張立群:全球關(guān)鍵電子材料應(yīng)用進(jìn)展與我國(guó)未來(lái)發(fā)展方向
編者按
電子材料是用于制造電子器件、集成電路、光電子設(shè)備、其他電子系統(tǒng)的關(guān)鍵功能材料,在半導(dǎo)體、顯示技術(shù)、通信、能源存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用,也成為人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、先進(jìn)傳感、量子計(jì)算等前沿科技領(lǐng)域發(fā)展的關(guān)鍵支撐。關(guān)鍵電子材料技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展直接影響電子產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)進(jìn)步和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力,在國(guó)際科技競(jìng)爭(zhēng)趨于激烈的背景下已經(jīng)成為支撐國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心要素。
中國(guó)工程院張立群院士研究團(tuán)隊(duì)在中國(guó)工程院院刊《中國(guó)工程科學(xué)》2025年第2期發(fā)表《全球關(guān)鍵電子材料應(yīng)用進(jìn)展與我國(guó)未來(lái)發(fā)展方向》一文。文章全面梳理了全球關(guān)鍵電子材料應(yīng)用進(jìn)展情況,涉及集成電路、顯示技術(shù)、光伏新能源、高端電容/電阻、通信技術(shù)等產(chǎn)業(yè),涵蓋半導(dǎo)體硅材料、電子特氣、光刻膠、濕電子化學(xué)品、化學(xué)機(jī)械拋光材料、第三代半導(dǎo)體材料,液晶顯示用材料、有機(jī)發(fā)光二極管材料、激光顯示材料、微發(fā)光二極管材料、次毫米發(fā)光二極管材料,晶硅太陽(yáng)能電池材料、鈣鈦礦太陽(yáng)能電池材料、有機(jī)太陽(yáng)能電池材料,介電陶瓷材料、聚合物薄膜材料、鋁箔材料、導(dǎo)電聚合物材料、電極漿料,光導(dǎo)纖維材料、壓電晶體材料等細(xì)分類型。研究認(rèn)為,智能移動(dòng)設(shè)備、智能穿戴、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)快速發(fā)展,對(duì)電子材料的性能、可靠性、精度等提出了更高要求;我國(guó)高端電子材料與國(guó)際領(lǐng)先水平相比仍有差距,表現(xiàn)為高端材料技術(shù)自主性不足、國(guó)際影響力與標(biāo)準(zhǔn)制定權(quán)較弱等;未來(lái)需圍繞電子信息行業(yè)高端化、綠色化、自主化、智能化的發(fā)展方向,攻關(guān)集成電路、新型顯示、高端電容/電阻、未來(lái)通信行業(yè)的高端電子材料并逐步實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化替代,推動(dòng)我國(guó)關(guān)鍵電子材料技術(shù)與產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

一、前言
電子材料是用于制造電子器件、集成電路(IC)、光電子設(shè)備、其他電子系統(tǒng)的關(guān)鍵功能材料,其性能直接影響電子產(chǎn)品的功能和效率,在半導(dǎo)體、顯示技術(shù)、通信、能源存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。電子材料不僅是現(xiàn)代信息技術(shù)、通信技術(shù)、半導(dǎo)體制造、新能源、智能制造等高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ),也是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能(AI)、物聯(lián)網(wǎng)(IoT)、第六代移動(dòng)通信(6G)、新能源汽車、先進(jìn)傳感、量子計(jì)算等前沿科技領(lǐng)域發(fā)展的關(guān)鍵支撐。關(guān)鍵電子材料技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展直接影響電子產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)進(jìn)步和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力,在國(guó)際科技競(jìng)爭(zhēng)趨于激烈的背景下已經(jīng)成為支撐國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心要素。系統(tǒng)研究并全面掌握關(guān)鍵電子材料的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)、產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀和未來(lái)戰(zhàn)略,對(duì)提高我國(guó)電子產(chǎn)業(yè)的自主創(chuàng)新能力和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力,確保國(guó)家信息安全和經(jīng)濟(jì)安全具有重要意義。
數(shù)十年來(lái),隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展,電子材料在全球范圍內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用,從Si材料、GaAs材料到近年來(lái)受到高度關(guān)注的碳基材料、GaN材料等,新型電子材料的不斷涌現(xiàn)為電子產(chǎn)業(yè)的持續(xù)創(chuàng)新提供了源動(dòng)力。在信息技術(shù)、通信技術(shù)、新能源領(lǐng)域迅猛發(fā)展的背景下,IC、顯示技術(shù)、光伏新能源、高端電容/電阻、通信產(chǎn)品等方面的電子材料需求不斷增加,推動(dòng)著相關(guān)產(chǎn)業(yè)的變革與創(chuàng)新。IC材料是電子產(chǎn)業(yè)的核心,支撐了半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展,如美國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)的報(bào)告顯示,2023年全球半導(dǎo)體行業(yè)的總銷售額為5268億美元,其中IC電子材料的占比約為12.7%。主要用于液晶顯示(LCD)、有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)的顯示技術(shù)材料,市場(chǎng)占比約為20%,在消費(fèi)電子中不可或缺。光伏新能源材料支撐著可再生能源的規(guī)模壯大,未來(lái)的市場(chǎng)占有率可達(dá)15%。電容/電阻材料、通信技術(shù)材料的市場(chǎng)占比較小,但在特定領(lǐng)域中具有關(guān)鍵性,能夠支持6G、電力電子應(yīng)用的發(fā)展需求。
