20世纪60年代末,用于集成电路制造的电子级高纯专用化学试剂开始发展,绝大多数应用在集成电路制造过程中的光刻工艺后的去胶;以及前工序生产的清洗、蚀刻、掺杂、显影、晶圆表面处理、去膜等加工的湿法工艺过程中。因此,一类新型的高纯化学试剂便产生,人们将它称为湿电子化学品(又称超净高纯化学品)。湿电子化学品(Wet Chemicals)行业也由此兴起,发展起来。
湿电子化学品是超大规模集成电路、分立器件、液晶显示器、太阳能电池、LED等制作过程中采用湿法工艺制程中使用的各种电子化工材料,是不可缺少的关键性基础化工材料之一。其按组成成分和应用工艺不同可分为通用湿电子化学品和功能性湿电子化学品。通用湿电子化学品主要包括过氧化氢(双氧水)、氢氟酸、硫酸、磷酸、盐酸、硝酸、氨水、氢氧化铵、氟化铵、氢氧化钾、乙酸(醋酸)等。功能性湿电子化学品主要包括显影液、剥离液、清洗液、刻蚀液等。
世界市场三分天下
我国产能爆发增长
20世纪80年代中期,大规模集成电路及超大规模集成电路(ULSI)的出现,对集成电路制造用化学试剂要求更高,湿电子化学品也就在这一需求市场的变化背景下,作为一类工业化产品伴随着微电子工业的兴起而问世,并得到迅速发展。近几年液晶显示、太阳电池两大应用领域拉动了对湿电子化学品市场需求规模的扩大。
目前国际上在湿电子化学品技术发展方面重点还在大规模集成电路的应用领域中。美国、德国、日本目前在大规模生产0.09~0.2μm技术用的超净高纯湿电子化学品方面仍掌握最先进的技术,领跑于本行业的其他国家、地区的企业,同时韩国、中国台湾也在湿电子化学品的制造技术、生产规模上发展很快。有一定规模的湿电子化学品市场的国家、地区,也同时在LCD面板、晶硅太阳电池方面也有较大的发展、形成一定的规模。根据调查和测算,全世界在半导体、液晶显示、太阳电池三个应用市场使用湿电子化学品量的比例约为:半导体:液晶显示:太阳电池 = 45:31:24。
当前,世界湿电子化学品的市场格局主要可分为三大块。
第一块市场份额由欧美传统老牌企业的湿电子化学品产品(包括它们在亚洲开设工厂所创的销售额)所占领,其市场份额(以销售额计)约为35%,其主要企业有德国巴斯夫公司、美国亚什兰集团亚什兰化学公司、美国Arch 化学品公司、美国霍尼韦尔公司、AIR PRODUCTS、德国E.Merck公司、美国Avantor Performance Materials公司、ATMI公司等。
第二块市场份额中约有28%的市场份额由日本的十家生产企业所拥有,其中大型企业包括关东化学公司、三菱化学、京都化工、日本合成橡胶、住友化学、和光纯药工业(Wako)、stella-chemifa公司等。
第三块市场份额是世界市场的其余部分,主要是中国台湾、韩国、中国大陆本土企业(即内资企业)生产的湿电子化学品,约占世界市场总量32%。市场份额的2%由其他国家、地区(主要指亚洲其他国家、地区的企业)所有。
我国超净高纯试剂(含湿电子化学品)研制起步于20世纪70年代中期。2006~2009年,是我国湿电子化学品行业在生产企业分布、产品市场格局上发生巨大变化的时期。一些老牌企业、研究所(主要分布在中国北方地区)退出了此行业队伍。与此同时,在江阴、苏州地区自21世纪初起,逐渐形成我国生产湿电子化学品的产业聚群。一批民营企业、合资企业、改制后的股份制企业纷纷崛起。自2009年年底起,我国湿电子化学品内资企业迎来了新型市场(平板显示、太阳电池等)对湿电子化学品需求迅速扩大的大好发展环境。在此背景下,我国湿电子化学品企业的产能扩张进展快速,这也使我国湿电子化学品实际生产量得到爆发性地增长。
目前国内生产湿电子化学品的企业有四十多家,产品达到国际标准,且具有一定生产规模的企业有二十多家。这些企业中外资企业占有比例很少,多为内资企业和合资企业。
