对当前国内“半导体硅片产业”发展的一些想法

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      就台湾“环球晶圆”将收购德国Siltronic欲将变成半导体硅片排名世界第二之感慨（二）

       细忆60多年来国内“半导体产业”的发展历程（详见我所整理的附件资料：《中国半导体产业的发展简史》），自1965年由多家研究所研制出“IC集成电路样品”之后，经过上世纪70年代我国已经“初步”形成了一定规模的“半导体工业生产”体系。在国内“南北”以“上无19厂”和“北京878厂”为代表，在北京、上海、天津、江苏、贵州、甘肃等省市建起一批“IC集成电路厂”，在“计划经济”年代“自力更生”地生产出一大批“小规模集成电路”，供国内各部门整机单位使用。但是由于其“规模”都较小，“产量”不大，故在1978年国家进入“改革开放”年代之后，由于受到“进口”电路和“走私”电路的巨大“冲击”，使得绝大多数企业“先后”纷纷退出了“半导体产业”的历史舞台。

       在这期间，为了突破国外对我国的技术封锁。在90年代，在当时的“中央高层”的领导人表态：“砸锅卖铁也要把半导体搞上去”。国家先后就批复要实施“908工程”和“909工程”。但由于我国缺少“半导体IC电路芯片”相关的产业的“领军人才”和“原创工艺技术”，“908工程”和“909工程”虽然对“提升”我国的半导体“IC集成电路产业”起了一定的“推动”作用，但毕竟仍然还是在“跟”着“别人”屁股后面进行“模仿”、更谈不上有什么“自主和创新”，故之后等到项目工程“建成之日”该项目毕竟注定会成为属于“落后”的状态。最终由“中央高层”制定的中国半导体“有史”以来“第一个”大的半导体“IC电路芯片”工程项目 --“908工程”恰恰可以被认为是中国“半导体产业发展历史”上又是一个“最失败”的工程之一。然而，作为此“两个项目工程”的产物，“华晶、华虹”等企业公司在去国外采购设备时却又遭到了“抵制，至使“项目工程进展受阻”。

       在2000年之后，中国半导体“IC电路芯片”产业可以说是“全面”进入了“海归创业”和“民企崛起”的“新时代”。

       2006年以后，国家又实施了“01专项”（意指核心的电子器件、高端通用芯片和基础软件，俗称“核高基”工程）和“02专项”（指IC电路芯片制造和成套工艺）。近年来，“两个专项”相继“初见成效”，例如“中微公司的蚀刻机”已进入世界水平，“中芯国际”亦已进入“IC电路芯片28 ~ 14 nm工艺水平”。

       近几年中，我国筹建半导体“IC电路芯片”晶圆厂进入了“投资扩产”的建设“热潮”。至今在“各项”政策的支持下、不管算是“属于”何种性质“体制”的“IC电路芯片”企业公司，已先后在国内建设了36条半导体“IC电路芯片”晶圆生产线，可以说己“初显”规模水平、取得了很大的成绩。

       截至到2018全国“IC电路芯片”晶圆厂汇总如下表所示。 

       国内最大的“IC电路芯片”代工厂是“中芯国际”，还有上海“华力微电子”也还不错，但其“IC电路芯片”的“工艺技术和规模”都远不及台湾。现“台积电”已布局大陆，落户南京，这几年中“台资”、“外企”疯狂地在国内新建“IC电路芯片”晶圆代工厂，这“态势”和当年国内出现“合资汽车”产业如有“一拼之势”。

       2017年10月，曾任职于“台积电”研发部门的领头人的梁孟松博士加入“中芯国际”，加快了“中芯国际”向“IC电路芯片”先进制程的转型。据ANANDTECH报道，“中芯国际”正在筹集100亿美元用于14 nm，10 nm和7 nm的研发和扩产。2018年“中芯国际”以1.2亿美元的价格从“ASML”购买了“EUV极紫外光刻机”（由于美国的制裁至今尚未到货），用于7 nm工艺开发、并最终达到大规模生产。2019年2月“中芯国际”采用内部开发的14 nm FinFET制造技术已开始批量生产。如今，“中芯国际”14 nm，12 nm IC工艺开发也已经进入到客户导入阶段。

       如今美国、韩国、台湾都已具备线宽IC 10 nm晶圆代工的加工能力，最近“台积电”的“7 nm IC电路芯片”工艺已经稳稳超过韩国“三星公司”，其中首批客户就有“华为公司”的“麒麟980芯片”。如今“华为公司”和“台积电” 密切合作、“华为”设计芯片、“台积电”制造芯片。

       目前“台积电”已进入“5 nm和3 nm制程工艺”的研发阶段。但是目前大家还是更愿意把这“IC晶圆代工”交给“台积电公司”生产，“台积电”几乎已经占有了全球70 % 的28 nm以下“晶圆代工”业务。

