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“十四五”我国电子材料国产化步伐需加快——“2021中国先进电子材料产业(滁州)大会” 专题报道
2022年2期 发行日期:2022-01-18
作者:■ 常晓宇

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    作为集成电路、新型显示、5G通信的基础和核心,电子材料产业的发展对于保障我国信息产业健康发展和信息、国防安全具有重要意义。2021年12月23—24日,在安徽滁州召开的“2021中国先进电子材料产业(滁州)大会”上,与会专家学者和企业家分别就电子材料产业发展的现状,存在的问题,以及未来产品和技术的趋势及布局重点作了深入探讨。

电子材料核心技术“卡脖子”问题亟待突破

  电子材料是新一代信息技术产业发展的核心,是支撑经济社会发展的战略性、基础性、先导性产业。中国化工信息中心主任揭玉斌指出,近年来,我国电子材料产业取得了长足的进步,形成了较为完善的产业链,2020年国内电子材料行业技术实力进一步提升,一批关键材料在全球占据了主导地位,半导体材料、显示材料也取得了一系列突破。但整体而言,我国电子材料行业仍然面临高端产品较弱、企业规模较小、创新投入少等问题,产业发展落后于我国快速发展的信息技术产业。

  揭玉斌建议,“十四五”期间要着力突破高端电子材料产业化发展问题,持续提高自主创新能力、成果转化能力、技术应用研究,从而推动先进电子材料的自主创新,解决“卡脖子”问题,实现国产替代。

  科学技术部火炬高技术产业开发中心党委委员、总工程师许栋明在视频致辞中指出,电子材料产业是高新技术产业的重要组成部分,是电子制造业蓬勃发展的基石。今年国家重点研发计划启动实施新型显示与战略性电子材料重点专项,提出要突破先进电子材料制造与利用各环节的共性关键技术。对此,许栋明提出两点建议:一是要发展电子材料产业必须坚持高水平的科技自主自强新发展格局;二是要提升产业竞争力,在培育科技领军企业上下功夫。

  中国化工信息中心咨询CEO黄音国发布的《中国电子化学品产业发展报告(2021年度)》指出,电子化学品是电子材料与专用化工相结合的高新技术产品,应用终端产品几乎覆盖整个电子信息产业,具有品种规格多、技术壁垒高、客户门槛高、集中度高等行业特征。当前,电子化学品行业关键核心技术之所以“卡脖子”,主要有以下五大原因:

  一是企业整体规模小,研发投入不足,发展能力薄弱;

  二是基础研究和基础人才的培养没有跟上需求的发展;

  三是供应链不完整,产业技术发展受制于人;

  四是产品验证周期长,产业技术创新发展生态体系亟待完善;

  五是高端产品缺乏,低端产品同质化问题严重,影响后续创新发展。

  黄音国表示,未来国内电子化学品本土供应商的竞争地位将不断增强,产品技术要求将持续提高,行业竞争将逐步趋向于综合服务能力的竞争。

需求持续扩大,加速国产化乃大势所趋

  当前,在国家政策的大力支持推动下,国内电子材料行业正在快速发展,加之其下游产业发展迅速,所以其市场需求正在持续扩大,国产替代进口已成为必然趋势。会上,多位专家分别就其研究领域相关的电子材料作了深度解析。

  黄维:做强柔性电子产业有四项重点策略

  中国科学院院士、俄罗斯科学院外籍院士黄维介绍,柔性电子作为八大颠覆性科学技术发展方向之一,具有广阔市场,可用于射频识别、柔性显示、OLED发光、传感器、柔性光伏、逻辑与存储、柔性储能等多个领域,市场规模正在迅速扩张。据IDTechEx预测,柔性电子产业2028年为3010亿美元(为目前IC产值的2倍),处于长期高速增长态势。

  黄维指出,我国发展柔性电子产业瞄准柔性电子产业链条的两端——研发创新和品牌塑造,获取更高的附加值,聚焦柔性电子创新链的瓶颈——材料和工艺,重点突破核心关键技术。做强柔性电子产业有四项重点策略:人才支撑是产业关键,研发聚焦是技术支持,战略先导是政策支持,企业为王是核心。

