電子氣體是高科技產(chǎn)業(yè)重要的“源”材料，是集成電路制造過程中必不可少的關(guān)鍵支撐材料。業(yè)內(nèi)人士表示，中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)要實(shí)現(xiàn)從跟蹤走向引領(lǐng)的跨越，電子氣體的突破將是重要一環(huán)。
半導(dǎo)體制造過程中刻蝕、清洗、外延生長(zhǎng)、離子注入、摻雜、氣相沉積、擴(kuò)散等要使用大量的電子氣體，且電子氣體的純度對(duì)芯片質(zhì)量影響很大。隨著集成電路制程節(jié)點(diǎn)不斷縮小（已經(jīng)走到10/7納米），對(duì)電子氣體的顆粒度和雜質(zhì)含量的要求也越來越高。因此，集成電路技術(shù)快速發(fā)展，對(duì)電子氣體的品種、數(shù)量、質(zhì)量、安全性以及穩(wěn)定性等方面均提出了更高的要求。
根據(jù)國(guó)際半導(dǎo)體協(xié)會(huì)（SEMI）的數(shù)據(jù)，2016年全球半導(dǎo)體用特種氣體市場(chǎng)規(guī)模為34.7億美元，2017年增長(zhǎng)到38.9億美元，增長(zhǎng)率為12.32%。按照這個(gè)增速，2018年的市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)在45億美元左右。
據(jù)了解，目前，國(guó)際上電子氣體產(chǎn)業(yè)已經(jīng)處于非常成熟的時(shí)期，全球半導(dǎo)體用電子氣體市場(chǎng)呈現(xiàn)出寡頭競(jìng)爭(zhēng)的格局，美國(guó)空氣化工，法國(guó)液化空氣、普萊克斯，德國(guó)林德，日本大陽日酸之和占比94%以上。
國(guó)內(nèi)的半導(dǎo)體用電子氣體市場(chǎng)也主要被國(guó)外廠商占據(jù)，其中空氣化工、普萊克斯、昭和電工、英國(guó)BOC、液化空氣和日本大陽日酸6家公司合計(jì)市場(chǎng)占有率高達(dá)85%。中船重工718所副所長(zhǎng)王少波在接受《中國(guó)電子報(bào)》記者采訪時(shí)表示，半導(dǎo)體用電子氣體國(guó)產(chǎn)化將大幅降低中國(guó)芯片制造商的制造成本，提高中國(guó)芯片制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。但由于存在很高的進(jìn)入門檻，目前電子氣體的國(guó)產(chǎn)化率較低。“半導(dǎo)體制程過程中用到的83種電子氣體，其中有35%已經(jīng)實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，還有35%正在國(guó)產(chǎn)化，30%還未進(jìn)行國(guó)產(chǎn)化。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)用的7種大宗氣體仍被國(guó)外公司壟斷，但中船重工718所已立項(xiàng)完成技術(shù)研發(fā)和系統(tǒng)集成，在德淮半導(dǎo)體公司成功應(yīng)用，未來將大力開拓市場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。”王少波說。
電子氣體難全面進(jìn)入IC領(lǐng)域的三大原因
電子氣體生產(chǎn)的瓶頸很多，從原材料純度開始，到合成工藝、對(duì)溫度和壓力的控制，再到提純方法和分析方法，以及產(chǎn)品充裝過程中對(duì)雜質(zhì)的控制，每個(gè)環(huán)節(jié)都會(huì)影響整個(gè)產(chǎn)品的質(zhì)量。
從技術(shù)層面來看，國(guó)內(nèi)企業(yè)已經(jīng)基本具備了生產(chǎn)高純電子氣體的能力，但是國(guó)內(nèi)電子氣體的生產(chǎn)商還不能全面進(jìn)入集成電路等領(lǐng)域。江蘇南大光電材料股份有限公司副總裁許從應(yīng)博士向《中國(guó)電子報(bào)》記者分析了三點(diǎn)原因。
第一，本土電子氣體的生產(chǎn)和供應(yīng)商規(guī)模較小，不能為用戶提供全方位的服務(wù)。和國(guó)際巨頭公司相比，國(guó)內(nèi)的供應(yīng)商總體來說體量較小，目前大多通過低價(jià)競(jìng)爭(zhēng)的方式占領(lǐng)一點(diǎn)市場(chǎng)份額，從而導(dǎo)致價(jià)格快速下滑，利潤(rùn)很薄，甚至“賠本賺吆喝”。國(guó)內(nèi)電子氣體企業(yè)缺少提升創(chuàng)新能力的資金，以及為用戶提供全方位服務(wù)的資源。
第二，質(zhì)量穩(wěn)定性問題。電子氣體，特別是高純電子氣體是影響電子器件可靠性和成品率的重要因素。隨著電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展，對(duì)電子氣體的純度要求也越來越高，經(jīng)常需要6N級(jí)（99.9999％）甚至更高的純度，并且對(duì)電子氣體質(zhì)量的穩(wěn)定性要求也越來越苛刻。“舉一個(gè)例子，如果一種電子氣體產(chǎn)品，在集成電路制造工藝中通過驗(yàn)證，這樣的純度和質(zhì)量要求就被鎖定了。芯片制造商不希望看到產(chǎn)品的質(zhì)量有任何變化，即使是純度的進(jìn)一步提高也可能產(chǎn)生意想不到的問題。所以電子材料生產(chǎn)過程的任何改變，包括更換原料供應(yīng)商、生產(chǎn)工藝的變動(dòng)等，都必須及時(shí)通知芯片制造商，他們會(huì)根據(jù)情況決定是否重新進(jìn)行驗(yàn)證。由于國(guó)內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)的電子氣體發(fā)生過多次質(zhì)量事故，因此，影響了芯片制造商對(duì)本土電子產(chǎn)品的信任度。”許從應(yīng)對(duì)記者說。