我国在21世纪初湿电子化学品的生产量不足5000吨,发展到2008年实际产量已达到了4.6万吨。2009~2014年又因遇到太阳能电池、平板显示器等新市场需求量增加的机遇,驱动着我国湿电子化学品业在生产规模上有了大的飞跃。
2014年通用化学品占国内湿化学品总需求量比为88%,其中双氧水、高纯硫酸是使用量最大的品种,约占湿电子化学品使用总量的32%。功能性湿电子化学品占比国内湿化学品总需求量的12%。近几年来,其需求比例明显增加,如平板显示用剥离液与金属蚀刻液等湿化学品用量也与上述品种不相上下。
液晶显示推动需求发展市场
预测到2018年我国对湿电子化学品需求的总规模将达到73万吨,半导体、液晶面板、晶硅太阳能电池三大应用市场需要量分别将变化为19.3万吨、38.3万吨和15.4万吨。未来几年,液晶显示产业在我国的迅速发展将带动LCD面板制造中湿电子化学品的需求快速增长,我国在这方面的国产化率也会有很大的提高,因此该应用市场的湿电子化学品需求量的比例也会有很明显的提升,并将带动湿电子化学品需求增长。
在国内半导体晶圆加工领域中,需求量较大的湿电子化学品主要是:硫酸(占32.8%)、双氧水(占28.1%)、氨水(占8.3%)、显影液(占6.0%)、氢氟酸(占5.9%)。前四种湿电子化学品品种主要应用于晶圆的湿清洗。对我国半导体企业的晶圆加工所用各种湿电子化学品的国产化率统计,6英寸及6英寸(一般为0.8~1.2μm、0.5~0.6μm)以下晶圆产品中用的湿电子化学品的国产化比率为80%左右。8英寸及8英寸以上晶圆产品中用的湿电子化学品的国产化比率只有10%。
在国内液晶面板加工领域中,需求量较大的湿电子化学品主要是:磷酸(占41.3 %)、硝酸(占24.06%)、MEA等极性溶液(占15.8%)、醋酸(占9.59%)。其中新型酸性钼铝蚀刻液(简称为Al蚀刻液)使用量最大。国内液晶面板领域用湿电子化学品的接收形式,多为一种高纯混合(或复合)溶液的产品形式,如:Array显影液、ITO蚀刻液、Al蚀刻液、Cu蚀刻液、剥离液等。
在国内晶硅太阳能电池片加工领域中,需求量较大的湿电子化学品主要是:氢氟酸(占31.39%)、硝酸(占21.17%)、氢氧化钾(占24.06%)、盐酸(占11.04%)。这四种用量大的湿电子化学品品种,主要应用于晶硅太阳能电池片的制绒加工及其清洗。在太阳能电池用湿电子化学品市场方面我国内资企业占有98%以上份额。近两、三年在太阳能电池片的制绒加工与清洗加工中加入到所用湿化学品中的添加剂在技术、效率上获得明显的进步,也影响了湿电子化学品提供厂家的市场格局。
要求高 换代快
行业发展任重道远
湿电子化学品具有质量要求高、单个品种用量少、对生产及使用环境洁净度要求高和产品更新换代快等特点,其质量好坏直接影响到电子信息产品质量的优劣。因此,国外有“一代材料、一代产品”之说。只有先进的材料才能生产出先进的产品,新一代电子信息技术的应用和推广都必须有新一代电子化学品为基础与之相适应。
我国政府十分注重该产业的发展,2014年10月,工信部与发改委联合制定《2014-2016年新型显示产业创新发展行动计划》,重点任务之一为完善产业配套,提升供给水平,提出“发挥骨干面板企业对产业链带动作用,引导面板企业加强横向合作,对上游产品实现互信互认,鼓励面板企业加大本地材料和设备的采购力度。”同时在产业链提升行动关键材料及设备中提出“推动高纯度(99.999%以上)氨气、硅烷、氯气、四氟化钛气体及显影液、蚀刻液、酸性化学试剂等电子化学品的研发和产业化。”
将我国的湿电子化学品做大做强,还有很长的道路要走,在湿电子化学品的自主创新技术、配套技术、环保回收及再利用技术等方面,还需要进一步开发。湿电子化学品的新市场开拓、国产化率提升等方面还需百倍努力。未来多年,发展我国湿电子化学品产业仍任重道远。