  彭孝军:亟需发展13.5nm的极紫外光刻技术

  光刻胶是电子材料的重要组成部分,也是半导体制造中的关键耗材,合成技术难度大、壁垒高,也是近年来国内电子材料行业攻关的核心材料。中国科学院院士、大连理工大学化工学院院长彭孝军认为,激发波长从可见光波长逐步向高能的短波长发展,成为光刻胶发展的主流趋势,未来发展5 nm以下的分辨节点,急需发展13.5 nm的极紫外光(EUV)光刻技术。极紫外光彻底改变了传统光刻系统,但目前面临以下三大挑战:

  一是极紫外光对C、H、N、S等传统有机化合物元素吸收截面小,不能发生高效率的光刻反应;

  二是传统光刻胶由光致产酸剂+有机聚合物组成,由于质子扩散,分辨率难于提升,后者分子量太大,难于实现2~3 nm的分辨;

  三是国内辐射化学领域基础研究不足。

  林健:硅材料仍将是主流半导体材料

  按微电子器件性能的不同,半导体材料可划分为四代:第一代半导体材料,以锗、硅为代表的元素半导体材料;第二代半导体材料,以砷化镓、磷化铟为代表的Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料;第三代半导体材料,以碳化硅、氮化镓为代表德国宽禁带半导体材料;第四代半导体材料,以氮化铝、氧化镓、金刚石为代表的超宽禁带半导体材料。据中国电子科技集团有限公司第46研究所首席专家、中国电子材料行业协会半导体材料分会秘书长林健介绍,2020年全球半导体材料市场规模达553.1亿美元,增长率为4.9%。其中,晶圆制造材料和封装材料的营收分别达到349亿美元、204亿美元,同比增长6.5%、2.3%。

  林健认为,在半导体材料中,硅材料作为主流材料的长期趋势是不变的,新一代化合物材料将和硅基材料共存共生。此外,新型前沿材料正在不断涌现,如超宽带半导体材料(氧化镓、氮化铝、金刚石)、低维半导体材料(碳纳米管、石墨烯、过渡金属硫化物、黑磷)、高迁移率沟道材料(绝缘体上锗、Ⅲ-Ⅴ族化合物)、磁性薄膜材料、异质集成半导体材料、量子材料(拓扑绝缘体、色心金刚石、色心碳化硅、硅28)等。

  徐昕:国内电子气体市场增速明显

  电子气体是仅次于硅晶圆的第二大半导体材料,约占半导体材料领域成本的13%。据SEMI预测,全球电子特气2020年和2021年将分别为42.6亿美元和44亿美元。随着全球半导体产业链向国内转移,国内电子气体市场近三年保持2位数的强劲增长势头,远高于全球增速。2019年我国电子特气行业市场规模约140.2亿元,2020年则同比增长23.8%,达173.6亿元。

  全椒科利德电子材料有限公司董事长徐昕表示,全球从事电子气体业务的公司主要分布在美国、日本、欧洲、韩国等,占据全球90%以上的市场份额。国内电子气体面临着“卡脖子”现状——国内公司合计仅占12%的市场份额,但伴随着国内半导体技术发展,以及相关扶持政策的出台,这种现象正在改观,国内企业在气体研发、生产、配套设施等领域正逐步完善。

  孙拓北:先进封装材料国产化缺口很大

  在半导体封装工艺过程中使用的材料很多,其设计过程中的主要材料包括基板材料、底部填充胶、塑封料、PI材料和热界面材料。中兴通讯股份有限公司封测量产部部长孙拓北表示,在先进封装材料领域,封装材料的作用已经不是过去简单意义上对IC的包埋,而成为挖掘IC电路极限性能、延长使用寿命、降低制造成本的关键。

  目前,在先进封装材料领域,主流供应商还是日本、欧美等厂家。整体而言,国内材料发展距离国外先进封装材料有较大差距,是国内先进封装发展需求的短板。未来,先进封装的发展方向为小型化、高密度、高性能、低功耗。国内封装材料除了追赶日本、美国等厂商外,针对新材料的开发同样至关重要,如Indium、碳纤维、纳米银等新型热界面材料;用于2.5D封装的高性能PI材料等新型材料。孙拓北表示,先进封装材料国产化缺口很大,需要国内人才和技术团队继续努力和开发。

