12
硅片是生產集成電路的主要原材料。硅片尺寸越大則每片硅片上可以制造的芯片數量就越多，從而制造成本就越低。硅片尺寸的擴大和芯片線寬的減小是集成電路行業(yè)技術進步的兩條主線?，F在 12 寸硅片的出貨量占比超過 60%，是目前主流的硅片尺寸。
半導體硅片通常釆用查克洛斯法（CZ Method）將高純度的多晶硅錠拉成不同電阻率的硅單晶錠。硅片加工過程要經過晶體定向→外園滾磨→加工主、副參考面→切片→倒角→熱處理→研磨→化學腐蝕→拋光→清洗→檢測→包裝等工序。
根據硅純度的不同要求，可分為太陽能等級 99.9999%，6 個“9”純度，以及半導體等級 11 個“9”。本文只涉及半導體用的硅片。
硅晶園
在半導體制造業(yè)中廣泛使用各種不同尺寸與規(guī)格的硅片，通常包括 4 英寸、5 英寸、6 英寸、8 英寸及 12 英寸，它們的基本規(guī)格如下表所示。
來源：半導體制程技術導論；2001 年肖宏 P102
?
按 IC Insight 資料，2015 年底全球半導體安裝產能總計月產 1635.3 萬片（8 英寸計）。按地區(qū)分布，中國臺灣地區(qū)依月產 354.7 萬片，市占率達 21.7%，居全球首位；韓國依月產 335.7 萬片，市占率 20.5%，居第二；日本依月產 282.4 萬片，市占率 17.3%，居第三；北美依月產 232 萬片，市占率 14.2%，居第四；中國依月產 159.1 萬片，市占率 9.7%，居第五位；歐洲依月產 104.6 萬片，市占率 6.4%，居第六位；其它地區(qū)市占率 10.2%。
由于缺乏統(tǒng)一定義，硅片尺寸過渡的時間無法達成共識，其中有一種觀點認為累積硅片的出貨量超過 100 萬片時，表示該進入硅片尺寸時代。實際上如英特爾等總是領先其它業(yè)者，首先進入更大尺寸的硅片。
現據 SEMI 2006 年的說法，將全球硅片尺寸的過渡時間表列于如下：4 英寸硅片于 1986 年；6 英寸于 1992 年；8 英寸于 1997 年；12 英寸于 2005 年。但如果依英特爾的芯片生產線建設（見 intel’s all fab list），它的 3 英寸生產線是建于 1972 年的 FAB2 ；4 英寸生產線是建于 1973 年的 FAB4；6 英寸生產線是建于 1978 年的 FAB5；8 英寸生產線是建于 1992 年的 FAB15；第一條 12 英寸生產線建于 2002 年 FAB12（ in Hillsboro），與 IBM 同步。
業(yè)界較為公認的說法，1980 年代是 4 英寸硅片占主流，1990 年代是 6 英寸占主流，2000 年代是 8 英寸占主流，到 2002 年時英特爾與 IBM 首先建 12 英寸生產線，到 2005 年己占 20%，到 2008 年占 30%，而那時 8 英寸己下降至 54%，6 英寸更下降至 11%。
多晶硅的原材料是高純度的石英，目前已知的全世界儲量中，中國量最多、品質最好，但是我國之前卻是將石英礦沙在高溫下還原成金屬硅后低價外銷，再高價進口多晶硅，并且石英還原成金屬硅的階段是高度污染的。好在近些年光伏產業(yè)帶動了國內多晶硅產業(yè)的發(fā)展，目前太陽能等級的多晶硅，我國的產量已經是全球第一。
截止 2014 年，全球 300mm 硅片實際出片量已占各種硅片出片量的 65%左右,平均約 450 萬片 / 月。2015 年第 1 至第 2 季度每月平均需求量約 500 萬片。
現在 300mm 半導體級的硅片，國內一個月需求量約 45-50 萬片，而目前國內的產量幾乎為零，這是產業(yè)鏈上最為緊缺的一環(huán)，預計未來的 5 年內僅 300mm 硅片中國的需求量要超過月產 100 萬片以上。而從硅片的市場供應，全球日本生產的最多，日本信越和 SUMCO，這兩家的產能和實際供應量總和占全球 2/3 以上。300mm 半導體級的大硅片，不僅是產業(yè)鏈缺失的重要一環(huán)，也是國家安全戰(zhàn)略發(fā)展的需要。
