把握新形勢，抓住新機遇——半導(dǎo)體材料國產(chǎn)化迫在眉睫
發(fā)布時間：2019-08-30
新材料，制造業(yè)的幕后英雄。工業(yè)制造，材料先行。新材料作為高新技術(shù)的基礎(chǔ)和先導(dǎo)，與信息技術(shù)、生物技術(shù)一并成為二十一世紀(jì)最重要和最具發(fā)展?jié)摿Φ念I(lǐng)域，是實現(xiàn)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的奠基石和各個領(lǐng)域孕育新技術(shù)、新產(chǎn)品、新裝備的“搖籃”。半導(dǎo)體材料作為新材料的重要組成部分，是世界各國為發(fā)展電子信息產(chǎn)業(yè)而關(guān)注的重中之重，它支撐著電子信息產(chǎn)業(yè)自主安全地發(fā)展，對于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級、國民經(jīng)濟及國防建設(shè)具有重要意義。近年來，在各方共同努力下，國內(nèi)半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)取得較大進步，但整體發(fā)展仍顯滯后，特別是高端領(lǐng)域，與國外先進差距明顯，在半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展新形勢、新機遇下，配套材料國產(chǎn)化迫在眉睫！
新材料發(fā)展滯后于制造業(yè)，“等米下鍋”現(xiàn)象突出
日前工信部王江平副部長在出席第五屆中國國際新材料產(chǎn)業(yè)博覽會時發(fā)表講話指出，“工業(yè)界必須把新材料產(chǎn)業(yè)放在更加突出的位置，不斷深化其戰(zhàn)略性、緊迫性的認(rèn)識，抓緊工作、快速突破?！?/span>
王江平強調(diào)，要加快實施制造強國戰(zhàn)略，就必須夯實新材料產(chǎn)業(yè)這一重要基礎(chǔ)。沒有質(zhì)量過硬、性能高超的材料，再先進的設(shè)計和構(gòu)想都難以實現(xiàn)。如，高溫合金與功能涂層材料是航空發(fā)動機的關(guān)鍵支撐，電子化學(xué)品是集成電路制造不可或缺的材料，碳纖維復(fù)合材料、高強輕型合金等是大飛機等高端裝備的基礎(chǔ)，新型電池材料決定著新能源汽車的續(xù)航能力和快充實效，高性能材料支撐著高速鐵路的質(zhì)量和安全，等等。
王江平表示，新材料從研究發(fā)現(xiàn)到成熟應(yīng)用是個漫長的過程，周期少則幾年，多則十幾年。發(fā)達國家往往實行“研發(fā)一批、儲備一批、應(yīng)用一批”的材料先行戰(zhàn)略。但在我國，材料發(fā)展一直滯后于裝備制造，影響重大工藝的提升，重大裝備、重大工程往往最后才確定材料方案。由于很多新材料國內(nèi)尚未突破,重大裝備、重大工程“等米下鍋”的現(xiàn)象非常突出?！瓣P(guān)鍵材料不突破，先進制造就是空中樓閣。”王江平強調(diào)。
當(dāng)前我國處于制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵時期，他指出，國家新材料專家咨詢委近期梳理了70余種關(guān)鍵短板新材料，結(jié)果表明我國在新材料發(fā)展方面存在不少的短板和空白。當(dāng)前，我國新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展總體仍處于爬坡上坎的階段，與建設(shè)制造強國的要求相比，關(guān)鍵材料“卡脖子”問題還廣泛存在，這與世界第一原材料工業(yè)大國的地位不匹配，不能很好支撐我國門類齊全的工作體系。
鑒于此，針對下一步發(fā)展思路，王江平強調(diào)，要加強頂層設(shè)計，在政策上協(xié)同，在資金投入上加大力度。一是加強政策統(tǒng)籌，可以建立區(qū)域內(nèi)相關(guān)的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)機制，緊緊圍繞新材料的重點產(chǎn)品、企業(yè)等開展工作，特別要把集成電路材料作為當(dāng)前發(fā)展重點。二是加大推廣應(yīng)用，繼續(xù)擴大保險試點，開展相關(guān)重大政策研究，出臺促進新材料盡早應(yīng)用的相關(guān)政策。三是推進重點產(chǎn)品建設(shè)，繼續(xù)推動生產(chǎn)應(yīng)用平臺，向新能源、汽車材料、集成電子材料等擴展。
