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10种亟需进口替代的半导体关键材料

来源:新材料在线|

发表时间:2020-06-08

点击:11240

人类始终走在发明和创新的道路上,新材料的发明极大地影作为信息技术产业的核心是支撑我国社会经济发展和保障国家安全的战略性、基础性和先导性产业。国家先后制定了一系列产业支持政策,以加速半导体产业国产化、本土化的供应进程。


近年来,全球半导体产业向国内转移趋势明显,国内迎来了建厂潮,但其上游原材料的国产化配套却严重不足,以大尺寸硅片、光刻胶、高性能靶材、封装基板等为代表的关键材料进口替代需求强烈


基于此,新材料在线®梳理了半导体行业超具发展潜力的10种材料,助您挖掘半导体领域的新机遇


01

大尺寸硅片


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图片来源于新材料在线®


硅片也称硅晶圆,其主要作用是加工制作成各类电路结构,使之成为具有特定电性能的半导体产品。目前通常意义上的大硅片其尺寸达到或超过200mm(8 英寸)。


硅片的直径越大,其所能刻制的集成电路就越多,芯片的成本也随之降低。大尺寸硅片对技术的要求很高,良品率极低,企业进入壁垒极高,全球的大硅片市场形成寡头垄断的竞争格局。


市场规模预测


据赛瑞研究预测,到2020年国内8英寸硅片需求将达到307万片/月;12英寸硅片需求将达312万片/月。


主要研究单位/公司


国内:北京有研、全瑞泓、上海新升、洛阳单晶硅、环球晶圆、杭州中欣、上海合晶、中环股份、重庆超硅、京东方、中芯国际、紫光国微…


国外:信越半导体、胜高科技、Siltronic、LG…


以上排名不分先后,名称均为简称



02

光纤预制棒


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图片来源:图虫创意


光纤预制棒(俗称光棒)是具有特定折射率剖面并用于制造光导纤维(简称光纤)的石英玻璃棒 。


在整个光纤光缆产业中,光纤预制棒、光纤、光缆占整个产业链的利润比约为7:2:1。长期以来,光纤预制棒被美国、日本等国的少数几家巨头企业所垄断,国内仅少数企业掌握光纤预制棒的核心技术,进口比例约为六成,掌握光纤预制棒的供应是企业拥有盈利能力的关键。


市场规模预测


在光纤光缆市场快速发展带动下,至2021年光纤预制棒产量和需求量分别有望达3.02万吨和2.56万吨。


主要研究单位/公司


国内:长飞光纤、中亨通光电、天科技、烽火通信、通鼎互联、富通科技…


国外:信越化学、住友电气、藤仓、古河电工、美国康宁、三星电子、德拉克(Draka)、飞利浦(Philips)、特恩驰(Twents)、阿尔卡特…


以上排名不分先后,名称均为简称


03

光刻胶


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图片来源于新材料在线®


光刻胶又称光致抗蚀剂,是由感光树脂、增感剂和溶剂等主要成分组成的对光敏感的混合液体。在紫外光、深紫外光、电子束、离子束等光照或辐射下,其溶解度发生变化,经适当溶剂处理,溶去可溶性部分,最终得到所需图像。


光刻胶是电子领域微细图形加工的关键材料之一,没有光刻胶参与前期半导体集成电路芯片的工艺制作就很难有后续创新产品的出现。其成本约占整个芯片制造工艺的30%,并且耗费时间约占整个芯片制造工艺的40%—60%,被誉为电子领域的皇冠。


市场规模预测


据赛瑞研究预测,到2022年全球光刻胶市场规模有望达到100.2 亿美元。


主要研究单位/公司


国内:北京科华、苏州瑞红、潍坊星泰克、飞凯材料、永太科技、容大感光、江化微、上海新阳、强力新材、永太科技、广信材料、东方材料、北京力拓达、阜阳欣奕华、深圳道尔顿、台湾长兴化学、奇美公司…


