材料是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎和前提，是穩固產(chǎn)業(yè)鏈供應鏈安全的重要內容。作為數字經(jīng)濟的核心產(chǎn)業(yè)，集成電路產(chǎn)業(yè)的重要性尤為凸顯。而作為芯片的基本構成和過(guò)程材料，材料與設備、軟件等成為是支撐集成電路遵循摩爾定律不斷進(jìn)步的重要基礎（李先軍等，2022）。隨著(zhù)芯片制程的不斷進(jìn)步，對材料的純度、功能、品類(lèi)要求不斷提高。從全球范圍來(lái)看，集成電路材料領(lǐng)域主要為日本、美國和歐洲所主導，領(lǐng)先企業(yè)牢牢掌控了這一領(lǐng)域的話(huà)語(yǔ)權。在產(chǎn)業(yè)安全和經(jīng)濟安全被主要國家納入國家戰略的現時(shí)背景下（張輝和張明哲，2022），材料在集成電路產(chǎn)業(yè)安全中的地位被各國愈發(fā)重視，我國也在各個(gè)領(lǐng)域也出現一些新企業(yè)并形成一定的突破和替代能力。但是，我國集成電路產(chǎn)業(yè)材料領(lǐng)域的整體競爭力還很弱，成為我國產(chǎn)業(yè)安全和國家安全的重要風(fēng)險點(diǎn)。本文聚焦集成電路材料這一產(chǎn)業(yè)基礎領(lǐng)域，在對集成電路產(chǎn)業(yè)材料全球競爭態(tài)勢分析的基礎上，圍繞集成電路材料的主要產(chǎn)品分析我國企業(yè)的競爭力以及現實(shí)困境，在此基礎上著(zhù)眼于產(chǎn)業(yè)長(cháng)期發(fā)展的需要提出我國集成電路材料領(lǐng)域的“強基戰略”，并提出集成電路產(chǎn)業(yè)材料強基的實(shí)現路徑以及相關(guān)建議。

一、集成電路產(chǎn)業(yè)鏈材料的構成和全球競爭態(tài)勢

（一）集成電路材料的主要內容

狹義上的集成電路材料指的是具備半導體性能（導電能力介于導體與絕緣體之間，電阻率為1mΩ·cm～1GΩ·cm）的材料，其基本構成包括硅、鍺、硒以及大多數金屬氧化物和硫化物，其熱敏性、光敏性、摻雜性等特點(diǎn)使得其在電子領(lǐng)域用途廣泛。廣義上的集成電路材料指的是集成電路制造和封裝環(huán)節所使用的各類(lèi)材料集合，核心子集是具有半導體性能的各類(lèi)材料，同時(shí)包括集成電路生產(chǎn)制造過(guò)程中所需要的各類(lèi)材料（包括非半導體性能材料）。按照工藝流程來(lái)看，集成電路產(chǎn)業(yè)需要類(lèi)型多樣的的化學(xué)品和材料進(jìn)行前端的晶圓制造（包括晶圓生產(chǎn)）和后端的組裝、測試和封裝。前端制造過(guò)程中的設計、光刻、刻蝕、離子注入、淀積、化學(xué)機械研磨等制造環(huán)節，形成對晶圓、光掩模版、光刻膠、電子氣體、濕化學(xué)品、靶材、研磨材料等的需求，并在清洗、去膠、烘干等過(guò)程中需要消耗大量的濕化學(xué)品和電子氣體；后端封裝過(guò)程中的減薄、切片、貼片、塑封、終測等環(huán)節，則依賴(lài)于有機基板、陶瓷封裝、樹(shù)脂和鍵合線(xiàn)等材料。

據不完全統計，集成電路整個(gè)制造過(guò)程使用多達400種化學(xué)產(chǎn)品。隨著(zhù)摩爾定律驅動(dòng)芯片制程的不斷進(jìn)步，前端制造所需要的各類(lèi)材料純度、性能已進(jìn)入極限，對新材料應用的探索不斷深入，且由于材料難以獨立于芯片制造過(guò)程，使得其進(jìn)步和替換離不開(kāi)作為晶圓廠(chǎng)從用戶(hù)視角的不斷試驗和改進(jìn)。

（二）集成電路材料的市場(chǎng)規模和需求結構

作為集成電路產(chǎn)業(yè)的基礎，集成電路材料表現出與集成電路產(chǎn)業(yè)高度一致的增長(cháng)態(tài)勢。根據國際半導體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì )（SEMI）的數據顯示，2021年全球半導體材料市場(chǎng)收入增長(cháng)15.85%，達到642.74億美元。其中，晶圓制造材料和封裝材料收入總額分別約404億美元和239億美元，同比增長(cháng)15.5%和16.3%^①。其中，晶圓、濕化學(xué)品、化學(xué)機械研磨材料、光掩模版在晶圓制造材料中的增長(cháng)最快，而封裝材料的擴張則受到有機基板、引線(xiàn)框和鍵合線(xiàn)市場(chǎng)增長(cháng)的推動(dòng)。

 

圖1 2014—2020年半導體材料市場(chǎng)規模（單位：億美元）

數據來(lái)源：根據國際半導體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì )（SEMI）歷年數據整理。

 

①數據來(lái)源：Michael Hall.Global Semiconductor Materials Market Revenue Tops$64 Billion In 2021 To Set New Record[EB/OL].https://www.semi.org/en/news-media-press-releases/semi-press-releases/global-semiconductor-materials-market-revenue-tops-%2464-billion-in-2021-to-set-new-record-semi-reports,Mar 16,2022.

分區域來(lái)看，臺灣地區憑借其龐大的代工產(chǎn)能和先進(jìn)的封裝基地，連續第12年成為全球最大的半導體材料市場(chǎng)，2021年市場(chǎng)規模高達147億美元。憑借不斷提升的產(chǎn)能，中國大陸超越韓國位居第二位。受全球集成電路產(chǎn)業(yè)擴張的影響，中國、韓國、日本和世界其他市場(chǎng)規模和全球份額也有所擴大，但是，北美和歐洲市場(chǎng)盡管市場(chǎng)規模也保持增長(cháng)態(tài)勢，但全球份額有所下滑。

 

圖2 2014—2020年各國/地區半導體材料市場(chǎng)規模（單位：億美元）

注：世界其他地區包括新加坡、馬來(lái)西亞、菲律賓、東南其他地區和較小的全球市場(chǎng)。數據來(lái)源：根據國際半導體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì )（SEMI）歷年數據整理。

 

（三）集成電路材料生產(chǎn)的領(lǐng)先國家和領(lǐng)先企業(yè)

與集成電路材料需求市場(chǎng)主要集中在中國、韓國等形成鮮明對照的是，日本、美國和歐洲則是集成電路材料的主要生產(chǎn)地。由于集成電路材料的高純度、高穩定性特征，材料往往為先發(fā)企業(yè)和行業(yè)巨頭所主導，這也形成了當前集成電路材料為日美歐等國家和地區龍頭企業(yè)所主導的局面。從領(lǐng)先企業(yè)來(lái)看，日本和美國位居絕對領(lǐng)先地位，歐洲具有一定的優(yōu)勢，韓國和臺灣地區在細分領(lǐng)域具有一定的競爭優(yōu)勢。然而，隨著(zhù)集成電路產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，材料領(lǐng)域也為后發(fā)企業(yè)趕超創(chuàng )造了新的機會(huì )窗口。

 

表1 集成電路材料分領(lǐng)域領(lǐng)先企業(yè)名單

資料來(lái)源：作者整理

 

日本實(shí)現了在集成電路材料主要材料的全覆蓋，并在部分領(lǐng)域絕對領(lǐng)先，在集成電路材料具有絕對優(yōu)勢。例如信越化學(xué)、勝高是最先進(jìn)硅晶圓的提供商，昭和電工、羅姆株式會(huì )社也是碳化硅等第三代半導體晶圓的重要提供商；日本合成橡膠、東京應化、信越化學(xué)及富士電子四家企業(yè)占據了全球光刻膠70%以上的市場(chǎng)份額；大日本印刷、凸版印刷和美國的福尼克斯占據光掩模版市場(chǎng)份額的80%以上（剔除晶圓廠(chǎng)自有光掩模版）；日本酸素是重要的電子氣體供應商；關(guān)東化學(xué)公司、三菱化學(xué)、東京應化、京都化工、日本合成橡膠、住友化學(xué)、和光純藥等日本企業(yè)占據了全球濕電子化學(xué)品近1/3的市場(chǎng)份額；日礦金屬、東曹是濺射靶材的重要供應商；昭和電工、富士美在拋光液領(lǐng)域中居于領(lǐng)先地位，東麗也可生產(chǎn)部分芯片用拋光墊。

