第492期 | 新周期下的半導(dǎo)體材料 —— 突破?重構(gòu)?未來

本期大咖

林健 半導(dǎo)體材料分會(huì)秘書長

現(xiàn)任中國電子材料行業(yè)協(xié)會(huì)半導(dǎo)體材料分會(huì)秘書長，作為行業(yè)協(xié)會(huì)核心負(fù)責(zé)人之一，長期參與半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)政策研討、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定、產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同推進(jìn)等工作，也為企業(yè)搭建信息共享與合作平臺(tái)，助力地方補(bǔ)鏈強(qiáng)鏈，持續(xù)推動(dòng)半導(dǎo)體材料國產(chǎn)化替代進(jìn)程。

田新 鑫華半導(dǎo)體總裁

江蘇鑫華半導(dǎo)體科技股份有限公司（簡稱：鑫華半導(dǎo)體）是從事半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)用電子級(jí)多晶硅研發(fā)、生產(chǎn)、銷售的國家高新技術(shù)企業(yè)，總部設(shè)在江蘇徐州，目前擁有8,000噸/年徐州產(chǎn)線和10,000噸/年內(nèi)蒙產(chǎn)線兩大生產(chǎn)基地，現(xiàn)已成為國內(nèi)規(guī)模最大的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)用電子級(jí)多晶硅生產(chǎn)企業(yè)。

傅志偉 徐州博康董事長

徐州博康信息化學(xué)品有限公司（簡稱：徐州博康）具備豐富的有機(jī)合成、高分子聚合、半導(dǎo)體級(jí)電子級(jí)純化的專業(yè)能力，系統(tǒng)掌握電子級(jí)化學(xué)品生產(chǎn)的核心技術(shù)，是國內(nèi)唯一一家全產(chǎn)業(yè)鏈布局，從原料到成品光刻膠都自主開發(fā)生產(chǎn)的企業(yè)。

羅帥 華興激光總經(jīng)理

江蘇華興激光科技有限公司（簡稱：華興激光）是專注于化合物半導(dǎo)體光電子外延片研發(fā)和制造的高新技術(shù)企業(yè)，主要基于先進(jìn)半導(dǎo)體技術(shù)制備以磷化銦（InP）、砷化鎵（GaAs）為基底的不同結(jié)構(gòu)和功能的光電子外延片，廣泛應(yīng)用于光纖通信、激光傳感、激光加工、醫(yī)療美容等領(lǐng)域。

材料是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的“根基”。當(dāng)AI應(yīng)用、航天衛(wèi)星等熱點(diǎn)場(chǎng)景爆發(fā)，我們的材料技術(shù)是否跟上了場(chǎng)景迭代速度？又存在哪些核心差距？本期《大咖談芯》對(duì)話四位產(chǎn)業(yè)鏈領(lǐng)軍者，從一線實(shí)踐出發(fā)，共同探尋破局與增長的新路徑。

歡迎收聽對(duì)話播客

*以下為播客文字整理版，已獲嘉賓確認(rèn)和授權(quán)。

國產(chǎn)化的“攻堅(jiān)期”與“機(jī)遇期”

行業(yè)權(quán)威披露：七大材料國產(chǎn)化的真實(shí)家底

幻實(shí)：大家好，我是《芯片揭秘》的創(chuàng)辦人幻實(shí)。今天在場(chǎng)的幾位嘉賓，我發(fā)現(xiàn)有三位在過去的 5 年里都上過我的欄目。今天我也跟行業(yè)內(nèi)的很多好朋友做了二次交流，這五年我覺得半導(dǎo)體尤其是材料方向有非常大的變化。我想先請(qǐng)我們行業(yè)的瞭望者林健老師，您跟我們先從整體上講一講，目前我們半導(dǎo)體材料的國產(chǎn)化到了什么階段？是否還有一些未解決的難題？

芯片揭秘 創(chuàng)辦人曹幻實(shí)（左一） 對(duì)話

中國電子材料行業(yè)協(xié)會(huì)半導(dǎo)體材料分會(huì)秘書長 林健（左二）

江蘇鑫華半導(dǎo)體總裁 田新（左三）

徐州博康董事長 傅志偉（右二）

華興激光總經(jīng)理 羅帥（右一）

林健：從教科書定義來看，半導(dǎo)體材料是指電阻率介于導(dǎo)體與絕緣體之間的材料，其電阻率范圍通常在10??到1012Ω·cm。按發(fā)展歷程，半導(dǎo)體材料主要分為四代，第一代以硅（Si）、鍺（Ge）為代表；第二代以砷化鎵（GaAs）、磷化銦（InP）等化合物半導(dǎo)體為主；第三代包括碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）等寬禁帶材料；第四代則涉及氧化鎵（ Ga?O?）、金剛石等超寬禁帶半導(dǎo)體材料。

現(xiàn)在我們一說半導(dǎo)體材料就是指廣義的，涵蓋了集成電路從設(shè)計(jì)、制造、封裝到測(cè)試等全流程中涉及的各種材料。按照 SEMI協(xié)會(huì)（國際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)Semiconductor Equipment and Materials International）的分類法，前道叫制造材料，后道叫封裝材料。