国外:JSR、东京应化、陶氏化学、信越化学、富士胶片、Merck KGaA、住友化学、日立化成、三菱化学、旭化成、ADEKA、锦湖化学、LG化学、东洋油墨…


以上排名不分先后,名称均为简称


04

高性能靶材


一块普通的玻璃材料,只要镀上相应的靶材,就能变成手机触摸屏、太阳能集热板或液晶显示器,起到增透减反的效果,产品价值随之提升数十倍。靶材的应用广泛,光伏电池、平板显示器、大规模集成电路、微电子器件及装饰涂层等产业都离不开它。


市场规模预测


据赛瑞研究预测,到2020年全球高纯溅射靶材市场规模将超过200亿美元。


主要研究单位/公司


国内:江丰电子、有研新材、阿石创、隆华节能、先导稀材、洛阳高科…


国外:霍尼韦尔、日矿金属、东曹、普莱克斯、住友化学、爱发科…


以上排名不分先后,名称均为简称


05



高纯特种电子气体


电子气体是特种气体的一个重要分支,狭义的电子气体也统称为半导体工业用气体,广泛应用于成膜、蚀刻、掺杂、气相沉积、扩散等半导体工艺。


电子气体广泛用于集成电路、显示面板、光伏能源、光纤光缆等电子产业的加工制造过程,被誉为电子产业的“粮食”和“血液”。电子特种气体从生产到分离提纯以及运输供应阶段都存在较高的技术壁垒,市场准入条件高,全球市场主要被几家跨国巨头垄断。


市场规模预测


据赛瑞研究预测,到2020年我国高纯特种电子气体规模将超过120亿元。


主要研究单位/公司


国内:雅克科技、中环装备、南大光电、巨化股份、金宏气体、华特气体、科美特…


国外:美国空气化工、普莱克斯、德国林德集团、法国液化空气、日本大阳日酸、日本昭和电工…


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06

湿电子化学品


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图片来源:图虫创意


湿电子化学品指为微电子、光电子湿法工艺(主要包括湿法刻蚀、湿法清洗)制程中使用的各种电子化工材料。


不同线宽的集成电路制程工艺必须使用不同规格的超净高纯试剂进行蚀刻和清洗,其中半导体制造工艺用湿电子化学品的技术要求最高。半导体湿电子化学品的市场份额主要掌握在欧美、日本、韩国等国家的企业手中,占据全球85%以上的市场份额。


主要研究单位/公司


国内:江化微、巨化股份、晶瑞股份、上海新阳、西陇科学、光华科技、飞凯材料、兴发集团、嘉华能源、多氟多、鑫林科技…


国外:巴斯夫,亚什兰化学、Arch 化学,关东化学、三菱化学、京都化工、住友化学、和光纯药工业,东友精细化工…


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07

碳化硅


碳化硅(SiC)是第三代半导体材料中技术成熟度最高的材料,属于IV-IV族半导体化合物,具有宽禁带(Eg:3.2eV)、高击穿电场(4×106V/cm)、高热导率(4.9W/cm.k)等特点。


与第一、第二代半导体材料相比,第三代半导体具有较大禁带宽度、高击穿电场、高饱和电子速度、高热导率、高电子密度、高迁移率等特点,被誉为光电子和微电子产业的“新发动机”,有望引领新一轮的信息和能源产业革命。在第三代半导体材料中,碳化硅的技术成熟度最高,但目前的全球市场份额基本被国外企业垄断。


市场规模预测


据Yole Developpment统计,2018年全球SiC器件的市场容量为4.6亿美元,预计到2023年全球SiC功率器件市场规模将超过15亿美元。


主要研究单位


国内:山东天岳、天科合达、同光晶体、瀚天天成、天域半导体、中电科、基本半导体、扬杰电子、世纪金光、三安光电、中科院、中国电科2所…


国外:科锐(Cree)、Infineon、II-VI、道康宁(Dow Corning),SiCrystal(被Rohm收购)、日本昭和电工(Showa Denko)、STMicroelctronics、新日铁住金、Norstel、三菱电机…