美國位居其次，盡管在晶圓生產(chǎn)和電子氣體領(lǐng)域稍顯劣勢，但總體上具有強大的市場(chǎng)競爭力。盡管缺乏領(lǐng)先的硅晶圓生產(chǎn)企業(yè)，但在第三代半導體晶圓材料方面具有領(lǐng)先優(yōu)勢，科銳是碳化硅晶圓的領(lǐng)導者；杜邦化學(xué)可提供從g線(xiàn)/i線(xiàn)到193納米和KrF產(chǎn)品系列的光刻膠；英特爾作為行業(yè)最為領(lǐng)先的一體化企業(yè)擁有自己先進(jìn)的掩膜版制造工廠(chǎng)，且福尼克斯也是獨立掩膜版的領(lǐng)先制造商；亞什蘭、霍尼韋爾、空氣產(chǎn)品等是濕化學(xué)品的重要供應商，也占據了全球份額的近1/3；霍尼韋爾是濺射靶材的全球領(lǐng)導者；卡博特一家占絕了全球化學(xué)機械拋光液市場(chǎng)的1/3以上，陶氏化學(xué)更是基本上壟斷了全球拋光墊市場(chǎng)。

盡管缺乏晶圓制造廠(chǎng)，但依托強大的工業(yè)基礎，歐洲在晶圓生產(chǎn)、電子氣體和濕化學(xué)品具有一定的優(yōu)勢。德國的世創(chuàng )電子是高度專(zhuān)業(yè)化的硅晶片設計和生產(chǎn)的技術(shù)領(lǐng)導者；林德集團（含普萊克斯）、空氣化工、液化空氣是電子特種氣體市場(chǎng)的領(lǐng)導者；巴斯夫在收購德國默克集團全球電子化學(xué)品業(yè)務(wù)后一躍成為世界領(lǐng)先的電子化學(xué)品供應商。

韓國和臺灣地區作為集成電路產(chǎn)業(yè)的后發(fā)者，盡管在制造環(huán)節擁有得天獨厚的優(yōu)勢，但在集成電路材料方面的布局尚處于起步階段，只有在晶圓生產(chǎn)和掩膜版領(lǐng)域有一些優(yōu)勢。其中，SKSiltron和環(huán)球晶圓是硅晶圓的領(lǐng)先力量，三星和臺積電出于自用的目的也都有先進(jìn)的掩膜版生產(chǎn)工廠(chǎng)，臺灣地區的臺灣光罩則為大量晶圓制造企業(yè)提供掩膜版服務(wù)。

日本、美國、歐洲在集成電路材料領(lǐng)域具有絕對的優(yōu)勢，這主要來(lái)源于其在集成電路產(chǎn)業(yè)分工浪潮下的市場(chǎng)規律以及其在傳統化工行業(yè)的領(lǐng)先優(yōu)勢；中國和韓國和作為后發(fā)者，主要利用制造優(yōu)勢吸引相關(guān)配套材料企業(yè)集聚，但在整體競爭力上處于相對劣勢地位。

二、集成電路產(chǎn)業(yè)材料領(lǐng)域的主要產(chǎn)品及中國企業(yè)國際競爭力

由于集聚了大量的晶圓制造企業(yè)，我國集成電路材料的市場(chǎng)需求快速增長(cháng)。根據國際半導體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì )（SEMI）的數據顯示，2021年中國大陸的半導體材料市場(chǎng)收入為119.29億美元，2014—2021年年均增速10.29%，遠超同期全球平均增速的5.55%^②。但是，從競爭力來(lái)看，我國在材料領(lǐng)域缺乏領(lǐng)先企業(yè)和龍頭企業(yè)，企業(yè)規模普遍較小、產(chǎn)品體系不完善，背后的研發(fā)投入、技術(shù)能力、人才儲備與行業(yè)龍頭企業(yè)相距甚遠。大量的市場(chǎng)需求和有限的自我保障能力，使得材料成為我國集成電路產(chǎn)業(yè)易被“卡脖子”的重要風(fēng)險環(huán)節。

②數據來(lái)源：Michael Hall.Global Semiconductor Materials Market Revenue Tops$64 Billion In 2021 To Set New Record[EB/OL].https://www.semi.org/en/news-media-press-releases/semi-press-releases/global-semiconductor-materials-market-revenue-tops-%2464-billion-in-2021-to-set-new-record-semi-reports,Mar 16,2022.

近年來(lái)，圍繞集成電路產(chǎn)業(yè)“卡脖子”問(wèn)題的破解，大量集成電路材料企業(yè)涌現并得到產(chǎn)業(yè)鏈下游用戶(hù)的有力支持，成長(cháng)出一批代表性新興企業(yè)。從分布結構來(lái)看，晶圓、光刻膠、掩膜版、電子氣體、濕電子化學(xué)品、濺射靶材、化學(xué)機械研磨材料等均涌現出一些新創(chuàng )企業(yè)（見(jiàn)表2）。盡管未能形成有效的國產(chǎn)替代，但其從0到1的突破，也為未來(lái)我國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展“播撒”了創(chuàng )新的種子。

 

表2 我國集成電路材料分領(lǐng)域代表企業(yè)

資料來(lái)源：作者整理

 

（一）晶圓：國產(chǎn)替代有序推進(jìn)，尤其是下一代晶圓材料發(fā)展迅猛

晶圓是半導體制造的基礎和載體，也是集成電路材料中產(chǎn)值占比最高的部分。晶圓廠(chǎng)需要依靠高純度、高穩定性的晶圓供應，晶圓廠(chǎng)工藝節點(diǎn)的設備設計用于具有特定直徑的晶圓，如300mm（12英寸）、200mm（8英寸）和150mm（6英寸）。目前主流的晶圓是硅晶圓（即硅片），近年來(lái)，碳化硅、氮化鎵和砷化鎵等由于其在耐高溫、耐高壓或耐高頻方便表現出良好的性能，其市場(chǎng)份額正在迅速增長(cháng)，并成為未來(lái)晶圓發(fā)展的重要方向。由于晶圓的高純度和平面度對芯片良率影響極大，且其占晶圓廠(chǎng)^③運營(yíng)成本的比重不高（約為5%），晶圓廠(chǎng)對領(lǐng)先企業(yè)具有強烈的路徑依賴(lài)效應。日本的信越化學(xué)、勝高，德國的世創(chuàng )電子，臺灣地區的環(huán)球晶圓，韓國的SKSiltron五家公司控制全球90%以上的硅晶圓市場(chǎng)；碳化硅領(lǐng)域，Wolfspeed（原科銳）、英飛凌和SiCrystal（日本羅姆株式會(huì )社子公司）三家公司占據了全球市場(chǎng)約70%的份額，而前五大廠(chǎng)商份額約占90%。然而，隨著(zhù)近年來(lái)集成電路產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，以及受美封鎖的國產(chǎn)替代步伐加速，國內也涌現出一些新創(chuàng )企業(yè)，尤其是碳化硅、氮化鎵、砷化鎵、金剛石等新興領(lǐng)域發(fā)展快速。

③集成電路行業(yè)的晶圓生產(chǎn)和晶圓制造是兩個(gè)不同的概念，前者指生產(chǎn)晶圓本身，后者指在晶圓上制造芯片的過(guò)程。

國內硅片生產(chǎn)商主要有上海新昇、中環(huán)股份、立昂微、神工股份、超硅股份等企業(yè)。其中，上海新昇已實(shí)現12英寸晶圓量產(chǎn)，產(chǎn)能已達到30萬(wàn)片/年，市場(chǎng)份額約為4%，實(shí)現國內邏輯工藝與3D存儲工藝的全覆蓋、在客戶(hù)上實(shí)現國內主要芯片制造廠(chǎng)商的全覆蓋、在下游應用上實(shí)現邏輯、存儲、圖像傳感器芯片的全覆蓋，產(chǎn)品質(zhì)量位居國際一線(xiàn)水平。碳化硅材料方面，單晶襯底有天科合達、北電新材、山東天岳、河北同光、世紀金光、中科鋼研等，外延生長(cháng)有瀚天天成、天域半導體、世紀金光、三安集成、中電科等企業(yè)。其中，科合達和山東天岳的市場(chǎng)占有率分別為5%和3%，盡管與Wolfspeed（原科銳）、SiCrystal（日本羅姆株式會(huì )社子公司）有一定的差距，但相較于傳統硅片優(yōu)勢顯著(zhù)。氮化鎵材料方面，襯底企業(yè)有蘇州納維、東莞中鎵，外延生長(cháng)的有蘇州晶湛等，技術(shù)研發(fā)處于國際一線(xiàn)水準。

