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矽晶圓

更新 2026-10-02

定義

矽晶圓(Silicon Wafer)是半導體製造的最上游基材:將高純度多晶矽長成單晶矽錠後切片、研磨、拋光成鏡面晶圓,作為 IC、記憶體、功率元件與矽光子的承載基板。其品質(純度、平整度、缺陷密度)直接決定下游晶片良率與性能。本頁聚焦一般半導體級矽晶圓;絕緣層上覆矽細節見 技術_Photonics_SOI晶圓。

製程流程

自繪_矽晶圓製程物件

圖說:矽晶圓製程各階段的物件長相:多晶矽塊經 CZ 長晶拉成單晶錠,鑽石線切成薄片,研磨倒角並 CMP 拋光成拋光片;再依應用以 CVD 長磊晶層(磊晶片),或以鍵合/SIMOX 做成 SOI(薄矽/氧化層/底材)。自繪示意,製程依本頁。

技術原理

  • 長晶(Crystal Growth):以 CZ 法(Czochralski)為主流——高純度多晶矽於石英坩堝熔化,籽晶旋轉緩慢拉出直徑均勻的單晶矽錠;12 吋(300mm)幾乎全採 CZ。FZ 法(Float Zone)純度更高、用於高功率元件,但大尺寸難度極高。
  • 切片(Slicing):鑽石線切割將矽錠切成薄片。
  • 研磨與倒角(Grinding / Lapping / Edge Profiling):雙面研磨去除切割損傷層、確保厚度一致;邊緣倒角成圓弧防碎裂與微粒污染。
  • 拋光(CMP):以研磨液(奈米級 SiO₂ / CeO₂)與研磨墊機械摩擦 + 化學反應達鏡面平整度。
  • 磊晶(Epitaxy):拋光片表面以 CVD 成長高品質單晶矽層,用於先進邏輯與功率元件、降低缺陷。
  • SOI:以鍵合或氧離子植入(SIMOX)在矽基板與頂層矽間夾入埋藏氧化層(BOX),低功耗高速,是矽光子核心基板(詳見 技術_Photonics_SOI晶圓)。

關鍵參數 / 判斷指標

指標 意義 觀察重點
尺寸 8" / 12"(300mm) 12" 為先進製程與 AI 主力
型態 拋光片 / 磊晶片 / SOI 對應邏輯、功率、矽光子不同需求
12" 供需 產能 vs AI / HPC 需求 LTA 長約價格與產能利用率
缺陷密度 / 平整度 影響下游良率 先進節點規格趨嚴

方形單晶矽晶圓(310×310mm)

環球晶 2026 股東會揭露,已在台灣建置 310×310mm 方形單晶矽晶圓專屬無塵室並少量送樣,預計 2026Q4 量產。其製程不是把既有 12 吋圓晶圓切方,而是因 310×310mm 對角線接近 18 吋,需先拉出接近 18 吋的單晶矽晶棒,再切出中間方形區域。

項目 說明
尺寸 310×310mm,對角線接近 18 吋
生產地 台灣,竹南舊太陽能產線空間改建無塵室
量產時程 2026Q4,第一期月產能約數千片
主要挑戰 邊緣研磨、切片、拋光、清洗、cassette 載具都需重新設計或改機
設備差異 圓形晶圓可旋轉加工;方形晶圓沒有圓邊,加工邏輯不同

與玻璃載板 / FOPLP 的差異

方形矽晶圓是單晶矽材料,與 技術_玻璃芯基板 / TGV 的玻璃材料路線不同。投資上應把它視為「矽晶圓供應商探索方形 / 面板化材料形式」,而不是直接等同玻璃載板。

全球供應格局

矽晶圓市場高度集中,前五大合計市占 >90%。投資判讀時要分成三層:全球 12 吋 prime wafer 龍頭、台系中大型供應商,以及 SOI / 磊晶 / 再生晶圓等特化環節。

廠商 總部 地位
信越化學 Shin-Etsu 日本 全球龍頭,市占約 30%+,與台積電合作緊密
3436.T(sumco) SUMCO 勝高 日本 全球第二,市占約 20%+,12" 先進製程強;台灣子公司 3532_台勝科(市)
6488_環球晶圓(櫃) GlobalWafers 台灣 全球第三、非日系最大,市占約 15–20%;3–12" 完整產線,Photonics SOI 受惠者
Siltronic 德國 全球第四,主供歐美 IDM
SK Siltron 韓國 全球第五,主供韓系記憶體(Samsung、Hynix)
SOI.FP(soitec) 法國 SOI 晶圓龍頭,市占約 70%,主導 RF-SOI / FD-SOI / Photonics SOI 等關鍵基板