在 2012 至 2013 年科技部的 02 專項中，已有大硅片方面項目的經費準備，但遲遲不能立項，原因就是雖然有國內研發(fā)機構曾經做過 12 寸大硅片，研發(fā)成功，但由于良率不高還不能量產。2014 年，科技部 02 專項的領導下定決心要攻克 12 英寸硅片難關。要求是不僅研發(fā)成功，更要量產成功。量產的概念不是幾千片，是每個月 10 萬片以上交付客戶，連續(xù) 6 個月交付客戶 10 萬片以上，才算完成項目。
全球硅晶園片 2016 年供應商排名如下：日本信越半導體第一位，占比 27%；日本勝高科技（SUMCO）占比 26%，居第二；環(huán)球晶園占比 17%，排第三；Siltronic 占比 13%，排第四；LG 占比 9%，排第五；SunEdison 占比 10%；其它 8%。
2016 全球硅晶片排名
由國家立項的 12 英寸硅片項目己經啟動，叫上海新昇半導體科技有限公司，成立于 2014 年 6 月，坐落于臨港重裝備區(qū)內，占地 150 畝，總投資 68 億元，一期總投資 23 億元。新昇半導體第一期目標致力于在我國研究、開發(fā)適用于 40-28nm 節(jié)點的 300mm 硅單晶生長、硅片加工、外延片制備、硅片分析檢測等硅片產業(yè)化成套量產工藝；建設 300 毫米半導體硅片的生產基地，實現 300 毫米半導體硅片的國產化，充分滿足我國極大規(guī)模集成電路產業(yè)對硅襯底基礎材料的迫切要求。新昇半導體一期投入后，預計月產能為 15 萬片 12 英寸和 5 萬片 8 英寸硅片，最終將形成 300mm 硅片 60 萬片 / 月的產能，年產值達到 60 億元。屆時新昇將與世界一流技術接軌，達到世界先進水平。
全球硅片出貨量與銷售額：2007 時為 8661MSI（百萬平方英寸），銷售額達 121 億美元；到 2010 年時為 9043MSI，銷售額為 97 億美元，以及 2015 年為 10434MSI，銷售額為 72 億美元，反映全球的硅片出貨量增長緩慢，而且銷售額逐年下降（價格下跌）。
450 毫米硅片
為了加速發(fā)展 450mm(18 英寸)晶園，全球五大半導體業(yè)者 IBM、英特爾、三星電子、臺積電和 GlobalFoundries 在 2011 年共同成立全球 450mm 聯(lián)盟，簡稱 G450C，并于美國紐約州 Albany 設立 450mm 晶園技術研發(fā)中心。
450mm 聯(lián)盟成立后，18 寸晶園世代的技術和機臺設備有不少方針已開始確立，是半導體產業(yè)邁入 18 寸晶園世代的重要里程碑，目的是推動 450mm 硅片技術的發(fā)展。
實際上在 2012 年，除 G450C 聯(lián)盟之外，還誕生了 EEMI450 聯(lián)盟 ( 歐洲 ) 和 Metro450 聯(lián)盟 ( 以 色列 ) ，共計三個聯(lián)盟來推動 450 毫米硅片的進展，目標是可互用研究結果，減少重復性實驗。
除此之外，半導體制造技術戰(zhàn)略聯(lián)盟 (SEMATECH) 和國際半導體設備與材料協(xié)會 (SEMI) 等也在推動全球產業(yè)鏈的合作研發(fā)，因為硅片直徑的增大將牽動整個產業(yè)鏈發(fā)生很大的改變。
然而，450 毫米硅片的進程自開始就有不同的看法，其中最為關鍵是半導體設備供應商，如應用材料公司等缺乏積極性，理由是 450 毫米設備不是簡單地把腔體的直徑放大，而是要從根本上對于設備進行重新設計，因此面臨著經費與人力等問題，更多的擔心是未來的市場，能否有足夠的投資回報率。所以關于 450 毫米硅片的聲浪是此起彼伏，盡管英特爾、三星及臺積電等大廠信心滿滿，實際上是雷聲大雨點小。
自 2014 年開始 G450C 聯(lián)盟出現暫緩研發(fā) 450mm 硅片的跡象。盡管如臺積電等曾宣布將于 2018 至 2019 年期間會采用 450 毫米硅片，然而依目前半導體業(yè)的態(tài)勢觀察，現在還很難取得實質性的進展。
采用 450 毫米硅片，如同前幾次硅片增大直徑一樣，關鍵在于從經濟上看投入產出比高，產業(yè)鏈上廠商確實有利可圖，包括芯片制造商及設備供應商在內都能受益；另一個是需要有擴大產能的迫切性，所以產業(yè)鏈在等待未來市場再次高潮的到來。
不管如何，450 毫米硅片對于全球半導體業(yè)仍是一個懸而未決的課題。
來源：SEMI，數據僅為半導體，太陽能硅片未計入
?