論壇現(xiàn)場(chǎng)發(fā)言 林健 秘書長

制造材料一般分為七大類：襯底材料（如硅片、碳化硅等）、電子特氣、掩模板、光刻膠、濕電子化學(xué)品、拋光材料、靶材。此外，石英材料（如石英掩模基板、石英器件）在制造材料中占比約2%~3%，通常歸類于掩模版或相關(guān)輔材，一般不單獨(dú)列為一大類。

封裝材料還有六大材料：封裝基板、引線框架、鍵合絲、陶瓷基板、包封材料、粘接材料。

所以整個(gè)半導(dǎo)體材料從廣義上來講是非常多的，這還只是涉及主體材料，還有很多其他的材料（比如多晶硅、石墨）沒有介紹到。時(shí)間問題，今天我就先把主體的七大制造材料給大家簡單地介紹一下。

第一個(gè)是襯底材料，目前以硅材料為主。大規(guī)模集成電路中，硅仍占到95%，即使其他新材料再多，還是以硅為主。那我們的國產(chǎn)化率到多少了呢？我們的6英寸硅可以說100%沒問題，8英寸硅90%沒有問題，12英寸硅我們?cè)诔墒焓袌?chǎng)也應(yīng)該問題不大了。12英寸硅我們現(xiàn)在總的國產(chǎn)化率應(yīng)該在60%以上。

直拉用電子級(jí)多晶硅（圖源：鑫華半導(dǎo)體）

林健：第二個(gè)是電子特氣。我們做電子特氣的企業(yè)太多了，按照成熟制程來講，我們現(xiàn)在國內(nèi)90%以上甚至100%都沒問題了。只是在先進(jìn)制程上跟國外還有差距。我們現(xiàn)在因?yàn)殡娮犹貧馍婕氨容^多， 8英寸制程涉及56種，12英寸制程涉及81種，所以12英寸制程用的電子特氣我們現(xiàn)在國產(chǎn)化率也到60%了。

第三個(gè)是掩模版，是我們國產(chǎn)化現(xiàn)在的痛點(diǎn)。掩模版有兩種，一種是我們自己做的自己用的，還有一種是通用的掩模版。掩模版目前有三大問題。一個(gè)是襯底的石英材料我們?cè)瓉矶际且蕾囘M(jìn)口，現(xiàn)在進(jìn)口管制后，石英的加工掩模版的平整度問題，我們解決不了。再有就是掩模版里，把圖紙倒上來的這層膜我們現(xiàn)在也做不了，因此掩模版的國產(chǎn)化率目前最多到10%。

第四個(gè)光刻膠是我們的另一大痛點(diǎn)。光刻膠產(chǎn)品比較多，涵蓋從G線、I線到KrF膠、ArF膠及EUV膠等品類，分別對(duì)應(yīng)6英寸、8英寸、12英寸等成熟制程和先進(jìn)制程需求。目前EUA光刻膠的國產(chǎn)化率基本是0，該材料主要面向7nm及以下制程，技術(shù)壁壘極高。相對(duì)而言，KrF膠和ArF膠近兩年布局有所突破，以徐州博康為代表的本土企業(yè)已具備量產(chǎn)能力，但是國產(chǎn)化率依然偏低，ArF膠達(dá)到5%～10%，KrF膠達(dá)到10%～20%。其他品類光刻膠國產(chǎn)化進(jìn)展相對(duì)較好。

光刻膠生產(chǎn)圖（圖源：徐州博康）

林健：第五個(gè)就是濕化學(xué)品，我們國內(nèi)做這個(gè)的企業(yè)也非常多。現(xiàn)在濕化學(xué)品也是分兩種，一種是通用型的，制作上我們基本沒有問題，另一種就是特殊制成的，我們叫功能型的濕化學(xué)品。比如說用于光刻的，用于擴(kuò)散的，用于外延的等等。濕化學(xué)品我們現(xiàn)在在50%～60%的國產(chǎn)化率。

再往下就是化學(xué)機(jī)械拋光材料，主要包含拋光液（Slurry）、拋光布（Pad）和拋光的修整盤（Conditioner/Disk）。目前修整盤這塊兒，我們國內(nèi)剛剛起步，主要還依賴進(jìn)口。在拋光液和拋光墊方面，國內(nèi)已有積極布局，像安集科技在拋光液領(lǐng)域已形成較強(qiáng)競(jìng)爭力，鼎龍股份（無錫）在拋光墊方面也表現(xiàn)優(yōu)異。不過整體國產(chǎn)化率還不是太高，尤其是襯底的拋光材料，現(xiàn)在國產(chǎn)化率不超過30%。

最后就是靶材了，也是我們比較驕傲的領(lǐng)域。在單質(zhì)靶材這一塊，我們國產(chǎn)化率非常高。我們江豐電子現(xiàn)在在全球單質(zhì)靶材企業(yè)排前三，但是在合金靶材這塊兒，我們還有差距，總的國產(chǎn)化率在60%左右。

半導(dǎo)體用超高純金屬濺射靶材（圖源：江豐電子）

硅基主材“破冰”：從1公斤沒有到國產(chǎn)化60%

幻實(shí)：謝謝林秘書長，你們看林秘書長數(shù)據(jù)記得多清楚，多少種類、多少比例娓娓道來，我真的很佩服。剛剛林秘書長提到了田新先生所在的賽道，請(qǐng)問田總您怎么回答國產(chǎn)化突圍的問題？

