半導(dǎo)體材料市場(chǎng)你知道多少？

　　二、電子特種氣體(14%)

　　電子氣體在電子產(chǎn)品制程工藝中廣泛應(yīng)用于薄膜、蝕刻、摻雜等工藝，被稱為半導(dǎo)體、平面顯示等材料的“糧食”和“源”。 電子特種氣體又可劃分為摻雜氣、外延氣、離子注入用氣、 LED 用氣、蝕刻用氣、化學(xué)汽相沉淀用氣、載運(yùn)和稀釋氣體等幾大類，種類繁多，在半導(dǎo)體工業(yè)中應(yīng)用的有 110 余種電子氣體，常用的有 20-30 種。

　　電子特種氣體行業(yè)集中度高， 主要企業(yè)有美國(guó)空氣化工、美國(guó)普萊克斯、德國(guó)林德集團(tuán)、法國(guó)液化空氣和日本大陽(yáng)日酸株式會(huì)社， 五大氣體公司占有全球 90%以上的市場(chǎng)份額， 上述企業(yè)也占據(jù)了我國(guó)電子特種氣體的主要市場(chǎng)份額。國(guó)產(chǎn)電子氣體已開始占據(jù)一定的市場(chǎng)份額， 經(jīng)過多年發(fā)展，國(guó)內(nèi)已有部分企業(yè)在部分產(chǎn)品方面攻克技術(shù)難關(guān)。四川科美特生產(chǎn)的四氟化碳進(jìn)入臺(tái)積電 12 寸臺(tái)南 28nm 晶圓加工生產(chǎn)線，目前公司已經(jīng)被上市公司雅克科技收購(gòu); 金宏氣體自主研發(fā) 7N 電子級(jí)超純氨打破國(guó)外壟斷，主要上市公司有雅克科技、 南大光電、巨化股份。

　　三、光掩模板(13%)

　　掩膜版是在IC制作過程中，利用光刻蝕技術(shù)把設(shè)計(jì)好的電路圖形復(fù)制于晶圓上。我們把電腦上設(shè)計(jì)出來的電路圖用光照到金屬/玻璃薄膜上，制造出掩膜。我們?cè)侔褎傊谱骱玫难谀どw在硅片上，當(dāng)光通過掩膜照射，電路圖就"印制"在硅晶片上。如果我們按照電路圖使應(yīng)該導(dǎo)電的地方連通，應(yīng)該絕緣的地方斷開，這樣我們就在硅片上形成了所需要的電路。

　　掩膜版質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響光刻的質(zhì)量。在芯片制造過程中需要經(jīng)過十幾甚至幾十次的光刻，每次光刻都需要一塊光刻掩膜版，每塊光刻掩膜版的質(zhì)量都會(huì)影響光刻的質(zhì)量。一般來說，通過一系列光學(xué)系統(tǒng)將掩膜版上的圖形按照4：1的比例投影在晶圓上的光刻膠涂層上，如果晶圓的最小線寬要達(dá)到28nm，掩膜版上的最小線寬只要達(dá)到112nm即可。然而隨著線寬的不斷縮小，光衍射導(dǎo)致的投影圖形對(duì)比度和失真問題也相應(yīng)出現(xiàn)，這對(duì)掩膜版制造廠商的技術(shù)提出了更多的要求。

　　全球主要的晶圓制造廠商，如Intel、Globalfoundries、IBM、TSMC、UMC、Samsung等都有自己的專業(yè)工廠來生產(chǎn)自身需要的掩膜版，最先進(jìn)的制程所需的掩膜版技術(shù)也就自然而然掌握在這些國(guó)際巨頭手中。不過近些年，掩膜版外包的趨勢(shì)非常的明顯，特別是對(duì)于一些60nm及90nm以上制程的低端產(chǎn)品，外包的現(xiàn)象非常明顯。

　　目前全球?qū)I(yè)的掩膜版廠商包括美國(guó)的Photronics，臺(tái)灣的臺(tái)灣光罩，日本的Toppan，Hoya，SK-Electronics等。Photronics作為全球領(lǐng)先的掩膜版廠商，主要生產(chǎn)60nm及以上制程的光罩，2014年?duì)I收達(dá)到4.56億美元，凈利潤(rùn)3202萬美元;而像臺(tái)灣光罩則主要生產(chǎn)和供應(yīng)相對(duì)低端的0.25微米、0.18微米、0.15微米、0.13微米、0.11微米和90納米制程的光罩，2014年?duì)I收達(dá)到4411萬美元，凈利潤(rùn)191萬美元。

　　目前國(guó)內(nèi)的掩膜版廠商主要分為3類：第一類是科研院所，主要有中科院微電子中心，中國(guó)電子科技集團(tuán)第13所、24所、47所、55所等;第二類是專業(yè)的掩膜版制造廠商，主要有無錫華潤(rùn)微電子有限公司掩膜工廠、上海凸版光掩膜有限公司、Photronics(上海)。第三類是晶圓代工廠，例如中芯國(guó)際，中芯國(guó)際的制版能力也處于國(guó)際較先進(jìn)的水平。

　四、光刻膠(6%)

