10种亟需进口替代的半导体关键材料

 

半导体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,上海电子展小编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

大尺寸硅片

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,良品率很低,企业进入壁垒很高,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。

 

光纤预制棒

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。

 

光刻胶

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,终于得到所需图像。

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。

 

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。

 

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。

湿电子化学品

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较高。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。

碳化硅

碳化硅(SiC)是第三代半导体材料中技术成熟度高的材料,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。

 

与一、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。

 

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。

 

化学机械抛光(CMP)材料

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。

 

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终端电子产品。

 

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较大的原材料,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。

 

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