（二）光刻膠：嚴重依賴(lài)日本供給，但面板光刻膠優(yōu)勢顯著(zhù)

光刻膠是曝光過(guò)程中決定芯片良率和精度的重要材料。光刻膠由成膜樹(shù)脂、感光劑、溶劑和添加劑四種成分構成，其中，成膜樹(shù)脂構成了光刻膠的基本骨架，決定曝光后光刻膠的硬度、柔韌性、附著(zhù)力、耐腐蝕性、熱穩定性等性能；感光劑是光刻膠的關(guān)鍵組分，對光刻膠的感光度、分辨率等其決定性作用；溶劑是稀釋光刻膠，使光刻膠處于液體狀態(tài)，便于涂覆；添加劑用以改變光刻膠某些特性，如控制光刻膠光吸收率或者溶解度等。分辨率、對比度和敏感度是光刻膠的核心技術(shù)參數，其發(fā)展進(jìn)程直接決定了芯片的制程進(jìn)步。從20世紀50年代至今，光刻技術(shù)經(jīng)歷了紫外全譜（300—340納米）、g線(xiàn)（436納米）、i線(xiàn)（365納米）、深紫外（DUV，248納米和193納米）、極紫外（EUV，13.5納米）光刻等階段，相應地，適應不同曝光波長(cháng)的光刻膠也在不斷進(jìn)步，曝光的分辨率會(huì )隨著(zhù)光線(xiàn)頻率的改變而不斷變化，光刻膠的演進(jìn)路線(xiàn)與光源的波長(cháng)和頻率高度一致，表現從g線(xiàn)（436納米）→i線(xiàn)（365納米）→KrF（248納米）→ArF（193納米）→ArF浸入式（134納米）→EUV（<13.5納米）的演化路徑。在成熟制程的g線(xiàn)/i線(xiàn)、KrF、ArF和ArF浸沒(méi)式光刻膠市場(chǎng)方面，日本合成橡膠、信越化學(xué)、東京應化、住友化學(xué)、杜邦化學(xué)占據主要市場(chǎng)份額；在當前最為先進(jìn)的EUV光刻膠供給方面，日本合成橡膠、信越化學(xué)、東京應化依托其技術(shù)優(yōu)勢和客戶(hù)優(yōu)勢具有絕對的控制力。

國內光刻膠企業(yè)總體競爭力較弱，主要集中在技術(shù)含量相對較低的面板光刻膠領(lǐng)域，集成電路光刻膠處于起步階段。隨著(zhù)近年來(lái)國產(chǎn)替代進(jìn)程的加速，盡管目前差距較大，但已有一些產(chǎn)品得到晶圓廠(chǎng)認證和使用。國內的領(lǐng)先企業(yè)有南大光電、飛凱材料、強力新材、容大感光、北京科華、徐州博康等，但僅在g線(xiàn)/i線(xiàn)有產(chǎn)品進(jìn)入下游供應鏈，北京科華的KrF（248納米）光刻膠目前已經(jīng)通過(guò)中芯國際認證，南大光電的ArF（193納米）光刻膠已是國內首個(gè)通過(guò)驗證的ArF光刻膠產(chǎn)品。

（三）光掩膜版：可實(shí)現一定程度的國產(chǎn)替代，但先進(jìn)產(chǎn)品不足

光掩膜版又稱(chēng)光罩、光掩膜、光刻掩膜版、掩模版等，是集成電路制造的“底片”和“模板”，是承載圖形設計和工藝技術(shù)等知識產(chǎn)權信息的載體。光刻過(guò)程就是將掩膜版上的設計圖形通過(guò)曝光轉移到光刻膠上，之后通過(guò)刻蝕工藝，將圖形刻到襯底上，從而實(shí)現圖形到晶圓的轉移。日本凸版印刷、大日本印刷、美國福尼克斯、臺灣光罩在商用光掩模版上具有絕對的領(lǐng)先優(yōu)勢，此外，大型晶圓廠(chǎng)，例如臺積電、英特爾、三星等，都有專(zhuān)業(yè)的掩膜版工廠(chǎng)。

國內的掩膜版廠(chǎng)商體系較為完備，但由于未能進(jìn)入到國際頂級晶圓廠(chǎng)的供應商序列中，其在先進(jìn)制程方面有待提升。目前，國內的光掩模版廠(chǎng)商主要分為三類(lèi)：一是以中科院微電子中心、中國電子科技集團為代表的科研院所，可提供個(gè)性化的各類(lèi)光掩模版產(chǎn)品；第二類(lèi)是專(zhuān)業(yè)的掩膜版制造廠(chǎng)商，主要有華潤微電子、無(wú)錫中微掩模、蘇州制版、湖北菲利華，從面板用低精度光掩模版開(kāi)始逐步升級到芯片用產(chǎn)品；第三類(lèi)是晶圓代工廠(chǎng)，例如中芯國際，其制版能力也處于國際較先進(jìn)的水平。

（四）電子氣體：企業(yè)規模相對較小，但實(shí)現了一定程度的國產(chǎn)替代

集成電路制造過(guò)程中的成膜、摻雜、蝕刻、清洗、封裝等工藝需要具有特定功能的氣體，例如氮氣、氫氣、氧氣等大宗氣體，用于摻雜的乙硼烷、三氯化硼、磷烷等Ⅲ族和Ⅴ族原子氣體，用于光刻的氪氖混合氣、氟氖混合氣，用于刻蝕的鹵化氣體，用于成膜的高純氨、硅烷，用于氣相沉積的鹵化物金屬氣體，用于清洗的氟類(lèi)混合氣體等。與一般氣體不同，集成電路制造過(guò)程中的電子氣體對純度和精度有極高的要求，至少滿(mǎn)足5N或者6N^④的純度要求，混合氣體的配比精度更是隨著(zhù)產(chǎn)品組分的增加要求更高。林德集團（含普萊克斯）、空氣化工、液化空氣和日本酸素為首的氣體公司占有全球90%以上的電子特種氣體市場(chǎng)份額。

④純度是電子氣體最重要的指標，氣體純度常用的表示方法有兩種：一是用百分數表示，如99%、99.9%、99.99%、99.9999%等；另一種是用“N”表示，如，3N，5N，5.5N等，數目N與百分數表示中的“9”的個(gè)數相對應，小數點(diǎn)后的數表示不足“9”的數，如5.5N表示99.9995%。根據氣體純度不同，氣體可分為普通氣體、純氣體、高純氣體及超高純氣體4個(gè)等級。

受技術(shù)、設備、認證、進(jìn)入供應鏈等因素的限制，國內電子氣體供應商的產(chǎn)品純度與國際領(lǐng)先企業(yè)有較大的差距，在清洗、刻蝕、光刻等環(huán)節有一定的突破，但在摻雜、沉積等工藝中有待進(jìn)一步加速突破。國內代表性電子氣體有派瑞特氣、廣東華特、雅克科技、凱美特氣、昊華科技、南大光電、和遠氣體、金宏氣體等。其中，廣東華特是國內首家打破高純六氟乙烷、高純三氟甲烷等產(chǎn)品進(jìn)口制約的氣體公司，并率先實(shí)現了近20個(gè)產(chǎn)品的進(jìn)口替代；派瑞特氣已建成國內最大的三氟化氮、六氟化鎢及三氟甲磺酸系列產(chǎn)品研發(fā)生產(chǎn)基地（三氟化氮國內市場(chǎng)覆蓋率超過(guò)95%，國際市場(chǎng)覆蓋率達30%；六氟化鎢國內市場(chǎng)覆蓋率達100%，國際市場(chǎng)覆蓋率達40%）；昊華科技具備高純度三氟化氮、六氟化硫、硒化氫等的研制能力；南大光電的氫類(lèi)和氟類(lèi)電子氣體達到了4N以上的純度。

（五）濕電子化學(xué)品：專(zhuān)業(yè)型和傳統型化工企業(yè)轉型加速替代，但總體競爭力較弱

與電子氣體類(lèi)似，在晶圓的清洗、刻蝕、顯影、洗脫、互聯(lián)等過(guò)程中往往需要超凈高純試劑，它們統稱(chēng)為濕電子化學(xué)品。這些超凈高純試劑對純度和潔凈度有極高的要求，是影響電子元器件成品率、電性能和可靠性等的重要因素。濕電子化學(xué)品按用途主要分為通用化學(xué)品和功能化學(xué)品兩類(lèi)，其中，通用化學(xué)品以高純溶劑為主，例如過(guò)氧化氫（雙氧水）、氫氟酸、硫酸、磷酸、鹽酸、硝酸等；功能化學(xué)品指通過(guò)復配手段達到特殊功能、滿(mǎn)足制造中特殊工藝需求的配方類(lèi)或復配類(lèi)化學(xué)品，主要包括顯影液、剝離液、清洗液、刻蝕液等。當前，全球濕電子化學(xué)品市場(chǎng)份額主要為日本、美國和歐洲企業(yè)所主導。例如巴斯夫、亞什蘭、霍尼韋爾、空氣產(chǎn)品、關(guān)東化學(xué)、三菱化學(xué)、東京應化、京都化工、日本合成橡膠、住友化學(xué)、和光純藥等，合計占據全球60%以上的市場(chǎng)份額。

