
什么是电子特气呢?电子气体是指用于半导体及相关电子产品生产的特种气体。
通常半导体生产行业,将气体划分成常用气体和特殊气体两类。其中,常用气体指集中供给而且使用非常 多的气体,比如 N2、H2、O2、Ar、He 等。特种气体指半导体生产环节中,比如延伸、离子注进、掺和、洗涤、遮掩膜形成过程中使用到一些化学气体,也就是我们现在所说的电子特气,比如高纯度的 SiH4、PH3、AsH3、B2H6、N2O、NH3、SF6、NF3、CF4、BCl3、BF3、HCl、Cl2等,
电子特气按其本身化学成分可分为:硅系、砷系、磷系、硼系、金属氢化物、卤化物和金属烃化物七类。按在集成电路中不同应用途径可分为掺杂用气体、外延用气体、离子注入气、发光二极管用气、刻蚀用气体、化学气相沉积气和平衡气。在半导体工业中应用的有110余种单元特种气体,其中常用的有超过30种。
除了半导体产业,电子特气广泛应用于太阳能电池、移动通讯、 汽车 导航及车载音像系统、航空航天、军事工业等诸多领域,所以也被称为电子工业的“血液”。
可以说,如果想要发展半导体产业,电子特气不可或缺。电子特气贯穿半导体各步工艺制程,尤其在半导体薄膜沉积环节发挥不可取代的作用,是形成薄膜的主要原材料之一。又决定了集成电路的性能、集成度、成品率,特气若不合格轻则导致产品严重缺陷,重则导致整条生产线被污染乃至全面瘫痪。
在半导体领域,电子特气在半导体制造的材料成本中占比高达 13%,是仅次于硅片的第二大材料。之所以成本如此高,是因为电子特气的技术难度不低。
电子特气对纯度的要求很高,因为纯度如果没有达到要求的话,电子特气中水汽、氧等杂质组就容易使半导体表面生成氧化膜,影响电子器件的使用寿命,而电子特气中含有的颗粒杂质会造成半导体短路及线路损坏。可以说纯度的提高,对电子器件生产的良率和性能起到了至关重要的作用。
伴随半导体工业的不断发展,芯片制程不断提高,如今已经做到了5nm,快要逼近摩尔定律的极限,,相当于头发丝直径(约为0.1毫米)的二万分之一。所以这也对半导体生产的电子特气纯度亦提出了更高的要求。
电子特气纯度提升的影响因素主要包括“气体的分离和提纯”、“气体杂质检测和监控”、“气体的运输和储存”三个方面,以“气体的运输和储存”为例,高纯特气在储存和运输过程中要求使用高质量的气体包装储运容器、以及相应的气体输送管线、阀门和接口,确保避免二次污染,而且一些电子特气还具有自燃性、腐蚀性、毒性等,所以运输和存储都要特别小心。
目前全球特气市场包括美国空气化工、普莱克斯、德国林德集团、法国液化空气、日本大阳日酸株式会社等公司占据了全球电子特气90%以上的市场份额。国内市场也被这几大企业控制了85%的份额。
随着中国对半导体产业的扶持加大,芯片国产化率的不断提高,电子特气也要跟上步伐,能够做到自给自足。
以昊华 科技 为例,是国内唯一具有4N高纯硒化氢产品研制及批量生产能力的企业。高纯硒化氢产品填补了国内空白,指标达到国外先进水平。此外,它们企业的特种气体产品还包括绿色四氧化二氮、高纯硫化氢、二氧化碳-环氧乙烷混合气(熏蒸剂)、标准混合气体等。昊华 科技 与韩国大成合作建设的 2,000 吨/年三氟化氮项目,广泛应用于蚀刻、清洗、 离子注入等半导体生产工艺。
目前,昊华 科技 部分产品已实现 进口替代。公司工业级六氟化硫国内市占率约为 30%,电子级六氟 化硫市占率约为 70%,三氟化氮市占率约为 30%。
但目前的难题是,电子特气种类太多,如果要全部做到高端化,难度比较高,目前也缺乏领军型的企业。
2014年,国家集成电路产业投资基金成立,首期募集资金规模达1387亿元。基金二期募资于2019年完成,募资2000亿,也就是目前中国共募资3387亿,对设备制造、芯片设计和材料领域加大投资。
中国也立下了宏伟目标,明确提出在2020年之前,90-32nm设备国产化率达到50%,2025年之前,20-14nm设备国产化率达到30%,而国产芯片自给率要在2020年达到40%,2025年达到70%。
国家目前也开始对电子特气领域进行投资扶持,可以说随着中国对半导体产业的不断重视,国产全面替代计划终会成功!