全球經(jīng)濟(jì)一體化深入發(fā)展,電子材料產(chǎn)業(yè)逐漸形成以美國(guó)、歐洲、日本、韓國(guó)、中國(guó)為主要力量的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)格局。這些國(guó)家和地區(qū)具有雄厚的科研實(shí)力、完善的產(chǎn)業(yè)鏈布局,在關(guān)鍵電子材料技術(shù)領(lǐng)域占據(jù)著主要的市場(chǎng)份額,主導(dǎo)制定了產(chǎn)業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。然而,在新一輪科技革命、產(chǎn)業(yè)變革興起的背景下,全球電子材料產(chǎn)業(yè)面臨著新挑戰(zhàn)、出現(xiàn)了新機(jī)遇。新興技術(shù)的迅猛發(fā)展對(duì)電子材料提出了更高要求,如推廣6G需要具有更高頻率、更低損耗的高性能電子材料,發(fā)展量子計(jì)算需要全新的材料體系來(lái)支撐量子比特的穩(wěn)定性與可靠性,普及AI、IoT要求更加高效的能源存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)換材料。與此同時(shí),全球供應(yīng)鏈的重塑使電子材料的安全供應(yīng)上升為國(guó)際性的關(guān)注焦點(diǎn),如地緣政治、貿(mào)易摩擦等因素影響了全球電子產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈的穩(wěn)定性,驅(qū)動(dòng)各國(guó)加強(qiáng)關(guān)鍵電子材料的自主研發(fā)和供應(yīng)鏈安全管理。
面向上述背景,針對(duì)關(guān)鍵電子材料開展應(yīng)用現(xiàn)狀梳理與發(fā)展戰(zhàn)略研究,明晰未來(lái)重點(diǎn)方向和發(fā)展路徑,是保障我國(guó)科技安全和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要任務(wù)。本文從全球視角出發(fā),系統(tǒng)分析IC、顯示技術(shù)、光伏新能源、高端電容/電阻、通信技術(shù)產(chǎn)業(yè)中關(guān)鍵電子材料技術(shù)的演進(jìn)歷程與未來(lái)趨勢(shì),深入探討全球范圍內(nèi)關(guān)鍵電子材料技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化方面的布局與策略;結(jié)合電子材料市場(chǎng)規(guī)模、發(fā)展前景、技術(shù)成熟度以及國(guó)家相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策的重點(diǎn)布局,剖析關(guān)鍵電子材料領(lǐng)域的技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展瓶頸,辨識(shí)我國(guó)在全球電子材料產(chǎn)業(yè)中的既有優(yōu)勢(shì)與面臨挑戰(zhàn),提出我國(guó)電子材料技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的參考性建議。
二、集成電路產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵電子材料應(yīng)用進(jìn)展
半導(dǎo)體材料是制作半導(dǎo)體器件和IC的重要材料,在精度、純度上有嚴(yán)格要求,屬于電子級(jí)材料。隨著半導(dǎo)體器件和IC產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,半導(dǎo)體硅片、化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)材料、IC制程用光刻膠、電子特氣、濕電子化學(xué)品、第三代半導(dǎo)體材料等關(guān)鍵電子材料的重要性進(jìn)一步提高,對(duì)提升IC性能、降低成本、優(yōu)化生產(chǎn)效率及可靠性構(gòu)成決定性的影響。國(guó)外在IC產(chǎn)業(yè)相關(guān)的關(guān)鍵電子材料方面取得了顯著進(jìn)展,集中在硅片、光刻膠、高純氣體、靶材、CMP材料等方向。例如,在硅片方面,信越化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社、三菱住友株式會(huì)社等日本企業(yè)主導(dǎo)著國(guó)際市場(chǎng),實(shí)現(xiàn)了12 in(1 in≈25.4 mm)硅片的規(guī)?;a(chǎn),正在研發(fā)18 in硅片技術(shù);在電子特氣方面,美國(guó)空氣化工產(chǎn)品公司、法國(guó)液化空氣集團(tuán)、日本大陽(yáng)日酸株式會(huì)社等占據(jù)了主導(dǎo)地位,可提供滿足先進(jìn)制程需求的超高純度氣體;在光刻膠領(lǐng)域,日本捷時(shí)雅公司、TOK株式會(huì)社,美國(guó)陶氏化學(xué)公司處于領(lǐng)先地位,極紫外(EUV)光刻膠已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用,支持7 nm及以下制程;在CMP材料方面,美國(guó)卡伯特微電子公司、日本富士美公司在拋光液、拋光墊方面具有優(yōu)勢(shì),支持了先進(jìn)制程對(duì)晶圓更精密的拋光需求。整體上,國(guó)外企業(yè)在關(guān)鍵電子材料領(lǐng)域處于技術(shù)領(lǐng)先位置,推動(dòng)了IC產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,也使我國(guó)IC產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵電子材料發(fā)展面臨挑戰(zhàn)。
(一) 半導(dǎo)體Si材料
Si作為第一代半導(dǎo)體材料已具有成熟的制備工藝和基礎(chǔ)設(shè)施,95%以上的半導(dǎo)體器件、99%以上的IC都由Si制成。Si的穩(wěn)定性高,可在寬泛的溫度范圍內(nèi)工作,具有良好的電子性能。在半導(dǎo)體領(lǐng)域,純度在11N(99.999 999 999%)以上的Si才可稱為電子級(jí)多晶硅,經(jīng)由直拉法或區(qū)熔法處理以及滾磨、切片、拋光等工藝,得到光滑度、潔凈度均符合要求的半導(dǎo)體硅片,進(jìn)而用于芯片的制造。半導(dǎo)體硅片按照產(chǎn)品工藝分為拋光片、外延片、絕緣體上硅片,按照尺寸分為6 in及以下、8 in、12 in等,不同尺寸的硅片對(duì)應(yīng)不同的制程與應(yīng)用方向(見表1)。然而,Si的電子遷移率較低,在高性能應(yīng)用中功耗較高且會(huì)產(chǎn)生大量的熱量,需要復(fù)雜的冷卻系統(tǒng)。目前,硅基IC技術(shù)已經(jīng)接近物理極限,很難進(jìn)一步縮小晶體管的尺寸,對(duì)制造更小、更快的芯片構(gòu)成挑戰(zhàn)。此外,在高頻率應(yīng)用中,Si的性能開始下降,難以匹配新一代無(wú)線通信、先進(jìn)雷達(dá)系統(tǒng)等高頻應(yīng)用的要求。
表1 不同尺寸硅片的制程及應(yīng)用方向
注:WIFI表示移動(dòng)熱點(diǎn);CIS表示互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器;LED表示發(fā)光二極管;MEMS表示微機(jī)電系統(tǒng);MOSFET表示金屬 ? 氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管;IGBT表示絕緣柵雙極晶體管。