田新：林秘書長對(duì)行業(yè)認(rèn)識(shí)的深度，我們是非常敬佩的。我來聊一下我們電子多晶硅所在的硅材料領(lǐng)域。剛才林秘書長也講了，我們95%的芯片都是由硅來做的，那硅基本相當(dāng)于是我們芯片的主材。我們做電子級(jí)多晶硅，最主要的工序就是提純。現(xiàn)在成熟制程對(duì)硅的純度提出了一個(gè)極高的要求——需要達(dá)到11個(gè)9（即99.999999999%）以上的純度，它基本是工業(yè)大規(guī)模的產(chǎn)品里面最高的一個(gè)純度標(biāo)準(zhǔn)。

在2015年我們鑫華半導(dǎo)體成立的時(shí)候，當(dāng)時(shí)的調(diào)研報(bào)告是說，這種高純的電子多晶硅在國內(nèi)沒有實(shí)現(xiàn)真正的規(guī)模生產(chǎn)，沒有一公斤真正地用到了工業(yè)化芯片的制程上。現(xiàn)在我們?cè)趪鴥?nèi)的市占率超過50%，這意味著在成熟制程和小尺寸的硅部件上用的硅，我們是完全解決了國產(chǎn)化問題。而且對(duì)標(biāo)國外企業(yè)，我們生產(chǎn)的硅不管是穩(wěn)定性，還是純度、良率，都是完全不落下風(fēng)的。

論壇現(xiàn)場(chǎng)發(fā)言 田新 總裁

現(xiàn)在大家遇到的問題就是先進(jìn)制程，我們國內(nèi)整個(gè)的先進(jìn)制程還沒有拉通，所以先進(jìn)制程所需要的材料，目前大家還沒有完全去解決。并且先進(jìn)制程它不是一個(gè)固定的東西，剛才我們好多專家在講，臺(tái)積電它還在發(fā)展，之前是5nm工藝往3nm工藝開發(fā)，現(xiàn)在有了3nm工藝還在往2nm工藝突破。

國外的材料企業(yè)也是這樣，像我們?cè)趯?duì)標(biāo)的德國的瓦克，作為上市公司，他公布的科研計(jì)劃里面，就明確提到他們?cè)陂_發(fā)可以匹配先進(jìn)制程的，也就是3nm以下制程的產(chǎn)品。那我們國內(nèi)走的路實(shí)際上是在前10年就有的路，都是在解決有無這個(gè)事，問題是全球已經(jīng)有了，但是我們國內(nèi)還沒有做到，所以說我們對(duì)標(biāo)的是人家已經(jīng)做到的東西。

區(qū)熔用電子級(jí)多晶硅（圖源：鑫華半導(dǎo)體）

田新：雖然說在集成電路領(lǐng)域知識(shí)產(chǎn)權(quán)的管理做得非常嚴(yán)格，你去抄別人的技術(shù)路線，抄別人的技術(shù)工藝幾乎是不可能的，但是產(chǎn)品在市場(chǎng)上它總歸是有銷售的，仍然有一些可以去學(xué)習(xí)借鑒的東西。行業(yè)走到現(xiàn)在，像瓦克他在開發(fā)3納米的產(chǎn)品，我們國內(nèi)也會(huì)迅速汲取到你先進(jìn)制程的產(chǎn)品資訊，你就得跟他齊頭并進(jìn)地去做研發(fā)。

這個(gè)階段的挑戰(zhàn)性和前10年的做已有的挑戰(zhàn)性又會(huì)不一樣。畢竟別人的技術(shù)積累，對(duì)行業(yè)的理解，再加上研發(fā)的經(jīng)驗(yàn)仍然是超過我們的，在這個(gè)環(huán)境下大家怎么還能做出來，還能做好，這就是目前行業(yè)所面臨的一個(gè)挑戰(zhàn)。當(dāng)然，我們國內(nèi)還會(huì)有另一個(gè)挑戰(zhàn)，就是說一旦產(chǎn)品做出來以后，對(duì)應(yīng)產(chǎn)業(yè)很快就會(huì)從稀缺向內(nèi)卷轉(zhuǎn)變。怎么去平衡這個(gè)狀態(tài)，怎么把自己的生存做好的同時(shí)，把進(jìn)一步的研發(fā)做好，這都是需要企業(yè)去思考和解決的。

2023年鑫華半導(dǎo)體總裁 田新 做客《芯片揭秘》

光刻膠的“時(shí)間鐵律”：6年驗(yàn)證路要一步步走

幻實(shí)：也就是說頭部企業(yè)投入的研發(fā)資源越來越多，然后做出來產(chǎn)品還被同行內(nèi)卷。聽得出來，國產(chǎn)替代到了深水區(qū)，真的是越來越不容易。請(qǐng)問傅總聽林秘書長說光刻膠的國產(chǎn)化率才10%，您的感受是什么？

