科技前線：芯片中的硅或可被新型氧化物材料取代【附中國半導(dǎo)體硅片發(fā)展及預(yù)測】

圖源：攝圖網(wǎng)

以色列理工學(xué)院近日發(fā)表一項(xiàng)研究刊登在美國《先進(jìn)功能材料》雜志上。以色列理工學(xué)院的研究人員在獨(dú)特的實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)中合成一種氧化物材料，這一新材料原子間的距離能以皮米即千分之一納米的精度準(zhǔn)確控制，而硅材料兩個原子間的距離約為四分之一納米。這種新型合成的氧化物材料將來有可能取代芯片中的硅。

硅晶體管是一種半導(dǎo)體器件，通常由摻雜的硅片制成。它是一種用于放大和開關(guān)電信號的電子器件。晶體管通常由三個或更多的摻雜區(qū)域組成，包括基區(qū)、發(fā)射區(qū)和集電區(qū)。通過控制基區(qū)的電壓，可以控制晶體管的導(dǎo)電性。一個芯片可能包含數(shù)十億個晶體管，芯片性能的提升基于晶體管的不斷小型化。近年來硅晶體管的小型化速度已放緩，因?yàn)榈竭_(dá)一定微小尺度后，晶體管功能會受到量子力學(xué)某些效應(yīng)的干擾，從而影響正常運(yùn)行。

(資料圖片)

新型氧化物材料的出現(xiàn)為芯片技術(shù)的發(fā)展帶來了新的可能性。該材料能為制造更小、更高性能的晶體管提供了新的途徑，新型氧化物材料有望在芯片制造領(lǐng)域取代傳統(tǒng)的半導(dǎo)體硅片。

但當(dāng)前來看，在新型氧化物材料技術(shù)尚未投產(chǎn)之前，半導(dǎo)體硅片仍然是主流的芯片制造技術(shù)。半導(dǎo)體硅片具有成熟的制造工藝和廣泛的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，被廣泛用于電子器件的制造，包括晶體管、集成電路等。

中國半導(dǎo)體用硅片行業(yè)市場規(guī)?？焖侔l(fā)展

隨著中國各半導(dǎo)體制造生產(chǎn)線投產(chǎn)、中國半導(dǎo)體制造技術(shù)的不斷進(jìn)步與中國半導(dǎo)體終端產(chǎn)品市場的飛速發(fā)展，中國大陸半導(dǎo)體硅片市場步入了飛躍式發(fā)展階段。根據(jù)年復(fù)合增速進(jìn)行測算，2020年中國大陸半導(dǎo)體單晶硅片銷售額約為20億美元。未來隨著國內(nèi)8英寸、12英寸單晶硅片的不斷投產(chǎn)，國內(nèi)單晶硅片市場將迎來快速發(fā)展。

半導(dǎo)體硅片產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展

半導(dǎo)體硅片作為半導(dǎo)體器件制造過程中的主要基礎(chǔ)材料，在半導(dǎo)體材料中占據(jù)著主導(dǎo)地位，由于大尺寸硅片可降低單位芯片生產(chǎn)成本，預(yù)計(jì)半導(dǎo)體硅片將朝著大尺寸(12英寸)方向發(fā)展。12英寸硅片由于純度較高，技術(shù)研發(fā)與規(guī)?；a(chǎn)難度較高，預(yù)計(jì)在半導(dǎo)體行業(yè)逐步向國內(nèi)轉(zhuǎn)移的過程中，在半導(dǎo)體關(guān)鍵材料領(lǐng)域，國內(nèi)外技術(shù)差距將逐步縮小，同時，12英寸半導(dǎo)體硅片的生產(chǎn)也將拓寬下游使半導(dǎo)體硅片的應(yīng)用領(lǐng)域從消費(fèi)電子拓展至邏輯芯片、存儲芯片等高端半導(dǎo)體制造領(lǐng)域。

預(yù)計(jì)2026年末半導(dǎo)體硅片行業(yè)市場規(guī)模約達(dá)43億美元

目前，國內(nèi)眾多廠商開始擴(kuò)大12英寸以及8英寸單晶硅片產(chǎn)能，各大廠商的規(guī)劃產(chǎn)能陸續(xù)投產(chǎn)，中國作為全球最大的半導(dǎo)體產(chǎn)品終端市場，預(yù)計(jì)未來隨著半導(dǎo)體下游芯片制造產(chǎn)能持續(xù)擴(kuò)張以及半導(dǎo)體行業(yè)需求的不斷增長，預(yù)計(jì)中國半導(dǎo)體硅片市場的規(guī)模將繼續(xù)以高于全球市場的速度增長，至2026年市場規(guī)模達(dá)到約43億美元。

平安證券發(fā)表研報指出，半導(dǎo)體硅片迎來國產(chǎn)替代良機(jī)。半導(dǎo)體硅片供需的結(jié)構(gòu)性錯配疊加長協(xié)訂單占比的提升，硅片供給仍然偏緊，為國產(chǎn)硅片提供戰(zhàn)略機(jī)遇期，硅片國產(chǎn)替代有望加速。

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