　　指通過紫外光、準(zhǔn)分子激光、電子束、離子束、 X 射線等光源的照射或輻射，其溶解度發(fā)生變化的耐蝕刻薄膜材料。其溶解度發(fā)生變化的耐蝕刻薄膜材料。根據(jù)在顯影過程中曝光區(qū)域的去除或保留，分為正像光刻膠和負(fù)像光刻膠。隨著分辨率越來越高，光刻膠曝光波長(zhǎng)不斷縮短，由紫外寬譜向 G 線(436nm)→I 線(365nm)→KrF(248nm)→ArF(193nm)→F2(157nm)→極紫外光EUV 的方向轉(zhuǎn)移。

　　我國(guó)光刻膠生產(chǎn)基本上被外資把控，并且集中在低端市場(chǎng)。 據(jù)中國(guó)產(chǎn)業(yè)信息數(shù)據(jù)，2015 年我國(guó)光刻膠產(chǎn)量為 9.75 萬噸， 其中中低端產(chǎn)品 PCB 光刻膠產(chǎn)值占比為 94.4%，而 LCD 和半導(dǎo)體用光刻膠產(chǎn)值占比分別僅為 2.7%和 1.6%，半導(dǎo)體光刻膠嚴(yán)重依賴進(jìn)口。

　　另外， 2015 年我國(guó)光刻膠前五大公司分別臺(tái)灣長(zhǎng)興化學(xué)、日立化成、日本旭化成、美國(guó)杜邦及臺(tái)灣長(zhǎng)春化工，均是外資或合資企業(yè)，上述五大企業(yè)市場(chǎng)份額達(dá)到 89.7%，內(nèi)資企業(yè)市場(chǎng)份額不足 10%。光刻膠主要上市公司有晶瑞股份、飛凱材料，強(qiáng)力新材，上海新陽(yáng)。

　　五、光刻膠配套試劑(7%)

　　又稱為濕功能電子化學(xué)品，是指通過復(fù)配手段達(dá)到特殊功能、滿足制造中特殊工藝需求的配方類或復(fù)配類化學(xué)品。一般配合光刻膠使用，包括顯影液、漂洗液、剝離液等。

　　配套試劑和光刻膠配合使用，生產(chǎn)光刻膠的企業(yè)一般具備生產(chǎn)配套試劑的能力，國(guó)內(nèi)的廠商包括江化微、江陰潤(rùn)瑪、晶瑞股份等，國(guó)內(nèi)企業(yè)快速突破技術(shù)壁壘，憑借成本及本土化優(yōu)勢(shì)得以迅速發(fā)展。中國(guó)企業(yè)不斷加強(qiáng)濕電子化學(xué)品基礎(chǔ)研究，目前包括江化微在內(nèi)的一批本土企業(yè)突破了跨國(guó)企業(yè)的技術(shù)壟斷，部分領(lǐng)域產(chǎn)品已經(jīng)達(dá)到國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

　　六、拋光液和拋光墊(7%)

　　目前全球拋光的主流技術(shù)是CMP技術(shù)，是指在晶圓制造過程中，使用化學(xué)及機(jī)械力對(duì)晶圓進(jìn)行平坦化處理的過程。 CMP 技術(shù)所應(yīng)用的拋光液、拋光墊、 拋光漿料是硅晶圓及芯片進(jìn)行工業(yè)處理的的三大消耗品， 其中拋光工藝的技術(shù)核心和價(jià)值核心均在拋光墊。 拋光墊價(jià)值量占拋光材料的六成，其力學(xué)性能和表面組織特征對(duì)于平坦化的效果非常關(guān)鍵，是CMP 工藝的技術(shù)核心和價(jià)值核心。

　　當(dāng)前全球拋光墊市場(chǎng)呈現(xiàn)寡頭壟斷格局，陶氏化學(xué)占據(jù)拋光墊市場(chǎng)近八成份額，國(guó)內(nèi)缺乏獨(dú)立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和品牌，龐大的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)完全被外資產(chǎn)品所壟斷，進(jìn)口替代空間廣闊。國(guó)產(chǎn)材料具有明顯的價(jià)格和服務(wù)等優(yōu)勢(shì)，大陸建廠熱潮有望驅(qū)動(dòng)國(guó)內(nèi) CMP 拋光墊廠商加速發(fā)展。國(guó)內(nèi)拋光墊核心上市公司有鼎龍股份。

　　七、光阻材料(7%)

　　光阻材料是印刷電路板線路影像轉(zhuǎn)移與制作的重要材料。在電子產(chǎn)品日益輕、薄、短、小之趨勢(shì)下，干膜光阻正扮演決定性的角色;其制作技術(shù)是直接影響信息及通訊等產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。受到市場(chǎng)需求強(qiáng)勁推動(dòng)，中國(guó)大陸在全球光阻材料市場(chǎng)中所占份額必將大幅提升。數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)大陸市場(chǎng)所需G-Line光阻材料在全球市場(chǎng)所占份額從2012年起大幅增加;所需I-Line光阻材料在全球市場(chǎng)所占份額從2013年起大幅增加;所需248nm光阻材料在全球市場(chǎng)所占份額從2013年起大幅增加。

