在早前談到中國(guó)的半導(dǎo)體投資建設(shè)，一直都是圍繞在芯片設(shè)計(jì)、制造和封裝等領(lǐng)域，但對(duì)于半導(dǎo)體芯片的源頭——硅晶圓，卻談的少之又少。我認(rèn)為主要有兩方面的原因：一是國(guó)內(nèi)在這方面的發(fā)展不盡如人意；另一方面是因?yàn)槟壳暗男枨蠛蛢r(jià)格還是在可接受范圍。

　　但早兩天有報(bào)道宣稱，明年上半年的硅晶圓可能會(huì)面臨大面積漲價(jià)的可能，更嚴(yán)重的是隨之而來(lái)可能會(huì)出現(xiàn)的缺貨困境。這對(duì)于國(guó)內(nèi)那些投入了大量資金建設(shè)12寸廠的晶圓廠來(lái)說(shuō)，這真的一個(gè)出師不利的信息。

　　在這個(gè)關(guān)頭，***媒體傳出了國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體基金將要收購(gòu)總部位于德國(guó)慕尼黑的硅晶圓廠Siltronic，綜合中國(guó)目前的半導(dǎo)體建設(shè)熱潮，德國(guó)愛(ài)思強(qiáng)剛剛拒絕了中國(guó)資本的收購(gòu)還有硅晶圓面臨缺貨的危機(jī)，這個(gè)消息的頒布無(wú)疑給今年的半導(dǎo)體市場(chǎng)又投下了一顆深水炸彈。

　　為什么中國(guó)需要硅晶圓廠

　　半導(dǎo)體行業(yè)的人都知道，一個(gè)芯片被設(shè)計(jì)出來(lái)之后，需要把設(shè)計(jì)文件交付到TSMC這樣的代工廠進(jìn)行芯片生產(chǎn)，而TSMC則會(huì)根據(jù)客戶的設(shè)計(jì)文件，在硅片上“刻”上電路。這個(gè)需要的硅片就是由硅晶圓廠生產(chǎn)的。

　　而過(guò)去的幾十年里，產(chǎn)業(yè)界為了降低芯片的制造成本，一直推進(jìn)硅晶片的往前推進(jìn)，從最初的1英寸到12英寸。

硅晶圓尺寸的進(jìn)化史（4英寸到12英寸）

　　但晶圓生產(chǎn)是一個(gè)不算非常復(fù)雜，但是對(duì)精度要求很高的過(guò)程。主要涉及到純化和拉晶。

　　純化分為兩個(gè)階段，第一步是冶金級(jí)純化，此一過(guò)程主要是加入碳，以氧化還原的方式，將氧化硅轉(zhuǎn)換成98%以上純度的硅。大部份的金屬提煉，像是鐵或銅等金屬，皆是采用這樣的方式獲得足夠純度的金屬。但是，98%對(duì)于晶片制造來(lái)說(shuō)依舊不夠，仍需要進(jìn)一步提升。因此，將再進(jìn)一步采用西門子制程（Siemensprocess）作純化，如此，將獲得半導(dǎo)體制程所需的高純度多晶硅。

　　接著，就是拉晶的步驟。首先，將前面所獲得的高純度多晶硅融化，形成液態(tài)的硅。之后，以單晶的硅種（seed）和液體表面接觸，一邊旋轉(zhuǎn)一邊緩慢的向上拉起。至于為何需要單晶的硅種，是因?yàn)楣柙优帕芯秃腿伺抨?duì)一樣，會(huì)需要排頭讓后來(lái)的人該如何正確的排列，硅種便是重要的排頭，讓后來(lái)的原子知道該如何排隊(duì)。最后，待離開(kāi)液面的硅原子凝固后，排列整齊的單晶硅柱便完成了。

單晶硅晶柱

　　然后把單晶硅柱切割成一片片厚度約為150μm（0.015cm）左右的硅晶片。

　　很多人會(huì)問(wèn)，這個(gè)難道體現(xiàn)在哪里，我們不妨看一下。上圖硅晶柱的制作過(guò)程就像是做棉花糖，一邊旋轉(zhuǎn)一邊成型的。在拉晶的過(guò)程中，旋轉(zhuǎn)拉起的速度和溫度的控制都會(huì)影響到晶柱的品質(zhì)。如此高的技術(shù)難度，對(duì)于基礎(chǔ)比較薄弱的中國(guó)半導(dǎo)體來(lái)說(shuō)，是一個(gè)大挑戰(zhàn)。

　　除了技術(shù)外，專利保護(hù)也是限制中國(guó)硅晶片產(chǎn)業(yè)的一個(gè)發(fā)展。

　　半導(dǎo)體硅的制造工藝，從上世紀(jì)五十年代出現(xiàn)以來(lái)，一直都是日韓德美等國(guó)家在上面發(fā)展，他們?cè)诠杈圃焐厦娣e累了豐富的經(jīng)驗(yàn)和專利，這也不是中國(guó)能輕易突破的。

　　但這又是一個(gè)很重要的市場(chǎng)，讓中國(guó)不得不投入。

　　首先我們需要強(qiáng)調(diào)一下，硅晶片的市場(chǎng)其實(shí)不是很大，從相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2014年硅晶片的市場(chǎng)規(guī)模只有80億美元，2015年也只有83億美元。相比于早幾年的上百億市場(chǎng)，是有所下滑的。但就算是上百億，對(duì)于三千多億規(guī)模的半導(dǎo)體市場(chǎng)，其所占的份額也只不過(guò)區(qū)區(qū)幾個(gè)百分點(diǎn)。