國內專(zhuān)業(yè)的電子化學(xué)品公司有晶瑞股份、江化微、晶拓半導體、巨化股份、興發(fā)集團等，盡管在部分濕化學(xué)品方面取得一些成效，但受制于企業(yè)規模較小、進(jìn)入供應鏈難度較高、產(chǎn)品組合尚未成型等因素的影響，與國際巨頭相比缺乏競爭力。而一些傳統的化工企業(yè)也利用自身優(yōu)勢向在濕電子化學(xué)品領(lǐng)域延伸，例如氟化學(xué)品領(lǐng)軍企業(yè)多氟多和巨化股份都從電子級氫氟酸進(jìn)入電子化學(xué)品領(lǐng)域，磷化工企業(yè)興發(fā)集團也在建設電子級氫氟酸項目，新化股份在推進(jìn)電子級過(guò)氧化氫和氨水項目建設，其原料供應穩定，且對化工精制、分離、提純等化工操作熟悉，具有進(jìn)一步發(fā)展濕電子化學(xué)品的先天優(yōu)勢。

（六）濺射靶材：部分產(chǎn)品可自主供應，但產(chǎn)品系列有待進(jìn)一步豐富

靶材是半導體制造過(guò)程中形成功能性薄膜的核心材料。在晶圓制造過(guò)程中，為保證薄膜的均勻性和高純度，往往通過(guò)高速粒子流轟擊固體表面使原子脫離靶材沉積在襯底表面，從而形成薄膜，這個(gè)薄膜的形成過(guò)程稱(chēng)為濺射，被轟擊的固體被稱(chēng)為濺射靶材。濺射靶材是物理氣相沉積（Physical Vapor Deposition，PVD）工藝步驟中所必需的材料，是制備薄膜的關(guān)鍵材料。由于集成電路本身對材料純度的高要求，使得集成電路靶材純度通常達到6N以上。美國、日本在濺射靶材領(lǐng)域居于壟斷地位，以霍尼韋爾（美國）、日礦金屬（日本）、東曹（日本）和林德集團等跨國集團合計近80%，其中，日礦金屬壟斷全球60%的芯片靶材市場(chǎng)份額，愛(ài)發(fā)科為鋁靶的主要供應商，三井、日礦金屬和優(yōu)美科則是氧化銦錫靶材的主要供應商。

國內靶材企業(yè)起步時(shí)間較晚，主要集中在液晶面板等純度要求相對較低的產(chǎn)品領(lǐng)域，集成電路制造用靶材主要依賴(lài)進(jìn)口。國內市場(chǎng)靶材主要參與者包括江豐電子、有研新材、阿石創(chuàng )和隆華科技等廠(chǎng)商。其中，江豐電子的超高純金屬濺射靶材產(chǎn)品已在7納米技術(shù)節點(diǎn)實(shí)現批量供貨，有研新材具備高純銅和高純鈷靶材原料的制造能力，阿石創(chuàng )的氧化銦錫靶材已成功在高端平面顯示器生產(chǎn)線(xiàn)實(shí)現量產(chǎn)應用，隆華科技是國內鉬靶材的主要供應商并實(shí)現氧化銦錫靶材的批量生產(chǎn)。

（七）化學(xué)機械研磨材料：企業(yè)總體規模較小，競爭力較弱

化學(xué)機械研磨（Chemical Mechanical Polishing Or Planarization，CMP）過(guò)程是拋光液、拋光墊和調節器等材料共同作用的結果。拋光液的主要成分包含研磨顆粒、各種添加劑和水，其中研磨顆粒主要為硅溶膠和氣相二氧化硅，添加劑的種類(lèi)可根據實(shí)際需求進(jìn)行配比，拋光液的核心技術(shù)是添加劑配方。拋光墊粘附在轉盤(pán)的上表面，它是決定拋光速率和平坦化能力的重要部件，其通常用聚亞胺脂制成，溝槽的設計及提高使用壽命是拋光墊的主要技術(shù)壁壘。全球化學(xué)機械拋光液市場(chǎng)被美日企業(yè)所壟斷，主要企業(yè)有卡博特、昭和電工、富士美；拋光墊市場(chǎng)為陶氏化學(xué)所主導，3M、卡博特、日本東麗、三方化學(xué)等供應部分拋光墊。

國內拋光液和拋光墊企業(yè)總體規模較小，產(chǎn)品體系化程度較低，產(chǎn)品也主要供應4英寸、6英寸晶圓制造過(guò)程中，對大晶圓、先進(jìn)制程過(guò)程中的占有率極低。安集微電子是國內唯一一家能提供12英寸集成電路拋光液的本土供應商，產(chǎn)品已經(jīng)接近國際領(lǐng)先水平；拋光墊領(lǐng)域起步較晚，鼎龍股份通過(guò)國內12寸晶圓廠(chǎng)產(chǎn)品測試并取得訂單。

總體來(lái)看，盡管我國在集成電路材料的各具體領(lǐng)域均有相關(guān)企業(yè)參與，形成了一定的國產(chǎn)替代能力，但是，企業(yè)規模較小、產(chǎn)品技術(shù)和工藝水平較低、市場(chǎng)競爭力弱，集成電路材料領(lǐng)域與國外行業(yè)巨頭相比劣勢顯著(zhù)。在當前美國不斷強化對中國集成電路產(chǎn)業(yè)打壓的現實(shí)背景下，集成電路材料的競爭劣勢可能成為產(chǎn)業(yè)安全的重要風(fēng)險點(diǎn)。

三、我國集成電路產(chǎn)業(yè)材料趕領(lǐng)域發(fā)展面臨的現實(shí)困境

材料是集成電路產(chǎn)業(yè)的糧食，是決定集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的根基。在二十世紀六十年代后集成電路產(chǎn)業(yè)全球化發(fā)展和轉移的浪潮下，美國、日本、歐洲等先發(fā)國家和地區利用產(chǎn)業(yè)鏈的分工機會(huì )，沿著(zhù)集成電路產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈“微笑曲線(xiàn)”向兩端移動(dòng)，材料成為其獲取高附加值和維持產(chǎn)業(yè)影響力的重要依托。此外，隨著(zhù)韓國和我國集成電路產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，依托臨近市場(chǎng)優(yōu)勢，本地的集成電路材料產(chǎn)品配套能力不斷提升，這也成為集成電路產(chǎn)業(yè)材料市場(chǎng)高度分散的重要原因。然而，受制于產(chǎn)業(yè)基礎能力的約束、企業(yè)競爭力不足以及當前美國以安全為名對我國的極限打壓，我國集成電路材料領(lǐng)域面臨較高的安全風(fēng)險，這也極易成為卡住我國數字經(jīng)濟發(fā)展的重要風(fēng)險點(diǎn)。具體來(lái)看，我國集成電路產(chǎn)業(yè)材料領(lǐng)域發(fā)展面臨如下幾方面的突出困難。

