天津市半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向及對(duì)策研究

韓秀棟，王熙大，王亞會(huì)，李競(jìng)強(qiáng)

(1.天津市高技術(shù)研究發(fā)展中心 天津 300051；2.天津紹聞迪康科技咨詢有限公司 天津 300042)

0 引 言

“十三五”以來，我國(guó)各級(jí)政府部門出臺(tái)了多個(gè)科技領(lǐng)域相關(guān)政策，以及由國(guó)家指導(dǎo)性政策衍生的多個(gè)具體實(shí)施規(guī)劃及舉措，旨在促進(jìn)我國(guó)新材料產(chǎn)業(yè)及技術(shù)的發(fā)展，為我國(guó)新材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向提出了戰(zhàn)略性建議。結(jié)合天津市產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀，發(fā)展天津市新材料產(chǎn)業(yè)需秉承如下2條發(fā)展思路：一是針對(duì)已初步形成產(chǎn)業(yè)鏈的領(lǐng)域進(jìn)行“強(qiáng)鏈補(bǔ)鏈”，抓住“技術(shù)上由弱到強(qiáng)、產(chǎn)業(yè)上由點(diǎn)及面”的重點(diǎn)，促進(jìn)企業(yè)聯(lián)動(dòng)發(fā)展；二是針對(duì)已具備產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)的“卡脖子”技術(shù)點(diǎn)、重大工程用新材料、前沿材料等重點(diǎn)扶持，打造具有“高精尖”技術(shù)水平的優(yōu)勢(shì)產(chǎn)品，形成有特色、有亮點(diǎn)的代表性產(chǎn)業(yè)。

1 天津市半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

天津市半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展經(jīng)歷多年的技術(shù)積累和成果堆疊，已形成初具規(guī)?；⑾到y(tǒng)化、多元化的產(chǎn)業(yè)版圖，但面臨的“瓶頸”挑戰(zhàn)也不容忽視。尤其在產(chǎn)業(yè)鏈上游材料支撐方面，天津市現(xiàn)有企業(yè)在所屬細(xì)分領(lǐng)域雖已形成自有的生產(chǎn)體系和主流產(chǎn)品定位，但許多高端產(chǎn)品仍嚴(yán)重依賴進(jìn)口，需要長(zhǎng)期的技術(shù)攻關(guān)。中游制造方面，天津市半導(dǎo)體器件領(lǐng)域涉及集成電路、射頻器件等多種產(chǎn)品，擁有中芯國(guó)際、中環(huán)半導(dǎo)體等多家知名企業(yè)，而且正通過創(chuàng)新探索，不斷縮小與國(guó)際領(lǐng)先水平的差距。因此，天津市的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展雖在技術(shù)上不能都達(dá)到領(lǐng)先水平，但具備一定的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，發(fā)展方向明確。

2 天津市半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展條件

2.1 天津市半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展劣勢(shì)

天津市半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈雖已初具規(guī)模，但產(chǎn)業(yè)發(fā)展整體技術(shù)水平較上海、江蘇、浙江等產(chǎn)業(yè)密集地區(qū)仍存在很大差距。究其原因：一是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)集中程度低，個(gè)別技術(shù)環(huán)節(jié)缺少相應(yīng)企業(yè)技術(shù)支撐，產(chǎn)業(yè)鏈上仍存在缺失點(diǎn)；二是某些重要環(huán)節(jié)僅有一兩家相關(guān)企業(yè)，規(guī)?；蚣夹g(shù)水平缺乏競(jìng)爭(zhēng)力導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)鏈存在薄弱點(diǎn)；三是現(xiàn)有各企業(yè)所在領(lǐng)域的高端技術(shù)多處于國(guó)際壟斷的局面，技術(shù)提升面臨的壁壘高、難度大，取得研發(fā)成果突破需投入大且周期長(zhǎng)；四是本土上下游企業(yè)之間缺乏相互了解，缺少溝通合作，導(dǎo)致企業(yè)在尋找合作伙伴時(shí)往往“舍近求遠(yuǎn)”，以致錯(cuò)失本土企業(yè)聯(lián)動(dòng)發(fā)展的好機(jī)會(huì)。

