在当今数字化时代，芯片已成为现代科技的基石，而半导体核心材料则是芯片制造的关键。全球半导体产业的稳定发展，高度依赖于一个复杂且脆弱的供应链体系。然而，近年来，这一供应链面临着诸多严峻挑战，其稳定性正受到前所未有的考验。下面电子展小编就来展开聊一聊。
随着半导体需求激增，材料采购已从后台任务转变为国家安全和竞争力的关键部分。当前的挑战在于确保采购体系强韧、可持续且成本可控，以使生态系统中的公司——晶圆代工厂、无晶圆厂公司、原始设备制造商（OEM）和供应商——都能获得所需资源。半导体材料价值链半导体材料的获取十分困难，因其需要多种纯度极高的材料：硅片 (Silicon Wafers):由硅锭切割而成，纯度达99.9999%，是大多数芯片的基础。
化合物半导体 (Compound Semiconductors):如氮化镓（GaN）、碳化硅（SiC）和磷化铟（InP），用于高功率、射频（RF）或光电子器件。
特种气体 (Specialty Gases):如氦气、氖气、三氟化氮和硅烷，用于蚀刻、沉积和光刻工艺。
化学品与光刻胶 (Chemicals and Photoresists):对光刻至关重要，必须具备极高的洁净度。
封装材料 (Packaging Materials):包括基板、引线框架、键合线和封装树脂，用于芯片封装和测试。
每个环节都需要高度协同的供应网络，容错率极低，这凸显了与供应商紧密合作的重要性。重点关键材料硅 (Silicon):仍是行业基石。2024年全球硅片市场规模达136亿美元，随着AI和汽车芯片需求增长，预计将持续扩张。信越化学（日本）、胜高（SUMCO，日本）、环球晶圆（中国台湾）和世创（Siltronic，德国）控制了大部分供应，拥有强大的定价权。
稀土与镓 (Rare Earths and Gallium):镓是LED和GaN功率器件的关键材料。中国拥有全球超过90%的镓提炼产能，其2023年的出口限制暴露了该供应在政治上的脆弱性。钕、镝等稀土元素用于磁体和半导体设备，面临同样的问题。
碳化硅 (Silicon Carbide - SiC):对高功率芯片、电动汽车和可再生能源至关重要。需求预计到2030年将增长两倍，但SiC晶体生长难度大、耗时长。科锐（Wolfspeed）、罗姆（Rohm）和II-VI是正在扩产的主要供应商。为确保供应，特斯拉等车企已签署长达十年的供应合同。
特定用途气体 (Gases for Specific Uses):先进光刻需要氦气和氖气。俄乌冲突期间，全球约一半的氖气精炼产能（位于乌克兰）中断，导致2022年价格飙升五倍，揭示了该环节的脆弱性。
先进封装基板 (Advanced Packaging Substrates):向小芯片（Chiplet）架构和3D堆叠的转变推高了对基板的需求。揖斐电（Ibiden）、欣兴电子（Unimicron）等主要供应商集中于日本、中国台湾和韩国。这些瓶颈对芯片供应和晶圆产能的影响日益显著。
采购面临的主要挑战地缘政治集中度 (Geopolitical Concentration):镓依赖中国、基板依赖中国台湾、光刻胶依赖日本，这种集中性使整个系统面临风险。
供应链波动性 (Supply Chain Volatility):新冠疫情、乌克兰战争和能源危机均表明，问题能迅速蔓延至晶圆厂，导致生产中断。
价格与需求双升 (Prices and Demand Rising):电动汽车、5G、AI和可再生能源产业争夺相同资源。例如，SiC晶圆价格可达硅晶圆的十倍。
环境与ESG审查 (Environmental and ESG Scrutiny):稀土开采、耗水量大的晶圆抛光以及三氟化氮（NF3）等温室气体排放化学品，引发了对其可持续性的担忧。企业必须遵守欧盟和美国的绿色法规。
行业参与者的战略应对地域多元化 (Diversifying by Geography):芯片制造商正努力减少对单一地区的依赖。例如，英特尔投资欧洲材料供应商；台积电（TSMC）与日本JSR在光刻胶上合作以降低风险；印度半导体使命（India's Semicon Mission）寻求本土化晶圆、气体和化学品供应。
签订长期独家合同 (Long-term Exclusive Contracts):OEM和代工厂越来越多地与材料供应商签订多年合同。例如，特斯拉与科锐的SiC协议保障了其未来多年电动汽车逆变器的材料供应。
回收与循环经济 (Recycling and the Circular Economy):Neo Performance Materials等公司探索稀土回收。晶圆厂也在测试化学回收系统，以重复利用气体和蚀刻材料，从而节约成本并减少排放。
合资与垂直整合 (Joint Ventures and Vertical Integration):一些公司正将供应链向内整合。三星和SK海力士考虑内部制造先进基板，无晶圆厂公司则合作投资材料研发以确保供应。
技术驱动采购 (Tech-driven Procurement):采购系统开始利用人工智能（AI）和预测分析，帮助晶圆厂在短缺恶化前做好准备。
地区格局展望亚太地区仍是全球中心，日本、中国台湾和韩国主导化学品、晶圆和基板市场。但这种过度集中促使全球采取风险分散策略。美国:《芯片法案》（CHIPS Act）旨在减少供应链对外依赖，并资助材料研究和SiC晶圆厂建设（如科锐在北卡罗来纳州的工厂）。
欧洲:巴斯夫（BASF）和贺利氏（Heraeus）是半导体化学品制造商，目标是在经济与环境可持续性之间取得平衡。
印度:正建立特种化学品基地，并探索本土硅片工厂，与韦丹塔（Vedanta）、塔塔电子（Tata Electronics）和ReNew合作以减少进口。
从采购到战略合作在半导体材料领域，B2B公司正从交易型采购转向战略协作。能抵御冲击的企业将：建立双重或多源采购模式以保障安全。通过与供应商共同开发项目获取定制材料。将可持续性纳入采购框架，以满足ESG和监管目标。利用数字供应链可视化工具实时监控风险。
总结
全球半导体核心材料供应链是现代科技产业的重要命脉，其稳定与否直接关系到整个半导体产业的健康发展。当前，该供应链面临着诸多挑战，但通过加强供应链多元化、强化技术研发与合作、优化库存管理以及加强政策支持与协调等措施，可以有效降低风险，提高供应链的稳定性和韧性。电子展小编认为，只有确保半导体核心材料供应链的稳定畅通，才能为全球半导体产业的持续繁荣提供坚实的基础，推动人类科技的不断进步。
文章来源：半导体新材料产业