隨著全球半導體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，半導體材料已成為二十一世紀信息社會和大數(shù)據(jù)時代高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)材料，它的發(fā)展對高速計算、大容量信息通信、存儲、處理、電子對抗、武器裝備的小型化和智能化，甚至對國民經(jīng)濟的發(fā)展和國家安全等都具有非常重要的意義。
電子氣體作為極大規(guī)模集成電路、平面顯示器件、化合物半導體器件、太陽能電池、光纖等電子工業(yè)生產(chǎn)中不可缺少的基礎(chǔ)和支撐性材料之一，被廣泛應(yīng)用于薄膜、刻蝕、摻雜、氣相沉積、擴散等工藝，沒有這些基本原材料，其下游的IC、LCD/LED、光伏太陽能就無法制造，引進的設(shè)備正常產(chǎn)能無法釋放，這樣我國制造成本必將被少數(shù)原料供應(yīng)商控制，因此中國電子氣體的發(fā)展對我國半導體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。
一、 全球半導體材料市場分析及半導體發(fā)展對電子氣體的要求
1.全球半導體材料市場分析
根據(jù)全球領(lǐng)先的信息技術(shù)研究和顧問公司Gartner研究顯示，2017年全球半導體收入有望首次突破4000億美元，達到4014億美元，較2016年增長18.4%;2016年全球半導體市場銷售額為3435億美元，較2015年3349億美元提升2.6%。根據(jù)國際半導體設(shè)備材料產(chǎn)業(yè)協(xié)會(SEMI)發(fā)表最新統(tǒng)計數(shù)據(jù)指出，2016年全球半導體材料市場收入為443億美元，與 2015 年相比增長2.3%;其中晶圓制造材料市場為 247億美元，封裝材料市場為 196 億美元，相較2015年分別成長3.1%及1.4%;其中臺灣地區(qū)為97.9億美元，占比達22.1%，連續(xù)7年蟬聯(lián)最大市場，其動力源于大型晶圓制造廠和先進封裝基地。韓國、北美與歐洲都有微幅成長，中國大陸市場份額較上年則有8%的漲幅。顯現(xiàn)出中國半導體材料市場的興起，未來中國基于廣大的市場消費群體，預計仍將保持增長態(tài)勢，2015與2016年各地區(qū)半導體材料市場規(guī)模如下表。
2015與2016年各地區(qū)半導體材料市場規(guī)模(單位：億美元)
注：資料來源：國際半導體設(shè)備材料產(chǎn)業(yè)協(xié)會(SEMI)。金額和百分比可能由于四舍五入導致結(jié)果不一致;其他地區(qū)指新加坡、馬來西亞、菲律賓、東南亞其他地區(qū)以及規(guī)模較小的全球性市場。
2.半導體集成電路發(fā)展趨勢
集成電路產(chǎn)業(yè)按照摩爾定律持續(xù)發(fā)展，制程節(jié)點不斷縮小，今天三星已掌握7nm，臺積電10nm已量產(chǎn)，芯片3D技術(shù)越來越成熟，整體發(fā)展趨勢為線寬越來越窄，3D NAND層數(shù)越來越多。幾十年來，集成電路產(chǎn)業(yè)沿著摩爾定律發(fā)展，1971年集成電路的制程節(jié)點是10 微米(百分之一毫米)，今年臺積電將開始量產(chǎn)10 納米(十萬分之一毫米)，技術(shù)節(jié)點縮小到千分之一，意味著晶體管面積縮小百萬分之一。近幾年國內(nèi)外半導體技術(shù)發(fā)展趨勢如下圖1所示。
圖1 國內(nèi)外半導體技術(shù)發(fā)展趨勢
3.半導體發(fā)展對電子氣體的要求
隨著半導體集成電路技術(shù)的發(fā)展，對電子氣體的純度和質(zhì)量要求越來越高，我國電子氣體目前發(fā)展目標是增加品種、增加產(chǎn)量、提高國產(chǎn)化率，并向完成對特氣生產(chǎn)及應(yīng)用的全套技術(shù)開發(fā)的目標努力，技術(shù)包括：高危、易燃易爆、腐蝕性、劇毒氣體純化、監(jiān)測、充裝、輸送、貯存技術(shù)，以及安全、環(huán)保技術(shù)、現(xiàn)場配氣技術(shù)、回收與再利用技術(shù)等。