第三，國(guó)內(nèi)電子氣體產(chǎn)品的包裝、儲(chǔ)運(yùn)未能和現(xiàn)代電子工業(yè)的要求接軌。為了節(jié)省成本，很多企業(yè)在包裝、儲(chǔ)運(yùn)等方面降低了要求，為此出現(xiàn)過種種問題。
電子氣體需求量大本土化呼聲日益增高
目前，世界半導(dǎo)體工業(yè)中心正呈現(xiàn)向中國(guó)快速轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)，因此中國(guó)對(duì)電子氣體的需求也呈現(xiàn)大幅增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。中國(guó)高速發(fā)展的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)要求關(guān)鍵的電子氣體要盡快實(shí)現(xiàn)本土化，并保證穩(wěn)定的供應(yīng)。
“特別是一些依賴進(jìn)口的品種，如激光氣等，必須盡快實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代，以保障我國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。”許從應(yīng)向《中國(guó)電子報(bào)》記者表示，“電子氣體多為易燃、易爆、劇毒，屬于控制范疇，進(jìn)口非常麻煩，運(yùn)輸周期較長(zhǎng)，這嚴(yán)重制約國(guó)內(nèi)光電子、微電子產(chǎn)業(yè)的健康穩(wěn)定發(fā)展。另外，電子氣體作為核心關(guān)鍵原材料，廣泛地應(yīng)用在國(guó)防軍工領(lǐng)域，因此，歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)將一些高純電子氣體列為敏感戰(zhàn)略物資，對(duì)中國(guó)實(shí)行技術(shù)封鎖，實(shí)施禁運(yùn)，嚴(yán)重地影響了國(guó)防、軍工、航空、航天事業(yè)的發(fā)展。”
但要真正實(shí)現(xiàn)電子氣體的大規(guī)模本土化，擺脫對(duì)進(jìn)口材料的依賴，依然任重道遠(yuǎn)。許從應(yīng)認(rèn)為，電子氣體企業(yè)必須在尊重市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)規(guī)律的前提下實(shí)現(xiàn)兼并重組，減少惡性競(jìng)爭(zhēng)和重復(fù)投資的浪費(fèi)，優(yōu)化資源的使用，提升企業(yè)的創(chuàng)新能力。企業(yè)還要更新理念，引進(jìn)6西格瑪?shù)认冗M(jìn)的質(zhì)量管理體系，配備了解IC制造等電子工業(yè)工藝制程的應(yīng)用工程師，提供配套支持和全方位的服務(wù)。他還建議，國(guó)家應(yīng)該在資金投放和稅收政策等方面，積極引導(dǎo)兼并重組，幫助強(qiáng)的企業(yè)變得更大更強(qiáng)，讓弱的企業(yè)、管理能力差的企業(yè)融入強(qiáng)的企業(yè)或自然地退出市場(chǎng)。此外，通過政策激勵(lì)，充分引導(dǎo)社會(huì)上的資金參與電子氣體產(chǎn)業(yè)建設(shè)，幫助企業(yè)做大做強(qiáng)。“相信中國(guó)一定能夠在5到10年內(nèi)形成一到兩個(gè)大型的、專業(yè)全面提供配套產(chǎn)品和全方位服務(wù)的、國(guó)內(nèi)國(guó)際知名品牌的電子氣體材料企業(yè)。”許從應(yīng)最后說。
任何一種電子氣體要打入半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，至少要面對(duì)三個(gè)難關(guān)：驗(yàn)證氣體的性能、量產(chǎn)實(shí)績(jī)以及客戶端的認(rèn)可程度。王少波告訴《中國(guó)電子報(bào)》記者，目前在電子氣體國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程中，通過客戶的測(cè)試驗(yàn)證、取得客戶的認(rèn)可還存在一定的困難。因此，他認(rèn)為，發(fā)展國(guó)內(nèi)電子氣體產(chǎn)業(yè)，需要國(guó)家落實(shí)和完善對(duì)該類企業(yè)的財(cái)稅、資金等優(yōu)惠政策支持，加大財(cái)政資金、大基金和金融部門的扶持力度，引導(dǎo)集成電路廠家使用國(guó)產(chǎn)電子氣體，從而幫助企業(yè)把握發(fā)展機(jī)遇，加快企業(yè)技術(shù)進(jìn)步和做大做強(qiáng)。從企業(yè)的角度看，應(yīng)努力提升技術(shù)創(chuàng)新和管理水平，加大對(duì)電子氣體共性、基礎(chǔ)、關(guān)鍵技術(shù)的系統(tǒng)研發(fā)力度，提高品質(zhì)意識(shí)、管理理念和安全管理水平，用連續(xù)、穩(wěn)定的產(chǎn)品和良好的服務(wù)贏得客戶的信任。
節(jié)選自中國(guó)電子報(bào)、電子信息產(chǎn)業(yè)網(wǎng)