傅志偉：剛才林秘書長說了各個(gè)領(lǐng)域的非常準(zhǔn)確的一些數(shù)據(jù)。實(shí)際上國產(chǎn)化率如果拋開它的制程去講，這對(duì)突破“卡脖子”技術(shù)是沒有什么指導(dǎo)意義的，因?yàn)?strong>它是整個(gè)行業(yè)統(tǒng)籌的結(jié)果。像光刻膠現(xiàn)在已經(jīng)混淆很多概念了，包括現(xiàn)在連油墨、黑膠都說是光刻膠，實(shí)際和半導(dǎo)體光刻膠是兩碼事，都統(tǒng)計(jì)起來算國產(chǎn)化沒什么意義，解決卡脖子的本質(zhì)還是看解決什么制程的光刻膠。

光刻膠里面我們公司布局更多的是I線、KrF膠和ArF膠。至于EUV膠，它的國產(chǎn)化率不是說可能為0，它就是0。因?yàn)槲覀冞BEUV光刻機(jī)都沒有，所以先進(jìn)制程（7nm及以下）的量產(chǎn)產(chǎn)線并未打通。目前國內(nèi)用的光刻膠有30多種，用在14nm制程以下的EUV光刻膠就是14nm跟7nm。7nm有很多是套刻多次曝光出來的，它用的光刻膠跟14nm很多是通用的，真正算下來一共就8種光刻膠。

論壇現(xiàn)場(chǎng)發(fā)言 傅志偉 董事長

這8種光刻膠目前國產(chǎn)化率依然為零，因?yàn)榱慨a(chǎn)都沒有，還在實(shí)驗(yàn)線上做驗(yàn)證。以前連驗(yàn)證的機(jī)會(huì)都沒有，現(xiàn)在好在這8種光刻膠里面，據(jù)我了解有3、4種都已經(jīng)在跑驗(yàn)證了。

14nm以上制程涵蓋的，就是我們28nm的ARF膠，包括后面的KRF膠。像ARF膠大概20多款，然后KRF膠有60多款，這里面大概有接近一半的產(chǎn)品都已經(jīng)在國產(chǎn)化進(jìn)程當(dāng)中，就是都在驗(yàn)證階段了。為什么說國產(chǎn)化率低，因?yàn)楣饪棠z它的驗(yàn)證周期太長了。

光刻膠產(chǎn)品（圖源：徐州博康）

傅志偉：我們國家2002年就有專家重視半導(dǎo)體國產(chǎn)化，但是反響不大，只有真正認(rèn)為地緣政治對(duì)我們是有真實(shí)的影響，才有可能去驗(yàn)證并導(dǎo)入使用。國產(chǎn)化被真正重視基本上都是在2019年之后，尤其是光刻膠，在日本卡韓國脖子以后大家才意識(shí)到光刻膠會(huì)被斷供。從19年到現(xiàn)在也就6年，有的光刻膠驗(yàn)證周期可能都不止6年。

半導(dǎo)體材料的國產(chǎn)化進(jìn)程現(xiàn)在還是逐步往前推，我相信隨著產(chǎn)業(yè)對(duì)于驗(yàn)證端這塊的寬容，也就是產(chǎn)品的使用端愿意敞開懷抱來驗(yàn)證我們的產(chǎn)品，加上中國這么多年的產(chǎn)業(yè)積累和產(chǎn)業(yè)鏈的完整度，國產(chǎn)替代我覺得還是很有希望的。

但還是要給行業(yè)足夠的時(shí)間，因?yàn)?strong>半導(dǎo)體行業(yè)它是一門經(jīng)驗(yàn)學(xué)科。它不是說我拿錢砸，我堆好多的設(shè)備，堆好多的人，它就能解決的。它有一個(gè)時(shí)間的鐵律，因?yàn)檫@里面有大量的數(shù)據(jù)需要用時(shí)間去獲得，最終才能獲得真正成熟的產(chǎn)品。而且產(chǎn)品必須在使用當(dāng)中去獲得足夠多的反饋，試錯(cuò)中的這些數(shù)據(jù)才有可能真的讓產(chǎn)品更完善，讓企業(yè)能響應(yīng)更先進(jìn)的工藝，也能積累更多的經(jīng)驗(yàn)。

至于未來中國想要解決的，不管是彎道超車，還是繼續(xù)往前走到7nm，甚至5nm、3nm以下的制程，與其對(duì)應(yīng)的相關(guān)材料，包括我們光刻膠，是不是我們得先有這方面的經(jīng)驗(yàn)積累以后，才有可能正向去推導(dǎo)，去開發(fā)這些新的材料？所以我們的國產(chǎn)化率聽著數(shù)字好像有很多的進(jìn)展，但是在先進(jìn)制程方面，我們依然是任重道遠(yuǎn)。

2022年博康董事長 傅志偉 做客《芯片揭秘》

硅之外的硬核賽道：化合物半導(dǎo)體機(jī)遇多點(diǎn)爆發(fā)

幻實(shí)：我覺得傅總說的光刻膠分類特別好。因?yàn)槲医?jīng)常被一些股民朋友問到，說這只股是光刻膠概念能不能買。光刻膠概念的二級(jí)市場(chǎng)的股票還挺多的，但是就像剛剛傅總說的，此光刻膠非彼光刻膠，它可能不是我們所說的先進(jìn)制程上用的光刻膠。

