格局来看,截止到2021年Q3的统计数据显示,目前在全球晶圆代工市场,台积电依然占据着过半的市场份额,占比达到53.1%。

台积电不在岛外建尖端晶圆厂的行为,以及张忠谋多次强调台湾岛外无法复刻台积电成功的言论让美政府定然非常不爽,只要有一丝机会能够取而代之,都会去尝试。

笔者曾在《美国大搞IC圈子文化,多个联盟先后成立,中国芯要警惕这个问题》这篇文章中讲过,美国此前组建的“美国半导体联盟SIAC”、“Chip 4联盟”和“Mitre Engenuity联盟”都有bug,盟友之间有太多的芥蒂和心眼,绝非是铁板一块。

我们看,“Chip 4联盟”把之前SIAC联盟中的欧盟和英国给踢掉了。因为,美国看到了欧盟的“二心”,欧盟出台《芯片法案》的核心意图是提升欧盟自身的芯片产业实力,包括确立欧洲在更小、更快、更节能的芯片方面的研究和技术领先地位;加强欧洲在先进芯片设计、制造和封装方面的创新能力;以及建立合适的政策框架,确保欧洲在2030年前大幅提升芯片产能等等。

已经成为既定事实的台积电就够美国烦恼的了,欧盟还要来添乱,说明其心必异。

而让美国政府更加难堪的是,“Chip 4联盟”中的韩国到现在都还在洽谈中,多家韩国媒体报道称,韩国政府和企业很难接受这一提议。

“Chip 4联盟”的另一方就是中国台湾,也就是台积电的大本营。“Chip 4联盟”的出发点是确保美国半导体制造技术拥有全球领先地位,这是要割台积电的肉而肥美国本土半导体制造,台积电会鼎力支持?美政府自己估计都不信。

虽然这些联盟成员肯定都会帮着美国对中国大陆进行技术外泄的封锁,但并不能让美国达到自己半导体从设计到制造全面领先的目的。

笔者赞同很多业者的说法,就剩下美日双边的技术同盟最有可能顺利地开展下去,虽然不一定能够达成目标,但是双方构建安全供应链体系的目标较为一致,算是趣味相投,且彼此都是有利可图。


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