半导体的上游原材料有哪些

梳理半导体上游材料公司芯片的上游材料，其实在介绍国家基金二期的文章里也简单提到过。今天我们再做一次物质面的全面梳理。半导体材料包括光刻胶、靶材、特殊气体等。，这个应该很多朋友都知道。目前这些半导体材料只有15%左右是国产的。在国外封锁相关产业链的情况下，国内替代仍然是重点。从机构披露的报告来看，半导体上游材料的报告数量在增加，未来国产化趋势仍将持续。这些材料可分为三类:基础材料、制造材料和包装材料。基本材料基本上，材料可以分为硅片和化合物半导体。硅片是集成电路制造过程中最重要的原材料。相关上市公司:上海新阳、晶盛机电、中环股份。化合物主要指砷化镓(gaas)、氮化镓(gan)和碳化硅(sic)等。最近热炒的氮化镓也在其中，所以并不新鲜。上市公司:三安光电、文泰科技、海特高新、士兰威、福满电子、耐威科技、海陆重工、云南锗业、赣兆光电等。制造材料。制造材料可分为六大类:电子专用气体、溅射靶材、光刻胶、抛光材料、掩膜、湿式电子化学品。电子特种气体特种气体是特种气体的一个重要分支，是集成电路(ic)、显示面板(LCD、有机发光二极管)、光伏能源、光纤电缆等电子工业生产中不可或缺的原料。它广泛应用于薄膜、光刻、刻蚀、掺杂、气相沉积、扩散等工艺中，其质量对电子元器件的性能有重要影响。相关上市公司:华特燃气、雅克科技、南大光电、杭氧股份。溅射靶在高科技芯片产业中，溅射靶材是VLSI制造的必备原材料。它利用离子源产生的离子在高真空中加速聚集形成高速离子束，轰击固体表面。离子与固体表面上的原子交换动能，使得固体表面上的原子离开固体并沉积在基底表面上。被轰击的固体是溅射沉积薄膜的原料，称为溅射靶。靶材是溅射工艺的核心材料。目前a股市场从事溅射靶材的上市公司只有四家:阿诗创、友研新材、江峰电子、龙华科技。光刻胶光刻胶是电子领域微图形加工的关键材料，在半导体、LCD、PCB等行业的生产中发挥着重要作用。光刻胶是通过光化学反应将所需精细图形从掩膜版转移到加工基板上的图形转移介质，是光电信息产业中精细图形电路加工的关键材料。上市公司:南大光电、李强新材料、景瑞、荣达光敏、金龙机电、飞凯材料、江华微等光泽剂一般指cmp化学机械抛光工艺中使用的材料，一般可分为抛光垫、抛光液、调节剂和清洁剂，其中前两者最为关键。抛光垫的材料一般为聚氨酯或含饱和聚氨酯的聚酯，抛光液一般由超细固体颗粒磨料(如纳米二氧化硅、氧化铝颗粒)、表面活性剂、稳定剂、氧化剂等组成。上市公司:鼎龙(抛光垫)、安吉科技(抛光液)。掩模板又称光掩模、光掩膜、光刻掩膜，是半导体芯片光刻工艺中设计图案的载体。上市公司:菲利帕和应时。湿电子化学品又称超净高纯试剂，是指半导体制造过程中使用的各种高纯化学试剂。上市公司主要包括:多氟多、景瑞、江华微。包装材料封装材料可细分为六大类:芯片键合材料、键合线、陶瓷封装材料、引线框架、封装基板和切割材料。芯片键合材料是一种利用键合技术将芯片与基底或封装基板连接起来的材料。上市公司:飞凯材料、宏昌电子陶瓷封装材料是一种电子封装材料，用于承担电子元器件的机械支撑、环境密封和散热等功能。相关上市公司:三环集团封装基板是封装材料中最昂贵的部分，主要起到承载保护芯片，连接上层芯片和下层电路板的作用。相关公司:兴森科技、深南电路键合线，半导体用键合线，用于焊接连接芯片与支架，承担芯片与外界的关键电连接功能。相关上市公司主要有:康强电子引线框架作为半导体的芯片载体，是通过键合线实现芯片内部电路端子与外部电路(pcb)之间的电连接，形成电气回路的关键结构部件。相关上市公司:康强电子材料切割，目前主流的切割方式分为两类，一类是用划线系统切割，一类是用激光切割。相关上市公司主要有:戴乐新材料2018年，全球半导体材料销售额为519亿美元，占比矩阵材料(23.4%)、制造材料(38.7%)和封装材料(28%)。