整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的國產(chǎn)替代其實(shí)現(xiàn)在聽下來還是很艱難的一個(gè)過程，我們都要理性看待這個(gè)市場(chǎng)的數(shù)據(jù)波動(dòng)，避免浮躁。那我們最后問問羅總，您的那個(gè)賽道國產(chǎn)化進(jìn)程怎么樣了啊？

羅帥：大家好，我是華興激光的羅帥，華興激光是一家專注做二代半導(dǎo)體、光電子外延片的一家公司。剛才林秘書長介紹了半導(dǎo)體材料領(lǐng)域的發(fā)展情況，確實(shí)硅是半導(dǎo)體家族中大哥級(jí)的存在，它占據(jù)了很大的市場(chǎng)份額。

論壇現(xiàn)場(chǎng)發(fā)言 羅帥 總經(jīng)理

羅帥：硅這種材料從物理的角度來講，它的禁帶寬度比較窄，而且它是一種間接帶系的半導(dǎo)體。我們?cè)谧霭雽?dǎo)體芯片的時(shí)候，比如說硅能做的東西，我們都希望用硅。因?yàn)楣栌谐墒斓闹瞥蹋宜诘貧ぶ械某煞直容^多，成本比較便宜。但也正因?yàn)樗?strong>物理特性的限制，讓硅在某一些領(lǐng)域的芯片制造中遇到了瓶頸。

比如說在光芯片上面，硅間接帶系半導(dǎo)體的發(fā)光效率非常低，因此只能用化合半導(dǎo)體（如二代半導(dǎo)體材料砷化鎵、磷化銦，三代半導(dǎo)體材料氮化鎵等等）。還有在做一些高壓器件的時(shí)候，硅在這些領(lǐng)域應(yīng)用的話就不占優(yōu)勢(shì)了。所以說像碳化硅、氮化鎵以及四代半導(dǎo)體材料（如氧化鎵、金剛石等等），它們有它獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，也是整個(gè)家族中不可或缺的一部分。

半導(dǎo)體外延片（圖源：華興激光）

羅帥：我們所在的化合物半導(dǎo)體領(lǐng)域（如砷化鎵、磷化銦），隨著這些年的產(chǎn)業(yè)發(fā)展，也迎來了很多新的機(jī)遇。在顯示領(lǐng)域，傳統(tǒng)LED產(chǎn)業(yè)演進(jìn)，推動(dòng)了氮化鎵基藍(lán)綠光LED的普及，也帶動(dòng)了砷化鎵基紅光LED在顯示屏幕中的深度應(yīng)用。在通信領(lǐng)域，高速通信與移動(dòng)終端的快速發(fā)展，使得射頻前端芯片（如功率放大器、HBT、HEMT等）對(duì)砷化鎵、磷化銦材料的需求持續(xù)攀升。此外，航天領(lǐng)域?qū)衔锇雽?dǎo)體材料的需求也呈爆發(fā)之勢(shì)。

比如衛(wèi)星電池，它跟普通地面上的光伏電池不同，光伏電池一般用的是單晶硅或者多晶硅材料，在太空空間有抗輻照的要求，所以衛(wèi)星電池用的是鍺基的砷化鎵材料。這些新領(lǐng)域的發(fā)展，都給我們化合物半導(dǎo)體領(lǐng)域帶來了不小的機(jī)遇。

以國內(nèi)光通信行業(yè)為例，低速場(chǎng)景（寬帶接入、4G/5G 移動(dòng)通信）所用半導(dǎo)體材料，經(jīng)過前期產(chǎn)業(yè)布局，目前國產(chǎn)化率已達(dá)到較高水平。其中2.5G低速產(chǎn)品的外延片與芯片，大陸廠商供應(yīng)占比已達(dá)80%～90%。而在高速通信領(lǐng)域，面向AI、數(shù)據(jù)中心通信、光傳輸?shù)?00G/200G 外延片，國產(chǎn)化率仍處于低位：2024 年之前該領(lǐng)域國產(chǎn)化率不足1%；2025年隨著我們及業(yè)內(nèi)同行逐步實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)突破，當(dāng)前國產(chǎn)化率仍不到10%，整體處于供不應(yīng)求的緊缺狀態(tài)。

半導(dǎo)體外延片生產(chǎn)圖（圖源：華興激光）

羅帥：在襯底材料這塊，砷化鎵和磷化銦的發(fā)展不像硅那么快，硅都已經(jīng)做到8英寸、12英寸了。目前國際上，砷化鎵主流還是2-6英寸，磷化銦則是2-4英寸。國外在推進(jìn)大尺寸方面做得比較好，工藝也更成熟。我們國內(nèi)在小尺寸產(chǎn)品上已經(jīng)有了不錯(cuò)的進(jìn)展，能夠滿足當(dāng)前的主流需求，但在大尺寸方面，跟國外比起來確實(shí)還有一段路要走。

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半導(dǎo)體材料的“剛需變革”

AI算力爆發(fā)，光模塊材料的“追趕與反超”

幻實(shí)：羅總剛剛提到了非常多的場(chǎng)景，我也想拋開制程來講熱點(diǎn)賽道，這樣大家可能覺得離生活更近。比如說我們最近探討最多的是AI應(yīng)用，大算力，然后包括人工智能，機(jī)器人，還有量子芯片、衛(wèi)星發(fā)射，這些都是很熱門的賽道。請(qǐng)問這些賽道對(duì)我們剛剛聊到的半導(dǎo)體材料來說，有沒有提出一些更嚴(yán)苛的要求？我們現(xiàn)在的材料發(fā)展有沒有匹配上這些熱門賽道的需求，差距大不大？以及您所在的這個(gè)企業(yè)有沒有適配這些材料的研發(fā)？