三維芯片技術(shù)可在有限的空間內(nèi)增加更多的晶體管數(shù)量,是硅芯片的重要發(fā)展趨勢(shì)。將Si與SiGe、GaN等材料結(jié)合起來(lái),可獲得更高性能的芯片并適用于諸多應(yīng)用方向。8~12 in硅片生產(chǎn)由日本信越化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社、三菱住友株式會(huì)社,德國(guó)世創(chuàng)電子公司、中國(guó)臺(tái)灣環(huán)球晶圓股份有限公司、韓國(guó)SK Siltron公司等廠商壟斷,合計(jì)市場(chǎng)份額超過(guò)90%。上海硅產(chǎn)業(yè)集團(tuán)股份有限公司具有8~12 in硅片量產(chǎn)能力,市場(chǎng)份額約為3%。整體上,Si在傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)芯片中的應(yīng)用非常成熟,但在量子計(jì)算、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器等新興方向仍有較大的發(fā)展?jié)摿Γ矊⒃谌虬雽?dǎo)體市場(chǎng)中將繼續(xù)占據(jù)主要位置。
(二) 電子特氣
電子特氣是電子材料加工制備過(guò)程中使用的特種氣體,也是純度和質(zhì)量穩(wěn)定性要求最高的特種氣體,主要用于半導(dǎo)體、顯示面板、太陽(yáng)能電池等方向(見表2)。半導(dǎo)體和微電子技術(shù)的發(fā)展對(duì)電子特氣提出了更高要求,常見的高純化技術(shù)有精餾、吸附、耦合分離等形式。常規(guī)的精餾技術(shù)可有效應(yīng)用于CH4、CH3F、CH2F2、C3H9Al等電子氣體的純化過(guò)程,但對(duì)C3H6、C4F6、NF3等含有揮發(fā)度相近或能形成共沸物雜質(zhì)的電子氣體的分離效果并不理想,因而需要采用萃取蒸餾、變壓精餾、共沸精餾、吸附精餾等更為特殊的精餾技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)有效的分離和純化。
表2 電子特種氣體占比前10位情況(2021年)

國(guó)內(nèi)的超高純度凈化技術(shù)仍然依賴進(jìn)口,自主技術(shù)水準(zhǔn)(6N)與國(guó)際先進(jìn)水平(8N~9N)有明顯差距。國(guó)內(nèi)的電子特氣市場(chǎng)仍由外資企業(yè)主導(dǎo)且市場(chǎng)集中度偏高,如美國(guó)空氣化工產(chǎn)品公司、德國(guó)林德集團(tuán)、法國(guó)液化空氣集團(tuán)、日本大陽(yáng)日酸株式會(huì)社4家企業(yè)的市場(chǎng)份額合計(jì)超過(guò)80%。例如,NF3作為市場(chǎng)容量最大的電子特氣類別之一,在IC、顯示面板等領(lǐng)域均有廣泛的應(yīng)用,主要生產(chǎn)企業(yè)有韓國(guó)SK Material公司、韓國(guó)曉星株式會(huì)社、德國(guó)默克公司、日本關(guān)東電化工業(yè)株式會(huì)社等,國(guó)內(nèi)的生產(chǎn)商有山東飛源氣體有限公司、中船(邯鄲)派瑞特種氣體股份有限公司、昊華化工科技集團(tuán)股份有限公司、江蘇雅克科技股份有限公司等。
(三) 光刻膠
光刻膠又稱光致抗蝕劑,具有光化學(xué)敏感性,可通過(guò)光化學(xué)反應(yīng)和光刻工藝將所需的微細(xì)圖形從掩模版轉(zhuǎn)移到待加工基片上,廣泛應(yīng)用于光電信息產(chǎn)品中微細(xì)圖形線路的加工制作,如印刷電路板、LCD、IC等。半導(dǎo)體光刻膠主要包括紫外寬譜光刻膠、g線光刻膠、i線光刻膠、KrF光刻膠、ArF光刻膠、EUV光刻膠,從曝光光源波長(zhǎng)的角度看經(jīng)歷了從紫外光源到深紫外光源再到EUV光源的發(fā)展過(guò)程(見表3)。在IC領(lǐng)域,光刻工藝較為重要,成本約占芯片制造總成本的35%,耗費(fèi)時(shí)間約占芯片工藝總耗時(shí)的40%~60%;光刻膠是光刻工藝涉及的重要材料。
表3 半導(dǎo)體光刻膠適用的制程節(jié)點(diǎn)

隨著納米技術(shù)的發(fā)展以及智能手機(jī)、云計(jì)算、IoT、AI技術(shù)等的普及,市場(chǎng)對(duì)光刻膠的性能要求進(jìn)一步提高。尤其是在EUV光刻技術(shù)方面,要求光刻膠能適應(yīng)更短波長(zhǎng)的光源,匹配IC線寬不斷縮小、實(shí)現(xiàn)更高解析度和圖案精度的發(fā)展趨勢(shì)。在此背景下,多種非金屬基、金屬基EUV光刻材料得到研究報(bào)道,特別是金屬氧簇型光刻材料受到廣泛關(guān)注,有望為2 nm及以下技術(shù)節(jié)點(diǎn)提供關(guān)鍵材料支持。多金屬簇核可提高EUV光子的吸收效率,但控制簇核數(shù)量在10個(gè)以內(nèi)時(shí)才能縮小團(tuán)簇尺寸,進(jìn)而降低線寬粗糙度并優(yōu)化光刻反應(yīng)。也可利用不同金屬之間的協(xié)同效應(yīng)來(lái)提升光刻效果,即為混金屬策略。金屬與配體之間的配位方式將影響圖案化性能。例如,Sn—C鍵比Sn—O鍵更易斷裂,有利于形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò);配位數(shù)的不同則會(huì)改變網(wǎng)絡(luò)的緊密程度,進(jìn)而影響材料的溶解度。此外,合適的功能有機(jī)配體修飾可顯著提升材料的靈敏度、成膜性和分辨率。
(四) 濕電子化學(xué)品
濕電子化學(xué)品又稱超凈高純?cè)噭?、工藝化學(xué)品,指主體成分純度>99.99%、雜質(zhì)離子和微粒數(shù)符合嚴(yán)格要求的化學(xué)試劑。濕電子化學(xué)品是微電子、光電子濕法工藝制程中使用的液體化工材料,主要用于IC、光伏面板、顯示面板行業(yè);其中,顯示面板行業(yè)的需求量最高,IC行業(yè)的技術(shù)要求最高。濕電子化學(xué)品具有用途關(guān)鍵、廠商高度壟斷、品種多樣、行業(yè)高速增長(zhǎng)等特點(diǎn),按用途可分為通用濕電子化學(xué)品(超凈高純?cè)噭⒐δ軡耠娮踊瘜W(xué)品(見表4)。通用濕電子化學(xué)品指在IC、液晶顯示器、太陽(yáng)能電池、LED制造工藝中大量使用的液體化學(xué)品,如H2O2、HF、H2SO4、H3PO4、HCl、HNO3等。功能濕電子化學(xué)品指通過(guò)復(fù)配方式達(dá)到特殊功能、滿足制造中特殊工藝需求的配方類或復(fù)配類化學(xué)品,包括顯影液、剝離液、清洗液、刻蝕液等。例如,超凈高純?cè)噭┰诰A生產(chǎn)過(guò)程中的晶圓清洗,芯片制造光刻工藝中的刻蝕、顯影、洗脫過(guò)程,芯片制造中的電鍍液制造過(guò)程中均發(fā)揮了重要作用;IC內(nèi)部各元件及連線相當(dāng)微細(xì),因而制造過(guò)程中如遭到塵粒、金屬的污染很容易損壞晶片內(nèi)的電路功能,導(dǎo)致IC失效并影響幾何特征的形成;超凈高純?cè)噭┑募兌群蜐崈舳葘?duì)生產(chǎn)IC的電性能、成品率、可靠性均有顯著影響。
表4 濕電子化學(xué)品產(chǎn)品分類情況

