IC咖啡年会纪要分享之

张汝京博士《新昇半导体300毫米硅片项目》演讲纪要

嘉宾引见

 

主讲嘉宾：张汝京

      张汝京，大陆半导体行业教父级人物，曾在德州仪器工作了20年，现任新昇半导体公司总经理。做为德州仪器的先锋部队，他成功地在美国、日本、新加坡、意大利及中国台湾地区创建或管理了超过十几个工厂的技术开发及IC运作。2000年，创办中芯国际，高达6.3倍的年营收成长率，使其很快成为全球成长力道最惊人的硅片制造公司，也带动了大陆半导体行业全体跨越式发展。

      2009年底开始，正式进入LED研发制造及LED相关运用产品领域，并努力于环保与健康领域。

      2014年，张博士开始进军大硅片领域，开始了300毫米大硅片（12英寸硅片）研发及量产的新征程，此举也将为大陆的半导体产业，弥补了一块重要短板。他将个人近四十年的半导体行业经验，全部贡献于发展大陆的半导体产业。

 

纪要注释

各位来宾，大家好。

在座的诸位IC行业人士，我国半导体产业链曾经趋于残缺，但是，我们还缺少重要一环：硅材料。

  

（全球不同尺寸硅片市场前景预测）

首先，我们来看一下全球不同尺寸硅片市场现状及发展预测，其中，300mm硅片也就是12英寸硅片，自2009年起成为全球硅圆片需求的主流（大于50%）,估计2017 年将占硅片市场需求大于75%的份额。12寸的流片工艺是半导体制造中的很重要的工艺，所以我们如今也看到，大陆新建的晶圆代工厂，大多是12寸的工厂，其次还有一些运用二手设备的8寸的工厂，但6寸以下的新晶圆代工厂几乎没有。

 

截止2014年，全球300mm硅片实践出片量已占各种硅片出片量的65%左右,平均约450万片/月。2015年第1～第2季度每月平均需求量约500万片。目前，12英寸硅片次要用于消费90nm-28nm及以下特征尺寸（16nm和14nm）的存储器、数字电路芯片及混合信号电路芯片。

2014年，在前十大的300mm晶圆需求厂商中，运用量最大的是三星，次要用于制造存储器和逻辑芯片，第二大是美光，只做存储器，第三大是Toshiba和SanDisk的公司，也基本上都是逻辑产品, 第四大的运用者是海力士，几乎全是存储器，而第五大运用者是台湾的台积电（TSMC），几乎全部用作逻辑芯片，英特尔是第六大运用量。在前十大运用量中，台积电，联电（UMC），Powerchip等，12寸硅片代工和存储器，华人做的很不错。而我们国内对12寸硅片的需求量，也开始起来了，从半导体市场的需求量来看，大概从2004年开始，中国的需求量曾经超过美国成为全球半导体需求最大的国家，2010年左右，中国大陆半导体的需求量占全球的50%，2016年，基本占全球需求量的60%。

（全球IC市场需求区域现状及趋势预测）

正如之前几位主讲人说的一样，大陆半导体需求量非常大，我们本人的IC（集成电路）产业消费量不够，所以如今IC（集成电路）曾经成为中国大陆进口额最多的单一项目，连续数年超过了石油的进口额。中国作为IC（集成电路）的运用大国，消费却量能不够，过多依赖进口，因此，目前国家成立的集成电路产业投资基金（大基金）及地方政府成立的集成电路专项基金，目的就是加速集成电路产业的发展和提升。

 

我记得在2000年左右，国内IC（集成电路）消费可供应大约6-8%的国内需求，也就是超过90%依赖进口。到中芯国际建立后加上其它同行，国内全体可以供应15%的国内IC（集成电路）需求量。但从大概2006年至今，供应量虽然加大了不少，但需求量也同步添加，国内IC自我供应的百分比仍然维持在15%左右。政府也较为关怀IC行业发展，希望在2025年前，国内IC行业的自给率能够达到至少50%。

 （28nm将是2017-2018的主力产品）

而集成电路制造目前基本上是12寸，而且工艺都是40nm以下，2025年左右应该可以做到10nm甚至以下（尺寸）更先进工艺量产。其中，28nm在2017-2018年将会是主力，20nm的比重添加，而16nm和14nm难度很大，量产的数量还不太多，但估计2019年16nm和14nm应该会大规模量产，28nm的产品工艺会转到16nm或14nm的工艺产品线，28nm工艺产量会慢慢下降。但是由于28nm是寿命较长的技术，2019年之后28nm工艺需求仍然会很高，国家也因此希望加快研发并量产28nm的硅片（300mm大硅片），这是一个很好的机会。

但成绩在哪里呢？大家看集成电路产业链，最下游的是design公司，这在我们国内如今发展地相当不错，有几家公司都可以design到16nm、14nm；但消费方面，下游材料IC等级的多晶硅目前还没有，但马上就会有了，曾经有几家企业在立项推进。多晶硅的原材料，高纯度的石英，目前已知的全世界的储量，中国最多，质量最好，但我们之前却是将石英还原成金属硅后低价内销，再高价进口多晶硅，并且石英还原成金属硅的阶段是高度净化的。好在之前太阳能产业带动了国内多晶硅产业的发展，目前太阳能等级的多晶硅，我国的产量曾经是全球第一了。