半导体行业的产业链主要是由芯片设计 、 代工制造 、 封装测试三部分 , 以及产业链外部的材料 , 设备供应商组成 。
半导体细分领域
【设计工具】
EDA软件
半导体设计: 民德电子、欧比特(IC设计)、寒武纪(SOC芯片设计)、格科微、华微电子、力合微(芯片设计原厂)
【芯片设计】
集成电路包括存储芯片(NANDFlash、NORFlash、DRAM)、CPU、GPU、MCU、FPGA、DSP、触控与指纹识别芯片、射频前端芯片、模拟芯片。
存储芯片: 兆易创新、北京君正、国科微、聚辰股份(NORFlash)
CPU(中央处理器): 、中科曙光、长电 科技
GPU(图形处理器): 景嘉微
MCU(微控制器): 兆易创新、富满微、芯海 科技 、*ST大唐、力合微
FPGA(半定制电路芯片): 紫光国微、复旦微电、安路 科技
DSP(数字信号处理器): 国睿 科技 、四创电子、力合微
触控与指纹识别芯片: 汇顶 科技 、兆易创新
射频前端芯片: 卓胜微、三安光电、富满微、立昂微(6英寸砷化镓微波射频芯片)、艾为电子
模拟芯片: 圣邦股份、韦尔股份、汇顶 科技 、北京君正、芯海 科技 (模拟信号链)、亚光 科技 (孙公司华光瑞芯是模拟芯片研发生产商)、艾为电子
数字芯片: 晶晨股份、乐鑫 科技 、瑞芯微、全志 科技
功率芯片: 斯达半导、捷捷微电、晶丰明源
WiFi芯片: 华胜天成、博通集成
2.光电器件
LED: 三安光电(砷化镓、氮化镓、碳化硅、磷化铟、氮化铝、蓝宝石等半导体新材料所涉及的外延片、芯片)、洲明 科技 、华灿光电(LED外延片及全色系LED芯片)、聚灿光电(GaN基高亮度LED外延片、芯片)、乾照光电(全色系LED外延片和芯片)、利亚德
Miniled: 京东方A、TCL
3.分立器件包含IGBT、MOSFET、功率二极管、晶闸管、晶振、电容电阻
IGBT: 斯达半导、时代电气、台基股份、士兰微、扬杰 科技 、紫光国微、华微电子、新洁能
MOSFET: 华润微、士兰微、富满微、立昂微、扬杰 科技 、银河微电、捷捷微电、苏州固锝、新洁能
功率二极管: 扬杰 科技 、台基股份(整流管)、士兰微(快恢复二极管FRD、瞬态抑制二极管TVS、发光二极管)、银河微电、华微电子、苏州固锝
晶闸管: 捷捷微电、台基股份、捷捷微电、派瑞股份(高压直流阀用晶闸)
晶振: 泰晶 科技
电容电阻: 风华高科
4.传感器
敏芯股份(MEMS传感器)、华润微(智能传感器)、士兰微(MEMS传感器)、光莆股份(半导体光电传感器)
【代工制造】
晶圆加工: 中芯国际
开放式晶圆制造: 华润微
MEMS晶圆制造: 赛微电子
【封装测试】
长电 科技 、通富微电、华天 科技 、晶方 科技 、康强电子、华润微、大港股份、气派 科技 、华微电子、兴森 科技 (半导体测试板)、苏州固锝
【晶圆制作材料】
硅片: 沪硅产业、中环股份、立昂微(半导体硅片)、神工股份(单晶硅材料)、中晶 科技
光刻胶: 南大光电、容大感光、飞凯材料、晶瑞股份、雅克 科技 、安泰 科技
特种气体: 华特气体、雅克 科技
湿电子化学品: 江化微
靶材: 江丰电子、隆华 科技 、有研新材、阿石创(溅射靶材)、江丰电子(高纯溅射靶材)
CMP抛光材料: 安集 科技 、鼎龙股份
高纯试剂: 上海新阳、晶瑞股份、
【第三代半导体】
氮化镓GaN :富满电子、奥海 科技 (氮化镓充电器)、聚灿光电(GaN基高亮度LED外延片、芯片)、闻泰 科技 、赛微电子[6-8英寸硅基氮化镓(GaN-on-Si)、碳化硅基氮化镓(GaN-on-SiC)]、海能实业(快充氮化镓产品)、兆驰股份[兆驰半导体生产蓝绿光(GaN)与红黄光(GaAs)外延及芯片]、亚光 科技
碳化硅Sic: 露笑 科技 (碳化硅衬底片、外延片)、楚江新材、闻泰 科技 、天富能源(Sic衬底环节,参股天科合达)、三安光电(砷化物、氮化物、磷化物及碳化硅等化合物半导体新材料所涉及的外延片、芯片)、时代电气、捷捷微电、温州宏丰(碳化硅单晶研发)、紫光国微、晶盛机电(碳化硅长晶设备)、甘化科工(参股苏州锴威特半导体)、东尼电子、易事特
【设备】
光刻机:
刻蚀机: 中微公司(等离子体刻蚀设备、CPP,ICP)、芯源微(湿法刻蚀机)、北方华创
离子注入设备: 万业企业
炉管设备: 北方华创、晶盛机电
清洗设备: 北方华创、至纯 科技 (半导体湿法清洗设备研发)、芯源微
检测设备: 精测电子、华峰测控、长川 科技
物理气相沉积设备PVD: 北方华创、华亚智能(半导体设备领域结构件)
化学气相沉积设备CVD: 北方华创、晶盛机电、华亚智能(半导体设备领域结构件)
涂胶/显影机: 芯源微
喷胶机: 芯源微
原子层沉积设备ALD: 北方华创
MOCVD设备: 中微公司
半导体微组装设备: 易天股份
【其他】
华为海思半导体供应商: 铭普光磁
掩膜版: 清溢光电
PVD镀膜材料: 阿石创
镀膜设备: 立霸股份(参股拓荆 科技 )
印刷电路板PCB: 澳弘电子、协和电子、华正新材[覆铜板(CCL)]、兴森 科技 、金安国纪、迅捷兴、本川智能、胜宏 科技 、四会富仕、超声电子、奥士康、沪电股份、明阳电路、广东骏亚
单晶拉制炉热场系统: 金博股份
工业视觉装备: 天准 科技
石英晶体: 惠伦晶体、东晶电子
电容器: 江海股份、艾华集团、铜峰电子
FPC线路板: 风华高科、*ST丹邦
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