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810-800256-107 710-800256-104全新板卡渠道商介紹，硅片是半導體、光伏電池消費的主要原資料，90%以上的集成電路都是制造在高純、優質的硅片上的。（1）半導體硅片的制造難度大于光伏硅片。半導體硅片純度請求到達99.99999999999%，即11個9以上，而普通太陽能級多晶硅資料純度通常在5-8個9左右。（2）硅片直徑越大制造難度越大。硅片制備工藝流程包括：單晶生長→截斷→外徑滾磨（定位槽或參考面處置）→切片→倒角→外表磨削→（刻蝕）→邊緣拋光→雙面拋光→單面拋光→最終清洗→（外延/退火）→包裝等。

硅片直徑的增大可降低單個芯片的制形成本，目前300mm硅片已成為業內主流，2017年全球12寸出貨面積約占硅片總體的66.1%。

硅片制造過程中觸及到單晶爐、滾磨機、切片機、倒角機、研磨設備、CMP拋光設備、清洗設備、檢測設備等多種消費設備。其中單晶爐、拋光機、測試設備是主要設備，分別約占硅片廠設備投資的25%、25%、20%。日本在硅片制備設備產業中占有相對優勢，其產品掩蓋了硅片制造的全套設備。

單晶生長分為直拉（CZ）法和區熔（FZ）法。目前90%以上硅片采用直拉法（CZ）消費，區熔法（FZ）制備的硅片主要用于功率半導體、光敏二極管、紅外探測器等范疇。

2.1.2、硅片國產化推進硅片制造設備國產化

過去：受市場需求缺乏的影響，產業化推進較為遲緩。我國的硅片制備設備經過了30多年的開展，已可提供直徑200mm以下的硅片制備設備，但受市場需求量較少和國外二手設備的沖擊，國產設備開展的門類并不齊全。在300mm硅片制備設備的開展上，國內研發了單晶爐、多線切割機等幾種關鍵設備，也經過了300mm硅片消費實驗線的考證。但與國外設備相比，受市場需求缺乏的影響，產業化推進較為遲緩，同時也影響了設備技術的進步。

如今：政策需求雙輪驅動，大硅片國產化指日可待。依據IC Insights 2017數據，2017年全球硅片需求1160萬片（等效8寸），國內需求110萬片。估計2020年國內對12寸大硅片需求從42萬片增加到105萬片；2020年對8寸硅片需求從70萬片增加到96.5萬片。受政策鼓舞與市場需求的雙重驅動，多家企業正在中國積極規劃半導體大硅片項目。國內規劃中的12寸大硅片合計：145萬片，掩蓋國內需求。國內規劃中的8寸大硅片合計：168萬片，總投資范圍超越500億元，掩蓋國內需求。

硅片設備產業化推進加快，國產廠商迎來開展良機。單晶爐方面，晶盛機電承當的02專項“300mm硅單晶直拉生長設備的開發”、“8英寸區熔硅單晶爐國產設備研制”兩大項目均已經過專家組驗收，8寸直拉單晶爐和區熔單晶爐均已完成產業化，客戶包括有研半導體、環歐半導體、金瑞泓等；12寸直拉單晶爐產業化推進中，將來有望為國內大硅片項目供貨。南京晶能12寸直拉單晶爐已進入新昇半導體大硅片產線。

2.2、晶圓制造設備——光刻機

2.2.1、光刻機開展歷史

在集成電路制造工藝中，光刻是決議集成電路集成度的中心工序，該工序的作用是將電路圖形信息從掩模版上保真傳輸、轉印到半導體資料襯底上。光刻工藝的根本原理是，應用涂敷在襯底外表的光刻膠的光化學反響作用，記載掩模版上的電路圖形，從而完成將集成電路圖形從設計轉印到襯底的目的。

光刻機分為無掩模光刻機和有掩模光刻機兩大類。無掩模光刻機又稱直寫光刻機，依照所采用的輻射源的不同可分為電子束直寫光刻機、離子束直寫光刻機、激光直寫光刻機，分別用于不同的特定應用范疇。例如，電子束直寫光刻機主要用于高分辨率掩模版、集成電路原型考證芯片的制造，以及特種器件的小批量制造；激光直寫光刻機主要用于特定的小批量芯片的制造。

有掩模光刻機又分為接觸/接近式光刻機和投影式光刻機。接觸式光刻呈現于20世紀60年代，是小范圍集成電路（SSI）時期的主要光刻手腕，主要用于消費制程在5μm以上的集成電路。接近式光刻機于20世紀70年代在小范圍集成電路與中范圍集成電路（MSI）時期早期被普遍應用，主要用于消費制程在3μm以上的集成電路。目前接觸\接近式光刻機的國外消費商主要有德國的蘇斯公司、奧天時EVG公司，國內消費商主要有中電科45所、中科院光電技術研討所等。

投影光刻機自20世紀70年代中后期開端替代接觸\接近式光刻機，是先進集成電路大批量制造中的獨一光刻方式。早期的投影光刻機的掩模版與襯底圖形尺寸比例為1:1，經過掃描方式完成整個襯底的曝光過程。隨著集成電路特征尺寸的不時減少和襯底尺寸的增大，減少倍率的步進反復光刻機問世，替代了圖形比例為1:1的掃描光刻方式。當集成電路圖形特征尺寸小于0.25μm時，由于集成電路集成度的進一步進步，芯片面積更大，請求一次曝光的面積增大，促使更為先進的步進掃描光刻機問世。經過配置不同的曝光光源，步進掃描技術可支撐不同的工藝技術節點，從KrF248mm、ArF193mm、ArF193mm浸沒式，直至EUV光刻。在0.18μm工藝節點后，高端光刻機廠商根本采用步進掃描技術，并不斷沿用至今。

投影光刻機的根本分辨率R=K1*λ/NA，其中K1為工藝因子，依據衍射成像原理，其理論極限值是0.25；NA為光刻機成像物鏡的數值孔徑；λ為所運用的光源的波長。進步投影光刻機分辨率的理論和工程途徑是增大數值孔徑NA，縮減波長λ，減小K1。

采用ArF干法曝光方式**支持65nm成像分辨率，45nm以下及更高成像分辨率無法滿足，故而需求引入浸沒式光刻辦法。浸沒式光刻辦法經過將鏡頭像方下外表與圓片上外表之間充溢液體（通常是折射率為1.44的超純水），從而提升了成像系統的**數值孔徑（NA=1.35）。采用ArF浸沒式光刻技術，思索光刻物理極限的限制和設備的實踐工作才能，其最小分辨率可完成38nm。為了完成更小的工藝線寬（CD）請求，目前經過采用多重圖形技術（Multi-pattern Technology）能夠支撐至7nm節點工藝。

為了進步光刻分辨率，在采用準分子光源后進一步縮短曝光波長，引入波長10~14mm的極紫外光EUV作為曝光光源。EUV光刻機研發難度及費用極大，英特爾、三星和臺積電都曾對光刻機龍頭ASML投資，以支持EUV光刻設備研發，并希望獲得EUV設備的優先權。ASML從事EUV光刻機的研制已是第12個年頭了，甚于“十年磨一劍”。2017年，姍姍來遲的EUV光刻機終于進入了量產階段。



資訊來源：汕頭羅克自動化