中观·硅晶圆丨回顾日本厂商的崛起历程

本文对日本硅晶圆厂商从奋力追赶到超越美国成为行业龙头的历史进行了复盘,着重关注在美日半导体贸易摩擦的二十年里,硅晶圆厂商如何在“外部压力”下最终实现有效突破。


主要内容


①、下游芯片制造商的强大将有助于上游硅晶圆厂商的成长、技术积累;

②、在技术、资金积累到一定程度时,凭借对市场的敏锐判断和果断的决策能力,日本厂商抓住了2000年左右300mm晶圆发展的时间窗口,最终实现了超越;


1

战后全球(1945~)


二战后,全球又历经了各种政治、军事、经济事件,而在这期间美国与日本两国之间的关系,也随着国际政治、经济形势的变化而发生着变化。


1950年之后,美日两国间在纺织、钢铁、汽车和半导体行业发生4次贸易摩擦。其中半导体贸易摩擦始于1977年,此后双方不断谈判、签订协议,一直持续到1996年才基本结束,时间跨度历时整整20年。


半导体贸易摩擦产生的主要原因是:1971 年日本通产省制定了赶超美国半导体产业计划,1976 年牵头成立“超大规模集成电路技术研究组织”,由NEC、富士通、日立、东芝、松下等厂商与大学投资760 亿日元。80年代中期,日本在存储领域获得成功,1985年达到与美国在全球半导体市场中相等的市场份额,此后还一度实现反超。


贸易摩擦后,日本在半导体产业中的优势地位逐步向上游的材料、设备行业转移。

类比汤因比《历史研究》中提到的“外部压力”观点,外部贸易摩擦即“外部压力”。一个行业在发展过程中遇到外部压力时能否实现资本、技术等的积累和发展,并实现有效突破,存在着一个临界值。压力过强或过弱都不行。有些国家在面临外部压力时,产业实现了升级;有些,则未能实现突破。


2

行业发展历史


硅晶圆行业的发展大致可分为两个阶段:

①、以MEMC为代表的美国厂商,在技术、市场份额上占据统治地位(1959-2000);

②、以信越为代表的日本厂商,占据全球50%以上市场份额(2000至今);


行业成长性


1990年以前,全球硅晶圆市场成长很缓慢,直到1995年8吋晶圆逐步成为主力晶圆至今,硅晶圆的出货面积才开始出现较大幅度的增长。


根据SEMI数据,2000年至今半导体用硅晶圆市场规模在50亿-120亿美金之间上下波动,出货面积年平均增速在5.8%左右。


发展历程


电子行业兴起于50年代,1960年NEC开始研发IC,1984年东芝第一篇关于Nor Flash(EEPROM)的论文在IEEE上发表。1986年,日本超越美国成为全球半导体生产第一大国。


1986年,日系厂商在全球前十大中占据6个席位,其中,NEC、东芝和日立凭借存储领域(DRAMs)的市场份额上升,位列前三。


硅晶圆方面,孟山都电子料公司(MEMC)的ST. PETERS工厂首先于1959年开工建设,生产晶体管和整流器材料“超纯硅”,MEMC对硅晶圆行业的技术发展做出了很大的贡献,比如:采用化学机械抛光工艺解决晶片表面划痕问题,解决氧气控制问题,第一个在硅片清洗过程中使用臭氧,第一个在硅片清洗顺序中使用氟化氢和臭氧的组合等。1979年MEMC供应美国约80%的FZ单晶。

50年代末60年代初,日本硅晶圆厂商开始技术引进,先后成立了小松电子金属、信越半导体、东洋硅等公司,70年代时日本厂商的技术落后美国2代左右。但日本系厂商凭借低廉的成本抢占市场份额已经引起了美系厂商的注意。