       尽管我国的“IC电路芯片产业”得到“迅速、可喜”的发展取得很大成绩，但相比之下我国的“大直径200 ~ 300 mm（8 ~ 12吋）硅拋光片产业”却是“不尽人意”！

        在2014年6月之前，仅有在2005年由“北京有色金属研究总院--有研硅股公司”建成、并于2006年12月16日通过“科技部”验收的一条《月产1万片、可满足线宽 130 ~ 90 nm  IC用直径 300 mm（12吋）硅单晶、抛光、外延片 》的“科研、试制生产线”和2014年6月，在国内由“上海新傲科技股份有限公司”董事长、王 曦院士、“上海新阳”创始人王福祥董事长和中国“中芯国际”的前创办人、美籍华人张汝京博士这些“精英、名人、专家、大佬们”来“牵头”并且又得到了国家“大基金”及“ 02专项”重点支持下并由张汝京博士先生“亲自主持”下在国内成立“上海新昇半导体科技有限公司”新建的《直径300 mm（12吋）硅抛光片生产线》之外，我国的“直径300 mm（12吋）硅单晶、抛光片”产业中仍可算是个“空白区域”。

       时至今日对当今仍然由一些“海归派”加上“国内的精英、名人、专家、大佬们”和采用“重金、高薪”去聘请“外国专家”来“主持”国内的“直径 300 mm（12吋）硅拋光片生产线”项目工程的“筹建及其生产运行”是否就能够“很快、全面、有效地”来“扭转”国内“直径 300 mm（12吋）硅拋光片”产业“落后面貌”值得“商権”。同时亦对目前国内筹建“直径 300 mm（12吋）硅拋光片生产线”项目工程的这股建设“热潮”确实心存“喜忧参半”之意。不否认大批“海归派”加上“国内精英、名人、专家、大佬们”等工程技术人员对发展我国的半导体“IC电路芯片产业”有着很大的贡献，但对筹建“直径 300 mm（12吋）硅拋光片生产线”项目是否“在行”，并且由原各类从事“硅太阳能光伏产业”企业直接“转行”去主持筹建“直径 300 mm（12吋）硅拋光片生产线”项目工程是值得让人“深思和担忧”。

       如今国内“各地区”在国家“大基金”和“02专项”的支持下出现的“这股”筹建“直径 300 mm（12吋）硅拋光片生产线”项目工程的“热潮”。由于“半导体产业”是一个具有“高资金投入”(燒大钱产业、且后期还仍需继续投入资金)、工艺技术难度“极高”、“风险压力极高”、企业经济效益“回报迟缓较慢”特点的“三高一慢”的“高科技产业”！且在项目“投产、运行”后是不可能“很快”就能获得“经济利润”的收益，况且其生产工艺技术难度极高。当前如此动用”千亿元“的大量资金、“大规模”地在“国内各个地区”去“投资”筹建《直径200 ~300 mm（8 ~ 12吋）硅抛光片生产线》项目”，确实有点担心“似乎”“是否”又会出现“类似”十多年前“一烘而上”、“一窝蜂而上”去 “投资”筹建“硅太阳能电池产业”那样的“局面”状态。尽管各个“承建方”都“声称”可投入资金约达60 ~ 100亿元，且“都说”是会有“日、台、韓”背景的“技术专家团队”，有“先进的硅片加工工艺技术”等。其“呼声之高”真叫人觉得我国“半导体硅片产业”现真已是“大有希望，是能够得到大发展”了！“很快”就能打破“被人”之“垄断”的“架势”。一切还真是让我们这些“老硅人”既感到“高兴”但又有不少的“担忧”、确实真是让人觉得是“喜忧参半”！要发展“半导体产业”是任重而道远呀!

       自“改革开放”以来，我个人认为在我国“半导体行业”中发生的“六件”大事是值得我们去认真地“深思和反省”，其一定会在对“国内半导体IC电路芯片产业”和“大直径硅抛光片产业”的“有序”发展会产生一定的影响。（详见在简书官网所发表之《国内“半导体产业”发展期间值得“深刻思考及反省”的“六件大事”》！）。

       “半导体产业”本身确实不同于其他一般的工业制造产业，“半导体产业”是个“技术密集型、多学科”的“高科技”产业。“资金、技术（工艺和设备）和人才”确实是发展我国“半导体产业”的“基本要素”。国外著名的日本“信越半导体株式会社（Shin-Etsu Chemical CO.Ltd）”和德国“瓦克（WACKER）公司”都是一个比较大的、“综合”的化学“集团公司”，其下所隶属的“电子材料硅抛光片生产线”可得到整个集团公司的“资金和技术”的支持，而且每年会投入一定的“研究开发费用、资金”。不像我国的这些“硅抛光片”生产企业公司“纯粹”实属是一个“独立的”、是 专门“单一”生产不同直径“硅抛光片产品”、是依靠“销售产品”达到“自负盈亏”的“生产企业工厂”。这些“企业工厂”日后如果没有能够再得到相关各级部门的“资金”再投入支持是无法完成对其“产品”的“技术升级改造”，该“企业工厂”欲想再有“更新”的“扩大再生产”发展是比较困难的。