實際上，為貫徹實施制造強國戰(zhàn)略，加快推進新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展，2016年國務(wù)院就專門成立了國家新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展領(lǐng)導(dǎo)小組，旨在審議推動新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的總體部署、重要規(guī)劃，統(tǒng)籌研究重大政策、重大工程和重要工作安排，協(xié)調(diào)解決重點難點問題，指導(dǎo)督促各地區(qū)、各部門扎實開展工作。領(lǐng)導(dǎo)小組自成立以來，多次對新材料領(lǐng)域關(guān)鍵材料進行了重點支持，半導(dǎo)體材料作為核心材料之一，被列為優(yōu)先發(fā)展的重點。
半導(dǎo)體市場再創(chuàng)新高，產(chǎn)業(yè)向中國大陸轉(zhuǎn)移
在技術(shù)創(chuàng)新推動的大背景下，中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)近年來實現(xiàn)快速發(fā)展，2017年中國半導(dǎo)體市場規(guī)模為16708.6億元，同比增長17.9%，再創(chuàng)新高。
在《國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進綱要》和大基金的“政策+資金”雙重驅(qū)動下，我國集成電路產(chǎn)業(yè)保持良好發(fā)展態(tài)勢，產(chǎn)業(yè)規(guī)模繼續(xù)擴大，發(fā)展質(zhì)量持續(xù)改善，競爭能力不斷提升。自2014年9月，大基金成立至2018年3月，大基金累計有效決策投資67個項目，累計項目承諾投資額1188億元，實際出資818億元，分別占一期募資總額的86%和61%。投資項目覆蓋了集成電路設(shè)計、制造、封裝測試、裝備、材料、生態(tài)建設(shè)等各環(huán)節(jié)，實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)鏈上的完整布局。
目前，國內(nèi)IC設(shè)計業(yè)產(chǎn)業(yè)增長速度繼續(xù)高于全球發(fā)展，保持全球Fabless業(yè)第二。2017年，我國IC設(shè)計業(yè)增長率為26.1%，相比全球11.3%的增長率，高出14.8個百分點。同期，占全球設(shè)計業(yè)比重為31.7%，相比2016年的26.2%，提升5.5個百分點。
本土晶圓制造產(chǎn)能放量在即，半導(dǎo)體制造產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移趨勢明確。一方面，國內(nèi)晶圓制造廠中芯國際、上海華虹、長江存儲等內(nèi)資企業(yè)在未來2年內(nèi)將有多條產(chǎn)線投產(chǎn)，另一方面，海力士、三星電子等外資企業(yè)也在中國投放新的產(chǎn)線。2017-2020年是晶圓廠投資的高峰期。據(jù)統(tǒng)計，這四年內(nèi)，將有20條12英寸晶圓產(chǎn)線實現(xiàn)量產(chǎn)。全部投產(chǎn)后，中國的12英寸晶圓產(chǎn)能將領(lǐng)先臺灣與韓國。
封測產(chǎn)業(yè)方面，中國臺灣、美國、中國大陸三足鼎立之勢基本成型。臺灣仍是全球芯片封測代工實力最強的區(qū)域，占據(jù)一半以上市場份額。而美國由于擁有眾多的IDM 龍頭企業(yè)，在全球封測產(chǎn)業(yè)中也占據(jù)重要地位。同時，隨著近年大陸封測企業(yè)的崛起，大陸也已成為封測產(chǎn)業(yè)重要的參與者。
分立器件產(chǎn)業(yè)來看，目前，全球半導(dǎo)體分立器件主要以美日歐企業(yè)為主，高端市場幾乎被這三大主力國壟斷。在高端半導(dǎo)體分立器件領(lǐng)域，由于國內(nèi)廠商尚未形成規(guī)模效應(yīng)與集群效應(yīng)，所以其生產(chǎn)仍以“代工”模式為主。
