隨著全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，半導(dǎo)體材料已成為二十一世紀(jì)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(dǎo)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(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。
一、 全球半導(dǎo)體材料市場分析及半導(dǎo)體發(fā)展對電子氣體的要求
1.全球半導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)體材料市場的興起，未來中國基于廣大的市場消費群體，預(yù)計仍將保持增長態(tài)勢，2015與2016年各地區(qū)半導(dǎo)體材料市場規(guī)模如下表。
2015與2016年各地區(qū)半導(dǎo)體材料市場規(guī)模(單位：億美元)
注：資料來源：國際半導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)體技術(shù)發(fā)展趨勢如下圖1所示。
圖1 國內(nèi)外半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展趨勢
3.半導(dǎo)體發(fā)展對電子氣體的要求
隨著半導(dǎo)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(biāo)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(biāo)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(dǎo)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(dǎo)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(yù)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(dǎo)體材料發(fā)展現(xiàn)狀
半導(dǎo)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(xué)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(yù)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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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(yù)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(fù)建設(shè)和擴產(chǎn)，無序競爭現(xiàn)象嚴(yán)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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)體、液晶面板及太陽能行業(yè)的廠家及全球知名的半導(dǎo)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(dǎo)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(zhǔn)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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)體發(fā)展做出新的更大貢獻。
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