同時為提高混合氣使用效率，解決安全使用和運輸電子氣體，特別是高純氟氣的問題， 以推動綠色氣體的使用，以及滿足降低處理廢氣成本和環(huán)保要求，從而確定高純電子氣體發(fā)展方向為：綠色氣體、現(xiàn)場發(fā)生技術(shù)和回收技術(shù)。
二、 中國電子氣體發(fā)展現(xiàn)狀
1.中國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況
作為全球電子產(chǎn)品制造大國，近年來中國電子信息產(chǎn)業(yè)的全球地位迅速提升，產(chǎn)業(yè)鏈日漸成熟，為中國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了機遇。特別是2014年《國家集成電路產(chǎn)業(yè)推動綱要》的細則落地，大規(guī)模集成電路的國產(chǎn)化已被列為我國政府中長遠發(fā)展規(guī)劃，大基金項目啟動，地方各基金紛紛建立，各企業(yè)在科技部02專項和集成電路材料和零部件產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟集成電路生產(chǎn)廠家的共同努力和支持下，經(jīng)過近十年努力，中國內(nèi)地已初步形成集成電路產(chǎn)業(yè)、制造材料和零部件供應(yīng)鏈雛形，并推動中國集成電路產(chǎn)業(yè)進入新的黃金發(fā)展期，中國市場已成為全球集成電路市場增長的主要推動力之一。
集成電路一直以來占據(jù)半導體產(chǎn)品80%的銷售額，近幾年更是90%以上，業(yè)務(wù)規(guī)模遠遠超過半導體中分立器件、光電子器件和傳感器三大細分領(lǐng)域，長期以來占據(jù)著行業(yè)大部分市場規(guī)模，具備廣闊的市場空間，近年來呈現(xiàn)出快速增長的態(tài)勢。截至目前預測2017年國內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)將達5355.2億元，較去年同比增長23.5%。
2.中國半導體材料發(fā)展現(xiàn)狀
半導體材料是制造環(huán)節(jié)必不可少基礎(chǔ)材料，是制造環(huán)節(jié)的上游產(chǎn)業(yè)，同時也是整個產(chǎn)業(yè)鏈的上游。集成電路產(chǎn)業(yè)離不開材料的支撐，集成電路制造過程中需要的主要原材料有幾十種。材料的質(zhì)量和供應(yīng)直接影響著集成電路的質(zhì)量和競爭力，因此材料產(chǎn)業(yè)是集成電路產(chǎn)業(yè)鏈中上游重要的一環(huán)。目前，集成電路制造主要材料包括硅材、掩膜、電子氣體、工藝化學品、光刻膠、拋光材料、靶材、封裝材料等。我國晶圓制造電子材料在2016年市場總額達343.03億，較2015年增長6.9%，預計2017年將達359.36億元。
3.中國電子氣體發(fā)展現(xiàn)狀
⑴中國電子氣體是僅次于硅片和硅基材料的第二大市場需求半導體材料，電子氣體2016年的國內(nèi)市場需求為48.02億，占比14%。據(jù)全球半導體協(xié)會統(tǒng)計，目前常用的電子氣體純氣有60多種，混合氣80多種。中國電子氣體經(jīng)過近10年的發(fā)展，國內(nèi)涌現(xiàn)了一些生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定，能夠被半導體客戶接受的電子氣生產(chǎn)企業(yè)，但是，與巨大的、快速發(fā)展的國內(nèi)需求相比還遠遠不夠，據(jù)業(yè)內(nèi)不完全數(shù)據(jù)統(tǒng)計，從2012年至2016年，國內(nèi)電子氣體企業(yè)實際生產(chǎn)銷售額占中國晶圓制造電子氣市場需求由3.8%增加至25.0%，預計2017年將增加至28.4%，雖然有了較大的發(fā)展和進步，但國內(nèi)電子氣體企業(yè)生產(chǎn)總量遠遠滿足不了國內(nèi)市場需求。
⑵國外電子氣體企業(yè)多為大型跨國公司，具有較強的實力和技術(shù)積淀，業(yè)務(wù)涵蓋范圍較寬，可以同時為企業(yè)打包提供很多氣體服務(wù)，具有很強競爭力。國內(nèi)電子氣體生產(chǎn)企業(yè)與國外大公司相比有較大差距，有著巨大的發(fā)展空間。
