科技前線：芯片中的硅或可被新型氧化物材料取代【附中國半導體硅片發展及預測】

圖源：攝圖網

以色列理工學院近日發表一項研究刊登在美國《先進功能材料》雜志上。以色列理工學院的研究人員在獨特的實驗室系統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體器件，通常由摻雜的硅片制成。它是一種用于放大和開關電信號的電子器件。晶體管通常由三個或更多的摻雜區域組成，包括基區、發射區和集電區。通過控制基區的電壓，可以控制晶體管的導電性。一個芯片可能包含數十億個晶體管，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，因為到達一定微小尺度后，晶體管功能會受到量子力學某些效應的干擾，從而影響正常運行。

(資料圖片)

新型氧化物材料的出現為芯片技術的發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域取代傳統的半導體硅片。

但當前來看，在新型氧化物材料技術尚未投產之前，半導體硅片仍然是主流的芯片制造技術。半導體硅片具有成熟的制造工藝和廣泛的應用經驗，被廣泛用于電子器件的制造，包括晶體管、集成電路等。

中國半導體用硅片行業市場規模快速發展

隨著中國各半導體制造生產線投產、中國半導體制造技術的不斷進步與中國半導體終端產品市場的飛速發展，中國大陸半導體硅片市場步入了飛躍式發展階段。根據年復合增速進行測算，2020年中國大陸半導體單晶硅片銷售額約為20億美元。未來隨著國內8英寸、12英寸單晶硅片的不斷投產，國內單晶硅片市場將迎來快速發展。

半導體硅片產品應用領域不斷拓展

半導體硅片作為半導體器件制造過程中的主要基礎材料，在半導體材料中占據著主導地位，由于大尺寸硅片可降低單位芯片生產成本，預計半導體硅片將朝著大尺寸(12英寸)方向發展。12英寸硅片由于純度較高，技術研發與規模化生產難度較高，預計在半導體行業逐步向國內轉移的過程中，在半導體關鍵材料領域，國內外技術差距將逐步縮小，同時，12英寸半導體硅片的生產也將拓寬下游使半導體硅片的應用領域從消費電子拓展至邏輯芯片、存儲芯片等高端半導體制造領域。

預計2026年末半導體硅片行業市場規模約達43億美元

目前，國內眾多廠商開始擴大12英寸以及8英寸單晶硅片產能，各大廠商的規劃產能陸續投產，中國作為全球最大的半導體產品終端市場，預計未來隨著半導體下游芯片制造產能持續擴張以及半導體行業需求的不斷增長，預計中國半導體硅片市場的規模將繼續以高于全球市場的速度增長，至2026年市場規模達到約43億美元。

平安證券發表研報指出，半導體硅片迎來國產替代良機。半導體硅片供需的結構性錯配疊加長協訂單占比的提升，硅片供給仍然偏緊，為國產硅片提供戰略機遇期，硅片國產替代有望加速。

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