2.2 天津市半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)政策助力

為促進(jìn)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展，市科技局發(fā)布了《天津市科技創(chuàng)新“十三五”規(guī)劃》、市工信局發(fā)布了《天津市工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》、市政府辦公廳印發(fā)了《天津市新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展三年行動(dòng)計(jì)劃(2018—2020年)》，都著重提到發(fā)展半導(dǎo)體相關(guān)技術(shù)，并加大對(duì)產(chǎn)業(yè)內(nèi)共性關(guān)鍵技術(shù)的扶持力度，助力天津半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

2.3 天津市半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢(shì)頭正盛

得益于優(yōu)質(zhì)政策的引導(dǎo)和扶持，多家企業(yè)得到良好發(fā)展，其中不乏國(guó)內(nèi)乃至國(guó)際知名的行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)。這些領(lǐng)軍企業(yè)的存在對(duì)于天津市半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有著良好的示范效應(yīng)，領(lǐng)軍企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大可以為上游供應(yīng)商提供更多的訂單支持，同時(shí)取得的先進(jìn)技術(shù)也可以為下游客戶提供性能更優(yōu)異的產(chǎn)品。因此，支持領(lǐng)軍企業(yè)的發(fā)展能夠帶動(dòng)上下游共同發(fā)展，產(chǎn)生聯(lián)動(dòng)效應(yīng)，對(duì)于整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈有著舉足輕重的意義。

3 天津市半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展建議

半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)鏈包含的環(huán)節(jié)非常多，結(jié)合天津市半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)和現(xiàn)狀，發(fā)展半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)一方面需要發(fā)展現(xiàn)有的薄弱技術(shù)點(diǎn)，另一方面需重點(diǎn)彌補(bǔ)產(chǎn)業(yè)鏈上缺失的環(huán)節(jié)。各環(huán)節(jié)的發(fā)展方向可以從國(guó)內(nèi)與國(guó)際的差距中尋求答案。

3.1 研發(fā)高端材料，消除進(jìn)口依賴

3.1.1 大尺寸硅晶圓

硅晶圓是半導(dǎo)體制造業(yè)中占比最大的材料之一，從全球來看，硅晶圓產(chǎn)業(yè)具有極高的壟斷性，而且硅晶圓尺寸越大、純度越高，壟斷程度就越嚴(yán)重。僅日本信越、勝高兩大巨頭就瓜分全球一半的市場(chǎng)份額。8英寸(203.2mm)和 12英寸(304.8mm)硅晶圓是市場(chǎng)的主流，但目前國(guó)內(nèi) 12英寸(304.8mm)硅晶圓幾乎全部依賴進(jìn)口。 昇雖已有上海新 、天津中環(huán)等國(guó)內(nèi)企業(yè)在大尺寸硅晶圓領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)零突破，但面臨巨大的市場(chǎng)需求，國(guó)內(nèi)自給能力明顯不足。

3.1.2 高純特種氣體

特種氣體是整個(gè)半導(dǎo)體行業(yè)的關(guān)鍵原材料之一，可謂半導(dǎo)體制程的“血液”和“糧食”。隨著半導(dǎo)體集成電路技術(shù)的發(fā)展，對(duì)特氣純度和質(zhì)量的要求也越來越高。國(guó)際高純特氣市場(chǎng)幾乎被國(guó)外企業(yè)壟斷，國(guó)內(nèi)從事特氣研發(fā)生產(chǎn)的代表性企業(yè)有江蘇南大光電、佛山華特、中船重工、天津綠菱等，近年來已取得一定突破，但產(chǎn)品種類還不夠豐富，技術(shù)水平相對(duì)高端集成電路工藝要求仍存在差距，產(chǎn)品純度和質(zhì)量尚不能與國(guó)際巨頭比肩。我國(guó)高純特種氣體市場(chǎng)需求量巨大，目前雖已擺脫完全依賴進(jìn)口的狀態(tài)，但國(guó)內(nèi)企業(yè)與國(guó)際巨頭分庭抗禮仍需時(shí)日。

