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半导体

推动上下游合作 加快国产半导体材料市场应用

2014年《国家集成电路产业发展推进纲要》发布,建立一个相对完善的产业体系成为重要工作目标之一。近年来,随着我国集成电路产业整体快速发展,材料业也取得较快进步,研发和产业投入增加,专业领域人员结构改善,销售额稳步增长,部分材料品种进入12英寸先进技术节点Fab生产线。国内材料企业产品集中于低端应用环节的局面正在得到改善,全产业向高端应用迈进成为我国集成电路材料企业的主要努力方向。

销售收入超百亿元 高端应用取得突破

从总体发展状况来看,产业销售收入已经过100亿元,且在高端工艺应用中取得突破。

半导体材料产业分布广泛,门类众多。在半导体产业持续增长的带动下,中国半导体材料产业发展的步伐更加稳健。从总体发展状况来看,产业销售收入已经突破100亿元,且在高端工艺应用中取得突破。

在硅和硅基材料方面,2014年全球硅晶圆出货量达到9826MSI,其中300mm硅片出货面积为6124MSI,占硅片总量的62.3%%,比2013年增长16.3%%;200mm硅片出货面积为2545MSI,比2013年增长5.3%%;150mm以下小尺寸硅片将会在一段时间内保持相对稳定的市场份额。

我国半导体制造用硅材料市场2013年的需求约为83亿元,预计2014年和2015年将分别达到88亿元和104亿元。由于300mm晶圆厂建线速度加快,200mm Fab运能紧张,相应300mm和200mm硅片的市场需求也将好于往年。有研半导体在国家支持下开展了300mm硅单晶生长和硅片加工及外延技术开发,建有一条月产1万片300mm硅片试验线,工艺技术水平可以达到90nm集成电路技术要求。2014年成立的上海新昇半导体科技有限公司计划与日本公司进行技术合作,建设40nm~28nm节点300mm抛光片生产线,2017年达到15万片/月产能。有研半导体、浙江金瑞泓等拥有200mm硅片生产线,目前各形成10万片/月产能;南京国盛、上海新傲、河北普兴以及浙江金瑞泓等拥有200mm外延片生产能力,总产能约15万片/月。国内200mm重掺衬底外延片已能够达到要求。在集成电路轻掺硅片方面还需要进一步的技术提升。

248nm光刻胶研发平台和中试生产线建成

在光刻胶产业方面,预计2014年和2015年全球光刻胶市场将达13.6亿美元和14.2亿美元。随着12英寸先进技术节点生产线增多,多次曝光工艺的应用,193浸没式光刻胶的需求量将快速增加。中国半导体制造用光刻胶市场预计2014年和2015年将分别达到12.28亿元和14.59亿元。在28nm生产线产能尚未得到释放之前,248nm光刻胶仍是市场主流。国内从事光刻胶研发和生产的单位主要有北京科华微电子材料有限公司和苏州瑞红电子化学品有限公司,近年来潍坊星泰克也进入到这个行业。北京科华主要产品为紫外负性光刻胶及配套试剂、紫外正性光刻胶(G、I线)及配套试剂。在02专项扶持下建成了248nm光刻胶研发平台和中试生产线,产品已通过国内先进工艺节点考核并开始形成商业销售。公司i-线光刻胶也在6英寸以下集成电路生产线和LED行业取得良好的市场业绩。苏州瑞红电子化学品有限公司主要产品为紫外负性光刻胶及配套试剂、G线光刻胶及配套试剂、TN-STN光刻胶等,i-线光刻胶产业化技术开发和生产能力建设正在进行当中。