濕電子化學(xué)品發(fā)展歷程悠久,可追溯到20世紀(jì)60年代。目前,國(guó)內(nèi)從事濕化學(xué)品研究生產(chǎn)的企業(yè)超過(guò)40家。中國(guó)電子材料行業(yè)協(xié)會(huì)的數(shù)據(jù)表明,2022年全球濕電子化學(xué)品市場(chǎng)規(guī)模為639.1億元,預(yù)計(jì)2025年的市場(chǎng)規(guī)模為825.2億元,年復(fù)合增長(zhǎng)率約為8.9%。在我國(guó),針對(duì)濕電子化學(xué)品行業(yè)的支持力度較大,通過(guò)一系列政策鼓勵(lì)行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展,如半導(dǎo)體級(jí)H2SO4等濕電子化學(xué)品列入了《重點(diǎn)新材料首批次應(yīng)用示范指導(dǎo)目錄(2021年版)》,在政策導(dǎo)向上支持解決國(guó)內(nèi)濕電子化學(xué)品相關(guān)企業(yè)規(guī)模小、投資不足、研發(fā)能力弱等問題。
(五) CMP材料
CMP是普通拋光技術(shù)的升級(jí)版本,主要由硅片夾持器、工作臺(tái)、拋光液供給裝置三部分組成;在工件表面進(jìn)行化學(xué)反應(yīng),改變工件表面原有的化學(xué)鍵,產(chǎn)生能夠去除表面雜質(zhì)的反應(yīng)膜,從而使硅片表面變得更加平坦,成為普遍性應(yīng)用的半導(dǎo)體材料表面平整技術(shù)(見表5)。在IC制造過(guò)程中,采用CMP工藝對(duì)晶圓表面進(jìn)行高精度打磨,可達(dá)到全局平整落差100~1000 A°(相當(dāng)于原子級(jí) 10~100 nm)的超高平整度,以解決光刻對(duì)焦不準(zhǔn)、電子遷移短路、線寬控制失效等問題。
表5 拋光液應(yīng)用方向的發(fā)布情況

CMP材料主要包括拋光墊、拋光液,兩者合計(jì)占據(jù)晶圓制造總成本的7%。國(guó)際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)認(rèn)為,拋光墊、拋光液價(jià)值量較高,分別占CMP材料成本的49%、33%,產(chǎn)品質(zhì)量直接影響拋光效果,對(duì)提高晶圓制造質(zhì)量至關(guān)重要。拋光材料還涉及拋光頭、研磨盤、相關(guān)檢測(cè)設(shè)備。拋光液、拋光墊的技術(shù)壁壘較高,如高品質(zhì)的拋光液需要綜合控制磨料硬度、粒徑、形狀、各成分質(zhì)量濃度等要素,拋光墊更加側(cè)重低缺陷率、長(zhǎng)使用壽命。
隨著先進(jìn)半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展,CMP工藝步驟大幅增加。2016—2021年,全球拋光墊、拋光液的市場(chǎng)規(guī)模分別從6.5億美元、11億美元增長(zhǎng)至11.3億美元、18.9億美元。美國(guó)卡伯特微電子公司、日本日立化學(xué)工業(yè)公司、日本富士美公司在全球CMP拋光液市場(chǎng)中的合計(jì)占比超過(guò)50%。處于國(guó)內(nèi)行業(yè)龍頭地位的安集微電子科技(上海)股份有限公司,CMP拋光液產(chǎn)品的全球市場(chǎng)份額約為5%。湖北鼎龍控股股份有限公司是擁有自有產(chǎn)權(quán)并實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的CMP拋光墊廠商。
(六) 第三代半導(dǎo)體材料
半導(dǎo)體材料是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈上游的重要組成部分,在IC、分立器件等產(chǎn)品的制造過(guò)程中起到關(guān)鍵作用。Ge、InP分別作為第一代、第二代半導(dǎo)體材料的代表,在特定領(lǐng)域中展現(xiàn)出獨(dú)特優(yōu)勢(shì):前者具有高的遷移率,在射頻器件、光電探測(cè)器中受到較多關(guān)注,在SiGe異質(zhì)結(jié)晶體管、近紅外探測(cè)器中應(yīng)用廣泛;后者具有高的電子遷移率和優(yōu)異的光電性能,成為光通信、高頻電子器件、量子計(jì)算器件的關(guān)鍵材料。隨著新一代移動(dòng)通信、IoT、量子技術(shù)的快速發(fā)展,Ge、InP在高頻、高功率、光電產(chǎn)品上的應(yīng)用更為深入。當(dāng)前處于第一代、第二代、第三代半導(dǎo)體均在使用和發(fā)展的階段。第三代半導(dǎo)體材料包括SiC、GaN、ZnO、Al2O3等,禁帶寬度≥2.3 eV,具有寬帶隙、高熱導(dǎo)率、高電場(chǎng)強(qiáng)度、高電子遷移率等特點(diǎn),被視為超越傳統(tǒng)硅基半導(dǎo)體技術(shù)的關(guān)鍵材料;SiC、GaN等第三代半導(dǎo)體材料適用于高溫、高頻率、高功率密度產(chǎn)品的應(yīng)用場(chǎng)景,如電力電子、射頻通信、光電子等方向。
近年來(lái),得益于化學(xué)氣相沉積(CVD)、分子束外延、GaN低缺陷生長(zhǎng)等外延技術(shù)的進(jìn)步,第三代半導(dǎo)體材料的晶體質(zhì)量得到了顯著提升。在器件方面,第三代半導(dǎo)體材料經(jīng)成功應(yīng)用于高電子遷移率晶體管、MOSFET、肖特基二極管等高性能產(chǎn)品。在制造工藝方面,第三代半導(dǎo)體材料的襯底技術(shù)取得了重要進(jìn)展,具備了SiC、GaN襯底材料的大尺寸生產(chǎn)能力,可降低制造成本并提高材料的一致性和可靠性,在高效電源轉(zhuǎn)換設(shè)備、無(wú)線通信產(chǎn)品、國(guó)防裝備、照明與顯示產(chǎn)品上應(yīng)用廣泛。
我國(guó)在半導(dǎo)體材料的生產(chǎn)與應(yīng)用方面具有優(yōu)勢(shì)。隨著“雙碳”目標(biāo)的推進(jìn),綠色、低碳、清潔能源等技術(shù)加速應(yīng)用,第三代半導(dǎo)體材料作為實(shí)現(xiàn)高效電能轉(zhuǎn)換技術(shù)的重要支撐將獲得進(jìn)一步發(fā)展。第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟的數(shù)據(jù)表明:2022年,我國(guó)第三代半導(dǎo)體功率電子、微波射頻兩個(gè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)總產(chǎn)值141.7億元,同比增長(zhǎng)11.7%;2023年,我國(guó)SiC、GaN電力電子產(chǎn)值規(guī)模約為85.4億元,GaN微波射頻產(chǎn)值約為70億元。
三、顯示技術(shù)產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵電子材料應(yīng)用進(jìn)展
顯示技術(shù)產(chǎn)業(yè)是電子信息產(chǎn)業(yè)的重要組成部分,以面板顯示技術(shù)為主導(dǎo)。LCD仍是市場(chǎng)上大尺寸顯示面板主流技術(shù),OLED、次毫米發(fā)光二極管(Mini LED)已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化,Micro LED開始擴(kuò)大應(yīng)用;OLED具有自發(fā)光特性,不需要背光源,綜合性能更優(yōu),是極具發(fā)展?jié)摿Φ娘@示技術(shù)方向。Mini LED指尺寸在100 μm量級(jí)的LED芯片,同樣屬于自發(fā)光顯示,與LCD相比具有更好的顯示效果、更快的響應(yīng)速度、更輕薄的屏幕、更低的功耗。