羅帥：我們知道AI的發(fā)展首先是算，算的話就要用到AI這些芯片。比如GPU，像英偉達(dá)他們做算力芯片比較多，然后算出來這些數(shù)據(jù)，它一般都是通過光來傳，光傳需要用到光模塊，最后這些數(shù)據(jù)要儲(chǔ)存，要用到內(nèi)存芯片。所以AI這個(gè)領(lǐng)域拉動(dòng)了運(yùn)算芯片、傳輸芯片以及儲(chǔ)存芯片的發(fā)展。通過剛才各位專家介紹的行業(yè)情況可知，這三個(gè)領(lǐng)域目前都是需求暴增的一個(gè)狀態(tài)。

我們從事的光電子行業(yè)主要是用在傳輸上面。像北美的數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)一般用的是800G的光模塊，這款光模塊應(yīng)用的半導(dǎo)體原材料主要是100G的晶圓片，這款外延片大部分還是靠國外來供應(yīng)。我們公司是從2024年5月份開始批量生產(chǎn)100G的外延片，量產(chǎn)以后這個(gè)需求就快速地增長，2025年訂單比去年有了量級(jí)上的增長，當(dāng)然也有基數(shù)比較低的緣故。

半導(dǎo)體外延片生產(chǎn)圖（圖源：華興激光）

羅帥：我們國內(nèi)的高速光模塊在100G外延片方面，比國外應(yīng)該要落后一年半左右的時(shí)間。不過我們跟客戶在合作開發(fā)100G的時(shí)候，也在同步開發(fā)200G的方案，200G我們跟海外的進(jìn)度差不多，都在2024年年底就能夠達(dá)到量產(chǎn)了。我覺得未來在單波400G，也就是在3.2T上面的應(yīng)用，我們有可能跟國外同步，甚至有可能比他要先推出。

因?yàn)槲覀儑鴥?nèi)光模塊的生態(tài)還是不錯(cuò)的，全球前十大的光模塊廠有7家在中國，正因?yàn)橛辛怂麄冊(cè)谛袠I(yè)的加持，讓我們上游的企業(yè)能夠得到更多的行業(yè)合作生態(tài)變化帶來的紅利。從這方面來講，小衛(wèi)星當(dāng)然也是一個(gè)增長領(lǐng)域，包括未來4英寸、6英寸的制程需求也是在帶動(dòng)鍺基的砷化鎵材料的增長。

幻實(shí)：羅總輕輕一總結(jié)，都是現(xiàn)在的萬億市場(chǎng)。現(xiàn)在光模塊是最火的，如果有投資人朋友想投的話，可以找幻實(shí)，我來幫你接洽。

光刻膠國際訂單漲到2000噸，國內(nèi)卻無人入局

傅志偉：剛才羅總提到說在AI應(yīng)用端這塊，中國比國外落后一年多的水平。但實(shí)際上我在材料上面的體驗(yàn)，感覺我們落后的可能是5年以上，甚至10年。

大家知道我們博康是做光刻膠原料出身的，我們的客戶基本是國際上最頭部的光刻膠公司，昨天下午我們公司剛剛通過一個(gè)客戶的歷時(shí)3年的驗(yàn)廠。這個(gè)驗(yàn)廠用的一個(gè)產(chǎn)品，恰恰就是用在封裝領(lǐng)域的一款特殊的膠的原料，還不是膠。就是說全世界光刻膠最大的頭部公司，他們給我們下的單子，而且他對(duì)這個(gè)產(chǎn)品的預(yù)期超出我們的想象，我們看到以后都嚇了一跳。今年是300噸，要保明年是700噸，后年是1000噸，大后年要達(dá)到2000噸。當(dāng)然幸運(yùn)的是，這個(gè)產(chǎn)品我們是在接近十年前被他改完。

封裝光刻膠一覽（圖源：徐州博康）

幻實(shí)：他是用在什么場(chǎng)景，你能猜得到嗎？

傅志偉：因?yàn)橛斜Ｃ軈f(xié)議，我不能說。當(dāng)年研發(fā)的時(shí)候我們就一塊參與過，但是我們沒想到這個(gè)市場(chǎng)會(huì)爆發(fā)得這么快。這款膠從材料上我們看了一圈，國內(nèi)沒有任何人碰過，也沒有任何人在做這方面的研究。

幻實(shí)：但我們可以判斷這是一個(gè)新興市場(chǎng)，不是一個(gè)存量市場(chǎng)對(duì)吧？

傅志偉：這應(yīng)該算是新興市場(chǎng)。它是一代代的迭代的，這款膠也是他們用來替代原來的傳統(tǒng)的封裝用膠。我們還在用傳統(tǒng)的，這是我覺得我們比國外落后的一個(gè)地方。

