9月15日消息,昨日立昂微通过“上证e互动”平台表示:“用于28纳米以下制程的12英寸(300毫米)硅片已纳入瓦森纳协定。”

那么,国内进口用于28纳米以下制程的300毫米硅片也受影响了吗?

28nm以下工艺的300毫米晶圆 全部被禁?真相扒出来了!

根据“上证e互动”平台显示,9月14日,有投资者向立昂微提问:“国际前五大硅片生厂商的300毫米用于28纳米以下制程的硅片是不对国内出售的,请问是否属实?”

立昂微回应称:“据了解,用于28纳米以下制程的300毫米硅片已纳入瓦森纳协定。”

注:所谓《瓦森纳协定》又称瓦森纳安排机制,目前共有包括美国、日本、韩国、英国、荷兰、俄罗斯等42个成员国。尽管“瓦森纳安排”规定成员国自行决定是否发放敏感产品和技术的出口许可证,并在自愿基础上向“安排”其他成员国通报有关信息。但“安排”实际上完全受美国控制。而中国(大陆)就在“被禁运”之列。

在立昂微的回复发布之后,很快有媒体以《证实!对华28nm以下大硅片出口管制已纳入瓦森纳协定》为题报道称,立昂微的回应侧面证实了《瓦森纳协定》对华半导体硅片出口限制已经从14nm扩大到了28nm(所需的硅片)。

对此,笔者查阅于2021年12月更新的最新版的《瓦森纳协定》也发现,在该协定当中确实存在对于300毫米(300mm)硅片相关技术的限制。

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在2021年12月发布的《瓦森纳协定》当中,要求“所需技术”如果“用于切割、研磨和抛光直径为300mm的硅片,并在硅片表面上任意26mm x 8mm的区域面积内,实现起伏小于或等于20nm的平整度,且边缘去除小于或等于2mm,将受到限制。

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但是,笔者也发现,在2019年版的《瓦森纳协定》当中也同样存在此条款,且并未有新的变化。

显然,这应该是个“乌龙”。立昂为所称的28nm以下,是指14nm及以下,并非是指瓦森纳协定有升级,限制从14nm以下扩大到了28nm以下。

300毫米半导体硅片制造有多难?

硅片的生产工艺主要包括:拉晶、切片、研磨、蚀刻、抛光、外延、键合、清洗等工艺步骤,才能制造成为半导体硅片。其中,每一个步骤都有非常高的要求。

比如在拉晶这一步之前,首先需要对硅进行提纯,经过进一步提纯变为纯度达 99.9999999%至 99.999999999%(9-11 个 9)的超纯多晶硅。

然后,在拉晶阶段,要将超纯多晶硅在石英坩埚中熔化,并掺入硼(B)、磷(P)等元素改变其导电能力,放入籽晶确定晶向,经过单晶生长,制成具有特定电性功能的单晶硅锭。

在这过程中,需要解决氧含量及径向均匀性、杂质的控制、OISF控制、去COP、定晶向、A-缺陷控制、氧沉淀控制、电阻值定量、掺杂及径向均匀性等众多问题。

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除了在拉晶环节的各项要求之外,在之后的切片、研磨、蚀刻、抛光、外延、键合、清洗等过程中,也有着极高的要求。

国产300毫米半导体硅片企业沪硅产业旗下的上海新昇CEO邱慈云就曾表示,300毫米大硅片核心技术史是一个挑战极限的过程!

比如在晶体需要完美的生长,无原生缺陷,这相当于要求420公斤的硅单晶棒都要保持钻石一般的完美结构,而在自然界当中,一克拉(200毫克)的钻石都并不多见;

在表面洁净度方面,颗粒尺寸的要求要小于19nm,这只有PM2.5尺寸的1%大小;

在平整度方面,要求在几厘米的尺度上小于10nm的起伏,这相当于要求上海到北京的1000公里的距离上,地面起伏小于30cm;

在金属杂质方面,要求表面金属含量低于1 x 10的七次方个原子/平方厘米,相当于每1千万个硅原子中,不能出现1个金属原子。

如果说,上面的对于硅片的制作要求已经是在挑战机极限,那么如果是先进制程所需的300毫米半导体硅片,则更是需要全方位的追求卓越,在拉晶技术、表明边缘缺陷、平整度、金属杂质、检测表征技术保障等方面都提出了更高的要求。

国产300毫米半导体硅片已实现突破

根据SEMI的数据显示,2020年全球半导体硅片市场,主要被日本信越(28.0%)、日本胜高(21.9%)、环球晶圆(15.1%)、韩国SK Siltron(11.6%)、德国Siltronic(11.3%)这五大家所占据。

即便是中国大陆最大的半导体硅片厂商——沪硅产业,在全球市场也只有约2.2%的市场份额,不过这也是沪硅产业首度上榜。

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作为国内半导体硅片领军企业,沪硅产业旗下的上海新昇早在2018年正片就通过了客户认证,达产10万片/月,同时无缺陷晶体研制成功;

2019年,上海新昇28nm逻辑、3D-NAND存储正片就已通过长江存储认证,第100万片产品下线;

2021年上海新昇投入了二期30万片/月的产能建设,到2021年6月份累计第300万片300mm大硅片产品出货;

截至2022年上半年末,300mm大硅片历史累计出货已超过500万片。

据了解,目前沪硅产业的产品覆盖了外延片(逻辑器件: 14nm以上技术节点全覆盖并批量供货;模拟、影像传感器件:国内代工厂目前所需技术节点全覆盖并批量供货)、抛光片(存储类产品:19nm以上技术节点全覆盖并批量供货,涵盖DRAM、NAND、NOR等)及SOI硅片。

从客户来看,沪硅产业的客户已包含台积电、联电、格罗方德、意法半导体、Towerjazz 等国际芯片 厂商,以及中芯国际、华虹宏力、华力微电子、长江存储、武汉新芯、长鑫存储、华润微等国内所有主要芯片制造企业。

据上海新昇董事长李炜去年9月透露,当时上海新昇的大硅片在中芯国际、华虹、长江存储等客户每家的月出货都是在万片以上。

除了沪硅产业之外,国内的中环股份和立昂微等,也都在大力发展300毫米半导体硅片。

数据显示,截至2021年底,中环股份300毫米半导体硅片产能为17万片/月,至2022年底预计产能约30-35万片/月。

截至目前,立昂微子公司金瑞泓微电子(衢州)有限公司已建成15万片/月的300毫米硅片产能,该部分产能为从单晶拉制环节至硅抛光片环节的完整产线,其中10万片/月在抛光片的基础上可加工为硅外延片。

另外,立昂为还在今年3月份还收购了嘉兴国晶半导体(已更名为金瑞泓微电子(嘉兴)有限公司),嘉兴公司规划产能仍在按计划推进中,预计将于2023年底形成第一期15万片/月的产能,该部分产能为从单晶拉制环节至硅抛光片环节的完整产线。

但是,不论是技术实力上、还是在产能上,目前沪硅产业仍是国内300毫米半导体硅片的龙头。

总结来说,目前在14nm以上逻辑器件及19nm以上存储器件所需的300mm半导体硅片,国内已经实现了突破,并且产能也正在快速增长,解决了卡脖子问题。

不过,在14nm以下的先进制程所需的半导体硅片方面,可能仍有待进一步突破。

特别是在目前国内14nm以下先进制程制造受到了美国方面的限制,这也在一定程度上抑制了国产半导体硅片在14nm以下先进制程上的发展和应用。

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责任编辑:上方文Q

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