（一）產(chǎn)業(yè)基礎不穩，產(chǎn)學(xué)研用鏈條需要進(jìn)一步暢通和強化

集成電路材料屬于精細化學(xué)和電子工程的交叉領(lǐng)域，需要強大的科學(xué)技術(shù)和工藝基礎，且表現為科技成果產(chǎn)業(yè)化和產(chǎn)業(yè)發(fā)展牽引科技創(chuàng )新的創(chuàng )新鏈邏輯（曲永義和李先軍，2022）。但是，從我國集成電路產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵材料競爭力來(lái)看，產(chǎn)業(yè)基礎不穩固問(wèn)題極為突出。一是產(chǎn)業(yè)發(fā)展積累不夠，難以在短期內形成與行業(yè)巨頭競爭的能力。無(wú)論是德國的巴斯夫，還是美國的陶氏、杜邦，以及占據絕對領(lǐng)先地位的日本企業(yè)信越化學(xué)、三菱化學(xué)等，集成電路材料領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)絕大多數都是化工行業(yè)自誕生之初發(fā)展至今的“百年老店”，部分企業(yè)甚至是化工行業(yè)突破的引領(lǐng)者。企業(yè)的成長(cháng)和發(fā)展也是知識累計、技術(shù)迭代、產(chǎn)品創(chuàng )新、客戶(hù)開(kāi)拓和逐步改善的過(guò)程，尤其是在百余年的發(fā)展過(guò)程中積累的大量基礎研究、專(zhuān)利、默會(huì )性知識等，不僅需要時(shí)間的沉淀，更重要的是需要不斷的試錯和創(chuàng )新，以最終實(shí)現產(chǎn)業(yè)化和商業(yè)成功。我國在集成電路材料領(lǐng)域的企業(yè)總體上起步較晚、規模較小、知識和資源積累與行業(yè)巨頭存在較大的差距。二是基礎研究有待強化，尤其是基礎物理、化學(xué)以及微觀(guān)學(xué)科研究有待進(jìn)一步強化。半導體材料具有超高純度（至少5N以上，晶圓甚至要求11N以上）、超精細的特征，不僅對生產(chǎn)制造工藝有極高的要求，對包裝、運輸等全產(chǎn)業(yè)鏈的材料、器件、設備等更是要求苛刻，且在接近原子狀態(tài)下的物質(zhì)表現出微觀(guān)量子特征，對基礎研究的要求較高。對于我國現有規模較小的材料企業(yè)來(lái)說(shuō)，缺乏相應的研究能力；科研院所具有相應的研究能力但缺乏應用和需求牽引，也不愿意加大相關(guān)領(lǐng)域的基礎研究，總體上的研究投入不足。三是基礎研究與產(chǎn)業(yè)應用脫節，科學(xué)家與企業(yè)家未能形成有效連接。從日本材料企業(yè)發(fā)展歷程來(lái)看，在“拓展物質(zhì)用途—推動(dòng)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)—強化基礎研究—進(jìn)一步拓展物質(zhì)用途”的正強化過(guò)程，企業(yè)實(shí)現了研究與應用的有效協(xié)同，巴斯夫、陶氏化學(xué)等歐美企業(yè)也是如此。材料企業(yè)的基礎性決定了應用研究與理論研究的高度一致性，例如1931年巴斯夫的卡爾·博世和弗里德里希·貝吉烏斯因發(fā)明用于氨合成和煤氫化的高壓技術(shù)而分別獲得諾貝爾獎，2002年諾貝爾化學(xué)獎獲得者田中耕一是島津公司的一名工程師，企業(yè)的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與基礎研究表現出內在的強化過(guò)程。然而，我國在基礎研究與產(chǎn)業(yè)應用方面存在“斷裂帶”，基礎研究與產(chǎn)業(yè)發(fā)展嚴重脫節，二者的評價(jià)體系、激勵機制存在比較大的差異，不利于科學(xué)家的培育和企業(yè)家的成長(cháng)。

（二）先發(fā)者樹(shù)立進(jìn)入高墻，后發(fā)者進(jìn)入十分困難

材料在整個(gè)集成電路產(chǎn)業(yè)中的占比不高，但卻是決定產(chǎn)業(yè)進(jìn)步的基礎，產(chǎn)品研發(fā)能力、用戶(hù)認證、進(jìn)入供應鏈等方面的優(yōu)勢成為領(lǐng)先企業(yè)控制市場(chǎng)、樹(shù)立產(chǎn)業(yè)進(jìn)入高墻的重要內容，這對于處于追趕階段的我國材料企業(yè)來(lái)說(shuō)形成巨大的挑戰。一是后發(fā)者進(jìn)入十分困難，先發(fā)者會(huì )與設備、晶圓制造企業(yè)形成強大的鎖定效應。材料往往是與生產(chǎn)設備和工藝高度適配，在特定技術(shù)發(fā)展階段先發(fā)者具有絕對的壟斷優(yōu)勢，只有待新的技術(shù)變遷機會(huì )出現時(shí)材料需求商的產(chǎn)品需求發(fā)生變化時(shí)，后發(fā)者才有進(jìn)入的機會(huì )。但是，先發(fā)者往往在技術(shù)和應用條件方面的累計優(yōu)勢，其往往能夠領(lǐng)先新進(jìn)入者更早地開(kāi)發(fā)更領(lǐng)先的產(chǎn)品。例如，光刻制程的每一次進(jìn)步，都需要不同的光刻膠、刻蝕材料、電子氣體等，不僅體現在純度上的巨大差異，更體現在基本構成、配方、顆粒度等的巨大差異，先發(fā)者往往與設備企業(yè)、晶圓制造廠(chǎng)商形成長(cháng)期穩定的合作關(guān)系，多方會(huì )在工藝進(jìn)步過(guò)程中協(xié)同創(chuàng )新，對于后發(fā)者來(lái)說(shuō)往往難以獲得改進(jìn)過(guò)程中的機會(huì )，趕超面臨更為艱難的局面。二是極高的專(zhuān)利門(mén)檻，后發(fā)者在現有技術(shù)路徑下面臨極高的知識產(chǎn)權風(fēng)險。在長(cháng)期發(fā)展過(guò)程中，材料領(lǐng)域龍頭企業(yè)積累了極高的專(zhuān)利門(mén)檻，以濕電子化學(xué)品為例，在行業(yè)內處于相對靠前位置的英特格（Entegris）就擁有有效專(zhuān)利2550件，而國內領(lǐng)先的材料企業(yè)（例如派瑞特氣、江豐電子）也僅有兩三百項專(zhuān)利，這也導致后發(fā)企業(yè)在趕超過(guò)程中難以突出行業(yè)龍頭企業(yè)設置的“專(zhuān)利墻”，后發(fā)趕超十分困難。

（三）缺乏龍頭企業(yè)，未能形成對產(chǎn)業(yè)發(fā)展的有效牽引

盡管集成電路材料的總體市場(chǎng)規模不大，但行業(yè)內的領(lǐng)先企業(yè)絕大多數為化工行業(yè)的巨頭，它們利用自身的基礎能力、品牌、客戶(hù)等優(yōu)勢，通過(guò)多元化產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和產(chǎn)品升級，不僅有效攤薄了高額的研發(fā)成本，也助其成為行業(yè)內的領(lǐng)軍企業(yè)和一體化服務(wù)供應商。與國際巨頭相比，我國集成電路產(chǎn)業(yè)材料領(lǐng)域缺乏大型龍頭企業(yè)，尤其是大型化工企業(yè)未能有效發(fā)揮產(chǎn)業(yè)發(fā)展的牽引作用。一是材料領(lǐng)域企業(yè)規模普遍較小，難以承受研究開(kāi)發(fā)、技術(shù)躍遷所帶來(lái)的高風(fēng)險。與大型晶圓制造、設計企業(yè)相比，材料領(lǐng)域的產(chǎn)品構成復雜，產(chǎn)品類(lèi)型多樣、單個(gè)產(chǎn)品產(chǎn)值不高，龍頭企業(yè)利用多樣化產(chǎn)品組合形成的范圍經(jīng)濟極大地提升了其在行業(yè)內的競爭優(yōu)勢。例如，從信越化學(xué)的發(fā)展歷程來(lái)看，早在1960年就開(kāi)始生產(chǎn)高純度硅，它的發(fā)展與日本半導體行業(yè)崛起的歷程息息相關(guān)。一方面，其產(chǎn)品發(fā)展涉足硅片、掩膜版、光刻膠、電子氣體等，豐富的產(chǎn)品體系來(lái)保證其在全球集成電路材料市場(chǎng)的領(lǐng)導地位；另一方面，其市場(chǎng)拓展與全球半導體產(chǎn)業(yè)的轉移高度協(xié)同，企業(yè)布局廣泛分布在日本本土、美國、韓國、東南亞、中國等，形成了主要生產(chǎn)基地和市場(chǎng)的有效覆蓋。我國在材料領(lǐng)域企業(yè)總體規模相對于國外龍頭企業(yè)極小，最大的企業(yè)銷(xiāo)售收入也只有10億元左右，對于集成電路這一高研發(fā)投入、高風(fēng)險的行業(yè)來(lái)說(shuō)，寄希望于小企業(yè)來(lái)實(shí)現國產(chǎn)替代和趕超是十分困難的，至少在短期內實(shí)現這一目標是極為困難的。二是傳統化工企業(yè)在集成電路材料領(lǐng)域關(guān)注嚴重不足，未能真正發(fā)揮國有企業(yè)在原創(chuàng )技術(shù)策源地和產(chǎn)業(yè)鏈鏈長(cháng)的有效功能。國有化工龍頭企業(yè)以及一些民營(yíng)化工巨頭企業(yè)，它們在化工領(lǐng)域具有絕對的資源、技術(shù)、人才、市場(chǎng)、資金等綜合優(yōu)勢，但是，從材料領(lǐng)域的國內代表企業(yè)來(lái)看，難以看到它們在新產(chǎn)品、新材料開(kāi)發(fā)的印跡，以及它們在這一領(lǐng)域的投資、知識和資源輸出，反而是一些小型專(zhuān)業(yè)化工企業(yè)成為我國集成電路材料企業(yè)的開(kāi)拓者，這與美國、日本、德國主要是以傳統大型化工企業(yè)為載體創(chuàng )新發(fā)展形成的集成電路材料企業(yè)形成鮮明的對照。大型化工企業(yè)在集成電路材料領(lǐng)域的關(guān)注度和投資嚴重不足，進(jìn)一步發(fā)揮其原創(chuàng )技術(shù)策源地和產(chǎn)業(yè)鏈鏈長(cháng)功能大有可為（中國社會(huì )科學(xué)院工業(yè)經(jīng)濟研究所課題組，2022）。

