在早前談到中國的半導體投資建設，一直都是圍繞在芯片設計、制造和封裝等領域，但對于半導體芯片的源頭——硅晶圓，卻談的少之又少。我認為主要有兩方面的原因：一是國內在這方面的發展不盡如人意;另一方面是因為目前的需求和價格還是在可接受范圍。

　　但早兩天有報道宣稱，明年上半年的硅晶圓可能會面臨大面積漲價的可能，更嚴重的是隨之而來可能會出現的缺貨困境。這對于國內那些投入了大量資金建設12寸廠的晶圓廠來說，這真的一個出師不利的信息。

　　在這個關頭，臺灣媒體傳出了國內半導體基金將要收購總部位于德國慕尼黑的硅晶圓廠Siltronic，綜合中國目前的半導體建設熱潮，德國愛思強剛剛拒絕了中國資本的收購還有硅晶圓面臨缺貨的危機，這個消息的頒布無疑給今年的半導體市場又投下了一顆深水炸彈。

　　為什么中國需要硅晶圓廠

　　半導體行業的人都知道，一個芯片被設計出來之后，需要把設計文件交付到TSMC這樣的代工廠進行芯片生產，而TSMC則會根據客戶的設計文件，在硅片上“刻”上電路。這個需要的硅片就是由硅晶圓廠生產的。

　　而過去的幾十年里，產業界為了降低芯片的制造成本，一直推進硅晶片的往前推進，從最初的1英寸到12英寸。

　　硅晶圓尺寸的進化史(4英寸到12英寸)

　　但晶圓生產是一個不算非常復雜，但是對精度要求很高的過程。主要涉及到純化和拉晶。

　　純化分為兩個階段，第一步是冶金級純化，此一過程主要是加入碳，以氧化還原的方式，將氧化硅轉換成98%以上純度的硅。大部份的金屬提煉，像是鐵或銅等金屬，皆是采用這樣的方式獲得足夠純度的金屬。但是，98%對于晶片制造來說依舊不夠，仍需要進一步提升。因此，將再進一步采用西門子制程(Siemensprocess)作純化，如此，將獲得半導體制程所需的高純度多晶硅。

　　接著，就是拉晶的步驟。首先，將前面所獲得的高純度多晶硅融化，形成液態的硅。之后，以單晶的硅種(seed)和液體表面接觸，一邊旋轉一邊緩慢的向上拉起。至于為何需要單晶的硅種，是因為硅原子排列就和人排隊一樣，會需要排頭讓后來的人該如何正確的排列，硅種便是重要的排頭，讓后來的原子知道該如何排隊。最后，待離開液面的硅原子凝固后，排列整齊的單晶硅柱便完成了。

　　單晶硅晶柱

　　然后把單晶硅柱切割成一片片厚度約為150μm(0.015cm)左右的硅晶片。

　　很多人會問，這個難道體現在哪里，我們不妨看一下。上圖硅晶柱的制作過程就像是做棉花糖，一邊旋轉一邊成型的。在拉晶的過程中，旋轉拉起的速度和溫度的控制都會影響到晶柱的品質。如此高的技術難度，對于基礎比較薄弱的中國半導體來說，是一個大挑戰。

　　除了技術外，專利保護也是限制中國硅晶片產業的一個發展。

　　半導體硅的制造工藝，從上世紀五十年代出現以來，一直都是日韓德美等國家在上面發展，他們在硅晶片制造上面積累了豐富的經驗和專利，這也不是中國能輕易突破的。

　　但這又是一個很重要的市場，讓中國不得不投入。

　　首先我們需要強調一下，硅晶片的市場其實不是很大，從相關數據顯示，2014年硅晶片的市場規模只有80億美元，2015年也只有83億美元。相比于早幾年的上百億市場，是有所下滑的。但就算是上百億，對于三千多億規模的半導體市場，其所占的份額也只不過區區幾個百分點。

　　電子產業鏈中，硅晶圓的位置

　　但從上文所看，這個產品是硅芯片的基礎，沒有它，你設計得多好，代工廠制程多先進，也都是巧婦難為無米之炊。