盡管如此，近年來隨著智能手機、軌道交通、新能源、混合動力汽車、LED照明、便攜醫(yī)療電子等新型應(yīng)用領(lǐng)域的快速發(fā)展，以及國家產(chǎn)業(yè)政策對新興領(lǐng)域的大力扶持和對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的升級改造，為我國分立器件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了前所未有的發(fā)展動力。中國半導(dǎo)體分立器件的全球話語權(quán)正在穩(wěn)步提升，目前已是全球最大的分立器件市場。
光電器件產(chǎn)業(yè)來看，我國半導(dǎo)體光電器件產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢頭良好，產(chǎn)業(yè)規(guī)模穩(wěn)步增長。在“國家半導(dǎo)體照明工程”的推動下，目前已形成了上海、大連、南昌、廈門、深圳、揚州和石家莊七個半導(dǎo)體照明工程產(chǎn)業(yè)基地。長三角、珠三角、閩三角以及北方地區(qū)則成為中國LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展的聚集地。
半導(dǎo)體材料部分領(lǐng)域取得突破，但整體差距仍明顯
半導(dǎo)體材料作為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的重要支撐，其發(fā)展程度直接影響著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的整體水平。半導(dǎo)體加工制造所需材料主要包括晶圓制造材料與封裝材料兩大類。晶圓制造材料包括硅片、光刻膠、光掩模、電子特氣、濕化學(xué)品、濺射靶材、CMP拋光材料等，2017年國內(nèi)晶圓制造材料總體市場規(guī)模達到24.78億美元；封裝材料包括引線框架、基板、陶瓷封裝材料、鍵合絲、封裝樹脂、芯片貼裝材料等，2017年國內(nèi)封裝材料市場規(guī)模達到50.86億美元。
就國內(nèi)半導(dǎo)體材料發(fā)展現(xiàn)狀，綜合各細分領(lǐng)域來看，部分產(chǎn)品已實現(xiàn)自產(chǎn)自銷，但高端領(lǐng)域，與國外先進差距仍十分明顯。其中，國內(nèi)半導(dǎo)體材料在靶材、封裝基板、研磨液等細分領(lǐng)域產(chǎn)品已經(jīng)取得較大突破，部分產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)達到全球一流水平，本土產(chǎn)線已基本實現(xiàn)中大批量供貨。例如，國產(chǎn)材料包括江豐電子的靶材以及安集微電子的研磨液在中芯國際均已實現(xiàn)中大批量供貨。
硅片：2017年國內(nèi)半導(dǎo)體硅片市場規(guī)模6.91億美元，而目前國內(nèi)集成電路用12英寸硅片仍全部依賴進口，8英寸硅片80%以上依賴進口，全球五大供應(yīng)商壟斷了全球90%以上的市場份額。
光掩膜：我國的光掩膜版年產(chǎn)能達到1.7萬平方米，但我國自主生產(chǎn)的主要應(yīng)用于平板顯示行業(yè)、觸控行業(yè)和電路板行業(yè)，僅能夠滿足國內(nèi)中低檔市場的需求，用于集成電路制造的高端光掩膜版則由國外公司壟斷。
光刻膠：光刻膠一直以來被美日企業(yè)高度壟斷，我國完全靠進口，在8英寸及以上晶圓用光刻膠方面，國產(chǎn)化率不足1%，還有許多需要攻克的關(guān)鍵技術(shù)。
電子特氣：電子特氣是半導(dǎo)體工藝流程中不可缺少的基礎(chǔ)性支撐材料。半導(dǎo)體用電子特氣要求純度高，其雜質(zhì)含量一般在10-5~10-9數(shù)量級，且其多為易燃、易爆、劇毒化學(xué)品，生產(chǎn)難度大。2017年國內(nèi)半導(dǎo)體用電子特氣市場規(guī)模4.30億美元。經(jīng)過30多年的發(fā)展，目前我國半導(dǎo)體用電子特氣已經(jīng)取得了比較好的成績，中船重工718所、廣東華特、黎明化工院等一些電子特氣品種均在12英寸晶圓產(chǎn)線應(yīng)用上取得突破，并且實現(xiàn)了批量供應(yīng)。
工藝化學(xué)品：工藝化學(xué)品又名濕電子化學(xué)品，目前國內(nèi)8英寸和12英寸晶圓生產(chǎn)線消耗的濕電子化學(xué)品超過18萬噸，但該細分領(lǐng)域要求濕電子化學(xué)品達到SEMI標(biāo)準(zhǔn)C8以上和C12水平，而國內(nèi)只有少數(shù)品種如湖北興福電子級磷酸、上海新陽的電鍍液、蘇州晶瑞雙氧水等開始進入8英寸、12英寸產(chǎn)線應(yīng)用，還有大部分產(chǎn)品來自于進口。