       自2007年至2009年发生全球的“金融海啸”危机以来使得半导体“IC电路芯片产量”受到的压缩，全球“半导体产业”的发展受到了严重的影响，同时也严重阻碍了“硅晶圆片产业”的发展，直至2012年前后全球“金融危机”稍稍过去之后世界经济逐步得到逐步的“复苏”，至使全球半导体“IC集成电路产业”和“大直径 300 mm（12吋）硅晶圆生产产业”开始得到了“新一轮”的发展。

       随着国内“半导体产业”的深入发展，在《国家集成电路产业发展促进纲要》发布之后，国家设立了首期1200亿元的“大基金”加快了我国“IC电路芯片的产业”布局。2015年之后，1400亿的国家大基金的投入同时也带动了地方政府和社会资金对半导体《IC电路芯片产业》和《直径300 mm（12吋）硅抛光片生产线》项目建设出现新的“投资和筹建”生产线的“热潮”。从而使得我国半导体“直径200 mm（8吋）”和“直径300 mm（12吋）大直硅单晶、抛光片的研究、开发、试制生产”水平也会得到迅速的发展。

       根据半导体产业的发展，全球“半导体硅材料市场”逐渐已经形成以日本以“Shin - Etsu和Sumco”为主，“中国大陆”和“台湾硅材料产业”之“三角”之势。在上海主要是围绕“IC电路芯片”代工厂“中芯国际”、“华虹宏力”等，台湾则主要以“Global Wafer”为主，不过从工艺、技术、营收和利润方面来看，日本企业依然具是有绝对的优势。

       如今能否大规模量产“直径300 mm（12吋）硅抛光片”是衡量“国家工业”和“硅材料供应商”之“实力”的一个重要标志。目前国内一些“精英、名人、专家、大佬们”和相关上层“决策人士”原来是“主要想”要“依靠”成立于2014年6月的“上海新昇半导体科技有限公司”的“直径300 mm（12吋）硅抛光片生产线”项目来“打破”国外在硅抛光片产业的“垄断”地位。若真能“如愿”所想“上海新昇公司”在近期能够达到《直径300 mm（12吋）硅抛光片》项目的“预定”之“量产”和“质量水平”的话，那么确实将可“完善”我国半导体“硅产业生产链”中“直径300 mm（12吋）硅抛光片”能够“自给”的重要环节，可为国内“中芯国际、华虹宏力”等诸多半导体“IC电路芯片代工厂”的原料（硅抛光片）供应提供有了更多的选择和自身的的“保障”，更重要的是可解决我国在“大直径硅单晶抛光片”严重依赖进口的“落后、难堪、尴尬”局面！

       大家都知道“资金、技术（工艺和设备）、人材”是发展半导体产业的“必要而充分”的条件。针对目前国外“硅抛光片”价格的上涨、国外“硅片生产企业”加速市场的进一步“垄断”。为了“弥补”国内“大直径半导体硅片”的供应缺口、降低我国对高质量半导体硅片的严重依赖进口局面，故使得“大直径硅抛光片产业的国产化”势在必行，可喜的是在国家“大基金”、“02专项”和“上级相关部门”的支持下，如今看到当今为了发展我国的“半导体产业”国内各个地区已有“诸多”企业公司纷纷相继“投资”欲筹建《直径200 ~ 300 mm（8 ~ 12吋）硅抛光片生产线》项目的计划、部署及布局，可以说目前“大直径硅抛光片生产线”项目基本已遍及了全国主要的9省和3市，计约有20多家的企业公司。见上表所示（系本人搜集、整理、仅供参考）。

       从事“半导体产业”的专业人士都很明白“硅抛光片加工产业”和“IC电路芯片产业”均是一个“资金密集”、“技术密集”、“人才密集”、“技术进步极快”和“投资风险极高”而且又是 “项目回报周期较长”的“高科技”产业、是一项“系统工程”。“硅抛光片加工产业”是一个必须具有一定“规模产能”的“高科技产业”！

       我国规划中的“中国制造2025”为了实现我国“半导体产业”发展目标在当今形势下“资金、技术（工艺和设备）和人才”确实是加速发展我国“半导体硅材料”和半导体“IC电路芯片产业”的三个基本要素。同时根据我国“特定”的“国情”，认为“时间和速度”也是一个很重要的要素，故如今再加上要抢“时间”这可视是为当今是加速发展我国“半导体硅材料产业”和“IC芯片集成电路产业”的 “四个缺一”不可分割、相互关联的“基本要素”。要发展我国“硅抛光片加工产业”和“IC电路芯片产业”既要得到“国家和地方政策”的支持，最重要的还是要提升“自主研发”的能力，扶助、发展国内“本土”的半导体产业。