　　光阻材料暫無上市公司，北京化工大學(xué)、江蘇博硯科技有限公司聯(lián)合召開的國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目推進(jìn)會(huì)上獲悉，我國(guó)微電子加工用高端超純化學(xué)品關(guān)鍵技術(shù)已取得重大突破，并已在江蘇宜興建成國(guó)內(nèi)首條年產(chǎn)1000噸黑色光阻示范生產(chǎn)線。這意味著長(zhǎng)期受國(guó)外壟斷的微電子材料開始走向國(guó)產(chǎn)化，并為我國(guó)微電子及相關(guān)產(chǎn)業(yè)擺脫進(jìn)口依賴起到了重要的引領(lǐng)作用。

　　八、超凈高純?cè)噭?占比4%)

　　又稱濕化學(xué)品，亦可稱為通用濕電子化學(xué)品，是指主體成分純度大于 99.99%，雜質(zhì)離子和微粒數(shù)符合嚴(yán)格要求的化學(xué)試劑。主要以上游硫酸、 鹽酸、 氫氟酸、 氨水、 氫氧化鈉、 氫氧化鉀、 丙酮、 乙醇、 異丙醇等為原料，經(jīng)過預(yù)處理、 過濾、 提純等工藝生產(chǎn)的得到純度高產(chǎn)品。在半導(dǎo)體領(lǐng)域主要用于芯片的清洗和腐蝕，同時(shí)在硅晶圓的清洗中也起到重要作用。其純度和潔凈度對(duì)集成電路成品率、電性能及可靠性有十分重要的影響。

　　應(yīng)用于半導(dǎo)體的超凈高純?cè)噭?全球主要企業(yè)有德國(guó)巴斯夫，美國(guó)亞什蘭化學(xué)、Arch化學(xué)，日本關(guān)東化學(xué)、三菱化學(xué)、京都化工、住友化學(xué)、和光純藥工業(yè)，臺(tái)灣鑫林科技，韓國(guó)東友精細(xì)化工等，上述公司占全球市場(chǎng)份額的 85%以上。

　　目前，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)超凈高純?cè)噭┑钠髽I(yè)中產(chǎn)品達(dá)到國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)且具有一定生產(chǎn)量的企業(yè)有 30多家，國(guó)內(nèi)超凈高純?cè)噭┊a(chǎn)品技術(shù)等級(jí)主要集中在 G2 級(jí)以下，國(guó)內(nèi)江化微、晶瑞股份等企業(yè)部分產(chǎn)品已達(dá)到 G3、 G4 級(jí)別，晶瑞股份超純雙氧水已達(dá) G5 級(jí)別，部分產(chǎn)品已經(jīng)實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代。我國(guó)內(nèi)資企業(yè)產(chǎn)超凈高純?cè)噭┰?6 英寸及 6 英寸以下晶圓市場(chǎng)上的國(guó)產(chǎn)化率已提高到 80%，而 8 英寸及 8 英寸以上晶圓加工的市場(chǎng)上，其國(guó)產(chǎn)化率由2012 年約 8%左右緩慢增長(zhǎng)到 2014 年的 10%左右。超凈高純?cè)噭┊a(chǎn)能方面， 晶瑞股份產(chǎn)能 3.87 萬噸，江化微產(chǎn)能 3.24 萬噸。

　　九、靶材 (3%)

　　半導(dǎo)體行業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，靶材是濺射工藝中必不可少的重要原材料。濺射工藝是制備電子薄膜材料的主要技術(shù)之一，它利用離子源產(chǎn)生的離子轟擊固體表面，使固體表面的原子離開固體并沉積在基底表面，被轟擊的固體稱為濺射靶材。

　　靶極按照成分不同可分為金屬靶極(純金屬鋁、鈦、銅、鉭等)、合金靶極(鎳鉻合金、鎳鈷合金等)和陶瓷化合物靶極(氧化物、硅化物、碳化物、硫化物等)。 半導(dǎo)體晶圓制造中 200nm(8 寸)及以下晶圓制造通常以鋁制程為主，使用的靶材以鋁、鈦元素為主。 300nm(12 寸)晶圓制造，多使用先進(jìn)的銅互連技術(shù)，主要使用銅、鉭靶材。

　　半導(dǎo)體芯片對(duì)濺射靶材的金屬材料純度、內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)等方面都設(shè)定了極其苛刻的標(biāo)準(zhǔn)，長(zhǎng)期以來一直被美、日的跨國(guó)公司所壟斷，我國(guó)的超高純金屬材料及濺射靶材嚴(yán)重依賴進(jìn)口。目前上市的靶材公司有江豐電子、有研新材、阿石創(chuàng)。

　　總結(jié)

　　中國(guó)企業(yè)在半導(dǎo)體大硅片材料、設(shè)備領(lǐng)域較為薄弱，需要與國(guó)際領(lǐng)軍企業(yè)交流學(xué)習(xí)技術(shù)，借鑒成功經(jīng)驗(yàn)，發(fā)展壯大。助力中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的崛起。