所谓晶圆,是指硅半导体集成电路制作所用的硅晶片,由于其形状为圆形,故称为晶圆。在硅晶片上可加工制作成各种电路元件结构,而成为有特定电性功能之IC产品。目前比较常见的规格有6、8、12英寸。硅晶圆的尺寸越大越贵,生产成本也越高,但能额外产出的芯片数量是好几倍。例如:12寸晶圆的生产成本大约是6寸晶圆的2倍,但是12寸晶圆的面积是6寸晶圆的4倍(边长2倍,面积4倍),最后得到的芯片数目是4倍,在晶圆的产业产业链中,代工企业是重要的一环。那么,国内比较大的300mm晶圆代工企业有哪些呢?

中芯国际集成电路制造有限公司

中芯国际集成电路制造有限公司是世界领先的集成电路芯片代工企业之一,也是中国内地规模最大、技术最先进的集成电路芯片制造企业,注册资金21.9亿美元。主要业务是根据客户本身或第三者的集成电路设计为客户制造集成电路芯片。中芯国际是纯商业性集成电路代工厂,提供 0.35微米到28纳米制程工艺设计和制造服务。

截止2009年5月,中芯国际已在上海建有一座300mm芯片厂和三座200mm芯片厂,在北京建有两座300mm芯片厂,在天津建有一座200mm芯片厂,在深圳有一座200mm芯片厂在兴建中,在成都拥有一座封装测试厂。

上海  

制程:0.35µm~90nm (8寸) / 40nm~14nm (12寸)

规划产能:120K(8寸) / 20K (12寸)

北京

制程:0.18µm~55nm (12寸) / 40nm~28nm (12寸)规划产能:50K(12寸)/35K(12寸)

天津 制程:0.35µm~0.15µm规划产能:50K(8寸)

深圳  制程:0.18µm~0.13µm规划产能:60K (8寸)

中芯国际是中国大陆第一家提供28纳米先进工艺制程的纯晶圆代工企业。中芯国际的28纳米技术技术于2013年第四季度推出,现已成功进入多项目晶圆(MPW)和量产阶段,可依照客户需求提供HKMG制程服务。28纳米工艺制程主要应用于智能手机、平板电脑、电视、机顶盒和互联网等移动计算及消费电子产品领域。中芯国际28纳米技术可为客户提供高性能应用处理器、移动基带及无线互联芯片制造。

目前,该公司的多项目晶圆服务技术工艺涵盖0.18微米到14纳米,产品为逻辑、混合信号/射频电路、电可擦编程只读存储器、嵌入式闪存等。中芯国际多项目晶圆服务除了在工艺技术,以及产品涵盖面为中国内地目前最完整最先进外,每月并根据不同工艺提供多达六次共乘服务(shuttle)。除此之外,还提供一年6次55纳米以及一年各4次40纳米和28纳米的多项目晶圆服务。

   上海新昇半导体科技有限公司

上海新昇半导体科技有限公司成立于2014年6月4日,注册资本5亿元人民币,新昇半导体第一期目标致力于在我国研究、开发适用于40-28nm节点的300mm硅单晶生长、硅片加工、外延片制备、硅片分析检测等硅片产业化成套量产工艺;建设300毫米半导体硅片的生产基地,实现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。新昇半导体一期投入后,预计月产能为15万片12英寸硅片,最终将形成300mm硅片60万片/月的产能,年产值达到60亿元。新昇将与世界一流技术接轨,达到世界先进水平。

上海新昇半导体主要产品为300mm抛光片、外延片与测试片。通常广泛用于存储器芯片,逻辑和模拟、IGBT功率器件及移动计算通讯芯片等集成电路产业的硅衬底材料。是目前国内第一家在300mm硅片领域承担国家科技重大专项,实现300mm硅片量产的硅材料企业。

 

300mm外延片 (300mm Epitaxial Wafer)

