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。

半导体材料:国产替代,材料先行

半导体材料和设备是半导体产业链的基石,是推动集成电路技术创新的引擎。晶圆厂必须购买设备和材料并获取相应的制程工艺才能正常运作。另一方面,三者相互制约,材料的改进常常需要设备和工艺的同步更新,才能有效避免木桶效应。

在半导体产业链中,半导体材料位于制造环节上游,和半导体设备一起构成了制造环节的核心上游供应链。

不同于其他行业材料,半导体材料是电子级材料,对精度纯度等都有更为严格的要求,因此,芯片能否成功流片,对工艺制备过程中半导体材料的选取及合理使用尤为关键。今天呢,飞鲸投研就来分析一下半导体材料行业。

一、半导体材料市场概况

半导体材料市场规模大,近两年市场空间增长迅速。

2015-2019年全球半导体材料行业市场规模呈波动变化趋势,2019年受半导体产业整体大环境影响,全球半导体材料行业市场规模约521.4亿美元,同比下降1.12%。

但是2020与2021年受到全球半导体产品的强烈需求的影响,半导体材料市场规模快速上升。2021年达到643亿美元,同比增长15.86%,超过了在2020年创下的555亿美元市场高点。分产品来看,晶圆制造材料占比较封装材料更高,2018-2020年占比均超过60%。

中国大陆是全球第二大半导体材料市场。2021年占比达到18.6%,市场规模约为119.3亿美元,同比增长21.9%。

我国的半导体材料仍然集中在后端封装材料上,前端晶圆制造材料核心优势仍然不足。

2019年我国半导体封装材料占比约66.82%,晶圆制造材料占比约33.18%。我国芯片制造主要存在三大短板: 核心原材料不能自给自足、芯片制造工艺尚弱、关键制造装备依赖进口。随着中国晶圆制造产能的提升,晶圆制造材料占比有望不断提升。

二、半导体材料

1.分类

半导体材料是制作晶体管、集成电路、电力电子器件、光电子器件的重要材料。按照工艺的不同,可分为晶圆制造材料和封装材料。

晶圆制造材料:主要包括硅片、特种气体、掩膜版、光刻胶、光刻胶配套材料、(通用)湿电子化学品、靶材、CMP抛光材料等。

封装材料:主要有封装基板、引线框架、键合丝、包封材料、陶瓷基板、芯片粘接材料等。

2.用途

晶圆制造材料中,硅片为晶圆制造基底材料;光刻胶用于图形转移;电子特气用于氧化、还原、除杂;抛光材料用于实现平坦化。

封装材料中,封装基板与引线框架起到保护芯片、支撑芯片、连接芯片与PCB的作用,封装基板还具有散热功能;键合丝则用于连接芯片和引线框架。

3.各成本占比

半导体硅片又称硅晶圆片,在半导体材料中市场占比达到35%,是半导体第一大材料。

通过对硅片进行光刻、离子注入等手段,可以制成集成电路和各种半导体器件。半导体硅片是半导体材料中成本占比最高,在产业链中最关键的半导体材料。

三、材料细分领域公司

从全球角度看,硅片的市场规模已超过100亿美元,光罩、特气的规模则约为40亿美元。这些细分行业中,海外龙头均占据着主要地位,国产公司的市场份额则相对较少。

国内企业虽然处于相对落后位置,但国内半导体产业链生态圈已经开始壮大发展。在当前国产替代需求下,国内产业链重塑,为国内半导体打造更加安全、可靠、先进的发展环境,相关的各个子行业涌现出多个具有竞争力的企业。

1.沪硅产业

沪硅产业主要从事半导体硅片的研发、生产和销售,是中国大陆规模最大的半导体硅片制造企业之一,是中国大陆率先实现300mm半导体硅片规模化销售的企业。

沪硅产业自设立以来,坚持面向国家半导体行业的重大战略需求,坚持全球化布局,坚持紧跟国际前沿技术,突破了多项半导体硅片制造领域的关键核心技术,打破了我国300mm半导体硅片国产化率几乎为0%的局面。

2.立昂微

重组延伸半导体硅片,增强市场竞争力。公司前身为立立电子,2011年更名为浙江金瑞泓科,后于2015年与杭州立昂微签订增资认购协议,换股立昂微电股份。

立昂微电主营业务为半导体分立器件芯片的设计、开发、制造和销售;浙江金瑞泓主营业务为半导体硅研磨片、硅抛光片、硅外延片的制造和销售。资产重组后,公司通过向半导体硅片产业链上游延伸,扩展了自身的业务领域,增强了自身市场竞争力。

3.TCL中环

TCL中环新能源科技股份有限公司长期专注于半导体和新能源光伏两大产业,主营业务围绕硅材料研发与制造展开。

公司主要产品包括半导体材料,光伏硅片,光伏电池、组件,光伏电站。产品广泛应用于光伏发电、集成电路、消费类电子、电网传输、风能发电、轨道交通、新能源汽车、航空、航天、工业控制等领域。

四、总结

国产替代已经成为中国半导体行业的主要诉求,下游厂商有更强的意愿为半导体材料厂商提供市场,以实现“获取市场→改善产品→进一步获取市场”的良性循环。

硅片,是制作集成电路的重要材料,通过对硅片进行光刻、离子注入等手段,可以制成各种半导体器件。

用硅片制成的芯片有着惊人的运算能力。科学技术的发展不断推动着半导体的发展。自动化和计算机等技术发展,使硅片(集成电路)这种高技术产品的造价已降到十分低廉的程度。这使得硅片已广泛应用于航空航天、工业、农业和国防,甚至悄悄进入每一个家庭。

地壳中含量达25.8%的硅元素,为单晶硅的生产提供了取之不尽的源泉。由于硅元素是地壳中储量最丰富的元素之一,对太阳能电池这样注定要进入大规模市场(mass market)的产品而言,储量的优势也是硅成为光伏主要材料的原因之一。

扩展资料:

硅片制成的芯片是有名的“神算子”,有着惊人的运算能力。无论多么复杂的数学问题、物理问题和工程问题,也无论计算的工作量有多大,工作人员只要通过计算机键盘把问题告诉它,并下达解题的思路和指令,计算机就能在极短的时间内得出答案。

微电子芯片进入医学领域,使古老的医学青春焕发,为人类的医疗保健事业不断创造辉煌。

微电子芯片的“魔力”还在于,它可以使盲人复明,聋人复聪,哑人说话和假肢能动,使全世界数以千万计的残疾者得到光明和希望。

参考资料来源:百度百科——硅片


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