以上排名不分先后,名称均为简称


08

氮化镓


氮化镓(Gallium nitride,简称GaN)是研制微电子器件、光电子器件的新型半导体材料,它具有直接带隙宽、原子键强、热导率高、化学稳定性好和的抗辐照能力强等性质,在光电子、高温大功率器件和高频微波器件的应用方面有着广阔的前景。


氮化镓作为一种宽禁带半导体材料,可以承受更高的工作电压,可在200℃以上的高温下工作,同时具有高功率密度、低能耗、适合高频率、支持宽带宽等特点,在光电转换方面性能突出,在微波信号传输方面效率很高,广泛应用于照明、显示和通讯(尤其是5G)领域。


市场规模预测


据Research and Markets预测,到2023年全球氮化镓器件市场规模将达224.7亿美元。


主要研究单位/公司


国内:英诺赛科、士兰微、捷捷微电、海特高新、三安光电、山东天岳晶体、扬杰科技、东莞中镓、纳维科技、苏州晶湛、聚能晶源、世纪金光…


国外:英飞凌、道康宁、美国科锐、罗姆、意法半导体、德州仪器…


以上排名不分先后,名称均为简称


09

化学机械抛光(CMP)材料


图片来源于新材料在线®


化学机械抛光(CMP)是集成电路制造过程中实现晶圆全局均匀平坦化的关键工艺,通过采用较软的材料来实现高质量的表面抛光。


化学机械抛光工艺是半导体制造过程中的关键流程之一,抛光材料则是该工艺必不可少的耗材。在整个半导体材料成本中,抛光材料仅次于硅片、电子气体和掩膜板,占比7%,是半导体制造的重要材料之一。


市场规模预测


据SEMI预测,到2020年全球抛光材料市场规模将达到19亿美元以上,其中抛光液的市场规模有望在2020年突破12亿美元,是带动抛光耗材市场增长的主要动力。


主要研究单位/公司


国内:鼎龙股份、江丰电子、时代立夫、安集微电子、天津西丽卡、天津晶岭、湖南皓志、台湾三方化学…


国外:富士、Hinomoto Kenmazai、卡博特、陶氏公司、Rodel、Eka、ACE、日本东丽、3M…


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10

封装基板


半导体封装一般可分为4级:0级封装,晶圆的电路设计与制造;1级封装,芯片之间的相互连接;2级封装,元器件封装到电路板;3级封装,电路板组合在主板并形成最终电子产品。


随着半导体技术的发展,IC特征尺寸的不断缩小,集成度的不断提高,相应的封装技术也逐渐发展成超多引脚(超过300个)、窄节距、超小型化的特征,封装基板也逐渐取代传统引线框架成为主流封装材料。


全球市场格局


封装基板已经成为封装材料细分领域销售占比最大的原材料,占封装材料比重超过50%,全球市场规模接近百亿美金。有机封装基板主要用于消费电子领域,是目前封装基板的主流产品,约占整个IC封装基板产值的80%。


全球封装基板的主要生产厂商集中在中国台湾、韩国和日本三地,全球前十大封装基板厂商占据80%以上的市场份额,行业呈现寡头垄断格局。


主要研究单位/公司


国内:深南电路、兴森科技、越亚封装、丹邦科技、恒迈瑞材、欣兴集团、南亚电路、景硕科技、日月光…


国外:揖斐电(lbiden)、三星机电(SEMCO)、神钢(Shinko)、信泰电子(Simmetech)、大德(Daeduck)、京瓷(Kyocera)、伊诺特(LG Innotech)…


以上排名不分先后,名称均为简称





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由于篇幅有限,下面用一张图片帮你总结一下,超具潜力的新材料还有哪些:



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备注:封面图来源于图虫创意

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