       当今在某种意义上可以讲，在“资金、技术（工艺和设备）、人才”三者之中，“人才”才是当今之“首先急需”要解决之根本。要明白“中国半导体产业-IC芯片”和“硅抛光片产业”想要得到快速突破和发展，到底是“资金、技术”重要还是“人才”重要是值得我们深思的现实问题！如今“半导体产业”的发展“缺的”不是“资金-钱”和“技术”，而是“人才”的培养！要是没有“人”去“掌握核心的半导体产业链”中的“相关技术”，必将永远都会受制于“他人”。

       根据自己几十年工作的“切身”体验，我深刻体会到“从事半导体材料硅抛光片产业”生产的“人员”必须要“牢牢遵循”、记住“纯、净、严”的“三字法则”！

1. “纯”：指工艺生产过程中所使用的相关物料要具有一定的“纯度”。

2. “净”：指生产工艺的环境必须具有一定的“洁净度”。

3. “严”：指生产过程中，要有“严格”的科学管理体系（质量控制、工艺操作等）。

       “半导体材料硅抛光片生产”项目是一个具有“多学科知识、技术密集型”的“高科技系统工程”，其除了需要“投入”大量的“资金”外还需要“配备”有一定专业基础的“技术团队”。

       满足“IC电路芯片”用“硅单晶抛光片”的“制备工艺流程”比较复杂，加工工序多而长，生产过程中必须严格控制每道加工工序的加工质量（上一道加工工序产品如果不满足下一道工序质量标准要求绝对不能流入下一道加工工序）。整个硅片生产加工过程中特别要注重的是“硅单晶生长”和“硅片的抛光加工”两个主要工艺环节，首先要“严格控制”硅单晶“体内原生的COP微缺陷的尺寸大小和密度及分布”、其次则是“硅片加工的几何尺寸精度和表面状态精度”的控制水平。要确保“硅抛光片生产”达到较高的“合格率”和比较“合理的生产成本”。

       此外，在对“抛光片工艺厂房”设计时要充分考虑“人流、物流、产品流”（即所谓三流）的合理性、尽量不要出现相互交叉流动，以避免或减少对产品表面的污染”，只有这样才能保证生产出“满足IC芯片电路工艺技术要求、质量合格的硅单晶抛光片”。

       当前，我们不得必须要承认我国的“半导体产业工艺技术”的水平与国外同行相比还存在比较大的差距。不过根据目前国内的工艺技术水平、依靠国内自主技术和工艺，在确认项目欲生产的产品品种、规格技术指标之后、确认选择“先进、合理”的“生产工艺技术路线”和所需要“配置高精度的工艺设备和测量仪器”。在确认“先进、合理”的“硅单晶抛光片制备工艺流程”后，选择、购买、配置使用具有较高加工精度的工艺设备和相适应的测试仪器。同时其“工艺生产厂房”还需配备相适应的相关、必要的“动力、辅助设施”，生产过程中“科学地”选用“优化的生产工艺”，切实实施每道加工工序中“精细、严格”的“科学的严格生产工艺管理制度”，最终是一定能确保“硅单晶抛光片”具有较高的“表面机械加工精度”和“表面质量（主要是指确保硅单晶抛光片有较低的翘曲度（Warp）、总厚度偏差 TTV (GBIR)、表面局部平整度（SFQR）、表面粗糙度（Ra）、表面纳米形貌 （p-v）等参数）”。在“有足够资金”的投入、在“有一定专业基础的技术团队人员”经过严格的技能培训、努力下，最终还是能生产出“满足IC超大规模集成电路芯片用的优质硅单晶抛光片”。

       由于“半导体产业”是一个具有“多学科知识、技术密集型”的“高科技”产业，并且还又是一个需要投入大量资金的“高投入、高风险、慢回报”的“高科技”产业、确实是一个不同于其它一般工业制造产业的“烧大钱”的产业。

       根据我国的实际情况，由于有国家“大基金”和“02专项”及地方政府的支持，依我个人认为目前要发展“半导体产业”筹集“资金”看来是不成为问题，关键是今后如何去“合理使用”这些“资金”。因为我国半导体产业基础比较落后，急需要解决是“技术（工艺和设备）和人才”的问题。当然我们是可以采取“重金、高薪”去“聘请”和“引进”国外技术专家、但是“最终”还是得要依靠“国内自主工艺和技术”、同时虚心学习国外先进工艺技术，但是要明白专业技术人才“最终”还是得“依靠自己培养”。也只有这样我国才可赶上国际的先进工艺技术水平。