電子產(chǎn)業(yè)鏈中，硅晶圓的位置

　　但從上文所看，這個(gè)產(chǎn)品是硅芯片的基礎(chǔ)，沒(méi)有它，你設(shè)計(jì)得多好，代工廠制程多先進(jìn)，也都是巧婦難為無(wú)米之炊。

　　但和半導(dǎo)體其他節(jié)點(diǎn)一樣，硅晶片市場(chǎng)同樣是國(guó)外廠商的天下。

　　根據(jù)調(diào)查得知，現(xiàn)在的硅晶片市場(chǎng)主要是日本（Shin-Etsu和Sumco）、韓國(guó)（LG Siltron）、德國(guó)（Siltronic）和***（***的環(huán)球晶圓早前收購(gòu)了排名第四的SunEdison）等地方的企業(yè)掌控。

　　2015年全球硅晶圓的市場(chǎng)份額分布

　　從上圖我們可以看出，前六位廠商所占的份額高達(dá)98%，這是一個(gè)高度壟斷的市場(chǎng)，尤其是當(dāng)中大部分由我們的鄰居日本和韓國(guó)掌控。

　　聯(lián)想到日韓最近對(duì)中國(guó)半導(dǎo)體崛起的種種防范，加上文章開(kāi)頭提到的可能面臨的硅晶片缺乏和漲價(jià)的挑戰(zhàn)，中國(guó)發(fā)展自身的硅晶片產(chǎn)業(yè)是勢(shì)在必行。

　　收購(gòu)Siltronic成功，中國(guó)可以獲得什么？

　　作為這次交易緋聞的另一個(gè)主角，Siltronic是全球第四大的硅晶圓生產(chǎn)商。主要是生產(chǎn)芯片所需的硅晶圓。公司在美國(guó)有一個(gè)200mm的晶圓廠，在德國(guó)則有150/200/300mm的產(chǎn)線，而在新加坡，也有200和300mm的產(chǎn)線，根據(jù)公司的介紹，他們一秒鐘可以制造一塊硅晶片。

　　從硅到芯片的整個(gè)過(guò)程

　　從該公司的財(cái)報(bào)我們可以得知，該公司在2015年代營(yíng)收高達(dá)，9.31億美元，較之2014年的8.53億美元成長(zhǎng)了9.1%。而其利潤(rùn)率也高達(dá)13.3%，較之2014年的13.8%下降了0.3%。

　　Siltronic過(guò)去幾年的營(yíng)收數(shù)據(jù)

　　在過(guò)去幾年，Slitronic的營(yíng)收一直穩(wěn)居硅晶圓市場(chǎng)前三，直到早幾個(gè)月環(huán)球晶圓的收購(gòu)?fù)瓿闪艘院螅糯蚱屏诉@種平衡。

　　硅晶圓前五廠商的市場(chǎng)份額

　　從公司的官網(wǎng)我們得知，Slitronic是全球首個(gè)推出300mm晶圓的公司，是一個(gè)專注于300mm和200mm硅晶片生產(chǎn)的企業(yè)。截至到2015年底，他們的全球員工超過(guò)400個(gè)工程師，專利也高達(dá)1700個(gè)，其產(chǎn)品涵蓋了超純硅晶圓和超純硅晶棒等。而這些都是制造芯片的必備材料。

　　Siltronic廣泛的產(chǎn)品線

　　至于Siltronic的銷售分布，從2015年的年報(bào)，我們可以看出，亞洲、歐洲和美國(guó)是其客戶所在的三大區(qū)域，這些地區(qū)的銷售額所占的份額分別為67%，19%和14%，當(dāng)中以亞洲的份額最大。而其客戶涵蓋了TSMC、UMC、Intel、Samsung、Toshiba、TI和NXP等排名前二十的半導(dǎo)體廠商。

　　一旦中國(guó)成功收購(gòu)了Silitronic，是否能夠直接接收這些客戶另說(shuō)，但對(duì)于國(guó)內(nèi)如中芯國(guó)際這些國(guó)內(nèi)廠商，將會(huì)在可能面對(duì)的晶圓缺貨危機(jī)上，有了保證。也可以從源頭上保證“中國(guó)芯”的發(fā)展。

　　加上國(guó)內(nèi)的如SMIC前掌舵人張汝京打造的新昇半導(dǎo)體等晶圓廠，國(guó)內(nèi)的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈將迎來(lái)一個(gè)新的景象。

　　可能面對(duì)的挑戰(zhàn)

　　但不是所有的事都是一帆風(fēng)順的，尤其是涉及到中國(guó)的海外并購(gòu)。

　　還記得早前中國(guó)福建宏芯對(duì)德國(guó)愛(ài)思強(qiáng)的收購(gòu)，被美國(guó)橫加組織，此時(shí)收購(gòu)面對(duì)的最直接的問(wèn)題。

　　另外，隨著汽車電子、消費(fèi)電子和IoT的發(fā)展，對(duì)200mm的晶圓需求可能會(huì)持續(xù)增長(zhǎng)，300mm的需求量可能會(huì)降低，這就讓300mm晶圓面臨更大的挑戰(zhàn)。但國(guó)內(nèi)將要發(fā)展起來(lái)的3D NAND FLASH需求，將會(huì)帶來(lái)300mm晶圓的消耗，這需要等待時(shí)機(jī)成熟。

　　再者，前幾名競(jìng)爭(zhēng)者帶來(lái)的競(jìng)爭(zhēng)也是不可忽略的。尤其是新的環(huán)球晶圓形成了以后，對(duì)Siltronic的影響將是最直接的。加上全球經(jīng)濟(jì)和政策的不確定性。對(duì)于未來(lái)的Siltronic來(lái)說(shuō)，也是直接挑戰(zhàn)。

　　當(dāng)然，這一切假設(shè)都是建立在收購(gòu)成功的基礎(chǔ)之上。