顯示技術(shù)產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵電子材料以O(shè)LED材料、量子點(diǎn)材料、液晶材料、透明導(dǎo)電薄膜等為主要發(fā)展方向。在OLED材料方面,美國(guó)UDC公司、日本出光興產(chǎn)株式會(huì)社、德國(guó)默克公司等深入研究發(fā)光層、傳輸層、注入層材料,拓展了柔性O(shè)LED顯示屏在智能手機(jī)、可穿戴設(shè)備上的應(yīng)用。在量子點(diǎn)材料方面,美國(guó)Nanosys公司、QD Vision公司開發(fā)了高效且穩(wěn)定的量子點(diǎn)材料,發(fā)展了量子點(diǎn)顯示技術(shù),提升了顯示色彩表現(xiàn)和能效。日本JNC株式會(huì)社、德國(guó)默克公司發(fā)展了高響應(yīng)速度、寬視角、低功耗的液晶材料,推動(dòng)了4K、8K超高清液晶顯示器的發(fā)展。在透明導(dǎo)電薄膜方面,美國(guó)康寧公司、日本日東電工株式會(huì)社發(fā)展了氧化銦錫(ITO)替代材料,用于柔性顯示和觸摸屏。
(一) LCD材料
主流的LCD指基于薄膜場(chǎng)效應(yīng)晶體管(TFT)的LCD,包括上下兩片玻璃基板、中間的液晶材料。其中,上層玻璃基板是彩色濾光片,下層為TFT基板。LCD材料主要包括液晶材料、基板材料、偏光片。液晶材料一般是由多種單體液晶調(diào)制成的混合液晶,作為液晶面板的關(guān)鍵核心材料而對(duì)顯示質(zhì)量起到重要作用。國(guó)內(nèi)的液晶材料產(chǎn)業(yè)與國(guó)際先進(jìn)水平仍然存在差距,高端混晶材料技術(shù)長(zhǎng)期被德國(guó)默克公司、日本JNC株式會(huì)社、日本油墨株式會(huì)社等公司壟斷。顯示玻璃是顯示行業(yè)上游的重要原材料,包括TFT LCD玻璃基板、OLED玻璃基板、柔性玻璃等。顯示玻璃的投資門檻高、技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)大、運(yùn)輸成本較高,國(guó)內(nèi)市場(chǎng)較多依賴進(jìn)口。LCD/OLED玻璃基板主要生產(chǎn)商有美國(guó)康寧公司、日本旭硝子株式會(huì)社、日本電氣硝子株式會(huì)社等。
量子點(diǎn)背光技術(shù)、藍(lán)相液晶技術(shù)、新型配向膜等是全球LCD用關(guān)鍵電子材料的主攻方向。量子點(diǎn)發(fā)光技術(shù)指應(yīng)用量子點(diǎn)的尺寸效應(yīng)來(lái)調(diào)控發(fā)光顏色,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)更寬的色域和更高的亮度,LG顯示公司、京東方科技集團(tuán)股份有限公司在量子點(diǎn)背光技術(shù)上處于行業(yè)領(lǐng)先位置。藍(lán)相液晶技術(shù)具有快速的響應(yīng)時(shí)間、簡(jiǎn)化的生產(chǎn)工藝,日本、韓國(guó)的相關(guān)機(jī)構(gòu)研發(fā)了穩(wěn)定性高、溫度窗口大的液晶材料,推動(dòng)了相應(yīng)的商業(yè)化進(jìn)程。中國(guó)臺(tái)灣企業(yè)開發(fā)了新型配向膜,可提供更精確的液晶分子排列,提高了LCD的顯示質(zhì)量。此外,發(fā)展環(huán)保型液晶材料技術(shù)成為趨勢(shì),德國(guó)、英國(guó)的相關(guān)公司致力于研發(fā)環(huán)保液晶材料以降低液晶生產(chǎn)和使用過(guò)程中的污染。
(二) OLED材料
OLED屬于新興顯示技術(shù),得到全球顯示產(chǎn)業(yè)的普遍關(guān)注。OLED顯示器采用ITO透明電極、金屬電極分別作為器件的陽(yáng)極、陰極,在一定電壓的驅(qū)動(dòng)下電子、空穴分別從陰極、陽(yáng)極注入到傳輸層、發(fā)光層,產(chǎn)生激子輻射發(fā)光。實(shí)現(xiàn)OLED發(fā)光需要紅、綠、藍(lán)3種基色的發(fā)光材料。與綠光、紅光材料相比,藍(lán)光材料(特別是深藍(lán)光材料)的電致發(fā)光性能不夠理想,存在器件效率低、器件壽命短、色純度差等問題,因而制備高效穩(wěn)定的藍(lán)色發(fā)光材料是OLED技術(shù)發(fā)展的挑戰(zhàn)。OLED材料主要分為發(fā)光材料、基礎(chǔ)材料,合計(jì)約占OLED物料成本的30%。發(fā)光材料是OLED的關(guān)鍵核心材料,直接影響面板的顯示質(zhì)量,屬于技術(shù)壁壘最高的細(xì)分方向之一。按照材料的發(fā)展時(shí)間、材料激子的利用方式,可將OLED材料分為3代:第一代是傳統(tǒng)的熒光材料體系,第二代是金屬配合物磷光材料體系,熱活化延遲熒光材料作為具有潛力的第三代材料體系成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。
OLED材料市場(chǎng)規(guī)模有望在近期達(dá)到30億美元,增速較高,國(guó)外企業(yè)處于行業(yè)發(fā)展主導(dǎo)地位。例如,紅綠磷光材料的主要供應(yīng)商有美國(guó)UDC公司、陶氏化學(xué)公司,韓國(guó)三星SDI公司、德山金屬公司、LG化學(xué)公司,日本保土谷化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社、東麗株式會(huì)社等;藍(lán)光材料的主要供應(yīng)商有日本出光興產(chǎn)株式會(huì)社、德國(guó)默克公司等;在摻雜發(fā)光材料方面,美國(guó)UDC公司形成了專利壁壘。目前,我國(guó)企業(yè)主要生產(chǎn)OLED材料的中間體和單體粗品,產(chǎn)業(yè)鏈不夠完善;高性能發(fā)光材料和核心裝備依賴進(jìn)口,下游的面板制造環(huán)節(jié)亟待突破OLED材料技術(shù)瓶頸。國(guó)內(nèi)相關(guān)企業(yè)開始構(gòu)建覆蓋“中間體 ? 終端材料 ? 面板”的技術(shù)與產(chǎn)業(yè)生態(tài),加速突破關(guān)鍵材料的瓶頸技術(shù),以京東方科技集團(tuán)股份有限公司為代表的面板廠商也在積極布局OLED面板生產(chǎn)線并推進(jìn)技術(shù)迭代。
(三) 激光顯示材料
激光顯示涉及以紅、綠、藍(lán)三基色(或多基色)激光為光源的新型顯示技術(shù)和產(chǎn)品,控制三基色激光的強(qiáng)度比、總強(qiáng)度、強(qiáng)度空間分布,即可實(shí)現(xiàn)彩色圖像顯示。激光具有方向性好、單色性佳、亮度高的基本特性,用于顯示可實(shí)現(xiàn)大色域、幾何高清、顏色高清的高保真視頻圖像再現(xiàn)。激光顯示電子材料主要用于制造激光光源、調(diào)制激光光束、構(gòu)建激光顯示設(shè)備的光學(xué)和電子組件。在激光顯示系統(tǒng)中,三基色發(fā)光材料、超高清成像技術(shù)是呈現(xiàn)高質(zhì)量圖像的關(guān)鍵,藍(lán)光、綠光激光器通常采用GaN基材料,紅光激光器較多采用GaAs基材料。紅色、藍(lán)色激光二極管技術(shù)相對(duì)成熟,而綠色激光二極管需要通過(guò)二次諧波生成或量子點(diǎn)轉(zhuǎn)換材料來(lái)構(gòu)建,這是因?yàn)橹苯赢a(chǎn)生綠色光的半導(dǎo)體材料技術(shù)難度較高。
