产业分析

电子材料:着力突破高端产品产业化难题

作者:中国电子材料行业协会理事长、中国电子科技集团公司第四十六研究所所长 潘林来源:中国电子报、电子信息产业网发布时间:2018-12-21 16:50我要评论

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改革开放40年来,中国电子材料行业发生巨大变化,电子材料技术发展日新月异。经过多年发展,我国在电子材料领域积累了较为雄厚的研究基础,形成了较好的电子材料研制生态环境,在部分领域达到国际先进水平。电子材料的发展为我国电子信息制造业实现从无到有、从小到大的重大转变提供了重要的技术支撑,为重大工程建设、国防巩固提供了重要保障。新时代,随着我国科技实力、国防实力的提升和崛起,提升电子材料产业的支撑能力势在必行,这对加快我国经济发展方式转变、增强国防实力、提升综合国力具有重要的战略意义。

我国电子材料发展取得的主要成就

电子材料是电子信息技术的基础和先导,是21世纪最重要和最具发展潜力的领域,是电子信息领域孕育新技术、新产品、新装备的“摇篮”,是重要的基础性、先导性产业,支撑了电子信息技术的发展。硅单晶材料、晶体管和硅基集成电路的研制成功,催生了电子工业大革命,以PC机为代表的台式计算机进入千家万户。光导纤维材料和以砷化镓材料为基础的半导体激光器的发明,使人类进入到光纤通信和高速、宽带信息网的时代。纵观信息技术的发展历史不难看出,信息技术各阶段的重大跨越式发展都经历了一代材料、一代器件,造就一代新型电子系统这样一个历程。

改革开放以来,我国电子材料行业经过40年的发展,形成了比较完整的电子材料研制体系、产业规模持续扩大、技术水平不断提升,较好地支撑了国内电子信息制造业的发展。十八大以来,电子材料发展受到国家高度重视,在《国家集成电路产业发展推进纲要》《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》《关于加快新材料产业创新发展的指导意见》等一系列导向政策中,都将先进电子材料列为重点发展和支持对象,旨在加快我国电子材料产业发展进程,应对新一轮材料变革。

目前,国内主要从事电子材料研究生产的高等院校、研究院所和生产企业约千余家。近3年来,随着经济发展进入新常态,国内电子材料行业的经济运行也进入常态化发展,年均销售收入增长率约为7%。目前国内电子材料市场总体规模超过7000亿元,其中量大面广的主要电子材料的销售额超过3000亿元。行业整体处于平稳发展态势,中低端电子材料的比重较大,随着对技术创新的重视和质量是企业生命线认识的提高,中高端电子材料产品转型升级在加快。

以硅为代表的一代半导体材料是集成电路制造业最主要的基础材料,被喻为信息产业的“粮食”。近两年来,随着8~12英寸硅片市场需求的增长,国内硅片厂家风生水起,上海新昇半导体科技有限公司、重庆超硅、宁夏银和半导体科技有限公司、郑州合晶、北京有研、中国电科等公司纷纷投资新建、扩建和筹建8英寸和12英寸硅片生产线。目前,我国已实现6英寸及以下小尺寸硅材料的自给自足;8英寸硅片产业化关键技术已经突破,初步形成了产业化能力;12英寸硅片关键技术取得突破,但产业化技术尚不成熟。

以砷化镓、磷化铟为代表的第二代半导体材料在微波毫米波器件、光电器件等应用领域显示出明显优势。目前,中国电子科技集团公司第四十六所已突破4英寸半绝缘砷化镓制备技术,形成批量供货能力,部分替代了进口产品,6英寸半绝缘砷化镓单晶已研制出产品;LED用低阻砷化镓材料已实现国产化,满足LED产业需求;中国电子科技集团公司第十三所和四十六所以及中科院半导体所是国内InP材料的主要研制单位,代表了我国在InP研究领域的最高水平,4英寸半绝缘磷化铟技术已经突破,达到国际先进水平。

以碳化硅、氮化镓为代表的主要用于高频、大功率、电力电子等器件。国内碳化硅材料研制单位主要有中国电子科技集团公司二所和四十六所、天科合达、山东天岳等,4英寸、6英寸半绝缘碳化硅制备技术已突破,实现了4英寸半绝缘碳化硅小批量供货;低阻碳化硅单晶形成了一定产业化能力,但产业化技术尚不成熟。