（四）總體支持不夠，有待形成各方共同支持的強化合力

與更加顯性的芯片制造、封裝相比，集成電路產(chǎn)業(yè)上游材料市場(chǎng)規模不大，且屬于前端中間品的產(chǎn)業(yè)受到的關(guān)注度不夠，一些針對化工行業(yè)的監管政策也對材料研發(fā)生產(chǎn)造成一些限制，成為制約材料領(lǐng)域發(fā)展的重要原因。一是超大規模市場(chǎng)優(yōu)勢容易導致產(chǎn)業(yè)界漠視芯片材料這一細分領(lǐng)域的小市場(chǎng)。集成電路所涉及的材料，都是傳統化工產(chǎn)品不斷創(chuàng )新形成的新產(chǎn)品，尤其是通過(guò)精細化加工或者提純工藝而獲得的。我國作為全球第一大化工原料生產(chǎn)國和消費國，本身是具備這方面的基礎的，但是，由于龐大的國內市場(chǎng)和國際市場(chǎng)，化工企業(yè)不愿意放棄眼前大規模通用需求的大市場(chǎng)而轉向小規模特殊需求（例如集成電路）的利基市場(chǎng)，這與日本化工企業(yè)不斷精耕細作、專(zhuān)注細分市場(chǎng)、拓展產(chǎn)品用途、提高產(chǎn)品純度和精度形成鮮明的對照。因此，我國在集成電路材料突破上的首要困難是從認識上破解化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展的方向。二是行業(yè)管理部門(mén)將集成電路材料作為化工產(chǎn)品實(shí)施的通用關(guān)鍵模式極大地影響產(chǎn)品創(chuàng )新和迭代升級。例如，《危險化學(xué)品目錄（2015版）》未將涉及到集成電路的相關(guān)化學(xué)品與一般化學(xué)品分開(kāi)，應急管理和安全環(huán)保部門(mén)對集成電路產(chǎn)業(yè)所涉及的化學(xué)品缺乏精準性監管。從調研企業(yè)反映的情況來(lái)看，目前在電子化學(xué)品、電子氣體的生產(chǎn)、儲運和應用領(lǐng)域面臨十分嚴苛的安全管制，精細化工企業(yè)的產(chǎn)品研發(fā)、試制、生產(chǎn)審批周期過(guò)長(cháng)（甚至超過(guò)2年，超過(guò)摩爾定律18個(gè)月的換代周期），使用企業(yè)面臨倉儲運輸成本顯著(zhù)提升，國內企業(yè)與國外企業(yè)相比面臨更高的規制成本。安全環(huán)保與產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策未能有效協(xié)同，十分不利于甚至阻礙我國集成電路產(chǎn)業(yè)在材料等重要領(lǐng)域的追趕。三是芯片制造企業(yè)對材料國產(chǎn)替代重要意義的認識有待進(jìn)一步強化。材料認證周期較長(cháng)（往往需要至少一代產(chǎn)品），且話(huà)語(yǔ)權主要掌握在下游的一線(xiàn)制造企業(yè)手中，材料從研發(fā)到中試，再到適用和大規模應用面臨較高的門(mén)檻，行業(yè)話(huà)語(yǔ)權主要掌握在日本、美國、歐洲等巨頭企業(yè)手中。當前尚未出現類(lèi)似美國對設備、電子設計自動(dòng)化軟件、高端芯片對華出口限制的材料限制性行為，但事實(shí)上，因為美國已經(jīng)限制了高端設備、先進(jìn)軟件的對華出口，限制了人才和知識與我國的交流，不僅與高端制程相匹配的材料需求也就沒(méi)有了，還導致我們與之“軟脫鉤”，在此背景下，美國實(shí)質(zhì)上已經(jīng)沒(méi)有必要采取直接對材料的限制行為。各種因素的綜合導致產(chǎn)業(yè)界尤其是制造環(huán)節企業(yè)目前對材料領(lǐng)域的國產(chǎn)替代重視度不夠，在采購、試用、并行替代等方面積極性不夠，新創(chuàng )企業(yè)和新產(chǎn)品面臨需求不足的現實(shí)困境。

四、集成電路產(chǎn)業(yè)材料強基戰略的實(shí)現路徑

保證集成電路產(chǎn)業(yè)鏈供應鏈韌性和安全，需要進(jìn)一步強化產(chǎn)業(yè)鏈基礎，尤其是夯實(shí)其材料根基。要進(jìn)一步強化產(chǎn)業(yè)發(fā)展的人才、基礎研究和產(chǎn)業(yè)化基礎，推動(dòng)傳統化工企業(yè)加快升級、培育專(zhuān)業(yè)化材料企業(yè)、加快科研院所研究成果的產(chǎn)業(yè)化轉移，推動(dòng)材料企業(yè)與制造企業(yè)等產(chǎn)業(yè)鏈上下游的聯(lián)合研發(fā)和合作。

（一）夯實(shí)集成電路產(chǎn)業(yè)材料發(fā)展根基

材料本身是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的根基，也是物理、化學(xué)等基礎科學(xué)發(fā)展的載體。針對我國集成電路產(chǎn)業(yè)材料領(lǐng)域的基礎研究不足、產(chǎn)業(yè)發(fā)展滯后、產(chǎn)學(xué)研用鏈條不暢等問(wèn)題，不僅需要夯實(shí)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎和根基，還需要關(guān)注從研發(fā)到產(chǎn)業(yè)化的跨越“死亡之谷”問(wèn)題。一是明確產(chǎn)業(yè)長(cháng)期發(fā)展的路線(xiàn)圖。在美西方極限打壓我國集成電路產(chǎn)業(yè)的背景下，寄希望于短期的趕超阻力重重，利用現有可自主可控的成熟制程破解外部封鎖、保障經(jīng)濟安全、推動(dòng)有序升級具有更高的可行性。為此，基于我國化工行業(yè)的傳統優(yōu)勢和外部封鎖的壓力下，集成電路材料領(lǐng)域的突破，需要樹(shù)立長(cháng)期發(fā)展意識，圍繞產(chǎn)業(yè)自主化和競爭優(yōu)勢目標，形成短期、中期、長(cháng)期的發(fā)展路線(xiàn)圖，為市場(chǎng)注入信心。二是強化人才培養和有效供給。在集成電路學(xué)院、微電子學(xué)院加大集成電路人才培養的同時(shí)，進(jìn)一步加大對精細化學(xué)、工程學(xué)等專(zhuān)業(yè)人才和復合型人才的培養；強化人才的國際交流，保證中國知識和技術(shù)的全球“嵌入度”；創(chuàng )新人才培養機制，推動(dòng)高校、科研機構、企業(yè)的人才交流和共同培養，提升人才的應用能力（周子學(xué)，2016）。三是進(jìn)一步強化集成電路材料的基礎研究。與集成電路制造領(lǐng)域需要卓越的工藝不同，材料領(lǐng)域的競爭力很大程度上依賴(lài)于基礎科學(xué)的進(jìn)步和發(fā)展，進(jìn)一步強化我國在化學(xué)、物理、數學(xué)等基礎學(xué)科的優(yōu)勢，鼓勵圍繞材料領(lǐng)域開(kāi)展“無(wú)邊界探索”，為集成電路產(chǎn)業(yè)等新興產(chǎn)業(yè)以及未來(lái)產(chǎn)業(yè)前瞻性部署材料基礎；建設類(lèi)似新竹科技園“國研院國家晶片中心”的共性技術(shù)研發(fā)平臺，為產(chǎn)品提供早期測試甚至中試的機會(huì )。四是推動(dòng)集成電路產(chǎn)業(yè)材料領(lǐng)域高水平創(chuàng )新成果的生產(chǎn)和轉化。提升在基礎研究的優(yōu)勢成果產(chǎn)出，并利用產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢牽引基礎研究的專(zhuān)利化、標準化轉化，以及朝著(zhù)更接近產(chǎn)業(yè)發(fā)展的產(chǎn)品化、產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展，形成創(chuàng )新投入—創(chuàng )新成果產(chǎn)出—創(chuàng )新產(chǎn)業(yè)化的轉化鏈條（劉大勇等，2017）。

