芯片制造的核心材料,被美法德日四国垄断,国产替代计划全面加速

芯片制造的核心材料,被美法德日四国垄断,国产替代计划全面加速,第1张

2018 年全球集成电路用电子气体的市场规模达到 45.12 亿美元,同比增长 16%,中国集成电路用电子特气的市场规模约 4.89 亿美元。半导体用电子特气行业增速高,庞大的市场规模,让电子特气的国产替代计划全面加速!

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!

特种的气体,用于半导体的高纯度气体(或者叫电子气体)是一种生产半导体、液晶、太阳能电池等各种电子产品时使用的特殊的高纯度气体。从大的方面来说,有用于制作半导体配线的气体材料、用于蚀刻(进行半导体细微加工工程)、用于生产设备清洁工艺的气体。

比方说,三氟化氮是被广泛应用于生产设备的清洁气体(Cleaning Gas),六氟化钨是作为半导体的钨配线材料,其需求正急剧上升。

作为NAND(非挥发性存储半导体)、DRAM(挥发性存储半导体)等存储半导体的蚀刻气体(Etching Gas),氯气、溴化银、氟甲烷、四氟化碳、八氟环丁烷、六氟丁二烯等的需求正在增长。

扩展资料

电子特气是集成电路、平面显示器件、化合物半导体器件、太阳能电池、光纤等电子工业生产中不可缺少的基础和支撑性材料,被广泛应用于薄膜、掺杂、腔室清洗、光刻、刻蚀、清洗、载气、保护气等工艺。2018年电子特气在半导体前道制造所需材料中占比高达18%。

中国电子特气的发展对我国半导体芯片产业的发展起着至关重要的作用,也直接关系到国民经济发展和国家战略安全。

日韩贸易摩擦把半导体材料对一个国家的重要性体现得淋漓尽致,仅仅高纯度氟化氢,光刻胶和氟化聚酰亚胺三种产品就能对整个韩国国民经济构成严重影响。日韩半导体材料事件也为国内半导体产业敲响了警钟,未来半导体材料的国产化进程将会加速。

参考资料来源:百度百科-电子特气

电子特气为什么需要用四氟化硅

近年来,随着国家的对于集成电路产业的重视以及资本的支持,国内的集成电路产业发展迅速,但是与国外仍有不小的差距,特别是在上游的半导体材料等领域,更是差距巨大。

不过,随着国内半导体制造的崛起,也推动了半导体材料的国产化进程。

从近几年大陆半导体材料、设备的需求占比来看,大陆半导体材料市场规模占全球的比重由 2013 年的约 4%提升到 2018 年的约 16%,大陆半导体设备市场规模占全球比重由 2016 年的约 16%提升到 2018 年的约 20%。

可预见的未来,国内半导体产能的增加将进一步带动本地半导体材料需求。

虽然目前各大主要品类的半导体材料领域均有国内企业涉足,但整体对外依存度仍在 60%以上,特别地,大尺寸半导体硅片、光刻胶、电子特气等材料更为依赖进口,进口替代空间巨大。

不久前,我们为大家介绍了中国在半导体制造所需的关键材料——光刻胶领域的现状。今天再来为大家介绍另一种半导体制造所需的关键材料——电子特气的国产化布局。四氟化


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