2010年前后,我國(guó)激光顯示材料技術(shù)獲得快速發(fā)展,自主研發(fā)的藍(lán)光、紅光激光材料主導(dǎo)了國(guó)際上這一階段的發(fā)展。海信集團(tuán)有限公司、深圳光峰科技股份有限公司等企業(yè)注重激光電視、激光投影產(chǎn)品及材料的研發(fā),申請(qǐng)專利數(shù)快速增加。激光顯示的全球市場(chǎng)出貨量從2017年的6.9×105臺(tái)增長(zhǎng)到2023年的1.67×106臺(tái),國(guó)內(nèi)市場(chǎng)出貨量在全球市場(chǎng)中的占比達(dá)到50%。隨著激光顯示技術(shù)的發(fā)展、三基色激光器發(fā)光材料和超高清成像材料需求的增長(zhǎng),半導(dǎo)體激光材料、非線性光學(xué)材料、光學(xué)顯像技術(shù)方向的技術(shù)和材料創(chuàng)新成為熱點(diǎn)??梢灶A(yù)判,在納米技術(shù)、新材料科學(xué)的支撐下,量子點(diǎn)、納米晶體等新型材料將進(jìn)一步拓寬激光顯示材料的應(yīng)用規(guī)模。也要注意到,三基色激光器、超高清成像芯片等核心材料器件尚未實(shí)現(xiàn)自主可控,相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程仍需穩(wěn)健推進(jìn)。
(四) Micro LED材料
Micro LED具有自發(fā)光特性,是基于微米級(jí)發(fā)光二極管陣列的新型顯示技術(shù);1個(gè)微米級(jí)的LED即為顯示屏上的1個(gè)像素點(diǎn),這些微型LED由以GaN為主的無(wú)機(jī)材料構(gòu)成。與LCD、OLED相比,Micro LED提供了更高的亮度和對(duì)比度、更寬的色域、更快的響應(yīng)時(shí)間、更低的能耗,也具有更好的可靠性、更長(zhǎng)的使用壽命,支持更薄的屏幕設(shè)計(jì),不存在“燒屏”現(xiàn)象。2015—2020年,Micro LED材料快速發(fā)展,尤其是制造工藝、材料集成、量產(chǎn)技術(shù)取得顯著突破;Micro LED材料的紅光效率瓶頸問題得到緩解,GaAs、InP等新材料和異質(zhì)集成技術(shù)的應(yīng)用成為產(chǎn)業(yè)化的主流。
Micro LED具有優(yōu)異的顯示性能、靈活的應(yīng)用潛力,適用于智能手機(jī)、平板電腦、高清電視、可穿戴設(shè)備、汽車顯示、大型公共顯示屏等。隨著制造技術(shù)進(jìn)步、生產(chǎn)成本降低,預(yù)計(jì)Micro LED技術(shù)可在數(shù)年內(nèi)進(jìn)入商業(yè)化階段,將與OLED、LCD技術(shù)形成有效競(jìng)爭(zhēng)甚至在部分應(yīng)用領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)替代。盡管Micro LED技術(shù)具有優(yōu)勢(shì)和前景,但商業(yè)化仍面臨一些挑戰(zhàn):高精度的微米級(jí)LED制造和轉(zhuǎn)移技術(shù)成本高昂,對(duì)于小尺寸、高分辨率的顯示應(yīng)用而言更為突出;高效率、高產(chǎn)量的Micro LED芯片轉(zhuǎn)移和集成技術(shù)仍在研發(fā),實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)被視為技術(shù)發(fā)展的優(yōu)先事項(xiàng),但量產(chǎn)難度依然較高;Micro LED技術(shù)涉及新材料、新工藝、新設(shè)備,需要供應(yīng)鏈上各環(huán)節(jié)高度協(xié)同,而行業(yè)的供應(yīng)鏈成熟度不高,全面提升尚需時(shí)間。
美國(guó)蘋果公司、韓國(guó)三星集團(tuán)等正在積極推動(dòng)Micro LED在電子消費(fèi)領(lǐng)域的應(yīng)用,京東方科技集團(tuán)股份有限公司、TCL華星光電技術(shù)有限公司等國(guó)內(nèi)企業(yè)也在積極攻關(guān)Micro LED材料產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用難題。具體到材料方面,國(guó)內(nèi)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的藍(lán)光、綠光GaN基Micro LED材料的發(fā)光效率達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平,未來(lái)將繼續(xù)在異質(zhì)集成、量子點(diǎn)增強(qiáng)Micro LED等方面深化研究。
(五) Mini LED材料
Mini LED作為新型顯示技術(shù),使用尺寸為50~200 μm的LED芯片作為背光源或直接發(fā)光單元,相比傳統(tǒng)的LED尺寸更小、密度更高,可實(shí)現(xiàn)更精細(xì)的局部調(diào)光和更高的亮度,從而提升顯示效果。Mini LED技術(shù)在2010年左右開始發(fā)展,隨著LED芯片制造工藝的進(jìn)步、顯示市場(chǎng)對(duì)高畫質(zhì)需求的提升,逐漸成為顯示領(lǐng)域的熱門方向。美國(guó)蘋果公司在Pro Display XDR中采用Mini LED背光技術(shù),加快了Mini LED技術(shù)的商業(yè)化進(jìn)程。近年來(lái),Mini LED在電視、顯示器、筆記本電腦、車載顯示等產(chǎn)品上得到廣泛應(yīng)用,以高亮度、高對(duì)比度、低功耗的優(yōu)勢(shì)在高端市場(chǎng)上備受青睞。
在市場(chǎng)層面,Mini LED正處于快速增長(zhǎng)階段,得益于消費(fèi)電子、商用顯示、汽車顯示等需求的驅(qū)動(dòng),2025年的全球市場(chǎng)規(guī)模有望突破100億美元。例如,國(guó)內(nèi)外消費(fèi)類電子品牌積極推出應(yīng)用Mini LED技術(shù)的產(chǎn)品,推動(dòng)了市場(chǎng)普及;Mini LED逐漸取代傳統(tǒng)的LED顯示屏,表現(xiàn)出高可靠性、長(zhǎng)壽命的優(yōu)勢(shì);Mini LED具有高亮度和寬溫域的特性,成為新能源汽車智能座艙的理想選擇。國(guó)外企業(yè)在Mini LED終端產(chǎn)品領(lǐng)域占據(jù)優(yōu)勢(shì),國(guó)內(nèi)企業(yè)在產(chǎn)業(yè)鏈的上游環(huán)節(jié)具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。例如,三安光電股份有限公司、京東方華燦光電股份有限公司等企業(yè)在LED芯片制造方面處于全球領(lǐng)先地位,相關(guān)面板企業(yè)在Mini LED背光模組、顯示模組方向取得重要突破。