（二）加快集成電路產(chǎn)業(yè)材料市場(chǎng)主體的升級和培育

產(chǎn)業(yè)發(fā)展和突破最終還是需要落實(shí)到微觀(guān)的企業(yè)主體上。總結國外材料企業(yè)發(fā)展歷程，表現出個(gè)體企業(yè)不斷創(chuàng )新成長(cháng)、相關(guān)企業(yè)不斷兼并重組、企業(yè)進(jìn)出有序的生態(tài)化發(fā)展特征。對于我國來(lái)說(shuō)，可結合國情和現實(shí)需要，發(fā)揮大型化工企業(yè)的能力優(yōu)勢，調動(dòng)廣大中小微企業(yè)在細分領(lǐng)域的積極性，利用好科研院所的技術(shù)力量，打造材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的生態(tài)系統。圍繞當前我國集成電路產(chǎn)業(yè)的材料供應商結構，可以從三個(gè)方向加快各類(lèi)主體的培育和升級。一是加快推進(jìn)傳統化工企業(yè)創(chuàng )新發(fā)展和轉型升級。利用我國在傳統化工領(lǐng)域的規模優(yōu)勢，鼓勵大型龍頭企業(yè)，尤其是國有大型化工企業(yè)發(fā)揮自身專(zhuān)業(yè)優(yōu)勢，推動(dòng)產(chǎn)品朝著(zhù)精細化、高附加值方向發(fā)展；鼓勵企業(yè)利用其龐大的體量?jì)?yōu)勢加大研發(fā)投入，開(kāi)發(fā)現有材料新功能，開(kāi)發(fā)滿(mǎn)足新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新產(chǎn)品，探索產(chǎn)品用途的多元化，形成多產(chǎn)品的整合和國產(chǎn)替代；鼓勵企業(yè)開(kāi)展多元化業(yè)務(wù)探索和內創(chuàng )業(yè)，孵化具有發(fā)展前景的新企業(yè)；鼓勵傳統化工企業(yè)和集成電路企業(yè)的聯(lián)合研發(fā)與應用，開(kāi)發(fā)可用于集成電路制造過(guò)程中的各類(lèi)化工產(chǎn)品，形成跨界的合作優(yōu)勢。二是加快集成電路材料的專(zhuān)業(yè)型企業(yè)發(fā)展。注重中小企業(yè)培育，鼓勵企業(yè)圍繞自身專(zhuān)業(yè)優(yōu)勢深耕細分領(lǐng)域探索前沿產(chǎn)品和專(zhuān)用化產(chǎn)品，形成在細分領(lǐng)域的獨特優(yōu)勢，尤其是要鼓勵行業(yè)內“專(zhuān)精特新”企業(yè)發(fā)展，鼓勵材料細分領(lǐng)域的多點(diǎn)創(chuàng )新，形成在各個(gè)細分領(lǐng)域的多點(diǎn)突破，與大企業(yè)一道形成產(chǎn)業(yè)發(fā)展和突破的良好生態(tài)；鼓勵企業(yè)利用資本運作、企業(yè)聯(lián)盟等方式，加快完善企業(yè)產(chǎn)品系列，打造具有領(lǐng)先優(yōu)勢的集成電路材料一體化供應商；鼓勵現有半導體產(chǎn)業(yè)相關(guān)材料企業(yè)的有序升級，利用我國在液晶平板、成熟制程的優(yōu)勢，逐步向高精度的集成電路材料升級，夯實(shí)產(chǎn)業(yè)發(fā)展根基。三是深化集成電路行業(yè)材料研發(fā)的科研院所改革。進(jìn)一步強化科研院所的研發(fā)能力和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)能力，切實(shí)保障我國在關(guān)鍵材料的“短板”安全；深化科研院所改革，按照國資國企改革的新方向，推動(dòng)員工持股、企業(yè)上市、市場(chǎng)化運營(yíng)，形成底層能力向市場(chǎng)競爭力的有效轉化。

（三）推動(dòng)集成電路產(chǎn)業(yè)鏈上下游的有序合作

用戶(hù)是檢驗產(chǎn)品和服務(wù)的有效標準，也是推動(dòng)產(chǎn)品和服務(wù)升級的重要力量。集成電路材料的用戶(hù)主要是晶圓制造企業(yè)和封裝企業(yè)，在集成電路產(chǎn)業(yè)的材料領(lǐng)域發(fā)展過(guò)程中，要從集成電路產(chǎn)業(yè)鏈和產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統的視角出發(fā)，吸引多方主體尤其是用戶(hù)參與，共同推動(dòng)集成電路產(chǎn)業(yè)鏈上下游的有序合作。一是要創(chuàng )新機制，發(fā)揮政府、行業(yè)團體或者龍頭企業(yè)的引導作用，構建產(chǎn)業(yè)上下游和橫向企業(yè)之間的社會(huì )協(xié)同網(wǎng)絡(luò )。利用好標準聯(lián)盟、產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟等市場(chǎng)間組織的連接功能，推動(dòng)材料產(chǎn)業(yè)的標準化、協(xié)同化發(fā)展。二是要利用好“首臺套”“首版次”等相關(guān)優(yōu)惠政策機會(huì )，不僅要給予創(chuàng )新突破企業(yè)以支持，同時(shí)要給予用戶(hù)以支持，例如確實(shí)落實(shí)新產(chǎn)品保險機制，降低用戶(hù)使用國產(chǎn)替代設備、材料所造成的機會(huì )成本和風(fēng)險損失補償，真正將產(chǎn)品從研發(fā)企業(yè)、實(shí)驗室走到車(chē)間，走向大規模應用。

五、集成電路產(chǎn)業(yè)材料強基的政策建議

在國家推動(dòng)集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的整體背景下，要將集成電路材料作為重要的支持對象，從系統安全的視角強化多點(diǎn)布局和重點(diǎn)突破，并強化知識產(chǎn)權布局與保護，有序提升我國在材料領(lǐng)域的競爭力。

（一）戰略上高度重視，尤其是形成合力共同促進(jìn)材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展

鑒于集成電路產(chǎn)業(yè)材料的高度重要性以及我國在產(chǎn)業(yè)競爭力上的劣勢，需要發(fā)揮有為政府的作用（劉建麗，2021），集聚多方力量支持集成電路產(chǎn)業(yè)材料領(lǐng)域的發(fā)展。一是要從戰略上高度重視材料發(fā)展，預防類(lèi)似光刻機一樣的“卡脖子”問(wèn)題。目前，我國在集成電路產(chǎn)業(yè)面臨美國的精準“斷鏈”行動(dòng)，以及企圖“全面打擊”下的盟友聯(lián)合行動(dòng)，加之對人工智能、量子技術(shù)等應用領(lǐng)域的全面圍堵，美國已從戰略到實(shí)踐上形成對我國集成電路全產(chǎn)業(yè)鏈、全范圍、全場(chǎng)域的打擊。盡管當前美國及其盟友對我國集成電路產(chǎn)業(yè)打壓集中在先進(jìn)制程、先進(jìn)設備和軟件，暫時(shí)尚未涉及到材料領(lǐng)域，但需要關(guān)注美國聯(lián)合盟友對中國實(shí)施全面打擊的風(fēng)險，日本2019年開(kāi)始加強對韓國出口光刻膠等3種材料的管制行為就是例子。為此，要從戰略上進(jìn)一步提高對集成電路材料領(lǐng)域的重視，提前布局和維護產(chǎn)業(yè)鏈安全。二是要發(fā)揮國內大循環(huán)的優(yōu)勢，對國產(chǎn)集成電路材料予以?xún)A斜支持。發(fā)揮中央企業(yè)充當現代產(chǎn)業(yè)鏈鏈長(cháng)的新定位和新角色，由中央企業(yè)在技術(shù)突破、資源供給、需求拉動(dòng)等方面發(fā)揮作用，尤其是大力推動(dòng)大型化工企業(yè)利用冗余資源投入到材料領(lǐng)域，強化企業(yè)內創(chuàng )業(yè)行為，或者通過(guò)資本投資到材料領(lǐng)域形成引領(lǐng)作用；在支持國有大型化工企業(yè)在集成電路材料投資過(guò)程中，需要在目標和考核方面予以?xún)A斜以提升企業(yè)積極性；要利用國有企業(yè)的訂單優(yōu)勢，大力扶持國產(chǎn)集成電路材料企業(yè)，不僅支持其產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)，更要支持其產(chǎn)品的升級與迭代。三是考慮對集成電路材料領(lǐng)域的包容審慎監管，適應集成電路在摩爾定律下的快速變化需要。對于精細化工和電子氣體監管的問(wèn)題，應急管理部門(mén)在安全環(huán)保監管中結合《戰略性新興產(chǎn)業(yè)分類(lèi)（2018）》的具體行業(yè)細分，采用更加精準、有效的監管與服務(wù)模式，真正在確保安全、規避污染的同時(shí)促進(jìn)集成電路產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。對于集成電路產(chǎn)業(yè)集聚區，結合中國化工產(chǎn)業(yè)布局的變化（鄒輝和段學(xué)軍，2020），探索對精細化工產(chǎn)業(yè)的“特殊監管”或者“保護區監管”模式，加速相關(guān)材料的開(kāi)發(fā)、應用和升級。