再說另外一個(gè)領(lǐng)域，比如剛才說7nm以下的制程，在很多行業(yè)里面都提出來了。那我們換一種辦法，之前7nm已經(jīng)通過多層套刻實(shí)現(xiàn)，然后在7nm以下，不管是用封裝技術(shù)還是用什么樣的技術(shù)，都會(huì)提出一些新的工藝點(diǎn)。

新工藝點(diǎn)往前走，我們光刻膠算首當(dāng)其沖，一定要配合他去做相對(duì)應(yīng)的新型的、世界都沒有的光刻膠。因?yàn)槿思矣谐墒斓腅UV膠用就行了，但是咱們沒有EUV，那么咱們換一種方式來解決的話，就會(huì)對(duì)工藝提出很多的要求。新的光刻膠的開發(fā)，對(duì)于我們來說都是一個(gè)非常大的挑戰(zhàn)。至于能不能成功，我覺得憑借著中國人的聰明才智，加上剛才說的這么多年的積累，現(xiàn)在已經(jīng)有了初步的成果，未來的機(jī)會(huì)還是有的。

幻實(shí)：還是要恭喜傅總，拿下大單的第一時(shí)間就跟我們分享了。請(qǐng)問田總，你們有沒有這方面的差距和挑戰(zhàn)？

田新：我們稍微不一樣，因?yàn)槲覀兪亲龌A(chǔ)的材料。只要是硅基的芯片，最終都要從基礎(chǔ)的硅上開始做，就是說每個(gè)領(lǐng)域如果能夠帶來增量的話，那都是對(duì)我們有利的。傅總剛才說沒有想到行業(yè)爆發(fā)得這么快，實(shí)際上我們并不能準(zhǔn)確地分清到底是AI，是新能源，還是其他領(lǐng)域帶來的增量。

硅基電子特氣（圖源：鑫華半導(dǎo)體）

田新：目前從技術(shù)材料上去看，大家的增量確實(shí)是超出我們預(yù)測(cè)的快。未來就是林秘書長講的，在一個(gè)快速爆發(fā)期，有哪些是可以持續(xù)的，有哪些是虛假的，如何把握好這些機(jī)遇是企業(yè)未來要面臨的挑戰(zhàn)。但是總的來說，我們對(duì)未來還是非常樂觀的，我們是真切地看到芯片的技術(shù)，它能帶來的產(chǎn)業(yè)革命的力量越來越大，最終給大家?guī)淼淖兓酱螅蠹业男枨笠矔?huì)越來越大。

幻實(shí)：只要一直用硅，你們就是最大的出口方。

六十年追趕，新材料已實(shí)現(xiàn)局部超越

幻實(shí)：林秘書長您再講講您的視角。

林健：俗話說，一代材料一代器件，一代器件一代裝備應(yīng)用。隨著應(yīng)用場(chǎng)景的變化，市場(chǎng)對(duì)材料的性能要求是不斷地往前提升的。比如說原來的空間太陽電池都是硅電池，現(xiàn)在是用化合物的，用鍺襯底的砷化鎵電池。因?yàn)樵瓉砉桦姵刂挥?0%左右的轉(zhuǎn)換效率，而且上天以后被各種輻射，性能一下衰減了，壽命最多8年。而現(xiàn)在的化合物電池可以用20年，它具有抗輻照性能，砷化鎵電池轉(zhuǎn)換效率可以達(dá)到30%多。

4英寸柔性三結(jié)砷化鎵太陽電池（圖源：網(wǎng)絡(luò)）

林健：我們?cè)瓉淼睦走_(dá)都是用X波段的砷化鎵雷達(dá)，雷達(dá)的探測(cè)距離是1500km，現(xiàn)在我們用氮化鎵了，一下把探測(cè)距離擴(kuò)到3000km了。所以說應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)材料的需求是不斷提高的。再有我們現(xiàn)在做的這個(gè)硅材料，硅器件耐溫是125℃，并且需要大量的散熱，要有散熱器。碳化硅150℃就不需要了，沒有散熱的問題，金剛石可以到250℃。

實(shí)際上在新材料這塊兒，我們跟國際差距不大，甚至我們還有些是領(lǐng)先的。但是硅材料方面還有差距，最初的硅材料是美國在1953年制造的，我們是1959年做出中國第一個(gè)硅單晶，1965年我們研究所做出中國第一個(gè)砷化鎵單晶，這都是非常早的。但是在經(jīng)過文革以后，我們差距擴(kuò)大了，一下子差距到20年甚至30年。好在現(xiàn)在我們逐漸把它追回來了。砷化鎵、磷化銦這塊的差距還是比較大的。

碳化硅這塊我們現(xiàn)在做得非常好，我們?cè)谌蚵氏茸龀?2英寸的碳化硅，而且在全球的產(chǎn)能已經(jīng)到50%了。氮化鎵也是這樣，以江蘇英諾賽科為代表的企業(yè)率先在硅基氮化鎵方向?qū)崿F(xiàn)突破，我們12英寸氮化鎵的規(guī)模和量產(chǎn)也是全球非常領(lǐng)先的。我們的8英寸氧化鎵同樣也是全球第一的，原來日本NCT（株式會(huì)社Novel Crystal Technology）是最好的，現(xiàn)在我們超過他了。所以在新材料這塊，我們現(xiàn)在逐漸地追趕，并逐漸地超越。