另外目前國內(nèi)電子氣體發(fā)展問題具體表現(xiàn)為：A.產(chǎn)業(yè)整體規(guī)模不大，國產(chǎn)化率低，企業(yè)規(guī)模小，缺乏領(lǐng)軍型企業(yè)，容易被受到國外大企業(yè)排擠和打壓;B.高端制造方面的新材料技術(shù)不足，技術(shù)門檻低的氣體種類大量重復建設(shè)和擴產(chǎn)，無序競爭現(xiàn)象嚴重;C.部分電子氣體企業(yè)是從大化工行業(yè)或工業(yè)氣體轉(zhuǎn)型而來，其品質(zhì)意識、管理理念和安全管理水平不到位，造成個別產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性欠佳。
綜上所述，我國電子氣體目前還屬于電子材料發(fā)展的短板，需著力發(fā)展，因此建議：國家應(yīng)落實和完善對該類企業(yè)的財稅、資金等優(yōu)惠政策支持，加大財政資金、大基金和金融部門的扶持力度，引導集成電路廠家使用國產(chǎn)電子氣體，從而幫助企業(yè)把握發(fā)展機遇，加快企業(yè)技術(shù)進步和做大做強;企業(yè)應(yīng)努力提升技術(shù)創(chuàng)新和管理水平，加強質(zhì)量管控，用過硬產(chǎn)品為客戶服務(wù)。
中國船舶重工集團公司第七一八研究所(以下簡稱：中船七一八所)堅持深度軍民融合、持續(xù)技術(shù)創(chuàng)新，突破技術(shù)壁壘，相繼研制出高純?nèi)?、六氟化鎢氣體和三氟甲磺酸系列產(chǎn)品，并實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，填補了國內(nèi)空白，打破國外企業(yè)對三氟化氮、六氟化鎢的價格控制，增強了下游產(chǎn)品在國際市場上的競爭力，為國內(nèi)半導體和液晶面板行業(yè)的發(fā)展作出了突出貢獻。
截止目前三氟化氮、六氟化鎢產(chǎn)能近期將分別達9000噸/年、1300噸/年，兩個產(chǎn)品生產(chǎn)規(guī)模均位居國內(nèi)第一，世界前三，基本進入了國內(nèi)所有的半導體、液晶面板及太陽能行業(yè)的廠家及全球知名的半導體廠家，例如臺積電、格羅方德、海力士、因特爾、東芝、三星、中芯國際、群創(chuàng)光電、京東方、中電熊貓、華星光電等國際國內(nèi)知名大型半導體廠及液晶面板廠均在使用?，F(xiàn)在中船七一八所把握時機，持續(xù)做好技術(shù)創(chuàng)新，加快產(chǎn)能建設(shè)，將在2020年把三氟化氮和六氟化鎢產(chǎn)能擴大至16000噸/年、2000噸/年，并致力打造成為世界第一的電子特種氣體材料生產(chǎn)服務(wù)商。
另外，中船七一八所自2013年國家科技部批準02專項“高純電子氣體研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化”項目立項后，又開始從事SiF4、C2F6、C3F8、C4F8、HF、HCl、COF2等七種電子氣體及十種混合氣體的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化工作。目前，上述氣體的研制工作已順利完成，大部分已通過國內(nèi)知名半導體企業(yè)的測試，并積極實現(xiàn)量產(chǎn)。
總之，中國電子氣體產(chǎn)業(yè)目前仍處于發(fā)展的初級階段，總體產(chǎn)業(yè)規(guī)模較小，個別企業(yè)實力不足，而此時中國半導體產(chǎn)業(yè)從之前的千億扶持計劃，到中國制造2025，恰逢新興增長點的孕育崛起期，因此中國電子氣體產(chǎn)業(yè)面臨著前所未有的發(fā)展機遇。希望各電子氣體企業(yè)加快前瞻布局，加強技術(shù)創(chuàng)新，加速應(yīng)用推廣，積極發(fā)展壯大;也希望各主管部門、投資單位、半導體企業(yè)都能夠高度重視，為完善我國集成電路材料和零部件產(chǎn)業(yè)鏈和半導體發(fā)展做出新的更大貢獻。
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