刘明院士

在10月22日下午举行的2020中国计算机大会上，刘明院士作了题为《集成电路的创新与发展》的大会报告，其中谈到中国集成电路的现状以及她的个人思考。

刘明称，中国IC产业发展的有利之处可以用三个短语概括：市场巨大、政府重视和资本热捧。

“首先看市场，2019年中国集成电路的进口额是3000亿美元。2019年整个IC全球的销售额大概4500亿美元，所以大部分都被中国买来了。”此外，政府对集成电路产业高度重视，出台产业发展相关政策。在资金方面，中央成立了集成电路产业的专项基金，首期是1387.2亿，二期超过了2000亿。各个地方政府都成立了地方的专项资金来支持中国集成电路的发展。

刘明介绍，在2010年到2019年10年间，中国集成电路的年均复合增长率超过了20%，同期国际的年均符合增长率大概是5%，中国的增长速率远高于全球水平。2020年上半年，整个销售额也达到了3539亿，同比增长了16.1%。

再看整个的集成电路三个方面——测封、制造和设计的比例。她介绍，2015年到2020年的第一季度，中国这三个方面的比例正在逐步优化。

“从过去的大封测、小制造、小设计，到现在的大设计、中封测、中制造方向的演进。但是即使如此快速的发展，到了2020年国产芯片的自给率也只有16.7%。”

中国集成电路的现状

刘明从材料、设备和制造技术等角度进一步分析中国集成电路的现状。

她表示，半导体的主要材料，从硅片到掩模版、光刻胶等领域由日本厂商占领。其它材料比如电子特气、抛光液和抛光垫等领域的市场份额由美国厂商占领。“国产的硅片大部分都用在分离器件、太阳能电池等领域里，而在集成电路制造领域国产硅片的比例非常低。”

设备方面，“中国集成电路设备各环节的平均占有率（包括低端的后端的设备）是14%，而光刻设备、离子注入等核心设备都来源于欧美国家，国产率不足5%。如果对比先进的28nm特别是18、14nm以下的技术，国产占有率更低。”

“再看制造技术，我们的工艺制成落后大概2到3代，同时体量特别小。”“大家不要光盯着尖端的技术，我们的基础是否夯实也非常重要。”

刘明还提到中国集成电路的另一大特点——产业发散。不同于全球集成电路企业并购频繁、高度聚集，中国的企业如雨后春笋，层出不穷。“2004-2019年，中国IC产值增加20倍，企业数增加300倍，设计企业突破4000家。”

她在报告中指出科学研究与产业发展的关系，认为科学研究需要积累，前瞻研究转换成市场应用需要再次创新和时间周期。“中国目前商业模式的创新是非常有活力，也很有资源，但是底层技术和基础产业如何坚守和获得支持，也值得我们深思。”

集成电路如何发展？

“集成电路成了一级学科，很多人都在问，你们觉得要怎么发展？”

在刘明看来，新技术不断出现是集成电路领域最大的特点。“材料、设备、工艺、软件、硬件的整体提升，才能让这个行业整体提升，其实是一个微观世界的庞大系统工程。这个行业融合了电子信息、物理、化学、材料、工程、自动化等等多学科的交叉，其实需要综合的知识背景，交叉的技术技能融合创新的素质，才能在这个行业里游刃有余。”

她认为，美国IC产业之所以强大是源于他们对STEAM基础学科的高度重视（STEM是科学、技术、工程、数学四门学科英文首字母的缩写），所谓功夫在诗外。大学教育无论改了多少专业都应该以通识教育为主，夯实基础，学生能够有学习的能力和独立思考的能力更重要。

“应该坚持市场经济，按产业规律办事，避免更多的行政干预。改善产业环境、税收调节以及产品的迭代机制， 健康 的资本，技术的积累、创新的机制都对这个行业的良性发展至关重要。”

刘明表示，核心的知识产权和技术发展没有捷径和弯道，“有弯道别人也走了不会留给我们”，夯实基础、长远布局非常重要。另外，她还提到应加强知识产权和企业家财产权的保护、坚持改革开放等。

刘明，1964年4月出生于江西丰城，1998年于北京航空航天大学获博士学位。现任中国科学院微电子研究所研究员、博士生导师、中国科学院微电子器件与集成技术重点实验室主任。2015年当选为中国科学院院士。

刘明长期致力于微电子科学技术领域的研究，在存储器模型机理、材料结构、核心共性技术和集成电路的微纳加工等方面做出了系统性和创造性的工作。她的代表性成果包括：建立了阻变存储器（RRAM）物理模型，提出并实现高性能RRAM和集成的基础理论和关键技术方法。

校对：栾梦

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