Mini LED未來(lái)發(fā)展前景廣闊,但仍面臨一些技術(shù)挑戰(zhàn)。Mini LED芯片數(shù)量多、制造工藝復(fù)雜,導(dǎo)致生產(chǎn)成本偏高,限制了低端市場(chǎng)的普及。Mini LED的巨量轉(zhuǎn)移、驅(qū)動(dòng)IC設(shè)計(jì)及散熱等技術(shù)瓶頸仍待突破。Mini LED面臨來(lái)自O(shè)LED、Micro LED等技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)壓力,如OLED憑借自發(fā)光特性和柔性顯示優(yōu)勢(shì)仍在高端市場(chǎng)上占據(jù)一定的份額。然而,隨著技術(shù)進(jìn)步、規(guī)模效應(yīng)的顯現(xiàn),Mini LED的成本有望穩(wěn)步下降,市場(chǎng)滲透率也將逐步提升;Mini LED與量子點(diǎn)技術(shù)相結(jié)合(如QD-Mini LED)能夠進(jìn)一步提升顯示效果,從而增強(qiáng)面向高端顯示市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力;Mini LED在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)/虛擬現(xiàn)實(shí)、智能穿戴等新興領(lǐng)域的應(yīng)用也富有潛力。未來(lái),隨著產(chǎn)業(yè)鏈的更為完善,Mini LED有望在更多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)規(guī)?;瘧?yīng)用,推動(dòng)顯示產(chǎn)業(yè)邁向新的高度。
四、光伏新能源產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵電子材料應(yīng)用進(jìn)展
在“雙碳”目標(biāo)提出后,包括太陽(yáng)能電池在內(nèi)的清潔能源產(chǎn)業(yè)迎來(lái)了發(fā)展機(jī)遇期。太陽(yáng)能電池的原理是光電效應(yīng),可將光能轉(zhuǎn)換為電能。第一代晶硅太陽(yáng)能電池以多晶硅、單晶硅為代表,仍是目前主流的電池技術(shù)路線。第二代化學(xué)薄膜電池以銅銦鎵硒、CdTe、GaAs為代表,適用于建筑集成光伏(BIPV)等應(yīng)用場(chǎng)景。薄膜太陽(yáng)能電池采用直接帶隙半導(dǎo)體材料替代晶硅,理論上具有更高的轉(zhuǎn)換效率、更低的生產(chǎn)成本。第三代新型薄膜電池以鈣鈦礦電池、染料敏化電池、有機(jī)太陽(yáng)能電池(OSCs)為代表,在效率提升、成本降低等方面具有潛力。光伏新能源材料是可再生能源領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)之一(見表6),以晶硅太陽(yáng)能電池材料、鈣鈦礦太陽(yáng)能電池材料、有機(jī)太陽(yáng)能電池材料為代表。
表6 太陽(yáng)電池的最高效率(中國(guó),2023年)

注:HBC表示背接觸異質(zhì)結(jié);p-TOP表示使用p型材料作為頂部電極的單晶硅太陽(yáng)電池。
(一) 晶硅太陽(yáng)能電池材料
晶硅太陽(yáng)能電池發(fā)展歷史悠久,是應(yīng)用最廣泛的太陽(yáng)能電池類型,在商業(yè)化應(yīng)用中占據(jù)主導(dǎo)地位,近年來(lái)隨著材料與工藝技術(shù)的優(yōu)化而進(jìn)一步提高了性能和成本效益。晶硅太陽(yáng)能電池的核心結(jié)構(gòu)是P—N結(jié),當(dāng)光線照射到單晶硅片上時(shí),光子的能量會(huì)被Si材料吸收,使Si內(nèi)部的電子獲得足夠的能量從價(jià)帶躍遷到導(dǎo)帶,形成自由電子和空穴;這些自由電子和空穴在內(nèi)建電場(chǎng)的作用下分別向N型區(qū)、P型區(qū)移動(dòng),進(jìn)而形成電流。晶硅太陽(yáng)能電池主要分為單晶硅、多晶硅兩類:前者指Si原子以排列形式形成的物質(zhì),通常采用拉晶法、浮區(qū)法制造,在光電轉(zhuǎn)化效率、穩(wěn)定性、壽命方面較為優(yōu)越;后者由多個(gè)晶粒組成,晶粒的取向不同并形成非均勻的晶體結(jié)構(gòu),多通過(guò)鑄錠法、澆鑄法制造,在成本控制上具有優(yōu)勢(shì),適合大規(guī)模應(yīng)用。
單晶硅太陽(yáng)能電池以良好的效率和長(zhǎng)期穩(wěn)定性受到廣泛關(guān)注,技術(shù)進(jìn)步、生產(chǎn)成本降低將進(jìn)一步推升市場(chǎng)占比。對(duì)于占地面積較小、需要高發(fā)電效率的應(yīng)用場(chǎng)景(如屋頂太陽(yáng)能系統(tǒng)),單晶太陽(yáng)能電池是最適用的面板類型之一。國(guó)內(nèi)外企業(yè)持續(xù)探索單晶硅光伏電池的效率極限,采用疊層電池、鈍化發(fā)射極背接觸(PERC)、異質(zhì)結(jié)等技術(shù),將效率提升至25%。在PERC電池量產(chǎn)效率接近理論極限(24.5%)后,晶硅太陽(yáng)能電池又形成了N型氧化層鈍化接觸(TOPCon)、n型本征薄膜異質(zhì)結(jié)電池、背接觸電池3條技術(shù)路徑,其中TOPCon電池憑借性價(jià)比優(yōu)勢(shì)率先實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),有望在短期內(nèi)接替PERC電池成為主流技術(shù)類型。雖然單晶硅光伏電池的效率占優(yōu),但是多晶硅光伏電池的生產(chǎn)工藝相對(duì)簡(jiǎn)單,Si材料的使用效率更高,在大規(guī)模生產(chǎn)中具有更低的成本。隨著光伏產(chǎn)業(yè)的規(guī)?;l(fā)展,多晶硅電池進(jìn)一步降低成本,在低預(yù)算、大規(guī)模的光伏電站中仍有廣泛應(yīng)用。
自2010年起,我國(guó)成為全球光伏產(chǎn)業(yè)的主要制造基地,國(guó)內(nèi)企業(yè)完成產(chǎn)業(yè)鏈的垂直整合,大幅降低了光伏系統(tǒng)的綜合成本。2021—2023年,全球單晶路線Si材料的需求量分別為5.89×105 t、7.37×105 t、8.85×105 t,預(yù)計(jì)未來(lái)將持續(xù)保持平穩(wěn)增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。2021—2023年,全球多晶硅料總需求量分別為6.11×105 t、7.56×105 t、8.99×105 t,預(yù)計(jì)2025年需求量為1.102×106 t。2023年,全球多晶硅產(chǎn)能、產(chǎn)量分別為2.256×106 t、1.597×106 t,我國(guó)的相應(yīng)占比分別為93%、92%。近年來(lái),多晶硅行業(yè)產(chǎn)能和產(chǎn)量快速增長(zhǎng),市場(chǎng)面臨供需失衡的挑戰(zhàn),相關(guān)企業(yè)可關(guān)注市場(chǎng)動(dòng)態(tài)、調(diào)整生產(chǎn)策略,以應(yīng)對(duì)未來(lái)可能出現(xiàn)的市場(chǎng)波動(dòng)。
(二) 鈣鈦礦太陽(yáng)能電池材料
鈣鈦礦太陽(yáng)能電池利用鈣鈦礦結(jié)構(gòu)材料作為吸光材料,是第三代薄膜電池的代表類型,可細(xì)分為單結(jié)鈣鈦礦電池、鈣鈦礦疊層電池,具有能量轉(zhuǎn)化效率高、價(jià)格低、重量輕、柔性等特點(diǎn)。鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的核心材料由含有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的材料組成,這類材料的一般化學(xué)式為ABX3(A、B是陽(yáng)離子,X是陰離子)。太陽(yáng)能電池中常見的鈣鈦礦材料是鹵化鉛復(fù)合物(如CH3NH3PbI3)。自2009年起,鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率從3.8%提升至25%,已接近或甚至超過(guò)傳統(tǒng)的多晶硅太陽(yáng)能電池。晶硅電池的理論效率極限為29.4%,而單結(jié)鈣鈦礦電池、鈣鈦礦疊層電池的理論效率極限分別為33.7%、44%,國(guó)內(nèi)的晶硅 ? 鈣鈦礦疊層電池的實(shí)驗(yàn)室效率達(dá)到33.89%(見表6)。
