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扩产在即!全球芯片仍将持续短缺,半导体厂房EPC建造模式成为主流

芯榜

2022-08-25 18:27广东

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文章 | Tora(芯榜北京),William(芯榜深圳)

编辑 | 杨睿(芯榜深圳)

近日中国台湾成为中美关系紧张的核心关注点,而中国台湾供应全球63%的芯片,由此芯片供应危机有可能加剧加深;同时,根据美国CNBC信息显示,来自IDC(International Data Corporation)分析师称,全球芯片短缺尚未结束,且制造减速还将严重加剧短缺持续。

The global chip shortage will continue, and consumers will have to pay for it, an analyst from the International Data Corporation said.

Sasirin Pamai | Istock | Getty Images

此前,俄乌地缘政治形势持续为半导体产业链关键节点施压,芯片供给并不会显著、极速增加,因大量半导体材料、特殊气体等等都是芯片生产制造的必须组成部分,无论设备构成还是工序中的耗材,都不可或缺。

IDC亚太研究中心分析专家Vinay Gupta介绍,俄乌都在全球半导体产业占据重要环节和份额,且都是氪气(krypton)重要供应商、是芯片制造的必备特殊气体之一。

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▲电子特气在晶圆制造中的应用 资料来源:CNBC、CNKI,IDC,2022年8月

01“国产替代正当时”的半导体材料行业近况

半导体材料、包括特气,是产业重要支撑和发展的基石,长期供应格局基本被欧美日韩垄断。中国作为最大的半导体市场、产业链重要参与者。

▲半导体材料贯穿制造全流程

一方面美国不断加大制约力度、“卡脖子”愈演愈烈;另一方面国际巨头竞争格局导致半导体材料份额抢占难度高,尽管中国大陆半导体及集成电路产业今非昔比,但材料企业仍需形成由点到面的层层突围,小编通过对于产业的观察和描摹,挖掘材料和芯片制造环节所取得傲人成绩背后的真实驱动力。

SEMI统计数据显示,2021年全球半导体材料市场规模达643亿美元,同比增长16%;中国半导体产业起步较晚,本土半导体材料厂商全球市占率仅13%。据SIA数据,2021年全球半导体市场规模同比增长26%,达5559亿美元、创新高;从区域看,中国仍为最大半导体市场,销售额为1925亿美元,同比增长27.1%,占全球比重34.6%,连续多年蝉联第一。

另外,受益于汽车电子、云计算、5G、IoT等下游需求高景气以及国家政策支持,我国本土半导体材料生产厂商已经进入快速发展阶段,在多个细分领域培养出一批重点本土半导体材料供应商,包括第一梯队沪硅产业、上海新昇、有研新材、江化微等企业,并对晶圆代工企业,如中芯国际、华虹以及合肥晶合集成等都有着持续研究和互动。

小编注意到,半导体材料供应商能够在国际巨头技术、市场垄断的先发优势下,于众多企业竞争中脱颖而出,既依托政策支持、企业本身研发技术和生产实力,也离不开厂房产线等基础建设,通过调研和业内访谈,我们发现在半导体EPC工程总包领域、产线建设和厂务工程方向多点布局的中电二公司,正积极布局中国半导体材料厂房全生命周期建设。

02 半导体及集成电路材料产业的工程“幕后英雄”

半导体材料广泛应用于晶圆制造与封装环节,涵盖晶圆(硅片)、光罩(光掩模版)、光刻胶及辅材、化学试剂、电子气体、靶材、CMP材料、封装基板及引线框架等;硅片为半导体材料领域规模最大品类,市场份额占32.9%,其次为气体,占比约14.1%,光掩模占比为12.6%。

▲半导体材料占比 资料来源:团队分析整理,2022年8月。

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▲光刻原理示意图

在众多半导体材料中,硅片与光掩膜版是两种非常重要而且特殊的材料,硅片是制作半导体的基础材料,通过对硅片(又称硅晶圆)进行光刻、离子注入等手段,可制成集成电路和各种半导体器件,而光掩膜版(或 光罩 ,英文对应Mask)则是光刻机的关键配套材料,是限制最小线宽的瓶颈之一。

▲光刻流程

关于上述两种材料的国内产业化及工程要求,中电二公司电子行业设计专家陆晶表示,“半导体材料成本占比相对较低,却对良率影响很大,目前,硅片与光掩模版的国际厂商已占据先发地位,但国内半导体材料厂商仍有角力空间及破局机会,进行技术突破的同时,产业化相关的厂务、生产线建设也不容忽视。某种程度上,甚至是决定半导体材料厂胜败关键。半导体材料行业工程建设在厂房及产线设计、施工速度、施工质量方面有着极高的要求,促使工程服务行业不断升级,工程总承包(EPC)也是产业化最终模式。”

据了解,近年国内半导体材料产业化过程中,尤其是在半导体硅片及光掩模版行业中,有多个EPC总包工程不断突破着工程行业的天花板,如在硅片厂商中沪硅、西安奕斯伟、浙江金瑞泓、浙江中晶等企业的产业化项目,在光掩模版厂商中则有上海传芯半导体掩模、广州市光掩模等企业的产业化项目。

“半导体材料产业化中采用工程总承包(EPC)模式可有效提高劳动生产率,从设计、采购、施工等各个环节减少原材料和能源的浪费,降低建筑工程成本,实现规模经济效益。基于核心优势和能力边界的持续拓展,中电二公司已服务项目超过6000+个,国内前10名半导体企业服务占比90%,并在业内创新提出 L-EPC(精益EPC建造)模式,提倡营销实施一体化、设计施工一体化以及土建机电一体化,此模式也已经得到了很多半导体业主的认可。”中电二公司设计专家陆晶介绍道。

▲中电二公司在半导体材料厂房部分业绩

03 国内半导体材料工程EPC总包的未来

随着集成电路工艺制程技术持续演进,产能扩张趋向于全球化,对半导体材料和光刻掩模版的生产制造提出了更高技术和效率要求,因此,具备智能工厂建设服务能力与系统统筹运作能力的工程EPC企业将更具有竞争力。

“十四五”期间,半导体工程EPC企业将坚持立足于国内国际双循环新发展格局,面对欧美日韩的竞争和积极应对宏观政经形式,以国内市场为主体,全力服务国家区域协同发展战略,强化区域营销与地方发展精准对接,在服务区域经济社会发展中做大做强做优国内市场。

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