       由于筹建《满足线宽40 ~ 28 nm IC芯片用直径 300 mm（12吋）硅单晶抛光、外延片》项目工程需要大量的资金。结合“上海新昇公司”硅片项目工程建设的经验，对今后相关公司在“筹建大直径硅抛光片生产线”项目会帶来一定影响，今后项目工程的“投资方”或许仍然会有各方面有国企、政府背景的人会去“过多强调”项目工程建设的“快速、量产”及产品的“量率”而去“过份苛求”项目的“承建方”。

       项目“承建方”既然要涉及似乎是要“烧大钱”的“半导体硅抛光片产业生产线”项目，那么就得对“硅抛光片产业生产线”项目的“投资风险高”及“利润回报慢”等要有足够的“耐心和充分”的认识，毕竟这行业是个需要在日后会继续要“进一步投资”的“烧大錢”产业。而我国的国情又是如今的状况。根据现有实际情况在国内要去“筹建硅抛光片生产线”确实是需要“承担”很大的“风险和压力”。采用何种方案去筹建抛光片生产线对不同的“承建方”会有不同的选择，不同的项目建设方案会具有不同的有特点。但从今后企业的发展和经济效益看、筹建硅抛光片生产工厂又需要得到外界不同单位或部门的资金投入，一般讲“投资方”（不管是“地方政府”还是“大基金”或是其它“民间民营资本”资金的投入）会“十分注重”日后项目产生的“经济效益”（企业注重经济效益、亦是企业能够得到生存和发展的根本）。

       但是，如今这些“投资方”和这些“精英、名人、专家、大佬们”究竟对“硅抛光片产业”的“特点和硅抛光片生产工艺技术”真正了介知多少（当然我们不否认这些“精英、名人、专家、大佬们”对“IC电路芯片产业”有很多的经验和发言权）？真让我们这些“老硅人”费介！在“上海新昇公司”出现由国家“大基金”、“02专项”和这些“投资方”采取“换人、易主”再用“重金、高薪”聘请“新”的“外籍名人技术专家”来主持“上海新昇公司”硅抛光片项目工程的做法确实让我们看到“这些人”、对这些项目的“投资方”和“相关人士”所具有的如此“胸怀”该有刮目相见、另眼相待之意了。

       针对“上海新昇公司”项目“至今是否”已经真正能达到“投资方”预期、希望项目“达到批量生产及产品质量”的预期目标、要求! 对此，我认为今后要求项目工程的“承建方“在筹建“硅抛光片生产线”项目时应确实、也要对硅抛光片生产项目的“批量生产”及“产品质量”（产品合格率及生产成本）等等问题要有所考虑和充分准备好相应的应对措施。

       为了确保“硅抛光片生产线”项目顺利实施，我认为对“硅抛光片生产线”项目首先要确认一个“投资盈亏”比较合理、又具有“批量”生产及有较大“经济效益”的项目工程的建设方案。拟釆用筹建“多大规模”来建设《直径 200 ~ 300 mm（8 ~12吋）硅抛光片》生产线项目的技术方案是值得大家“深思和探讨”。但毕竟其项目工程的投资大、风险大一时会使“承建方”不宜很快下此决心！不过不管如何，今后国内任何一个要上这个“硅抛光片生产线”项目的企业公司就必须要面对这个“具体”问题。

       由此，使得我“想起”早在2012 ~ 2013年，“国家科技部”的“02专项”的“相关领导”曾说过，虽说已有对大直径硅片方面项目的经费准备，但迟迟不能发出项目，其原因就是说“虽然有国内研发机构（实际上应该所指的就是“北京有研硅股公司”）曾经做过直径300 mm（12吋）硅抛光片，研发虽然成功、但由于“良率不高”等原因目前还不能达到“量产水平”。在2014年，“国家科技部”的“02专项”的“相关领导”要求对“直径300 mm（12吋）硅抛光片的生产”是不仅是要“研发成功”，更重要的是“量产”成功。“量产”的“概念”不是“每个月生产几千片”，而是要做到“每个月能生产出10万片”以上交付客户使用，而且是还能“连续6个月以上”交付客户10万片使用，这样才算完是完成项目的任务。

       对此，我们可以“理解”为今后国内若要“筹建直径300mm（12吋）硅抛光片生产线”项目的“承建方“似乎必须要“遵循、符合、达到”国家科技部的“02专项”对生产线项目建设关于“项目规模、产能”的“上述要求”，否则是“很难”得到国家各级部门的资金支持。正因如此致使“有研硅股公司”这次是“无缘”再能得到国家“大基金”和“02专项”的“资金投入”支持，而无法使得已有的“直径300 mm（12吋）硅抛光片科研试制生产线”项目得到“提升和发展”的机会。但是根据目前现有的实际情况所看到的却是国家“大基金”和“02专项”对如今相关正在筹建《直径300 mm（12吋）硅抛光片生产线》项目的单位（凡是有“外籍人”来主持项目的单位）的“态度、要求”却又不像是“原先”按照“国家科技部”的“02专项”自己对项目“量产”的“上述原先所要求的原则”的那样，这种“过分”信任“外籍人”，缺乏相信国内“本土”技术人员的能力、不肯真正下决心去扶助国内“本土”欲承建《直径300 mm（12吋）硅抛光片生产线》项目的单位，这种似乎在采取“双重标准”的做法是“不利于”国内“本土”半导体“硅抛光片产业”的发展。