12 吋市占口徑(福邦投顧,2026-10-01,珩石筆記轉述)

福邦列 12 吋市占:信越 28%、勝高 24%、環球晶 19%、Siltronic 8%、SK Siltron 6%(前五大合計約 85%,與上表「>90%」「信越 30%+」為不同口徑與統計範圍,並列參考)。擴產動向:信越稱新廠建造成本較上一輪翻倍以上、下一座新廠地點未選定;勝高暫停新廠、至 2028 年無新建規劃;環球晶是唯一具大規模新建廠者(德州 Sherman 一期月產能約 30 萬片,約占全球 12 吋產能增幅 3%,2027 年逐步貢獻);Siltronic 資本支出集中新加坡;SK Siltron 龜尾新廠今年開出,約增全球 12 吋產能 3%。來源:memo_矽晶圓_福邦供需與報價_20261001。

台系矽晶圓廠對照

廠商 定位 主要產品 / 尺寸 投資觀察
6488_環球晶圓(櫃) 全球 #3、台灣最大 3–12 吋拋光 / 磊晶 / SOI;310×310mm 方形單晶矽晶圓 12 吋先進製程滿載、SOI waiting list、方形晶圓 2026Q4 量產
3532_台勝科(市) 台塑集團矽晶圓廠 8 吋、12 吋拋光矽晶圓 8/12 吋滿載、新廠 12 吋客戶預訂、2H26 LTA 漲價協商
6182_合晶(櫃) 全球前十大、低阻重摻強 6/8/12 吋拋光片、EPI、SOI;低阻重摻 6 吋滿載、8 吋 UTR 回升、二林 12 吋、SOI / 方形晶圓 / EPI 台灣化
3016_嘉晶(市) 磊晶晶圓 / 化合物半導體 矽磊晶、SiC epi、GaN-on-Si / GaN-on-SiC 偏 EPI / 化合物半導體,不是一般 prime wafer 量產龍頭;看 SiC / GaN 與台灣在地磊晶需求
8028_昇陽半導體(市) 再生晶圓 / 薄化代工 12 吋再生晶圓、CMP 薄化 非 prime wafer 供應商;受 BSPDN、先進製程 monitor wafer 與薄化需求帶動

2026 漲價週期與長協機制

2026-07-02 兩份來源(專家會議 + SUMCO 官方交流)確認漲價週期啟動,機制與幅度詳見 分析_矽晶圓漲價週期與長協機制_20260702。

項目 內容
漲價順序 信越 1Q26 先漲 5–15% → SUMCO 2Q26 跟進 10–20%(現貨 + 觸發條款長協品類)
結構分化 重摻磊晶片漲幅(~15%)> 成熟製程輕摻拋光片(~5%);急單 +20–50%
LTA 機制 簽約後不重談;每季調價上限約 10%;先進邏輯大尺寸觸發條款頂格上漲
續約時點 2020–21 簽五年約 2026 起陸續到期;SUMCO 大部分 LTA 到 2027/2028 末,新一輪談判預計 2027 啟動
驅動定性 專家:真實短缺的「超級週期」(thesis);SUMCO 官方:現貨止跌回升、泛用供需尚未緊到支撐大漲
凱基供需模型(2026-06-30) 12 吋需求 2026–28 年增 10.5%/10.8%/12.5% vs 前五大供給年增 10.1%/8.0%/6.2%,2027 起高機率供不應求;記憶體占 12 吋需求 45%,「AI 的瓶頸是記憶體、記憶體的瓶頸將是矽晶圓」

供需平衡與報價節奏(福邦投顧,2026-10-01,最新狀態)

  • 供需比:2024 年最高約 120%(供給過剩約兩成)→ 2027 年 100% 平衡 → 2027 下半年實質供不應求 → 2028 年約 92%(缺口 8%)。需求端 2026–28 年出貨面積年增 9–12%(HBM、先進製程、NAND 高層堆疊);供給端長期有效產能年增僅約 1–3%。
  • 出貨與現貨:2Q26 全球出貨面積 YoY +7.4%、QoQ +9.1%,為 2023 年以來單季新高;今年 12 吋常規邏輯 prime wafer 現貨調漲約 5–8%,AI/HPC 用先進製程 Epi wafer 調漲約 18–22%(2022 年以來首次全面調漲);市場傳信越 12 吋新約漲 15–25%、拋光片新約上看 40%。
  • 2027 長約議價:福邦掌握明年 12 吋預期 1Q 調漲約 15–20%、3Q 再調約 15–20%;勝高稱 5–10% 漲幅不足以支撐新產能,12 吋 Epi 2027–28 年預估至少漲 15% 以上。記憶體客戶對漲價敏感度低(12 吋晶圓占 DRAM 製造成本降至約 0.1%,2016 年為 0.69%);台積電等代工龍頭議價權強(以合晶供貨為例多為 test wafer),溢價空間較小。
  • 沿革:凱基 2026-06-30 模型(12 吋需求年增 10.5%/10.8%/12.5% vs 前五大供給年增 10.1%/8.0%/6.2%,2027 起高機率供不應求)→ 福邦 2026-10-01(2027H2 起供不應求、2028 缺口 8%,並將 2027 長約視為定價大波段);方向一致,福邦供給成長假設(1–3%)較凱基的前五大產能年增更低。
  • 來源:memo_矽晶圓_福邦供需與報價_20261001(Paperless 查無福邦原報告,為同事摘要,中信心;Q&A 的漲幅為廠商交流所得,非公司公開 guidance)。