以AlN、金刚石和β-Ga2O3为代表的超宽禁带半导体材料是未来高频大功率微波功率器件、高压、大电流电力电子器件、高灵敏度日盲型紫外探测器件不可或缺的单晶衬底材料。国内主要研制单位有中国电子科技集团公司第四十六所、中科院物理所、上海光机所、上硅所、西安交通大学等,目前获得了Φ30mm ALN单晶、2英寸β-Ga2O3单晶,以及12×12mm2单晶金刚石。

我国电子材料行业发展问题与挑战

我国电子材料行业发展取得的成绩有目共睹,但与世界先进水平相比仍有较大差距,发展过程中还存在一些突出的矛盾和问题,制约了我国电子材料产业进一步发展,主要体现在以下四个方面:

1.企业规模小,竞争力弱,研发和设备投入不足。我国现有电子材料企业规模普遍偏小,年收入相对较少,与国际大企业相比,研发和设备投资力度小、竞争力弱。例如,半导体硅材料领域,信越(半导体材料方面)和SUMCO的总资产都在300亿元以上,瓦克世创的总资产在130亿元以上。信越营业收入为150多亿元,SUMCO为130多亿元,瓦克世创为80多亿元。国外企业通常将销售额的5%~8%用于研究开发,将销售额10%以上的资金用于设备投资。国内多数电子材料企业规模小,营业收入少,相应的,用于研发和设备投入也较少,难与国际大企业竞争。

2.原始创新能力不足,高端产品自给率不高。我国电子材料原始创新能力不足,材料研究以跟踪研仿为主,缺乏不同学科之间的深层次交流和原创性的理论研究,具有自主知识产权的技术较少,无法从源头上支撑材料的发展。成熟产品集中于低档领域,产品附加值低、利润有限,高端产品依赖进口,不利于材料生产企业扩大再生产和科技投入,这在很大程度上制约了电子材料产业的跨越式发展。

3.产学研用结合不紧密,产业化能力不强。没有形成有效的“产学研用”协同机制,科技成果向市场转化能力不强,材料生产企业与应用单位技术阻隔没有打通,国内许多种类的电子材料在经过一段时间的艰苦努力后,性能指标已达到一定水平,但由于起步晚于国外,总的投入也有限,因此在质量一致性、稳定性等方面不可避免地与国外产品有一些差距,而这一差距单纯依靠材料研制单位本身的努力已较难缩小,必须依靠和应用单位的共同努力,通过不断应用验证加以改进,才能得到解决,实现产业化发展。

4.创新研发机制不完善,难以适应新时期发展要求。发展高端电子材料,需要一批具有扎实基础理论、掌握世界前沿技术的高层次领军人才。目前落实人才激励的相关政策缺乏实施细则与具体指导意见,部分机制难以落实,对高端人才吸引不足,人才活力未能充分发挥。在知识产权保护、成果转化政策与制度方面需进一步完善,科技成果转化率不高,新技术产品对市场开拓支撑不够。

促进电子材料行业发展建议

1.加强顶层策划,完善产业政策。加强政府引导、做好顶层谋划,加大国家政策和资金支持力度,制定电子材料产业发展指导目录和投资指南,完善产业链、创新链、资金链。着力突破高端电子材料产业化发展问题,提高电子材料对我国电子信息产业的基础支撑能力和国际竞争力。

2.鼓励原始创新,提高自主创新水平。创新是引领发展的第一动力,坚持以创新为主导,鼓励原始创新、自主创新,营造整个行业创新的科学氛围。瞄准国际电子材料前沿技术,在关键领域形成技术优势,并保持优势,提高自主创新能力,夯实自主可控发展根基。

3.整合优势资源,实现军民融合发展。组织和整合相关优势力量,推动产学研用协同攻关机制和产业联盟的建立,协同发展、互利共赢,充分吸取和借鉴国内外电子材料行业内的先进经验。大力发展军民两用技术,推动军民技术协同互用和成果双向转化,强化科技成果的社会供给,充分发挥军民领域技术的共性而广泛的支撑引领作用,促进电子材料军民融合的深度发展。

4.加强人才培养,积极引进创新人才。实施创新人才发展战略,建立适合创新人才发展的激励和竞争机制,加大电子材料领域创新型人才的培养力度,造就较大规模、素质优良、结构合理的基础领域科技创新人才队伍,同时吸收国外高水平的技术和管理人才,为自主创新发展提供人才支撑。


责任编辑:诸玲珍
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