       我对国内硅抛光片生产线项目的“硅本土化产业”建设充满一定的信心，要知道并不一定靠用“重金、高薪”聘请“外人”来主持“硅抛光片生产线”项目的建设就一定好、就一定能带给我们国外的最先进的抛光片加工工艺技术！

       现实情况是若真是由“外人”来国内主持的这些生产项目，所能带进来的工艺技术水平往往仍然是要比国外先进建设水平“至少”相差要“低2 ~ 2.5 N代”的工艺、技术水平。如今的“上海新昇公司”和“台湾郑州合晶厂”或其它有关“企业公司”在完成“直径 300 mm（12吋）硅单晶抛光片”项目建设后，如今其最终的“硅抛光片产品”究竟已经能达到“怎么样”的“质量水平”也就让我们“拭目以待”吧。

       我们这些早已经退休的“老硅人”真正所期待的是如今除了能看到上海“新昇公司”和不久的“台湾郑州合晶厂”两家由“外人”来国内主持的《直径 300 mm（12吋）硅单晶抛光片生产线》项目和北京“有研硅股公司”已经有的《直径 300 mm（12吋）硅单晶抛光片“科研试制”生产线》之外，还希望很快也能看到在国家“大基金”、“02专项”和地方政府的各级部门的大力主持下、有由我们“国内自己人”主持的“本土”《直径 300 mm硅单晶抛光片生产线》项目工厂，这才是发展我国“半导体硅抛光片生产产业”的真正的希望所在。否则我国在国内“直径 300 mm（12吋）硅单晶抛光片”材料领域中就“永远”没有绝对优势的“主动权”和更多的“市场话语权”！

       尽管“硅抛光片生产加工工艺技术”难度很高，但只要我们认真努力学习、摸索有效的生产工艺技术、首先保证有可靠的“硅单晶微缺陷”控制的晶体生长工艺技术、然后釆用“高加工精度”的工艺设备确保硅片具有比较“高的机械加工精度”和“表面状态的质量”，今后我们可以“边干、边学、边培养”自己的技术骨干队伍还是能做好这个项目的建设工作。

       对此我有一个“固有”的坚定信念:“硅抛光片生产线”项目的“承建方”既然要进入“硅抛光片产业生产行业”就必须有敢于“承担”各方面的“风险和压力”的思想准备和应有的相应的应对措施。在当今市场经济、商品交易的市场里，所谓是“一份价钿一份货、好货不便宜、便宜没好货”是一条“可取”的原则。今后在项目“建设工艺厂房”和“选购工艺设备和使用原辅材料”时不要“过份强调省錢、化少錢”，否则会在今后“生产运行中”会遇到不少的麻烦，会严重影响“硅抛光片生产线”项目的“产能”和“产品”的“质量水平和合格率”，那样的话其反而会增加“产品”的“生产成本”（不客气地说“上海新昇公司硅抛光片”项目就是一个“活”典型例子）。

       如今欲要筹建“直径 300 mm（12吋）抛光片产业片生产线”项目就必须要建就得建一个在国内具有影响、有批量生产能力的一流企业。这不是有野心，而是要有信心、是要有雄心！只要项目投入的资金充裕，选定有效的生产工艺流程，配置较高加工精度的工艺设备和测试仪器，配置应有“等级水平”的“洁净室及超纯水系统”等、同时能配备相适应的相关“厂务”动力系统。那么通过“边干、边学习、边培养”自已的技术骨干，充分学习国外同行的先进经验，我想是能把“硅抛光片生产线”项目做好，应该相信我们“有理想、有抱负、有事业心”的中国人“不笨”！

       产业界人士都很清楚，如今目前全球的硅单晶抛光片市场仍然是由日本（Shin-Etsu信越半导体和日本（Sumco胜高三菱住友硅业集团公司、德国（WACKER 世创Siltronic）是全球第三大的硅晶圆生产商）、台湾（台湾的环球晶圆早前已收购了排名全球第四的SunEdison）和韩国的LGSiltron（韩国硅德荣SKSiltron、即原韩国LG Siltron）等五大企业厂商所垄断、掌控。他们五家的硅片销售市场占有率达到了惊人的 92 %。

       为了打破国外对“硅抛光片产业”市场“垄断”局面，为了“弥补”国内大直径半导体硅片的供应的缺口、降低我国对高质量“硅抛光片”的严重依赖进口局面，使得“大直径硅抛光片产业的国产化”建设势在必行。