幻實(shí)：林秘書長剛剛講的那段歷史，之前在我們《芯片揭秘》欄目上也分享過，那段非常特殊的歲月，一群人在農(nóng)場(chǎng)里研發(fā)單晶硅的珍貴故事，大家可以回頭去我們欄目收聽。

2022年秘書長 林健 做客《芯片揭秘》

新質(zhì)生產(chǎn)力下，

企業(yè)與行業(yè)的破局心聲

幻實(shí)：非常感謝各位嘉賓的分享，既有高屋建瓴的觀點(diǎn)，也有腳踏實(shí)地的建議。最后我還是想請(qǐng)大家用簡短的幾句話給我們講一講，對(duì)中國半導(dǎo)體材料這個(gè)產(chǎn)業(yè)，你們的期待或者建議是什么？可以發(fā)自肺腑講兩句，尤其是我們協(xié)會(huì)的林秘書長在這里。

羅帥：在林秘書長面前，我們都是行業(yè)的新兵啊。我們公司之前是從中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所轉(zhuǎn)換到我們徐州來投產(chǎn)的公司，我們?cè)谛熘莓a(chǎn)業(yè)界扎根了10年。這10年的發(fā)展，我們從0~1，從無到有，從建廠房到后來一代一代的驗(yàn)證產(chǎn)品。其實(shí)我們半導(dǎo)體這個(gè)行業(yè)，傅總剛才提到了產(chǎn)品從驗(yàn)證到導(dǎo)入客戶端需要6年的時(shí)間。我們之前也是這樣，每一款產(chǎn)品都需要3年及以上的時(shí)間耕耘，并且開始導(dǎo)入的階段客戶并不會(huì)把你作為主供。

所以說，這是一個(gè)非常漫長的過程，并且這個(gè)技術(shù)迭代是非常快的。如果你下一代的技術(shù)跟不上的話，有可能就被這個(gè)市場(chǎng)給淘汰了。半導(dǎo)體本身也是一個(gè)重資產(chǎn)，然后人才密集型，資金密集型的行業(yè)。希望各位行業(yè)專家多多關(guān)注我們半導(dǎo)體行業(yè)，也多多關(guān)注我們徐州半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展。徐州半導(dǎo)體在很多領(lǐng)域，在國內(nèi)的細(xì)分賽道上取得了比較不錯(cuò)的成績。這也是我們政府，包括我們行業(yè)的這些同仁，十年如一日的發(fā)展才取得的成績。希望大家多多支持我們徐州半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展，謝謝。

華興激光廠址（圖源：華興激光）

傅志偉：我們算是最早來徐州的半導(dǎo)體企業(yè)了，2010年過來到今天16年了，我們很感謝能在徐州得到發(fā)展。剛才講到了，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)是一個(gè)試錯(cuò)的行業(yè)，是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)的學(xué)科。以前中國的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)很多環(huán)節(jié)都是缺失的，經(jīng)過這么多年的發(fā)展，已經(jīng)大部分都布局了。我們想是不是能夠真正地從國家層面上，不管是資金，還是人才，各方面能夠聚焦一下。聚焦已經(jīng)有一定基礎(chǔ)的，培大育強(qiáng)，真正讓中國的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，讓這么多年艱難孵化出來的企業(yè)一步步做大。

國資現(xiàn)在也有很多在下場(chǎng)，民營企業(yè)也很多，不管是民營企業(yè)還是國資，我希望有更好的金融環(huán)境、營商環(huán)境能夠給這些企業(yè)更多的容錯(cuò)機(jī)會(huì)。讓這些企業(yè)真正地在集中力量的情況下，快速發(fā)展起來。

徐州博康廠址（圖源：徐州博康）

幻實(shí)：我們對(duì)標(biāo)的公司差不多百年歷史，追趕的確實(shí)是漫長的路。

田新：我講三點(diǎn)，第一個(gè)是希望我們國家和政府對(duì)集成電路行業(yè)，對(duì)我們半導(dǎo)體材料能夠持續(xù)地支持，有耐心去把它往和世界齊平的水平，甚至領(lǐng)先的水平去培育。第二個(gè)是希望我們能夠更嚴(yán)格地去做好知識(shí)產(chǎn)權(quán)的管理，更嚴(yán)格地做好知識(shí)產(chǎn)權(quán)的執(zhí)法。第三個(gè)也希望我們徐州的集成電路產(chǎn)業(yè)能為地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展貢獻(xiàn)更大的力量，謝謝。

林健：我想說，當(dāng)前行業(yè)內(nèi)卷比較嚴(yán)重，那么如何破解內(nèi)卷，我覺得只能是創(chuàng)新，所以我用最后一句話與各位共勉，就是我們要以創(chuàng)新破同質(zhì)內(nèi)卷，用實(shí)力筑材料基石。

幻實(shí)：此處應(yīng)該有掌聲！非常感謝各位嘉賓給我們提供的真知灼見。半導(dǎo)體材料的突破確實(shí)是充滿艱辛，但是就像今天各位嘉賓講的，我們只要堅(jiān)守創(chuàng)新，我們一定能啃下硬骨頭，接住新機(jī)遇。也祝我們中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的材料能夠成為中國科技的材料之基，謝謝大家。

采訪 | 幻實(shí) 編輯 | 小茄 審核 | 幻實(shí)

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