外延生长形成的具有单晶薄膜的衬底晶片通常被称为外延晶片。通过气相外延沉积的方法在衬底上进行长晶,与最下面的衬底结晶面整齐排列进行生长。外延硅晶片广泛使用在二极管,IGBT功率器件,低功 耗数字与模拟集成电路及移动计算通讯芯片等。新昇也按客户的要求提供不同类型的掺杂外延片,N型或P型等。

300mm抛光片 (300mm Polished Wafer)

300mm抛光片是属于高纯度的硅元素(Silicon)的晶圆片。单晶硅晶棒生产出来后, 从晶棒的圆柱状单晶硅切割成薄片而成。通常广泛用在功率器件,数字与模拟集成电路及存储器等芯片。公司也接纳客户的不同条件,制造出符合客户需要的优质硅晶圆片。

300mm 测试片(300mm Test Wafer)

Test Wafer主要用于实验及检查等用途。在制造设备投入使用初期,Test wafer也被大量使用以提高设备稳定性。由于使用目的不同于通常使用的晶圆片产品,因此Test Wafer中再生晶片被普遍使用。

武汉新芯集成电路制造有限公司

武汉新芯成立于2006年4月21日,注册资金55.57亿元,自2008年开始向客户提供专业的300MM晶圆代工服务,在NOR Flash领域已经积累了十多年的制造经验,是中国乃至世界领先的NOR Flash晶圆制造商之一。

2018年12月3日,武汉新芯集成电路制造有限公司,宣布基于其三维集成技术平台的三片晶圆堆叠技术研发成功。

武汉新芯的晶圆级集成技术可将三片不同功能的晶圆(如逻辑、存储和传感器等)垂直键合,在不同晶圆金属层之间实现电性互连。与传统的2.5D芯片堆叠相比,晶圆级的三维集成技术能同时增加带宽,降低延时,带来更高的性能与更低的功耗。

2019年12月18日,武汉新芯集成电路制造有限公司宣布推出业界先进的50nm Floating Gate工艺SPI NOR Flash宽电压产品系列XM25QWxxC。该系列支持低功耗宽电压工作,为物联网、可穿戴设备和其它功耗敏感应用提供灵活的设计方案。

武汉新芯技术副总裁孙鹏表示:“三维集成技术是武汉新芯继NOR Flash、MCU之外的第三大技术平台。武汉新芯的三维集成技术居于国际先进、国内领先水平,已积累了6年的大规模量产经验,能为客户提供工艺先进、设计灵活的晶圆级集成代工方案。”武汉新芯自2012年开始布局三维集成技术,并于2013年成功将三维集成技术应用于背照式影像传感器,良率高达99%,随后陆续推出硅通孔(TSV)堆叠技术、混合键合(Hybrid Bonding)技术和多片晶圆堆叠技术。

晶圆级的三维集成技术为后摩尔时代芯片的设计和制造提供了新的解决方案,在对带宽、性能、多功能集成等方面有重要需求的人工智能和物联网领域拥有颇为广泛的应用前景。

武汉新芯面向全球客户提供专业的12英寸晶圆代工服务,专注于NOR Flash与晶圆级XtackingTM 技术。

在NOR Flash领域,武汉新芯已经积累了十多年的制造经验,是中国乃至世界领先的NOR Flash晶圆制造商之一。

XtackingTM 技术是武汉新芯自主研发、国际先进的晶圆级三维集成技术平台,基于该平台开发生产的CMOS图像传感器芯片集高性能、低功耗、高集成度的优点于一体,广泛应用于中国智能手机市场。

目前,武汉新芯现已建成两座无尘室工厂,每座工厂的最大产能可达30000片/月。全300mm晶圆制造设备,制造质量标准可达到汽车质量规范(IATF16949)。

武汉新芯提供从90nm 到45nm 的高性能NOR Flash 技术服务, 是全球技术领先的NOR Flash 制造商。武汉新芯是全球首家量产45nm NOR Flash 的制造商,单颗容量达到8Gb。