       但是，为了筹建大直径“硅抛光片生产线”项目就必须首先得了解市场对该项目产品的技术要求。也就是说这些项目“承建方”是否真正了解“IC电路芯片”对“硅抛光片”的“技术参数”要求，其“工艺技术难度”是什么？采用何种硅片的加工工艺？每道加工工序要解决的主要技术难点、问题是什么、应该采取什么措施、如何去解决？当前究竟对欲满足小于40 ~ 28nm节点IC电路芯片工艺的要求的直径300 mm（12吋）硅抛光片的技术参数要求究竟是什么？

       根据国外半导体产业发展的形势，从事半导体产业的人士必须了解该行业发展的历史和趋势，“承建方”是否真正能理解《国际半导体技术路线International TechnologyRoadmap Semiconductors（ITRS）》所表述的相关内容（对硅抛光片的技术要求等），今后采取什么样的加工工艺才可能达到这样的技术要求、实施该项目又该需要多少资金的投入、如何配置工艺设备等等这些问题“承建方”是一定要充分的考虑清楚！

       20多年前，我所归纳、总结、整理的关于国际半导体技术路InternatioTechnologyRoadmap Semiconductors（ITRS）（见下表所示）和搜集到的1998年前国外相关的资料报道的关于“硅片生产线项目的生产能力设计规模其项目建设投资赢亏平衡点”的资料是值得让每个“筹建大直径硅抛光片生产线项目”的“承建方”值得参考应该必须掌握和了解的基本知识。

       从上图可知“硅片生产线项目”建设“产业规模”至少是在“月产大于250000片”以上、即便可认为是“比较合理”的项目工程。为此其“投资规模”必须是要建设一个项目起步“首期规模”至少应“大于25 ~ 30万片”以上（国内项目建设的起步首期规模至少应大于15万片）的“硅抛光片加工生产线”工厂。

       为了适应“纳米电子技术”发展的要求，在大量使用“硅抛光、外延片”的同时，正在加强开发适应IC芯片电路特征尺寸线宽0.18 μm ~ 0.13 ~ 0.10 ~ 0.09 μm ~ 65 nm ~ 50 nm ~ 45 ~ 40 nm甚至更小线宽尺寸的各时代的“硅抛光片”产品。在向高质量转化过程中，为了降低硅单晶Crystal Originated Particlefree晶体原生缺陷 (COP）缺陷，使用“高温”或“快速退火（Anneal）表面热处理”工艺来降低硅片缺陷密度的“退火硅片”已被人们高度重视。其同“外延片”的性能价格比使“退火硅片”的需求量已正在扩大。同时，绝缘衬底上的硅“SOI（Silicon – On – Insulator）硅片”的需求，特别是高性能的以MPU（微处理器）为中心的需求量也正在扩大。为了满足用于线宽小于40 ~ 28 nm IC芯片工艺电路用直径300 mm硅单晶抛光片，现在直径300 mm ( 12吋) 硅片主要产品有“常规硅抛光片”、“硅外延片”、“退火硅片”、“IC芯片回收片”和“SOI片”等。其中常规工艺生产的“CZ型、轻掺杂”的硅抛光片是最基础的，硅抛光片因其成本较低，通常用于制造存储器电路。价格较高的“硅外延片”或“SOI片”或“退火硅片”因其具有更好的适用性和消除闭锁效应（Latch-up）的能力，通常用于制造逻辑电路或微处理器。

       近几十多年来，全球“IC集成电路技术”正是在按“国际半导体技术路线图”所规定的速度得到发展, 继2001年完成线宽0.13 mm（130 nm）、2003年完成100 nm、2004年完成90 nm线宽集成电路工业化生产后，2005年后又完成了80 nm线宽集成电路业化生产。目前IC集成电路的发展对直径300 mm ( 12吋)硅抛光片的技术参数提出了愈来愈高的要求，如下表所示（仅供参考）。

       进入21世纪以来，为了进一步满足IC芯片电路技术发展的需要，IC芯片电路的“特征尺寸线宽”已开始向小于100 ~ 7 nm（或更小）节点工艺技术的发展（见20多年前我所归纳整理的相关资料，见下表示、仅供参考）。

        International Technology Roadmap Semiconductors （ITRS）1998年前 ~ 1999 ~ 2002 ~ 2003 ~ 2009 ~ 2010 ~ 2020年后 对IC电路芯片用硅抛光片主要的技术参数要求。

        参照国际半导体技术路线 International TechnologyRoadmap Semiconducto（ITRS），（ITRS）1998年前 ~（ITRS）1999年 ~（ITRS）2002年 ~（ITRS）2003年 ~（ITRS）2009年 ~（ITRS）2010年、（ITRS）2020年后，对在近期、远期中对IC芯片电路线宽0.35 μm、0.25 μm、0.18 μm、0.13 μm、100 nm、90 nm、80 nm、70 nm、65 nm、57 nm、50 nm、45 nm、32 nm、28 nm、22 nm、18 nm、14 nm、10 nm、7 nm、5 nm用硅抛光片的技术参数要求见下表示（仅供参考）。