3.1.3 封裝材料

封裝是芯片生產(chǎn)完成后必不可少的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對(duì)微電子產(chǎn)品的質(zhì)量和競(jìng)爭(zhēng)力影響極大。目前，我國(guó)在環(huán)氧樹脂、有機(jī)硅樹脂及固態(tài)熒光膠膜等封裝材料細(xì)分領(lǐng)域仍不能擺脫受制于人的現(xiàn)狀，與日、美、韓的技術(shù)水平依然存在差距。隨著康美特、德邦先進(jìn)硅、德高化成等國(guó)內(nèi)企業(yè)在不同細(xì)分領(lǐng)域重點(diǎn)研發(fā)尋求突破，國(guó)產(chǎn)替代及先進(jìn)材料近年來不斷涌現(xiàn)，同時(shí)芯片產(chǎn)品類型的日益豐富和封裝方式的逐步革新，對(duì)封裝材料和封裝技術(shù)也不斷提出新的考驗(yàn)。

3.1.4 拋光液

化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)是集成電路制造過程中實(shí)現(xiàn)晶圓全局均勻平坦化的關(guān)鍵工藝。拋光機(jī)、拋光液和拋光墊是CMP工藝的3大關(guān)鍵要素。我國(guó)高端半導(dǎo)體制造企業(yè)所需的拋光液和拋光墊嚴(yán)重依賴進(jìn)口，產(chǎn)業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展受到極大限制。國(guó)外主要的 CMP拋光液生產(chǎn)企業(yè)包括美國(guó)普萊克斯、杜邦、日本福吉米等，由于拋光液的生產(chǎn)技術(shù)門檻很高，國(guó)內(nèi)企業(yè)目前僅實(shí)現(xiàn)中低端產(chǎn)品國(guó)產(chǎn)化，高端芯片領(lǐng)域的產(chǎn)品技術(shù)和質(zhì)量與國(guó)外廠家差距仍然較大。

3.2 開發(fā)拳頭產(chǎn)品，打造品牌企業(yè)

射頻器件是無線通訊必不可少的基礎(chǔ)構(gòu)成，濾波芯片是其重要部件之一，也是射頻前端市場(chǎng)中最大的業(yè)務(wù)板塊。就濾波器市場(chǎng)而言，日、美等巨頭霸占高達(dá) 90%的市場(chǎng)份額，國(guó)內(nèi)知名手機(jī)廠商華為、OPPO等均采用進(jìn)口濾波器。國(guó)內(nèi)企業(yè)因缺少技術(shù)優(yōu)勢(shì)，在國(guó)際市場(chǎng)上暫無一席之地。5G時(shí)代即將帶動(dòng)國(guó)內(nèi)濾波器需求量暴增，濾波器亟待實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)替代，因此面向 5G通訊的微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)及無線通信FBAR濾波芯片的研發(fā)及生產(chǎn)意義重大。

3.3 彌補(bǔ)缺失環(huán)節(jié)，形成串聯(lián)產(chǎn)業(yè)鏈

半導(dǎo)體鍍膜所用的濺射靶材制造標(biāo)準(zhǔn)要求極其嚴(yán)苛，技術(shù)壁壘也極高。目前全球?yàn)R射靶材行業(yè)的先進(jìn)技術(shù)和市場(chǎng)份額主要掌握在美、日少數(shù)公司手中，我國(guó)超高純?yōu)R射靶材受制于人現(xiàn)狀持續(xù)已久。近幾年隨著國(guó)產(chǎn)靶材龍頭企業(yè)江豐電子的崛起逐漸有所改善，打破了國(guó)際壟斷格局。天津市半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在濺射靶材方面缺乏產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，建議鼓勵(lì)現(xiàn)有企業(yè)針對(duì)半導(dǎo)體用超高純?yōu)R射靶材進(jìn)行技術(shù)突破，并借助優(yōu)質(zhì)的招商政策引進(jìn)具有相關(guān)技術(shù)的高新企業(yè)，扶持項(xiàng)目落地，完善缺失的產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)。

綜合來看，天津市半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展已占據(jù)政府持續(xù)關(guān)注和大力扶持的“天時(shí)”，同時(shí)擁有產(chǎn)業(yè)鏈基礎(chǔ)和龍頭示范企業(yè)的“地利”。在此“天時(shí)地利”兼?zhèn)涞那疤嵯?，建議進(jìn)一步加強(qiáng)企業(yè)間的交流合作和人才的引進(jìn)培育，打造“人和”，形成相互銜接、融合互動(dòng)的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，推介筑巢引鳳、引智育才的海河英才政策，以創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展，為“五個(gè)現(xiàn)代化天津”建設(shè)添勁助力。