高纯化学试剂在8英寸~12英寸工艺认证中取得较好效果

在高纯化学试剂产业方面,超净高纯试剂包括无机酸类、无机碱类、有机溶剂类和其他类,用于湿法清洗剂、光刻胶配套试剂、湿法蚀刻剂和掺杂以及芯片铜互连电镀,是集成电路、分立器件、平板显示、太阳能电池等制造用关键材料。预计2014年和2015年全球半导体制造用高纯化学试剂市场将达到26.9亿美元和28亿美元。我国半导体制造用高纯试剂市场规模2014年和2015年有望增长到23.5亿元和27.4亿元。生产超净高纯试剂的企业主要有浙江凯圣氟化学有限公司、多氟多化工股份有限公司、贵州威顿晶磷电子材料有限公司、杭州格林达化学有限公司、湖北兴福电子材料有限公司、江阴江化微电子材料股份有限公司、江阴润玛电子材料股份有限公司、江阴市化学试剂厂有限公司、昆山艾森半导体材料有限公司、上海华谊微电子材料有限公司、上海新阳半导体材料股份有限公司、苏州晶瑞化学有限公司等。在众多工艺化学品企业中,上海新阳开发的电镀硫酸铜及添加剂在8英寸~12英寸铜制程中获得应用;湖北兴福电子材料有限公司磷酸、浙江凯圣氟化学有限公司氢氟酸等也都在8英寸~12英寸工艺认证中取得较好效果,即将投入量产应用。

高端IC制造用电子气体完全依赖进口局面改变

在电子气体产业方面,预计全球半导体用电子气体市场规模2014年和2015年市场规模分别达到35.8亿美元和37.2亿美元,我国半导体制造用电子气体2014和2015年将分别达到27.4亿元和32.8亿元。国内从事高纯电子气体生产的主要企业有中国船舶重工集团公司第七一八研究所、苏州金宏气体股份有限公司、大连保税区科利德化工科技开发有限公司、佛山市华特气体有限公司、江苏南大光电材料股份有限公司、黎明化工研究设计院有限责任公司、中昊光明化工研究设计院有限公司、绿菱电子材料(天津)有限公司、南京特种气体厂有限公司、南京亚格泰新能源材料有限公司、北京华宇同方化工科技开发有限公司等十几家企业。经过多年的努力,我国电子气体行业已改变了高端集成电路制造用电子气体完全依赖进口的局面。中国船舶重工集团公司第七一八研究所、佛山市华特气体有限公司等单位的NF3、WF6、C2F6等部分气体品种已大批量应用于国内8英寸、12英寸集成电路生产线;多家气体公司的产品在LED及平板显示行业也有不俗表现。

铜/铜阻挡层抛光液已成功进入12英寸客户芯片生产线使用

在CMP抛光材料产业方面,化学机械抛平坦化(CMP)是集成电路生产工艺的重要组成部分。随着器件特征尺寸的不断减小,对CMP技术在抛光缺陷,抛光工艺可控性、一致性等方面提出了更高的要求。CMP抛光材料包括浅沟槽隔离、多晶硅、二氧化硅介电层、钨、铜、阻挡层用抛光液和抛光垫(Pad)和修整盘等。预计2014年和2015年全球半导体用CMP抛光材料总体市场需求将分别达到15.9亿美元和17.1亿美元,我国市场需求有望达到15.3亿元和18.2亿元。安集微电子(上海)有限公司是我国从事集成电路用CMP抛光液业务的主要企业,公司生产的铜/铜阻挡层抛光液已成功进入国内外12英寸客户芯片生产线使用,主要产品已经进入领先的技术节点,包括45nm、40nm及以下技术节点,产品性能达到国际领先水平,并具有成本优势,打破了国外厂商在高端集成电路制造抛光材料领域的垄断。上海新安纳在抛光液用磨料和存储器抛光液等产品开发方面取得较好进展。

8~12英寸半导体制造铝、钛、铜、钽靶材批量进入国际主流制造企业

在靶材产业方面,溅射靶材作为集成电路芯片及器件制造过程中重要的配套材料之一,主要用于金属化工艺中互连线、阻挡层、通孔、背面金属化层等薄膜的制备。使用的靶材原材料主要有超高纯铝及其合金,铜、钛、钽、钨、钨钛合金以及镍及合金,钻、金、银、铂及合金等。预计2014年和2015年全球半导体制造用靶材市场需求将达到6.5亿美元和6.8亿美元;国内靶材市场将分别达到6.14亿元和7.29亿元。宁波江丰电子材料有限公司是目前国内最大的半导体用靶材生产企业,公司生产的8~12英寸半导体制造铝、钛、铜、钽靶材已批量进入国际主流半导体制造企业。有研亿金新材料股份有限公司8英寸半导体制造靶材也开始进入市场。

