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    打破技術“卡脖子”|電子特氣國產化替代加速

    導言:

    電子特氣是集成電路、光電子、微電子,特別是超大規模集成電路、半導體發光器件和半導體材料制造過程中不可缺少的關鍵基礎性材料,是僅次于硅片的第二大晶圓制造材料,被列入工信部《重點新材料首批次應用示范指導目錄》。




    長期以來,電子特氣市場始終被海外廠商占據市場主導,頭部四家公司全球市占率超過90%。而在國內,關于集成電路生產用的電子特氣,我國僅能生產約20%的品種,其余均依賴進口。如何打破電子特氣領域的卡脖子問題并逐步實現國產化替代,也成為決定我國芯片自主可控的一項重要因素。

    01


    什么是電子特氣?

    在電子半導體領域里,電子氣體廣泛應用于離子注入、刻蝕、氣相沉積、摻雜等制程工藝中,被稱為集成電路、液晶面板、LED及光伏等材料的“糧食”和“血液”,并直接決定著電子半導體器件的性能優劣。

    比如在芯片制造領域,電子特氣的需求量僅次于大硅片,其在晶圓制造過程中占材料成本的14%左右,幾乎滲透到集成電路生產的每個環節,對集成電路的性能、集成度和成品率都有較大影響。

    舉例來說,在光刻環節,以氦氖氪氙為主的混合氣體是不可或缺的材料,并決定著芯片制程精度,影響流片良品率。具體來看,光刻機激光腔體注入混合氣體后才能發射出特定波長和能量的激光,進而去除芯片表層的光刻膠,在芯片表面形成納米級的電路圖。如果氣體純度不夠或配比不精準,哪怕0.1克甚至更低的質量變化,都會失之毫厘,謬以千里。

    02


    市場格局及行業壁壘


    從發展現狀來看,全球電子特氣行業集中度高,寡頭壟斷明顯。其中,海外廠商占據市場主導,頭部四家公司全球市占率超過90%。

    在殘酷的高科技爭奪戰中,芯片及各制造環節的“卡脖子”問題始終是民族工業之痛。而我國電子特氣行業被海外廠商長期“卡脖子”的主要原因如下:

    ● 認證壁壘:集成電路領域的客戶在選擇電子特氣供應商時,要對廠商和產品進行2輪審核,所以電子特氣獲得認證至少需要2年時間。一旦獲得客戶認可,不會輕易更換供應商??梢哉f,認證是連接客戶和設備商的紐帶,只有通過資質認證,才有可能打入頭部企業的供應鏈,打開高端供應渠道。


    ● 市場壁壘不少芯片巨頭已和電子特氣供應商建立了長期的合作關系,形成了穩固的上下游產業鏈。在此背景下,國內電子特氣企業缺少上機檢測的機會,很難實現從0到1的突破。


    ● 技術壁壘在芯片加工過程中,微小的氣體純凈度差異將導致整個產品性能的降低或報廢。據介紹,電子氣體純度往往要求5N以上級別(5N表示純度為99.999%),同時還要將氣體中的金屬元素雜質含量凈化到10的負9次方級別至10的負12次方級別。氣體純度每提高一個層次,都對純化技術提出了更高的要求,技術難度也將顯著上升。



    據中國工業氣體工業協會統計數據顯示,集成電路生產用的電子特氣,我國僅能生產約20%的品種,其余均依賴進口。在國家鼓勵關鍵戰略材料供應鏈自主可控和市場需求的雙重推動下,部分電子特氣已經逐漸實現國產化,國內企業進入者增多。

    山東華宇同方主要從事電子級高純特氣和鋰電添加劑的研發、生產與銷售,是聯想控股成員企業聯泓新科在半導體材料和新能源材料領域的重要布局。山東華宇同方的全資子公司——北京華宇同方化工科技開發有限公司深耕電子特氣領域二十余年,掌握多項電子級特種氣體提純關鍵技術,實現了擁有完全自主知識產權的電子級氯化氫和氯氣產品的國產化突破,打破了國外公司的壟斷,主要客戶包括臺積電、新傲科技等行業知名半導體企業。



    03


    政策支持與未來前景



    因電子特氣產品的重要性,其已成為各國攻克的目標。據介紹,韓國近期宣布實現了高純度氯化氫的國產化,本土企業在電子特氣上的突破使其有望逐步擺脫產業鏈對日本等國家的依賴。

    而自2009年以來,我國電子特氣行業也獲得了國家政策的大力扶持,助力行業打破國外廠商壟斷。

    2021年12月

    工信部發布的《重點新材料首批次應用示范指導目錄(2021版)》提出,將發展包括特種氣體在內的198種先進基礎材料。


    2019年12月

    工信部發布的《重點新材料首批次應用示范指導目錄(2019版)》提出,將用于集成電路和新型顯示的電子氣體的特種氣體——高純氯氣、三氯氫硅、氯化氫、氧化亞氮等列為重點新材料。


    2017年01月

    工信部等四部委首次提出“加快高純特種電子氣體研發及產業化,解決極大規模集成電路材料制約”。



    一系列利好政策的引導下,我國本土企業正積極突破技術瓶頸,努力搭建電子特氣的“造血體系”。由于本土電子特氣廠商擴產速度快、人工及原材料成本低,一旦相關技術實現突破,產品競爭力將遠勝于海外企業。長遠來看,我國高端電子特氣國產替代勢在必行、增長空間廣闊。

    據中國半導體行業協會數據顯示,我國電子特氣市場規模在過去十年翻了一番,2020年達到了150億元。預計2024年我國電子特氣市場規模將提升到230億元,4年CAGR為11.28%,屆時我國將占據全球6成的市場。


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