靶材：高純?yōu)R射靶材主要是指純度為 99.9%-99.9999%的金屬或非金屬靶材，應(yīng)用于電子元器件制造的物理氣象沉積(PVD)工藝，是制備晶圓、表面電子薄膜的關(guān)鍵材料。2017年國內(nèi)半導(dǎo)體用濺射靶材市場規(guī)模1.06億美元。近年來國家制定了一系列產(chǎn)業(yè)政策包括 863 計劃、02 專項等來加速濺射靶材供應(yīng)的本土化進程，推動國產(chǎn)靶材在多個應(yīng)用領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)從0到 1 的跨越。目前國內(nèi)12英寸晶圓用濺射靶材的國產(chǎn)化率約為18%，而8英寸晶圓用靶材的國產(chǎn)化率達到55%。以江豐電子為例，公司的半導(dǎo)體靶材產(chǎn)品已應(yīng)用于以臺積電為代表的世界著名半導(dǎo)體廠商的最先進制造工藝，在 14/16 納米技術(shù)節(jié)點實現(xiàn)批量供貨，同時還滿足了國內(nèi)廠商 28 納米技術(shù)節(jié)點的量產(chǎn)需求，產(chǎn)品成功打入全球 280 多個半導(dǎo)體芯片制造工廠，成為眾多世界著名芯片公司的供應(yīng)商。
CMP拋光材料：CMP拋光材料主要有拋光液與拋光墊。拋光液方面，安集微電子在Cu制程上有一定優(yōu)勢，但在更高端的STI制程沒有掌握核心原材料研磨粒子的制備技術(shù)。拋光墊方面，湖北鼎龍產(chǎn)品進入8英寸制程，但在12英寸制程以及STI等高端制程上需要進行技術(shù)攻關(guān)。
把握新形勢，抓住新機遇
當(dāng)前，中國已成為全球最大的半導(dǎo)體消費市場。物聯(lián)網(wǎng)、5G通訊、人工智能等下一輪終端需求，為中國大陸半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展創(chuàng)造了新的機遇。而作為半導(dǎo)體行業(yè)重要支撐的材料領(lǐng)域，國產(chǎn)化情況整體仍處于較低水平。為縮小同國際先進差距，改善國內(nèi)半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)總體表現(xiàn)出數(shù)量偏少、企業(yè)規(guī)模偏小、技術(shù)水平偏低、以及產(chǎn)業(yè)布局分散的現(xiàn)狀，提高國產(chǎn)半導(dǎo)體材料在全球話語權(quán)，國產(chǎn)化推進工作迫在眉睫！
近年來國家制定了一系列產(chǎn)業(yè)政策包括國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃（“863計劃”）、國家科技重大專項“極大規(guī)模集成電路制造設(shè)備及成套工藝”專項（“02專項”）、工業(yè)強基工程、工業(yè)轉(zhuǎn)型升級資金（部門預(yù)算）等來加速半導(dǎo)體材料供應(yīng)的本土化進程，2016~2018年累計支持項目超過15個，特別是在2018年工業(yè)轉(zhuǎn)型升級資金（部門預(yù)算）——國家新材料生產(chǎn)應(yīng)用示范平臺建設(shè)項目中，將集成電路材料生產(chǎn)應(yīng)用示范平臺列為三大建設(shè)平臺之一。
與此同時，國家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金正在進行第二期募集，業(yè)內(nèi)人士則預(yù)計，此次集成電路發(fā)展基金目標(biāo)是募集1500億元~2000億元，預(yù)計將有包括中央財政、一些國有企業(yè)和一些地方政府出資。國家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金總裁丁文武多次在公開場合表示，將圍繞國家戰(zhàn)略和新興行業(yè)進行投資規(guī)劃，并盡量對裝備材料業(yè)給予支持，推動其加快發(fā)展。
資本的集中，政策的支持，廣闊的市場空間，會將國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)推到一個此前從未有過的水平高度，國內(nèi)半導(dǎo)體材料行業(yè)應(yīng)把握新形勢，抓住新機遇！