（二）推動(dòng)多點(diǎn)布局和重點(diǎn)突破，實(shí)現在材料領(lǐng)域的有序趕超

集成電路產(chǎn)業(yè)所需要的材料種類(lèi)繁多、類(lèi)型豐富，且在集成電路每一代的制程升級中都有新的材料需求和材料升級需要。為此，著(zhù)眼于數字經(jīng)濟發(fā)展的基礎安全，在保證重點(diǎn)產(chǎn)品安全的同時(shí)，要關(guān)注材料領(lǐng)域的系統安全。一是形成集成電路產(chǎn)業(yè)材料領(lǐng)域發(fā)展圖譜與國產(chǎn)替代圖譜，形成對產(chǎn)業(yè)發(fā)展的系統性審視。立足產(chǎn)業(yè)系統安全視角，產(chǎn)業(yè)決策部門(mén)可委托晶圓廠(chǎng)，對不同制程和不同產(chǎn)品（邏輯芯片、存儲芯片和功率器件）描繪出相關(guān)的材料及供應商圖譜，以及國產(chǎn)化產(chǎn)品圖譜，形成對現有材料需求的系統性認知。在此基礎上立足于系統安全推動(dòng)材料領(lǐng)域的多點(diǎn)布局，并強化在光刻膠、濕化學(xué)品、靶材、研磨材料上的重點(diǎn)突破。二是著(zhù)眼長(cháng)期發(fā)展，在現有基礎上推動(dòng)在全產(chǎn)業(yè)鏈的有序提升和逐步升級。集成電路制造和封裝所用材料，與液晶顯示器（LCD）、印刷電路板（PCB）、光伏電池板等具有極高的相似性，但在精度、純度等方面要求高出幾個(gè)數量級，這不僅決定了產(chǎn)品的高成本和高價(jià)格，但同時(shí)也為后發(fā)者趕超提供了一個(gè)新途徑。即通過(guò)在相對低端的產(chǎn)業(yè)積累，通過(guò)逐步提升，形成有序的發(fā)展和趕超。三是把握技術(shù)變革窗口，探索新技術(shù)軌道上或者世代躍遷時(shí)的趕超。在產(chǎn)業(yè)逐步升級和有序提升的過(guò)程中，要關(guān)注集成電路技術(shù)變革窗口期所帶來(lái)的新機會(huì )，以此推動(dòng)材料在技術(shù)軌道上的突破。例如，著(zhù)眼于極紫外光源作為未來(lái)5—10年光刻主流技術(shù)的機會(huì )，探索干性光刻膠的開(kāi)發(fā)，形成與傳統濕法光刻膠完全不同的技術(shù)變遷軌道；關(guān)注納米壓印等可能替代光刻技術(shù)的技術(shù)路線(xiàn)上的材料需求，將增材制造等技術(shù)與材料研發(fā)路線(xiàn)融合創(chuàng )新；利用汽車(chē)芯片、人工智能芯片、物聯(lián)網(wǎng)芯片、穿戴設備芯片等快速發(fā)展的機遇，大力推進(jìn)在功率器件制造材料上的突破，形成在細分領(lǐng)域的非對稱(chēng)競爭優(yōu)勢（李先軍等，2022）。把握數字經(jīng)濟發(fā)展機遇，利用AI等新興技術(shù)，通過(guò)機器學(xué)習等方式，改變傳統對集成電路材料的分析、篩選、識別方式，以形成在材料領(lǐng)域的后發(fā)優(yōu)勢。

（三）強化知識產(chǎn)權保護，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展

集成電路是一個(gè)知識密集型產(chǎn)業(yè)，知識產(chǎn)權以及生產(chǎn)制造過(guò)程中的技術(shù)訣竅決定了企業(yè)的競爭力。為此，獲取和保護知識產(chǎn)權對于產(chǎn)業(yè)的健康可持續發(fā)展至關(guān)重要。一是鼓勵企業(yè)豐富各類(lèi)產(chǎn)品的知識產(chǎn)權體系。鼓勵企業(yè)圍繞自身核心產(chǎn)品，形成在產(chǎn)品、工藝、技術(shù)等全方位的自有知識產(chǎn)權，構造針對單品類(lèi)產(chǎn)品的專(zhuān)有知識產(chǎn)權，形成與日美歐龍頭企業(yè)的非對稱(chēng)競爭優(yōu)勢。鼓勵企業(yè)強化內部知識訣竅的系統管理，提升企業(yè)的核心競爭力。強化國家系統性知識產(chǎn)權管理，推動(dòng)行業(yè)共享部分基礎性知識產(chǎn)權，降低初創(chuàng )企業(yè)初始研發(fā)成本。二是切實(shí)推進(jìn)知識產(chǎn)權保護。注重對無(wú)形的技術(shù)、工藝、配方等技術(shù)訣竅的保護，鼓勵產(chǎn)權專(zhuān)屬企業(yè)通過(guò)授權、買(mǎi)賣(mài)等多種方式推動(dòng)知識產(chǎn)權流動(dòng)和交易，發(fā)揮知識產(chǎn)權的經(jīng)濟價(jià)值。進(jìn)一步推動(dòng)知識產(chǎn)權保護，保護原創(chuàng )企業(yè)創(chuàng )新積極性，構建和完善保護產(chǎn)權的經(jīng)濟生態(tài)。

 

參考文獻

[1]李先軍,劉建麗,閆梅：《產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢重塑：各國破解汽車(chē)芯片短缺的舉措及中國對策》[J],《當代經(jīng)濟管理》,2022年第7期，第64-71頁(yè)。

[2]李先軍,劉建麗,閆梅：《我國集成電路設備的全球競爭力、趕超困境與政策建議》[J],《產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟評論》2022年第4期，第46-61頁(yè)。

[3]劉大勇,洪雅蘭,呂奇：《科技成果轉化的市場(chǎng)機制與市場(chǎng)成熟度評價(jià)》[J]，《產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟評論》,2017年第3期，第61-69頁(yè)。

[4]劉建麗：《有效市場(chǎng)與有為政府——兼論中國特色社會(huì )主義市場(chǎng)經(jīng)濟》[J],《中國勞動(dòng)關(guān)系學(xué)院學(xué)報》,2021年第1期，第1-10頁(yè)。

[5]曲永義,李先軍：《創(chuàng )新鏈趕超：中國集成電路產(chǎn)業(yè)的創(chuàng )新與發(fā)展》[J],《經(jīng)濟管理》,2022年第9期，第5-26頁(yè)。

[6]張輝,張明哲：《數字經(jīng)濟全球化下我國集成電路產(chǎn)業(yè)安全與可持續發(fā)展》[J],《人民論壇·學(xué)術(shù)前沿》,2022年第6期，第97-100頁(yè)。

[7]中國社會(huì )科學(xué)院工業(yè)經(jīng)濟研究所課題組：《產(chǎn)業(yè)鏈鏈長(cháng)的理論內涵及其功能實(shí)現》[J],《中國工業(yè)經(jīng)濟》，2022年第7期，第5-24頁(yè)。

[8]周子學(xué)：《以供給側改革推進(jìn)集成電路產(chǎn)業(yè)加速發(fā)展》[J]，《產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟評論》,2016年第1期，第5-8頁(yè)。

[9]鄒輝,段學(xué)軍：《中國化工產(chǎn)業(yè)布局演變與影響機理研究》[J],《地理科學(xué)》,2020年第10期，第1646-1653頁(yè)。

 

李先軍,劉建麗.產(chǎn)業(yè)基礎領(lǐng)域強基戰略：中國集成電路材料領(lǐng)域的競爭與發(fā)展[J/OL].產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟評論:1-11[2023-06-15].https://doi.org/10.19313/j.cnki.cn10-1223/f.20230530.003.