台积电2nm工艺有望2023年风险试产 2020半导体单晶行业市场前景及现状分析

据了解，今年一季度顺利量产5nm工艺的台积电，正在研发更先进的3nm和2nm芯片制程工艺，3nm工艺是计划在明年风险试产，2022年下半年大规模投产。

3nm工艺投产之后，台积电下一步将投产的就将是2nm工艺，在2019年的年报中，台积电首次披露他们在研发2nm工艺。

据中研研究院《2020-2025年半导体单晶市场投资前景分析及供需格局研究预测报告》统计分析显示：

晶体硅根据晶体取向不同又分为单晶硅和多晶硅。单晶硅和多晶硅的区别是;当熔融的单质硅凝固时，硅原子以金刚石晶格排列成许多晶核，如果这些晶核长成晶面取向相同的晶粒，则形成单晶硅;如果这些晶核长成晶面取向不同的晶粒，则形成多晶硅。多晶硅和单晶硅的差异主要在物理性质方面，例如在力学性质、电学性质等方面，多晶硅不如单晶硅。多晶硅可作为控制单晶硅的原料，也是太阳能电池和光伏发电的基础材料。单晶硅可算的是世界上最纯净的物质了，一般的半导体单晶要求硅的纯度在6个9(6N)以上。大规模集成电路的要求更高，硅的纯度必须达到9个9(9N)。目前，人们已经制造出纯度为12个9(12N)的单晶硅。

近年来，在国家和产业的大力投入下，我国集成电路制造业得到了快速发展，2016年产值首度超过1000亿元，达到1126.9亿元。2017年我国集成电路制造业继续保持良好成长势头，产业规模达到1415.4亿元。

从近几年的发展情况来看，我国半导体芯片行业的发展整个处于上升态势，行业的毛利率一直维持在20%左右的水平，以华微电子的为例，2014-2017年，华微电子的毛利率一直维持在20%左右的水平，净利润则是处于缓慢增长状态，并于2017年实现了高速增长。

图表：2014-2017年华微电子毛利率及净利润情况

资料来源：中研普华产业研究院

营运能力是指企业的经营运行能力，即企业运用各项资产以赚取利润的能力。广义的营运能力是企业所有要素所能发挥的营运作用;狭义的营运能力是指企业资产的营运效率，不直接体现人力资源的合理使用和有效利用。企业营运能力的财务分析比率有：存货周转率、应收账款周转率、资产周转率等。半导体单晶行业的存货周转天数很低，通常不到两个月，应收账款周转天数一般在2-3个月。

实际上，晶体是由大量的原子组成，每个原子又包含原子核及许多电子，它们之间存在着相互作用，每一个电子的运动都受到原子核及其他电子的影响。要研究一个电子的运动，严格说来，必须写出这个包含大量原子核及电子的多体系统的薛定谔方程，并求出此方程的解。但是要求出其严格解是很困难的，通常采用单电子近似方法，把多体问题简化为单电子问题进行研究。这种近似方法包括两个步骤：第一步，假设晶体中的原子核固定不动，好象静止在各自的平衡位置上，把一个多体问题简化成一个多电子问题;第二步，假设每个电子是在固定的原子核的势场及其他电子的平均势场中运动，把多电子问题简化为单电子问题。用这种方法研究晶体中的电子运动，表明晶体中电子许可的能量状态，将不再是分立的能级，而是由在一定范围内准连续分布的能级组成的能带(称为允带)。

想要了解更多半导体单晶详细分析，请关注中研研究院研究出版的《2020-2025年半导体单晶市场投资前景分析及供需格局研究预测报告》