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IC產業的發展為材料業帶來商機

2010-10-20
關鍵詞: 多晶硅 硅材料 28nm

目前,我國硅單晶產量大約為3000噸,約為世界總產量的25%,但多為8英寸以下晶體,IC級多晶硅全部依賴進口。國內集成電路所用材料的主流仍然為8英寸硅片。
  目前,世界集成電路的產值近3000億美元,它帶動了產值萬億元以上的電子產品,可以說集成電路已經成為世界的支柱產業。IC產業的發展為材料業帶來商機。

    國內需求不斷加大

    從硅集成電路發展趨勢來看,目前國際上硅集成電路已實現65nm~45nm量產,預計2014年為32nm~28nm,2019年為16nm,2030年硅集成電路的特征尺寸將達到10nm。此后,摩爾定律將失效。
    全球硅單晶的年產量已超過1萬噸,以12英寸為主流產品,2009年已占硅片產量的56%,主要用于45nm、32nm技術結點;直徑為18英寸的硅片將在2014年32nm~28nm技術結點開始商業應用,現已有樣片試用;更大尺寸(27英寸)的硅片也在籌劃中。
  目前,我國硅單晶產量大約為3000噸,約為世界總產量的25%,但多為8英寸以下晶體,IC級多晶硅全部依賴進口。國內集成電路所用材料的主流仍然為8英寸硅片,市場需求量呈不斷增長趨勢,且伴隨著國家電網、高速鐵路、大型水利工程等一大批項目的開工,以及我國國民經濟的高速發展對制作高電壓、大功率集成電路區熔硅材料的需求不斷增加,主要體現在4英寸~6英寸區熔硅片上。在上述廣闊市場的帶動下,國內各相關企業紛紛對大直徑硅單晶(8英寸~12英寸)進行了深入研究和快速產業化,力爭滿足市場需求。
  天津市環歐半導體材料技術有限公司目前區熔硅年產量為50余噸,其技術和產量位居全球第三,是國內最大的區熔硅材料專業制造企業。目前正開發直拉6英寸、8英寸重摻襯底片及擴大大功率器件所需區熔硅片的生產規模。

    重大專項帶動材料發展

  “極大規模集成電路制造裝備及成套工藝專項”中涉及眾多的集成電路材料分項,涵蓋了從生產設備、材料、器件、軟件設計、封裝測試等各個方面,特別是在材料方面支撐極大規模集成電路制備的關鍵材料,與企業目前的研究重點和市場方向緊密結合,因此通過實施這些項目,可使材料企業得到以下發展機會:
  首先,形成具有核心自主知識產權產品。掌握制備集成電路材料的關鍵核心技術,打破國外技術封鎖,形成從原料、設備、人員到應用的全面的、成套的工藝。
  其次,提升企業自主創新能力。通過實施專項項目,可提高企業項目管理水平、培養科技創新人才、購置必備的生產和檢測設備,有效提高企業自主創新能力。
  最后,為企業帶來巨大的經濟效益。以高附加值的創新產品開拓市場,打破國外對技術和產品的封鎖,不僅能為企業自身賺取更多利潤,同時也能解決經濟社會發展的重大瓶頸問題,提高國家經濟收入。
  企業應充分利用專項資金,切實加強基礎研究,緊緊圍繞電子信息產品和新能源產業發展需求,突出重點,提高集成電路材料企業自主創新能力;以推動集成電路材料結構升級為主線,以量大面廣的高性能材料為突破口,大力發展關鍵技術和平臺技術,積極改造傳統產業,促進新興產業發展;積極推進科技成果的應用和轉化。

    應從多晶硅原料入手

  集成電路材料的生產涉及眾多領域,包括多晶硅原料的制備、高精度設備的制造、高純輔料的制備等。目前限制國內集成電路材料發展的主要因素為多晶硅原料和設備依靠進口,受國外原料、設備和技術的限制。截至目前,我國IC級多晶硅原料還全部依靠進口,太陽能級多晶硅原料也存在產量上的不足,2009年我國多晶硅缺口仍達45%。因此,從多晶硅原料入手,突破傳統多晶硅原料制備工藝,制造出高純度電子級多晶硅原料是發展集成電路材料的必要支撐條件。
  從提高硅集成電路的性能價格比來看,增大直拉硅單晶的直徑,仍是今后硅單晶發展的大趨勢。預計2014年后,18英寸的直拉硅單晶將投入生產。從進一步縮小器件的特征尺寸,提高硅IC的速度和集成度來看,研制適合于硅納米工藝技術所需的高純、大直徑和無缺陷硅外延片(包括SOI和應變硅等)會成為硅材料發展的主流。
  在集成電路材料行業,我國與世界先進水平的差距短期內很難消除,但隨著新材料、新工藝、新理論的快速發展,我們不妨另辟蹊徑,在未來的生物技術和材料、納米技術和材料、量子技術和材料等技術領域早早起步,以免在未來的競爭中仍處于劣勢。

    需要政策支持

  近年來,我國出臺了許多促進電子信息產業、集成電路及其材料的優惠政策,但這些優惠政策主要被整機、集成電路、軟件產業享有。進口原材料關稅倒掛使國內集成電路材料行業發展遭遇困難,多晶硅原料出現供不應求的局面,國外供應商大幅度漲價,進口多晶硅不但價格暴漲,還需繳納進口關稅。長此以往,不利于國內集成電路材料企業的可持續發展。
    同時,對集成電路生產所需的各類設備和其他材料未列入政策優惠范圍,這使國產集成電路設備和材料與國外產品在價格上的優勢大大縮小,特別是在附加值較低的半導體材料產品上,這一影響更為明顯,個別國產半導體材料甚至比同類進口產品的價格還要高。這給國內半導體設備與材料行業發展帶來了極大的阻力。
    針對現有情況和未來發展,本人對如何發展該產業提出如下建議:
    第一,國家應組織專家進行集成電路材料方面發展戰略和規劃的研究。
    第二,國家應加大支持具有技術實力的企業發展。
    第三,建立高校和企業以市場需求為導向的技術合作開發、成果共享的運行機制,避免資源浪費和惡性競爭,整體推進電子信息材料的國產化進程。
    第四,給予稅率優惠支持,建議在出口退稅、原材料進口關稅等方面給予國內企業優惠。
    第五,鼓勵企業橫向兼并、重組,整合上下游產業鏈。
    相關部門應該共同研究,通力合作,以有限的資源集中投入解決關鍵性、共性、基礎性問題,共同制定出綜合性的政策和措施,使我國的集成電路產業平穩、健康發展。

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