截至2018年底,武汉新芯NOR Flash 晶圆累计出货量达78 万片,覆盖从消费类到物联网、可穿戴设备乃至汽车、工控等NOR Flash 市场

目前,武汉新芯的多项目晶圆服务技术工艺为55纳米低功耗逻辑,55纳米射频以及55纳米嵌入式闪存技术。

   宁夏银河半导体科技有限公司

银河半导体成立于2015年12月,注册资本4亿元。投资18亿元的宁夏银和半导体科技有限公司集成电路大硅片(200mm,300mm)项目,占地107亩,计划安装8英寸长晶炉55台、12英寸长晶炉40台,主要进行半导体晶硅棒的拉制和切片工序。项目建成后可年生产420万片200mm和120万片300mm半导体硅片,新增年销售收入7.92亿元,新增税收4041万元。

长鑫存储技术有限公司

长鑫存储的成立于2017年11月16日,注册资金1亿元,专业从事动态随机存取存储芯片 (DRAM) 的研发、生产和销售,目前已建成第一座12英寸晶圆厂并投产。DRAM 产品广泛应用于移动终端、电脑、服务器、人工智能、虚拟现实和物联网等领域,市场需求巨大并持续增长。

19年9月20日,长鑫存储内存芯片自主制造项目宣布投产,与国际主流DRAM 产品同步的10纳米级第一代8Gb DDR4 首度亮相,一期设计产能每月12万片晶圆。这标志我国在内存芯片领域实现量产技术突破,拥有了这一关键战略性元器件的自主产能。  

长鑫存储内存芯片自主制造项目总投资约1500亿元,一期设计产能每月12万片晶圆。长鑫存储以打造设计和制造一体化的内存芯片国产化制造基地为目标,项目位于合肥空港经济示范区,占地面积约15.2平方公里,由长鑫12英寸存储器晶圆制造基地、空港集成电路配套产业园、空港国际小镇三个片区组成,主要围绕长鑫存储项目布局上下游产业链配套,提供生活服务设施,致力于打造产城融合国家存储产业基地、世界一流的存储产业集群。

2019年12月消息显示,目前长鑫存储已经完成了合肥Fab 1及研发设施建设,每月生产2万片,并计划在2020年第二季度将产能提高一倍,达到每月4万片。长鑫存储已经利用19nm开始生产LPDDR4、DDR4 8Gbit DRAM系列产品。除此之外,长鑫存储还计划建造另外两座晶圆厂。

广州粤芯半导体技术有限公司

粤芯半导体项目是国内第一座以虚拟IDM为营运策略的12英寸芯片厂,是广州第一条12英寸芯片生产线,已列为广东省、广州市重点建设项目。该项目于2018年3月打桩、5月动工、10月主厂房封顶,2019年3月设备入厂。项目在达产后,可实现月产4万片12英寸晶圆的生产能力。

粤芯半导体项目投资 70亿元,新建厂房及配套设施共占地 14 万平方米。产品包括微处理器、电源管理芯片、模拟芯片、功率分立器件等,满足物联网、汽车电子、人工智能、5G 等创新应用的模拟芯片需求。

上海华力微电子有限公司

上海华力微电子成立于2010年,注册资金79亿元,隶属于华虹集团,建有中国大陆第一条12英寸全自动集成电路芯片制造生产线(华虹五厂),工艺水平覆盖65/55纳米,40纳米和28纳米技术节点,设计月产能3.5万片。其产品被广泛应用于手机通信、消费类电子、智能卡、物联网、穿戴电子以及汽车电子等终端领域,重点布局射频、高压、嵌入式闪存、超低功耗、NOR闪存和图像传感器等特色工艺平台,致力于为国内外芯片设计公司、IDM公司和其他系统公司提供先进的工艺技术和全面的芯片制造服务。

华力12英寸先进生产线总投资387亿元人民币,项目初期将形成1万片的生产能力,未来将逐步爬坡到4万片月产能12英寸集成电路芯片,工艺从28纳米起步,最终具备14纳米三维工艺的高性能芯片生产能力。

 

