导读:自集成电路诞生以来,在半导体制造领域始终遵守大名鼎鼎的摩尔定律。摩尔定律是由英特尔创始人之一戈登〃摩尔提出来的,其内容为:当价格不变时,集成电路上可容纳的元器件的数目,约每隔 18-24 个月便会增加一倍,性能也将提升一倍。
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从需求端来看 ,硅片需求开始复苏 ,增长迅速 ,主要因素是四个方面 :1)全球晶圆代工大厂台积电、三星电子、英特尔进入高端制程工艺竞赛,包括台积电投入7/10/16/28nm 制程,英特尔投入 14/22nm 制程,近 3 年的资本支出都高达 80 亿~110亿美元,至于联电、三星及 GlobalFoundries 等亦陆续扩充 28、14nm 制程产能;2)三星、SK 海力士、英特尔/美光、东芝等 NAND Flash 阵营,全力投入 3D NAND 扩产,以因应智能手机存储、固态硬盘(SSD)、eMMC/eMCP 等各种采用 3D NAND 芯片的应用需求;3)汽车半导体、CIS 图像传感器、MCU 微控制器等芯片快速普及;4)大陆半导体厂商大举扩产,更是不可轻忽的势力,大陆既有 12 寸厂合计月产能约 46 万片,建臵中的产能约 63 万片,未来大陆 12 寸厂单月产能将高达 109 万片,包括中芯国际等大陆厂商在上海、深圳等地新建的 12 寸厂,以及台积电南京厂、联电厦门联芯、华力微二厂,加上福建泉州 DRAM 厂、武汉新芯 3DNAND 厂等,产能增加规模相当可观。
四大因素将导致半导体硅片供不应求
自集成电路诞生以来,在半导体制造领域始终遵守大名鼎鼎的摩尔定律。摩尔定律是由英特尔创始人之一戈登〃摩尔提出来的,其内容为:当价格不变时,集成电路上可容纳的元器件的数目,约每隔 18-24 个月便会增加一倍,性能也将提升一倍。
要实现单位面积容纳电子元器件数目的增多,就对每个元器件的尺寸大小不断有着更高的要求,因而半导体制造工艺不断向小尺寸前进,这与摩尔定律完全正相关。从 1970年左右的 5 微米 MOSFET 工艺,到 1990 年左右的 1 微米 Trench 工艺,再到 2000 年左右的 0.13 微米 Strain 工艺,直到 2015 年左右的 16nmFinFET 工艺, 半导体制造行向 业不断采用新的技术方案来实现更小尺寸的工艺制程,如今正向 10nm 工艺制程挺进。
1960-2015 年半导体制造工艺制程与技术方案演进情况
根据年报数据,台积电将在 2016 年第三季度量产 10nm 工艺,2017 年第一季度试产 7nm 工艺,领先全球。14nm 工艺,台积电、三星、台联电在 2014年底、2015 年已经实现量产,目前各家正投入大笔资金从事 10/7nm 工艺的研发。
全球六大IC 制造企业工艺节点
为了实现先进的晶圆制造工艺 ,台积电 、英特尔、三星电子每年的资本开支高达80-120 亿美元
全球主要 IC 制造厂商资本开支(百万美元)
先进的工艺制程是芯片发展的必然需求,消费电子和汽车 、 工业对芯片性能的要求越来越高,这需要更加先进的晶圆制造工艺来支撑。硅片作为芯片的物理基础,对于芯片性能和工艺水平起到至关重要的作用,对先进工艺的竞赛促进了高纯度 、高质量大硅片的需求。
ARM 完成 10nm 芯片架构设计,性能大幅提升
20nm 以下的先进工艺制程将在整个晶圆代工中的比例越来越高, 芯片性能的提升需求将推动晶圆代工工艺快速演进 。根据预测,2020 年开始,10/7nm 将成为份额最大的工艺制程形式,先进的工艺对高质量硅片的需求越来越大,同时晶圆代工先进工艺的良率较低也将导致更多硅片的消耗。
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