在早前談到中國的半導(dǎo)體投資建設(shè)，一直都是圍繞在芯片設(shè)計、制造和封裝等領(lǐng)域，但對于半導(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：一是國內(nèi)在這方面的發(fā)展不盡如人意；另一方面是因為目前的需求和價格還是在可接受范圍。

　　但早兩天有報道宣稱，明年上半年的硅晶圓可能會面臨大面積漲價的可能，更嚴(yán)重的是隨之而來可能會出現(xiàn)的缺貨困境。這對于國內(nèi)那些投入了大量資金建設(shè)12寸廠的晶圓廠來說，這真的一個出師不利的信息。

　　在這個關(guān)頭，***媒體傳出了國內(nèi)半導(dǎo)體基金將要收購總部位于德國慕尼黑的硅晶圓廠Siltronic，綜合中國目前的半導(dǎo)體建設(shè)熱潮，德國愛思強剛剛拒絕了中國資本的收購還有硅晶圓面臨缺貨的危機，這個消息的頒布無疑給今年的半導(dǎo)體市場又投下了一顆深水炸彈。

　　為什么中國需要硅晶圓廠

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

　　而過去的幾十年里，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)是一個不算非常復(fù)雜，但是對精度要求很高的過程。主要涉及到純化和拉晶。

　　純化分為兩個階段，第一步是冶金級純化，此一過程主要是加入碳，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%對于晶片制造來說依舊不夠，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，是因為硅原子排列就和人排隊一樣，會需要排頭讓后來的人該如何正確的排列，硅種便是重要的排頭，讓后來的原子知道該如何排隊。最后，待離開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。

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

　　除了技術(shù)外，專利保護也是限制中國硅晶片產(chǎn)業(yè)的一個發(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，一直都是日韓德美等國家在上面發(fā)展，他們在硅晶片制造上面積累了豐富的經(jīng)驗和專利，這也不是中國能輕易突破的。

　　但這又是一個很重要的市場，讓中國不得不投入。

　　首先我們需要強調(diào)一下，硅晶片的市場其實不是很大，從相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2014年硅晶片的市場規(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，是有所下滑的。但就算是上百億，對于三千多億規(guī)模的半導(dǎo)體市場，其所占的份額也只不過區(qū)區(qū)幾個百分點。

電子產(chǎn)業(yè)鏈中，硅晶圓的位置

　　但從上文所看，這個產(chǎn)品是硅芯片的基礎(chǔ)，沒有它，你設(shè)計得多好，代工廠制程多先進(jìn)，也都是巧婦難為無米之炊。

　　但和半導(dǎo)體其他節(jié)點一樣，硅晶片市場同樣是國外廠商的天下。

　　根據(jù)調(diào)查得知，現(xiàn)在的硅晶片市場主要是日本（Shin-Etsu和Sumco）、韓國（LG Siltron）、德國（Siltronic）和***（***的環(huán)球晶圓早前收購了排名第四的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%，這是一個高度壟斷的市場，尤其是當(dāng)中大部分由我們的鄰居日本和韓國掌控。

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

　　收購Siltronic成功，中國可以獲得什么？

　　作為這次交易緋聞的另一個主角，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。公司在美國有一個200mm的晶圓廠，在德國則有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。

　　從硅到芯片的整個過程

　　從該公司的財報我們可以得知，該公司在2015年代營收高達(dá)，9.31億美元，較之2014年的8.53億美元成長了9.1%。而其利潤率也高達(dá)13.3%，較之2014年的13.8%下降了0.3%。

　　Siltronic過去幾年的營收數(shù)據(jù)

　　在過去幾年，Slitronic的營收一直穩(wěn)居硅晶圓市場前三，直到早幾個月環(huán)球晶圓的收購?fù)瓿闪艘院?，才打破了這種平衡。

　　硅晶圓前五廠商的市場份額

　　從公司的官網(wǎng)我們得知，Slitronic是全球首個推出300mm晶圓的公司，是一個專注于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400個工程師，專利也高達(dá)1700個，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，我們可以看出，亞洲、歐洲和美國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。

　　一旦中國成功收購了Silitronic，是否能夠直接接收這些客戶另說，但對于國內(nèi)如中芯國際這些國內(nèi)廠商，將會在可能面對的晶圓缺貨危機上，有了保證。也可以從源頭上保證“中國芯”的發(fā)展。

　　加上國內(nèi)的如SMIC前掌舵人張汝京打造的新昇半導(dǎo)體等晶圓廠，國內(nèi)的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈將迎來一個新的景象。

　　可能面對的挑戰(zhàn)

　　但不是所有的事都是一帆風(fēng)順的，尤其是涉及到中國的海外并購。

　　還記得早前中國福建宏芯對德國愛思強的收購，被美國橫加組織，此時收購面對的最直接的問題。

　　另外，隨著汽車電子、消費電子和IoT的發(fā)展，對200mm的晶圓需求可能會持續(xù)增長，300mm的需求量可能會降低，這就讓300mm晶圓面臨更大的挑戰(zhàn)。但國內(nèi)將要發(fā)展起來的3D NAND FLASH需求，將會帶來300mm晶圓的消耗，這需要等待時機成熟。

　　再者，前幾名競爭者帶來的競爭也是不可忽略的。尤其是新的環(huán)球晶圓形成了以后，對Siltronic的影響將是最直接的。加上全球經(jīng)濟和政策的不確定性。對于未來的Siltronic來說，也是直接挑戰(zhàn)。

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