半导体硅片:周期波动下的技术突围与国产替代之路
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半导体硅片:周期波动下的技术突围与国产替代之路

  2024年,全球半导体硅片市场在震荡中迎来曙光。尽管消费电子需求回暖与AI、电动汽车的爆发拉动了计算芯片和功率芯片订单,但供需失衡、价格下行与地理政治学扰动仍为行业蒙上阴影。多个方面数据显示,2024年全球硅片出货量同比下降2.7%至12,266百万平方英寸,销售额下滑6.5%至115亿美元。然而,随着新能源、AI终端(如AIPC、AI手机)等下游应用的放量,市场自下半年开启复苏,一场围绕技术迭代与国产替代的竞赛正悄然加速。

  受到宏观经济及上下游供需状况的影响,终端应用领域如消费电子、汽车电子、工业电子等行业与宏观经济发展形势紧密相关,半导体单晶硅制造业会随着整体经济情况和上下业的变化呈现出一定的周期性。

  全球半导体硅片集中在日本信越、SUMCO、台湾环球晶圆等五家国际大厂,其产业规模、技术水平、盈利能力等方面处于领先,国内正加速追赶,在研发技术、产品质量、资产金额的投入等方面与国际领先企业展开竞争。

  半导体硅材料制造业是高度技术密集型行业,研发生产的全部过程较为复杂,涉及微电子学、半导体物理学、材料学等诸多学科,在晶体生长、硅片研磨加工以及应用领域等方面对硅片的电学参数等性能提出了慢慢的升高的要求,需要具备综合专业相关知识和丰富生产经验的复合型人才。

  半导体硅材料行业属于资金密集型行业。半导体硅抛光片和刻蚀设备用硅材料制造工艺复杂,生产所需先进设备价格高,硅片企业要形成规模化生产,所需投资规模巨大,并且随技术的进步、客户的需求不同,还需要对生产设备不断做改造和升级,需要大量的运转资金。

  半导体硅片制造核心工艺包括单晶生长和硅片精密加工。硅单晶生长核心技术最重要的包含热场设计、掺杂技术、磁场技术、氧浓度控制等,硅片精密加工技术最重要的包含硅片厚度变化、硅片翘曲、硅片弯曲、表面局部平整度、硅片表面粗糙度、硅片几何参数及硅片表面的超洁净控制;刻蚀设备用硅材料核心指标包括缺陷密度、杂质含量、电阻率范围及分布均匀性等。工艺技术水平决定了产品良品率和参数一致性。上述指标随着集成电路制程的慢慢的提升愈发严格,对市场新进入者形成了较高的技术壁垒。

  集成电路芯片技术发展主要呈现两个特点:一是延续摩尔定律,通过制程微细化提升集成度、功能、性能和功耗控制;二是随着人工智能需求增加,行业正从系统级芯片向系统级封装转型,以提高单芯片的集成度和复杂性。

  与此同时,集成电路产业对半导体硅片提出了更高的技术方面的要求,如单晶晶体缺陷、均匀分布的氧碳和掺杂物质、加工精密度及纯度指标等。为了突破硅材料性能的局限性,行业正通过与其他材料的整合,如绝缘体上硅(SOI)、应变硅和硅基氮化镓等,推动技术创新。未来,硅与磷化铟、石墨烯、硫化钼等材料的结合可能成为后摩尔时代的关键发展方向。

  WICA预测,2025年全球半导体市场规模预计将达到7,189亿美元,同比增长13.2%。这主要得益于创新的架构和数据处理方式推动大模型进入下一阶段,以及下游应用如AIPC、AI手机、AI耳机等新兴产品的大规模应用,半导体市场规模的增长将带动半导体硅片需求的增加。同时美国和中国在AI领域的角逐也将进一步带动算力芯片需求的增加,进而带动半导体硅片需求的增加,这也将推动国内半导体硅片的发展,加快国产替代。

  《中国半导体硅片行业产业链市场调查与研究报告(2025年版)》涵盖行业全球及中国发展概况、供需数据、市场规模,产业政策/规划、有关技术、竞争格局、上游原料情况、下游主要使用在市场需求规模及前景、区域结构、市场集中度、重点企业/玩家,企业占有率、行业特征、驱动因素、未来市场发展的潜力预测,投资策略、主要壁垒构成、相关风险等内容。同时北京普华有策信息咨询有限公司还提供市场专项调研项目、产业研究报告、产业链咨询、项目可行性研究报告、专精特新小巨人认证、市场占有率报告、十五五规划、项目后评价报告、BP商业计划书、产业图谱、产业规划、蓝白皮书、国家级制造业单项冠军企业认证、IPO募投可研、IPO工作底稿咨询等服务。

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