企业规模小 产品同质化

我国半导体制造材料产业存在问题仍然很多,亟待有关方面给予更多关注和支持。

尽管取得一定进步,但我国半导体制造材料产业存在的问题仍然很多:

一是总体产业规模小,产品档次偏低。虽然近年来半导体制造材料产业产品销售收入持续增长,企业经营规模不断扩大,但是集成电路制造用材料在总的产品销售收入中所占比例仍较低,且集中于6英寸以下集成电路生产所需材料的供应,只有少部分材料企业开始打入国内8英寸、12英寸制造厂,要打破高端集成电路制造用关键材料主要依赖进口的局面尚需时日。

二是企业经营产品同质化严重。国内硅材料、工艺化学品、特种电子气体企业等同类产品的产能重置现象非常严重。由于企业经营产品的同质化,企业之间通常采用降低价格的简单方法来赢得市场,导致恶性竞争,各公司都未能从这些产品生产中获得长期回报,更无力积蓄长期发展所需的资金和技术,最终使企业长远利益受到伤害。

三是供应链不完善,产业发展存在瓶颈。生产硅单晶用11~13N超高纯多晶硅、大尺寸高石英坩埚和石墨热场、高档光刻胶用成膜树脂、高端靶材用超高纯金属等都严重依赖进口。从一定意义上讲,控制了超高纯原料的技术和渠道也就掌握了集成电路制造用材料的竞争格局。我国集成电路制造材料业只有补上超高纯原料提纯净化这个产业链上的关键环节,才能打造具有市场竞争力的集成电路材料产业,并摆脱核心环节受制于人的局面。

四是产业创新要素积累不足。产业从业人员结构中高学历和高技能人才比例过低,研发投入和产业发展投入严重不足。2005年至2013年间的数据对比表明,国内半导体材料行业总体研发投入相当于同期日本信越一家公司研发投入的22.6%%;国内半导体材料行业总体产业发展投入也仅相当于其资本支出的8.2%%。亟待有关方面给予半导体材料产业更多关注和支持。

提高本地化配套率 营造良好发展环境

降低集成电路企业使用国产材料承担的风险,为材料业发展创造必要市场环境。

经过近年发展,国内集成电路产业链雏形已形成,部分集成电路制造企业在试用国产材料方面发挥了重要的扶持作用。但是,还需要研究制定普惠政策并采取切实措施,如建立国产集成电路材料应用保险基金,降低集成电路企业使用国产材料承担的风险,促进全行业多用、快用国产材料,形成全行业重视国内产业链、优先选择国内材料供应商协同发展的良性局面,为集成电路材料产业发展创造必要的市场环境。

自主创新与国际合作并重,通过市场竞争选择具有技术、团队、管理、资金等综合优势,且公司战略与国家目标契和的企业作为种子公司,通过市场机制引导国内优势产业资源整合,解决目前产业规模小、经营同质化问题。同时,利用全球集成电路产业链变革时机,引导企业实施海外并购,快速做大企业规模。

集中资源扶持龙头企业。加强国家相关部门和产业组织合作与协同,将集成电路材料领域的科技和产业扶持资金重点投向龙头企业,并依托龙头企业构建产学研合作平台,提高产业技术创新能力。

国家应加大政策的资金支持力度。目前由国外进口的半导体制造用材料进口关税和其他费率大多采用低税率或退税免税政策,而国内企业的产品出口则采用工业品对应目录的相关税率,仅此一项就使国内企业产品比国外同类产品成本升高5%%~15%%,直接导致市场竞争力的下降。希望相关部门针对半导体制造用材料设立专门的关税名录,并结合国内产业发展现状适时调整税费,使国内企业与国外企业享受公平的税费政策。同时,要加大对半导体材料产业技术开发和产业发展的资金投入。



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