伴随着日本半导体厂商80年代的崛起、90年代继续向前发展,日本硅晶圆行业获得了非常好的发展时间窗口,持续不断的技术研发,生产量和出口量均出现明显上升。

信越1999年下半年决定在白河工厂投资建设300mm晶圆,2001年2月量产,产能10万片/月,当时同行业其他公司都还没有反应过来。由于做出了正确决策,直到2002年末,信越一直享受着300mm晶圆的寡占利益。
(注:SK Siltron和Siltronic分别是2002、2004年开始兴建300mm工厂、量产。)


2003年3月,信越又决定增加资本开支,将白河工厂产能提高到30万片/月。到2005年时,信越占全球300mm晶圆的50%市场份额,日本厂商总计占据全球65%的市场份额。

日系硅晶圆厂商经历了良好的技术、资金积累的时间窗口期,到遭遇“外部压力”,再到其敏锐地抓住8吋向12吋晶圆转移的关键节点,凭借对市场的判断能力和果断的决策能力最终实现了突破。


下游芯片制造商在成本下降、收益最大化的利益驱使下,对硅晶圆行业的驱动体现在需要“面积更大、更薄,表面更平坦,无缺陷的硅晶圆”。每一次技术迭代的时间周期越来越短,技术的发展带来设备的更新需求。目前新增10万片/月12吋硅晶圆的投资规模为3.5亿美金左右,新增10万片/月8吋硅晶圆的投资规模在9000万美金左右。


3

行业现状


目前硅晶圆行业处于成熟期,CR5供应商占据了全球95%以上的市场份额。

Steven Walsh曾说“公司想要在硅产业持续地保持胜出,需要具备维持开发高品质产品技术能力的竞争力!”在技术研发方面,几大龙头厂商持续进行研发、拥有专利壁垒优势。


硅晶圆行业受下游需求的变动影响很大,公司需要进行严苛的成本控制,以确保盈利能力。在供应链方面,各大公司都与上游的材料、设备供应商建立了持股、合资等多种合作方式,以确保原材料供应的稳定性、设备的技术开发保密性等。


行业面临的新进入者主要来自中国大陆,12英寸晶圆的上海新昇、中环,8英寸的金瑞泓等。


注:硅产业集团自设立以来,坚持面向国家半导体行业的重大战略需求,推进我国半导体关键材料生产技术“自主可控”进程,已于今年4月30日提交科创板上市申请。


供应链

“一代材料、一代装备”!下游芯片制造商的强大带动了本国上游硅晶圆行业的技术进步和发展,硅晶圆行业的强大也离不开其上游供应链的整体发展,比如多晶硅料、研磨料、金属表面处理剂、拉单晶设备、切割设备、抛光设备、检测设备等。


4

总结


回顾这段历史,得到的启发有:

①、产品质量、稳定性以及生产效率等与加工制造设备密切相关,厂商大多通过自主研发、与设备厂商合资等方式实现对技术研发、生产工艺的可控把握;

②、集成电路行业的周期性波动对硅晶圆厂商的影响极大,硅晶圆厂商对生产成本的控制能力极其重要,如:需要对原材料多晶硅料的稳定供应能力具有把控能力;

③、硅晶圆的产能扩张与市场份额相关,但下游终端需求量的变化带来的扰动很大,需要对下游需求进行密切跟踪和判断,为生产决策提供支持;


不仅仅是硅晶圆行业,对于材料供应商来说,以上论述,或许同样适用。


后记


本篇为硅晶圆行业中观分析的上篇(历史回顾),接下来的中篇(上下游供应链间的相互影响)、下篇(量化指标)将分别从上下游供应链与硅晶圆行业间的相互影响、硅晶圆全行业的数据指标量化着手进行论述。


欢迎对我们的文章、数据有兴趣的朋友联系我们,讨论更多细节。


来源:IC咖啡


首页           公司‍简介                 产品‍中心        技术‍实力            联系我们           加入我们

电话:025-87153770

南京市江宁区九龙湖国际企业总部园A2座10层

贵州省贵阳市观山湖区金融101大厦B座18-1号

    












邮箱:Sales@mp-tech.cn