【导读】芯片的制程是用来表征集成电路尺寸的大小的一个参数。根据摩尔定律,当价格不变时,集成电路上可容纳的元器件数目,约每隔18-24个月便会增加一倍,性能也将提升一倍,从而要求集成电路尺寸不断变小。

芯片制程不断缩小,台积电7nm晶圆已经量产
芯片的制程是用来表征集成电路尺寸的大小的一个参数。根据摩尔定律,当价格不变时,集成电路上可容纳的元器件数目,约每隔18-24个月便会增加一倍,性能也将提升一倍,从而要求集成电路尺寸不断变小。
28nm是传统制程和先进制程的分界点。当前,芯片的制程从180纳米缩小至16纳米,甚至10纳米、7纳米、5纳米;每1美元价值的集成电路上可容纳元器件数目从2.6百万个增至19百万个。
图表1:芯片制程(单位:m——百万个,nm——纳米)


以台积电为例,晶圆(半导体芯片原料)制造的制程每隔几年便会更新换代一次。近几年来换代周期缩短,台积电2017年10nm已经量产,7nm已经于今年6月量产。
图表2:台积电制程工艺节点

12寸硅片市占率逐渐提升,市场高度集中
硅片是半导体芯片制造最重要的基础原材料,在晶圆制造材料成本中占比近30%,是份额最大的材料。硅片尺寸越大,单个硅片上可制造的芯片数量则越多,同时技术要求水平也越高。对于300mm硅片来说,其面积大约比200mm硅片多2.25倍,200mm硅片大概能生产出88块芯片而300mm硅片则能生产出232块芯片。更大直径的硅片可以减少边缘芯片,提高生产成品率;同时,在同一工艺过程中能一次性处理更多的芯片,提高设备的重复利用率。
目前主流的硅片为300mm(12英寸)、200mm(8英寸)和150mm(6英寸),其中12英寸硅片份额在65-70%左右,8寸硅片占25-27%左右,6寸占6-7%左右。近年来12英寸硅片占比逐渐提升,6和8寸硅片的市场将被逐步挤压,预计2018年二者合计占比由2014年的40%左右下降到2020年的30%左右,而更大尺寸450mm(18英寸)产能将在19年开始逐步投建。
图表3:不同尺寸硅片市占率(单位:%)


12英寸硅片主要用于高端产品,如CPU/GPU等逻辑芯片和存储芯片;8英寸主要用于中低端产品,如电源管理IC、LCDLED驱动IC、MCU、功率半导体MOSFE、汽车半导体等。
图表4:硅片分类及应用


硅片供给属于寡头垄断市场。目前全球硅晶圆厂商以日本、台湾、德国等五大厂商为主,包括日本信越、日本三菱住友SUMCO、环球晶圆、德国Siltronic、韩国SKSiltronic,前五大供应商囊括约90%以上的市场份额。
图表5:2017年12寸硅片厂商市占率(单位:%)