       从上表可见，直径300 mm ( 12吋)硅抛光片的“局部平整度（SFQR）”要求将从2005年的80 nm或更小，发展到2007年的65 nm，到2010年的45nm，到 2015年后小于30 nm。

       硅片“边缘去除量”2005年为2 mm、到2007年后要求缩小到1.5 mm。硅抛光片的前表面含颗粒的尺寸2005年要求为90nm、到2009年为65 nm。

       硅抛光片的每片上前“表面颗粒含量”的数目2005年要求为238个，并将逐渐减少到2010年的115个。

       硅抛光片的“表面纳米形貌”从2005年的20nm，将逐渐减少到2010年的11 nm以下。

       另外据悉，以“直拉CZ型直径200 mm（8吋）硅抛光片”为例，因为“硅晶体内的原生缺陷”（COP free）”，一般的“轻掺”的硅晶圆片“表面内所含的颗粒primewafer”只能控制在< 10 @ 0.1μm（也就是说在直径200 mm（8吋）晶圆片中有小于10个0.1μm大小的颗粒），但是“硅晶体内有原生缺陷（COP free）”硅晶圆片可以控制在< 10 @ 80 nm（也就是可说在直径200 mm（8吋）晶圆片中有小于10个80 nm大小的颗粒）。

       据业内人士介绍，“直拉CZ型直径200 mm（8吋）”硅晶圆表面所含的“颗粒primewafer”极限是< 10 @ 50 nm。当然对直径300 mm（12吋）IC芯片电路工艺制程越高对硅晶圆表面所含的“颗粒”的“尺寸控制”要求也就更加严格。

       2010 ~ 2018年以后 ，“高性能”IC电路芯片的“特征尺寸线宽”（技术节点）则要求为小于45 ~ 40~28 ~ 18~10 ~ 7 nm ~ 5nm（甚至更小）。

       目前满足线宽小于百纳米（65 ~ 45 、40 ~ 28nm）IC电路芯片节点 (线宽)工艺技术现已将成为半导体硅IC电路芯片产业的“主流技术”。从国内市场来看，“中芯国际”、“武汉新芯”、“华力微电子”、“无锡海力士”、“西安三星电子”、“联电”和“台积电”等众多知名半导体企业已在北京、上海、无锡、西安等城市建成了十多条“直径300 mmIC电路芯片生产线”，这样都势必会对直径300 mm ( 12吋)硅抛光片迎来大量的需求。  

        结合当前形势，我国应如何去发展、建设我国“本土”的“半导体产业”确实是一个值得“深思和探讨”的问题。以前采取“合资、控股、并购”等形式使得我国“IC集成电路芯片”的产业有了很大的发展，看起来“半导体产业”形势一片大好，欣欣向荣，也给国内就业市场和产业经济发展作出了很大的贡献和取得了很大的成绩。但是其结果使得“IC集成电路芯片产业”的“核心技术”最终是否一定完全可以摆脱“外方”的“垄断和 控制”、其“工艺技术”和“经营主动权”是否一定完全能够掌握在“我们”手里、是值得让我们“深思和探讨”！当今确实存在有很多“合资公司”及相关生产企业会出现“赚的钱”大都会流入“外人”口袋里的现象！可讲这样的“建厂”是只会让外人“多赚钱”，让外人“多得利润”。

       中国“高科技”生产企业必须“奋发有为”，要拥有自己的“核心技术”，要拥有自己的“人才和管理团队”，只有这样才能“强国富民”、“复兴中华”！

        如今，看到国内遍及了全国主要的9省3市中，已有那么多家企业公司（例如：浙江宁波“金瑞泓”、杭州“立昂微电子股份有限公司”（衢州）、“超硅（AST）”、“中芯晶圆半导体股份有限公司”、徐州“ 鑫晶（协鑫）”等）正在计划实施《直径200 ~ 300 mm（8 ~ 12吋）硅抛光片生产线》项目工程建设其进展比较顺利。

       我们确实期待我国能早日能“筹建”成更多、真正“本土”的“大直径硅抛光片生产线”的生产工厂来打破国外对“大直径硅抛光片生产”的垄断地位。

       而今我确实是在“闲时会多思议”，坦率表明自己以上的一些想法，不一定合适，仅供大家参考。

        但我亦真诚、十分关注着国内相关企业公司筹建“大直径硅抛光片生产线”项目工程的进展情况。亦预祝这些“项目”能早日运行、投产成功。

                                                                                 北京有色金属研究总院

                                                                            有研半导体材料股份有限公司

                                                                                              张厥宗

                                                                                       2021年3 月7日

（全文完）2021.3.9