根据规划,该项目计划于2022年底达到产能目标,项目主要从事逻辑芯片生产,重点服务国内设计企业先进芯片的制造。芯片产品将覆盖移动通信、物联网、智能家居、云计算、CPU以及人工智能等各领域应用,进一步满足国内市场对中高端芯片产品的需求。

联芯集成电路制造(厦门)有限公司

联芯集成电路制造(厦门)有限公司为台湾联华电子与厦门市人民政府及福建省电子信息集团合资成立之一流晶圆专工企业,于福建省厦门市从事集成电路制造,提供12吋晶圆专工服务。联芯集成电路制造公司于2014年底开始筹建,2015年3月26日奠基动工,2016年第4季起进入量产,已可提供 40nm及28nm 的晶圆专工服务,规划月产能为 5 万片 12 吋晶圆,预计总投资金额达62 亿美元。公司座落于厦门翔安,拥有优良的地理和环境优势,加上母公司台湾联电的技术支持,提供客户在中国制造芯片的选择,同时贴近国内市场,以满足更多本地IC设计业者的需求。

重庆超硅半导体有限公司

重庆超硅半导体有限公司成立于2014年6月13日,注册资本约10亿元人民币。重庆超硅半导体有限公司是由上海超硅半导体有限公司发起,由云南城投集团、重庆两江新区开发投资集团、重庆战略性新兴产业股权投资基金、国开金融基金等参与投资的高技术企业。公司位于重庆市两江新区水土高新技术产业园云汉大道5号附188号,占地208亩,项目建设分三期完成。公司一期厂房建筑面积约11.8万平方米,拥有包含4000平方米的一流10级超净化室在内的生产车间约10万平方米。

    公司主要从事半导体材料、光电晶体材料等微电子、光电子领域先进材料的研发、生产和销售,着眼于极大规模集成电路用8英寸/12英寸单晶硅晶体生长与硅片抛光以及延伸产品生产,设计产能为年产600万片。公司拥有雄厚的技术力量,先进的自动化生产设备,精密的分析测试体系,国际标准化的运行模式,严谨的质量控制体系,智能化的生产控制,完善的安全、环境与卫生体系,几十位中外技术专家(含日本、美国、德国、大陆等),行业经验丰富,掌握了8/12英寸极大规模集成电路级硅片生产的流程和工艺,储备了18/22英寸单晶硅晶体生长技术,并拟建立先进材料研究院。  

    合肥晶合集成电路有限公司

合肥晶合集成电路有限公司于2015年5月注册成立,注册资金69.4亿元。6月力晶科技与合肥市政府签署合作协议,该项目2018年达产后月产12寸晶圆4万片,初期LCD驱动芯片代工。该公司计划建设4座12寸晶圆厂。其中一期投资超过百亿元,目前已经完成N1、N2两座厂房主体的建设,N1厂2019年底生产规模达到每月2万片。拥有完整的12寸晶圆生产系统以及专业质量管理系统,包括MES、RTD、SPC、RT-SPC、APC、FDC、OCAP等。晶合提供的制程技术为150nm/110nm/90nm的LCD驱动IC的代工服务。现阶段,提供55nmlogic、RF及MCU工艺代工服务。

 

结束语

我国大硅片材料目前仍面对被国外大公司垄断的局面,尤其是300mm大硅片。据统计,目前国内300mm硅片项目已超过14个,而前几年大硅片项目的落地也较为密集。存储市场也显著拉动 12 寸硅片需求。DRAM、NAND Flash 等存储芯片均采用 12 寸晶圆为主,下游存储芯片需求飙升将直接刺激 12 寸硅片的需求,以 NAND Flash 为例,根据研究机构对三星、海力士、东芝、美光等四大 NAND Flash 厂商生产数据的统计预测,2016 年底四大 NAND Flash 厂商对 12 寸硅片的月需求总和约为 144 万片,而到 2017 年底,四大 NAND Flash 厂对 12 寸硅片的月需求量将大幅攀升至 168 万片,四大 NAND Flash 厂垄断全球大部分 NAND 市场份额,据此预计 NAND Flash 市场对 12 寸硅片的需求增速近 17%。