輕摻 / 重摻結構(專家口徑,2026-07)

  • 全球約 1,200 萬片/月,輕摻:重摻 ≈ 65:35;12 吋輕摻 70–75%,趨向 7:3
  • AI 伺服器:電源管理/模擬/功率器件矽片用量占比達 40%,重摻:輕摻 ≈ 4:6(傳統伺服器重摻僅 ~25%)→ AI 拉動重摻磊晶片需求
  • CPU/GPU 等高性能邏輯必用輕摻;重摻磊晶片=重摻襯底+輕摻磊晶層的性價比方案

需求驅動(2026–30F)

  • 12" 需求 CAGR ~10%(2026–2030F);野村估 2027–28F 產能達極限、供需轉緊,有利 LTA 價格上調。
  • 2026 實際滿載訊號:環球晶 2026 股東會表示 12 吋先進製程產能全面滿載,亞洲產能已無空間接單;小尺寸廠區也幾乎滿載,非 AI / 車工控需求開始回溫。
  • BSPDN(背面供電):驅動額外 20–30% CMP 研磨次數與再生晶圓需求(見 技術_BSPDN、技術_CMP、技術_再生晶圓)。
  • Wafer-bonded NAND(晶圓鍵合記憶體):2027 起主流 NAND 轉鍵合架構,矽晶圓消耗約 2 倍(見 技術_Wafer-bonded NAND)。
  • HBM 與 NAND 晶圓消耗(福邦 2026-10-01):同容量下 HBM 晶圓消耗約為傳統 DRAM 的 3 倍,HBM3e/4 堆疊由 8 層增至 16 層(晶片由 9 片增至 17 片),2027/2028 年 HBM 矽晶圓需求預估 +23%/+28%;NAND 超過 400 層後採雙晶圓鍵合,2028 年 NAND 晶圓需求約 +17%;7nm 以下投片量由 2022 年約 18 萬片/月擴至 2027 年約 83 萬片/月。記憶體景氣約領先矽晶圓 1 年(2013→2014 +11.4%、2020→2021 +14.2%)。
  • 矽光子(SiPh):AI 伺服器導入 CPO,Photonics SOI 需求爆發,CAGR >30%(見 技術_Photonics_SOI晶圓、技術_CPO)。

技術瓶頸 / 風險

  • 12" 產能擴張需長前置期,2027–28F 供需轉緊。
  • SOI 高度集中於 Soitec,地緣與供給集中度為風險。
  • InP 等化合物基板與矽晶圓在不同應用分流(光通訊雷射見 技術_InP磷化銦)。

關鍵廠商

環節 廠商 角色
全球 12 吋矽晶圓 信越化學、SUMCO、6488_環球晶圓(櫃)、Siltronic、SK Siltron 全球主流 prime wafer 供應;12 吋先進製程、DRAM、HPC 需求核心
台系矽晶圓製造 6488_環球晶圓(櫃)、3532_台勝科(市)、6182_合晶(櫃) 台系三雄;詳見 分析_矽晶圓三雄_合晶環球晶台勝科_20260529
SOI 晶圓 SOI.FP(soitec)、6488_環球晶圓(櫃)、6182_合晶(櫃) RF-SOI、FD-SOI、Photonics SOI;矽光子 CPO 使 SOI 重要性上升
磊晶晶圓 / EPI 3016_嘉晶(市)、6182_合晶(櫃)、6488_環球晶圓(櫃) 矽 EPI、SiC / GaN EPI、功率元件與特化製程材料
再生晶圓 / CMP 耗材 1560_中砂(市)、8028_昇陽半導體(市) 12" 再生晶圓、測試晶圓與 CMP 薄化 / 研磨服務;詳見 技術_再生晶圓
下游主要需求方 2330_台積電(市) N2 / A16 / BSPDN 製程矽晶圓需求方

相關技術

來源

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