科技前线：芯片中的硅或可被新型氧化物材料取代【附中国半导体硅片发展及预测】

图源：摄图网

以色列理工学院近日发表一项研究刊登在美国《先进功能材料》杂志上。以色列理工学院的研究人员在独特的实验室系统中合成一种氧化物材料，这一新材料原子间的距离能以皮米即千分之一纳米的精度准确控制，而硅材料两个原子间的距离约为四分之一纳米。这种新型合成的氧化物材料将来有可能取代芯片中的硅。

硅晶体管是一种半导体器件，通常由掺杂的硅片制成。它是一种用于放大和开关电信号的电子器件。晶体管通常由三个或更多的掺杂区域组成，包括基区、发射区和集电区。通过控制基区的电压，可以控制晶体管的导电性。一个芯片可能包含数十亿个晶体管，芯片性能的提升基于晶体管的不断小型化。近年来硅晶体管的小型化速度已放缓，因为到达一定微小尺度后，晶体管功能会受到量子力学某些效应的干扰，从而影响正常运行。

【资料图】

新型氧化物材料的出现为芯片技术的发展带来了新的可能性。该材料能为制造更小、更高性能的晶体管提供了新的途径，新型氧化物材料有望在芯片制造领域取代传统的半导体硅片。

但当前来看，在新型氧化物材料技术尚未投产之前，半导体硅片仍然是主流的芯片制造技术。半导体硅片具有成熟的制造工艺和广泛的应用经验，被广泛用于电子器件的制造，包括晶体管、集成电路等。

中国半导体用硅片行业市场规模快速发展

随着中国各半导体制造生产线投产、中国半导体制造技术的不断进步与中国半导体终端产品市场的飞速发展，中国大陆半导体硅片市场步入了飞跃式发展阶段。根据年复合增速进行测算，2020年中国大陆半导体单晶硅片销售额约为20亿美元。未来随着国内8英寸、12英寸单晶硅片的不断投产，国内单晶硅片市场将迎来快速发展。

半导体硅片产品应用领域不断拓展

半导体硅片作为半导体器件制造过程中的主要基础材料，在半导体材料中占据着主导地位，由于大尺寸硅片可降低单位芯片生产成本，预计半导体硅片将朝着大尺寸(12英寸)方向发展。12英寸硅片由于纯度较高，技术研发与规模化生产难度较高，预计在半导体行业逐步向国内转移的过程中，在半导体关键材料领域，国内外技术差距将逐步缩小，同时，12英寸半导体硅片的生产也将拓宽下游使半导体硅片的应用领域从消费电子拓展至逻辑芯片、存储芯片等高端半导体制造领域。

预计2026年末半导体硅片行业市场规模约达43亿美元

目前，国内众多厂商开始扩大12英寸以及8英寸单晶硅片产能，各大厂商的规划产能陆续投产，中国作为全球最大的半导体产品终端市场，预计未来随着半导体下游芯片制造产能持续扩张以及半导体行业需求的不断增长，预计中国半导体硅片市场的规模将继续以高于全球市场的速度增长，至2026年市场规模达到约43亿美元。

平安证券发表研报指出，半导体硅片迎来国产替代良机。半导体硅片供需的结构性错配叠加长协订单占比的提升，硅片供给仍然偏紧，为国产硅片提供战略机遇期，硅片国产替代有望加速。

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