太阳能等级的多晶硅纯度为99.9999%，总共6个“9”，如今做的好一点的在7-8个“9”而半导体等级要11个“9”，目前国内实验室可以做大批的半导体级的，但要做几吨单晶，目前还做不到。所以国家对此也很注重，02专项里就有立项处理半导体等级的多晶硅量产成绩，估计大概在2-3年内可以做到11个“9”的多晶硅的量产，大致可以满足国内产业链的需求。

但是IC产业链中，多晶硅的下游环节：做成IC等级的晶棒和硅片，还是目前我们国家IC产业链缺失的重要一环。

目前，在产业链后端，国内IC Wafer Fabrication曾经起来，封装测试海峡两岸已是全球第一，这方面大陆的进展比台湾还要快些；另外，产品组装已是世界第一，例如iPhone；End-user consumers亦是全球第一。国内IC产业链后端很强，前端反而弱些。

如今300mm半导体级的硅片，国内一个月需求量约45-50万片，而目前国内的产量几乎为零，这是产业链上最为紧缺的一环。而这一环，全球日本消费的最多，日本信越和SUMCO，这两家的产能和实践供应量总和占全球2/3以上。300mm半导体级的大硅片，不只是产业链缺失的重要一环，也是国家安全战略发展的需求。

 

国家在2012--2013年，科学部的02专项中，已有大硅片方面项目的经费预备，但迟迟不能发出项目，缘由就是虽然有国内研发机构曾经做过12寸大硅片，研发成功，但由于良率不高还不能量产。2014年，科学部02专项的领导也与我们沟经过，要求是不只研发成功，更要量产成功。量产的概念不是几千片，是每个月10万片以上交付客户，连续6个月交付客户10万片以上，才算完成项目。

（上海新昇半导体科学有限公司）

   早期做Fab厂时也遇到过硅晶圆供应商经常断货或者加价的情况，也很少有海外厂商情愿提供技术协助，所以，硅晶圆我们是不断有想法要自主消费的。

在这种情况下，2014年，我们开始组建团队尝试去做，应战很大，由于目前国内没有真正一家企业做过量产工艺，就像2000年时分，我们回国做0.25微米的技术，都是从海外招聘人才，这次也是，从海外找了大量有实践量产经验的好手，来带动这个项目。在此情况下，上海新昇半导体科学有限公司于2014年6月在临港成立。

（厂区全体效果图）

国内硅晶圆片的需求到2020年很可能会达到80万片每月甚至是100万片每月，所以我们规划2021/2022年产能是60万片每月。厂区总体规划是占地150亩，总投资约68亿元，一期总投资约为23亿元。

其中，拉晶厂房高23米，仅为一层，拉晶单个高度15米，450公斤重。还包括切磨抛厂房，动力站，消费厂房，中试办公楼等，截至2016年1月底，曾经基本到封顶阶段。规划中60万片的产能还有提升空间。

目前国内半导体行业，除了硅圆片依赖进口（65%以上产能在日本）以外，很多其他原材料、化学品、设备，绝大部分都需求依赖从欧洲、美国和日本进口。举个例子，硅晶圆切好之后的打磨工序，运用的钻石砂轮，许多是日本制造，而钻石是中国国产，但是目前还不能做成砂轮，比如半导体级运用的石英坩埚情况也类似，我们也希望有志青年能够填补这些空白领域，尽力国产化，只需产质量量可靠，我们会优先运用。

 

工艺与检测分析设备方面，厂房设备包含：拉晶炉（其中拉晶炉用超导磁场国内目前没有自主消费，并且在早期的采购方面，某些高精度检测设备因受制于出口答应等要素，东亚某些国家拒绝供货或者以出口答应设限，最终在欧洲采购得到）。这个项目还需求许多其它的精密设备，例如等径滚圆机（也是国内还没有自主消费的）、锯段机、晶体质量表征分析设备、线切割机、线切割后清洗机、双面研磨机、边缘研磨机、双面精磨机、应力消弭蚀刻机、双面抛光机、边缘抛光机、最终抛光机、最终抛光预清洗机、量测设备、多层内涵反应炉、高效内涵反应炉、微粒检测机（最小检测微粒大小：26纳米）、平坦度检测仪、晶体薄膜杂质沾污与电阻率检测分析设备等等以上这些设备，一些是国内能够量产的，但是大多是采购自欧美日本，所以，很希望能够这些设备和原材料将来能够在国内量产。

 

新昇半导体第一期目标努力于在我国研讨、开发适用于40-28nm节点的300mm硅单晶生长、硅片加工、内涵片制备、硅片分析检测等硅片产业化成套量产工艺；建设300毫米半导体硅片的消费基地，培训国内研发、工程与消费等人才，完成300毫米半导体硅片的国产化，充分满足我国极大规模集成电路产业对硅衬底基础材料的迫切要求。

我们的进度估计在今年（16年）6月开始出样片，希望16年年底开始量产，虽然认证很长，但好在有很多客户情愿配合我们。到明年年底（17年年底），目标是每月能量产10万片（内部目标更高些），2021-2022年，能达到月产能60万片的目标。

整个项目投资额较大，但对于国家和产业的贡献也更大，许多岗位我们都在招募人才，我们希望更多有志青年能够加入其中，参与到这项事业中，一同达成这个使命，谢谢各位！ 

结后语

感激张博士第二次莅临IC咖啡。本次张博士关于300毫米大硅片项目的演讲还附带了该项目的人事招募计划，IC咖啡与新昇HR部门确认后，也将经过IC咖啡渠道为该项目人事招聘计划助力。