显示材料要重点发展四大技术+四大材料

  2021年新型显示产业总产值将超过2500亿美元,其中显示材料对显示器件的产业拉动作用明显。中国光学光电子行业协会液晶分会秘书长胡春明指出,显示材料主要包括四类:一是显示玻璃(包括基板/载板和盖板玻璃)、光罩(掩膜版)、溅射靶材(ITO)等无机非金属材料;二是光学膜材料(包括偏光品、扩散/反射/导光膜等)、有机发光材料、液晶材料等有机/高分子材料;三是溅射靶材(金属靶材)等金属材料:四是湿化学品、特种气体等精细化工材料。

  对于显示材料未来发展,胡春明建议:

  从技术方向上,重点发展蒸镀、封装、柔性可折叠等主动矩阵有机发光二极管(AMOLED)技术;墨水、有机溶剂等印刷显示技术;LED芯片、弹性印章等小型/微型发光二极管(Mini/Micro-LED)显示技术;光致发光/电致发光材料、光学膜板等量子点(QD)技术。

  从分类方向上,重点发展载板玻璃、UTG等无机非金属材料;聚酰亚胺基板/盖板、有机发光材料、光学膜上游材料或可印刷材料等有机/高分子材料;超薄因瓦合金及精密金属掩膜版等金属材料;低温光阻、光刻胶上游材料、可替代氮甲基甲酰胺的剥离液等精细化工材料。

  此外,维信诺工艺研发中心总经理助理刘翔介绍了AMOLED显示技术的关键材料及国产化进展。其中,金属电极靶材基本实现国产化;金属氧化物靶材基本上依赖进口,国产化有巨大的发展空间;有机功能膜材料主要依赖国外进口,国产化已取得一定成果,发展速度较快;有机OLED材料部分功能层已国产化,关键OLED发光材料主要依赖进口,国产化还有较大空间。

  本次大会共计300余人参加。会后,与会代表们一起前往安微全椒经济开发区(电子新材料产业基地)参观了南大光电半导体材料有限公司、全椒科利德电子材料有限公司、全椒亚格泰电子新材料科技有限公司、创维空调科技(安徽)有限公司和亚士创能科技(州)有限公司等企业。



滁州:初步形成电子材料特色产业集群

  在本次“2021中国先进电子材料产业(滁州)大会”上,滁州市和全椒县领导均就当地电子材料产业的发展作了介绍。滁州市人民政府副市长姚志表示,先进电子材料产业是支撑半导体、光电显示、太阳能光伏、电子器件等产业发展的重要基础。作为长三角电子信息产业区域布局的重要节点,滁州市是安徽省半导体产业发展“一核一弧”规划布局的重要组成部分。近年来,滁州已累计招引亿元以上半导体及相关产业项目超70个,总投资超800亿元,初步打造形成光伏电池片加工、液晶面板、高纯度半导体新材料制造及集成电路封测等特色产业集群。目前,全椒电子信息产业园已入驻科利德、南大光电、亚格泰电子、博泰电子等近20家电子新材料企业。作为国家“02专项”重点项目的南大光电特种气体和化学前驱体项目填补了国内电子气体产业空白。

  全椒县人民政府副县长郑祥华指出,作为集“安徽省东向发展的黄金通道”“皖江城市带承接产业转移的第一前沿”“我国版图上交通资源最密集的县级城市”“连接我国东部和中西部的交通枢纽城市”“安徽承接长三角产业转移的东大门和桥头堡”等多项区位和交通优势于一体的城市,全椒县2020年主要经济指标保持平稳增长,规模以上工业增加值增速和固定资产投资增速均居滁州市第1位;财政收入增速居滁州市第2位。

  当前,全椒县在全面落实国家减税降费、财政奖励等支持政策的基础上,还出台若干激励招商引资的政策,设立10亿元重点产业发展投资基金,扶持政策主要包括固定资产扶持、厂房代建、金融扶持、总部经济园奖励、企业综合贡献奖励扶持、高层次团队创业扶持等。




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