“瓦森纳协定”限制升级？28nm以下制程所需12吋大硅片被禁？

9月15日消息，昨日立昂微通过“上证e互动”平台表示，“用于28纳米以下制程的12英寸硅片已纳入瓦森纳协定。”那么，国内进口用于28纳米以下制程的12英寸硅片也受影响了吗？

根据“上证e互动”平台显示，9月14日，有投资者向立昂微提问：“国际前五大硅片生厂商的12英寸用于28纳米以下制程的硅片是不对国内出售的，请问是否属实？”立昂微回应称，“据了解，用于28纳米以下制程的12英寸硅片已纳入瓦森纳协定。”

注：所谓《瓦森纳协定》又称瓦森纳安排机制，目前共有包括美国、日本、韩国、英国、荷兰、俄罗斯等42个成员国。尽管“瓦森纳安排”规定成员国自行决定是否发放敏感产品和技术的出口许可证，并在自愿基础上向“安排”其他成员国通报有关信息。但“安排”实际上完全受美国控制。而中国（大陆）就在“被禁运”之列。

在立昂微的回复发布之后，很快有媒体以《证实！对华28nm以下大硅片出口管制已纳入瓦森纳协定》为题报道称，立昂微的回应侧面证实了《瓦森纳协定》对华半导体硅片出口限制已经从14nm扩大到了28nm（所需的硅片）。

对此，笔者查阅于2021年12月更新的最新版的《瓦森纳协定》也发现，在该协定当中确实存在对于12英寸（300mm）硅片相关技术的限制。

在2021年12月发布的《瓦森纳协定》当中，要求“所需技术”如果“用于切割、研磨和抛光直径为300mm的硅片，并在硅片表面上任意26mm x 8mm的区域面积内，实现起伏小于或等于20nm的平整度，且边缘去除小于或等于2mm，将受到限制。

但是，笔者也发现，在2019年版的《瓦森纳协定》当中也同样存在此条款，且并未有新的变化。显然，这是个“乌龙”。立昂微有故意误导投资者之嫌。

12英寸半导体硅片制造有多难？

硅片的生产工艺主要包括：拉晶、切片、研磨、蚀刻、抛光、外延、键合、清洗等工艺步骤，才能制造成为半导体硅片。其中，每一个步骤都有非常高的要求。

比如在拉晶这一步之前，首先需要对硅进行提纯，经过进一步提纯变为纯度达 99.9999999%至 99.999999999%（9-11 个 9）的超纯多晶硅。然后，在拉晶阶段，要将超纯多晶硅在石英坩埚中熔化，并掺入硼（B）、磷（P）等元素改变其导电能力，放入籽晶确定晶向，经过单晶生长，制成具有特定电性功能的单晶硅锭。在这过程中，需要解决氧含量及径向均匀性、杂质的控制、OISF控制、去COP、定晶向、A-缺陷控制、氧沉淀控制、电阻值定量、掺杂及径向均匀性等众多问题。

除了在拉晶环节的各项要求之外，在之后的切片、研磨、蚀刻、抛光、外延、键合、清洗等过程中，也有着极高的要求。

国产12英寸半导体硅片企业沪硅产业旗下的上海新昇CEO邱慈云就曾表示，12英寸大硅片核心技术史是一个挑战极限的过程！比如在晶体需要完美的生长，无原生缺陷，这相当于要求420公斤的硅单晶棒都要保持钻石一般的完美结构，而在自然界当中，一克拉（200毫克）的钻石都并不多见；

在表面洁净度方面，颗粒尺寸的要求要小于19nm，这只有PM2.5尺寸的1%大小；在平整度方面，要求在几厘米的尺度上小于10nm的起伏，这相当于要求上海到北京的1000公里的距离上，地面起伏小于30cm；在金属杂质方面，要求表面金属含量低于1×10的七次方个原子/平方厘米，相当于每1千万个硅原子中，不能出现1个金属原子。

如果说，上面的对于硅片的制作要求已经是在挑战机极限，那么如果是先进制程所需的12英寸半导体硅片，则更是需要全方位的追求卓越，在拉晶技术、表明边缘缺陷、平整度、金属杂质、检测表征技术保障等方面都提出了更高的要求。

国产12英寸半导体硅片已实现突破

根据SEMI的数据显示，2020年全球半导体硅片市场，主要被日本信越（28.0%）、日本胜高（21.9%）、台湾环球晶圆（15.1%）、韩国SK Siltron（11.6%）、德国Siltronic（11.3%）这五大家所占据。即便是中国大陆最大的半导体硅片厂商——沪硅产业，在全球市场也只有约2.2%的市场份额，不过这也是沪硅产业首度上榜。

作为国内半导体硅片领军企业，沪硅产业旗下的上海新昇早在2018年正片就通过了客户认证，达产10万片/月，同时无缺陷晶体研制成功；2019年，上海新昇28nm逻辑、3D-NAND存储正片就已通过长江存储认证，第100万片产品下线；2021年上海新昇投入了二期30万片/月的产能建设，到2021年6月份累计第300万片300mm大硅片产品出货；截至2022年上半年末，300mm大硅片历史累计出货已超过500万片。

据了解，目前沪硅产业的产品覆盖了外延片（逻辑器件: 14nm以上技术节点全覆盖并批量供货；模拟、影像传感器件：国内代工厂目前所需技术节点全覆盖并批量供货）、抛光片（存储类产品：19nm以上技术节点全覆盖并批量供货，涵盖DRAM、NAND、NOR等）及SOI硅片。

从客户来看，沪硅产业的客户已包含台积电、联电、格罗方德、意法半导体、Towerjazz 等国际芯片 厂商，以及中芯国际、华虹宏力、华力微电子、长江存储、武汉新芯、长鑫存储、华润微等国内所有主要芯片制造企业。

据上海新昇董事长李炜去年9月透露，当时上海新昇的大硅片在中芯国际、华虹、长江存储等客户每家的月出货都是在万片以上。

除了沪硅产业之外，国内的中环股份和立昂微等，也都在大力发展12英寸半导体硅片。

数据显示，截至2021年底，中环股份12英寸半导体硅片产能为17万片/月，至2022年底预计产能约30-35万片/月。

截至目前，立昂微子公司金瑞泓微电子(衢州)有限公司已建成15万片/月的12英寸硅片产能，该部分产能为从单晶拉制环节至硅抛光片环节的完整产线，其中10万片/月在抛光片的基础上可加工为硅外延片。另外，立昂为还在今年3月份还收购了嘉兴国晶半导体(已更名为金瑞泓微电子(嘉兴)有限公司)，嘉兴公司规划产能仍在按计划推进中，预计将于2023年底形成第一期15万片/月的产能，该部分产能为从单晶拉制环节至硅抛光片环节的完整产线。

但是，不论是技术实力上、还是在产能上，目前沪硅产业仍是国内12英寸半导体硅片的龙头。

总结来说，目前在14nm以上逻辑器件及19nm以上存储器件所需的300mm半导体硅片，国内已经实现了突破，并且产能也正在快速增长，解决了卡脖子问题。不过，在14nm以下的先进制程所需的半导体硅片方面，可能仍有待进一步突破。特别是在目前国内14nm以下先进制程制造受到了美国方面的限制，这也在一定程度上抑制了国产半导体硅片在14nm以下先进制程上的发展和应用。

编辑：芯智讯-浪客剑