鈣鈦礦太陽(yáng)能電池市場(chǎng)正處于快速發(fā)展期。隨著杭州纖納光電科技股份有限公司、昆山協(xié)鑫光電材料有限公司等企業(yè)順利投產(chǎn),2023年全球鈣鈦礦電池產(chǎn)能約為2.11 GW,預(yù)計(jì)2030年將達(dá)158 GW。國(guó)內(nèi)涌現(xiàn)出一批專注鈣鈦礦太陽(yáng)能電池研發(fā)和制造的新興企業(yè),也吸引了傳統(tǒng)光伏企業(yè)的參與;鈣鈦礦技術(shù)開發(fā)呈現(xiàn)企業(yè)、高校同步推進(jìn)的態(tài)勢(shì),在能量轉(zhuǎn)化效率方面多次突破世界紀(jì)錄。例如,江蘇寶馨科技股份有限公司與高校團(tuán)隊(duì)合作,實(shí)現(xiàn)鈣鈦礦/異質(zhì)結(jié)疊層電池的自測(cè)效率超過(guò)30%;極電光能有限公司在鈣鈦礦光伏組件方面創(chuàng)造了20.5%的光電轉(zhuǎn)換效率世界紀(jì)錄。隨著生產(chǎn)技術(shù)成熟、成本降低,鈣鈦礦太陽(yáng)能電池有望在未來(lái)太陽(yáng)能市場(chǎng)中占據(jù)重要位置。
(三) OSCs材料
OSCs指以有機(jī)電子材料作為光吸收層的太陽(yáng)能電池,具有輕質(zhì)、柔性、可低成本溶液加工等優(yōu)勢(shì),在可穿戴設(shè)備、便攜式電源、BIPV等新興應(yīng)用場(chǎng)景中具有潛力。近年來(lái),OSCs的轉(zhuǎn)換效率顯著提高,研究重心轉(zhuǎn)移到增強(qiáng)材料的穩(wěn)定性、降低生產(chǎn)成本方面。隨著新型非富勒烯材料、雙結(jié)或多結(jié)器件結(jié)構(gòu)的發(fā)展,實(shí)驗(yàn)室條件下的OSCs效率超過(guò)20%,新型添加劑、高效封端技術(shù)也成為提升OSCs環(huán)境穩(wěn)定性和使用壽命的重要方式。OSCs盡管效率仍低于硅基太陽(yáng)能電池,但在低光照條件下表現(xiàn)更優(yōu),兼有獨(dú)特的機(jī)械柔性,在特定市場(chǎng)和應(yīng)用方向上具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。OSCs材料具有優(yōu)異的性能,吸引了學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界的持續(xù)關(guān)注和資金投入,促進(jìn)了基于有機(jī)光電材料的商業(yè)化產(chǎn)品投放市場(chǎng),逐漸成為能源、信息、顯示、半導(dǎo)體等支柱產(chǎn)業(yè)的技術(shù)源頭。
在“雙碳”目標(biāo)深入發(fā)展的背景下,OSCs將迎來(lái)更大的發(fā)展機(jī)遇,在室內(nèi)光伏以及建筑玻璃、新能源汽車玻璃等室外供電方面展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。國(guó)際OSCs廠商采用卷對(duì)卷印刷工藝實(shí)現(xiàn)了大面積有機(jī)光伏模組的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用,而國(guó)內(nèi)機(jī)構(gòu)盡管在材料基礎(chǔ)研究方面處于領(lǐng)先位置,但產(chǎn)業(yè)鏈的成熟度仍有不足。廣州追光科技有限公司完成千萬(wàn)元級(jí)別的融資,啟動(dòng)了有機(jī)光伏模組中試線項(xiàng)目建設(shè)。東莞伏安光電科技有限公司建設(shè)了國(guó)內(nèi)首條卷對(duì)卷印刷有機(jī)光伏中試線,初步形成大面積柔性有機(jī)光伏模組的生產(chǎn)能力。
五、高端電容/電阻產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵電子材料應(yīng)用進(jìn)展
高端電容/電阻產(chǎn)業(yè)是電子元器件領(lǐng)域的重要分支,對(duì)推動(dòng)現(xiàn)代電子技術(shù)發(fā)展具有關(guān)鍵作用。電容器是利用兩個(gè)導(dǎo)電板之間存在的非導(dǎo)電材料(介電材料)來(lái)存儲(chǔ)電能的元件,根據(jù)介電材料的不同可分為介電陶瓷電容器、鉭電容器、鋁電解電容器、固態(tài)聚合物電容器等。電容器主要用于電荷儲(chǔ)存、交流濾波或旁路、切斷或阻止直流電壓、提供調(diào)諧及振蕩等。全球電容器市場(chǎng)規(guī)模保持穩(wěn)定增長(zhǎng),2023年約為62.7億美元,同比增長(zhǎng)3.27%。電阻器是限制電流流動(dòng)的元件,主要用于控制電壓和電流,起到降壓、分壓、限流、隔離、濾波(與電容器配合)、匹配、信號(hào)幅度調(diào)節(jié)等作用,也是電子產(chǎn)品上不可或缺的元件。電阻器根據(jù)使用材料的不同可分為金屬膜電阻器、碳膜電阻器、厚膜和薄膜電阻器、線繞電阻器等。2021年,全球電阻器市場(chǎng)規(guī)模約為31.26億美元,優(yōu)勢(shì)品牌有美國(guó)Vishay、日本KOA、中國(guó)臺(tái)灣國(guó)巨、日本松下、美國(guó)TT Electronics、日本羅姆半導(dǎo)體,合計(jì)市場(chǎng)份額約為66%。
高端電容/電阻是電子電路中的基礎(chǔ)元件,廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子、汽車電子、工業(yè)控制、航空航天裝備等領(lǐng)域。高端電容材料主要有高介電常數(shù)的陶瓷材料、聚合物薄膜(如聚丙烯(PP)和聚酯)、電解電容用高純度鋁箔和導(dǎo)電高分子材料等。高端電阻材料主要有精密合金(如鎳鉻合金)、金屬薄膜和厚膜電阻漿料等,具有高穩(wěn)定性、低溫度系數(shù)、高精度的特點(diǎn),能夠滿足電子設(shè)備的小型化、高頻化、高可靠性等應(yīng)用需求。美國(guó)、日本企業(yè)在電容/電阻用介電陶瓷材料方面的市場(chǎng)占有率合計(jì)超過(guò)85%,日本企業(yè)在電極漿料方面的市場(chǎng)占有率超過(guò)50%。松下電器機(jī)電有限公司、貴彌功株式會(huì)社等日本企業(yè),掌握了高性能導(dǎo)電聚合物(CPs)材料生產(chǎn)工藝,占據(jù)了高端聚合物電容器約90%的市場(chǎng)份額。
(一) 介電陶瓷材料
介電陶瓷材料是一類具有高介電常數(shù)的無(wú)機(jī)非金屬材料,可在電場(chǎng)作用下存儲(chǔ)電荷,具有良好的溫度穩(wěn)定性、頻率響應(yīng)特性,廣泛應(yīng)用于電子和電氣工程領(lǐng)域。介電陶瓷材料是光電子工業(yè)、微電子及電子工業(yè)中的基礎(chǔ)元件,多由BaTiO3、SrTiO3、PbTiO3等金屬氧化物組成,屬于國(guó)際市場(chǎng)上競(jìng)爭(zhēng)激烈的高技術(shù)新材料。介電陶瓷材料在6G、新能源汽車、智能家居等領(lǐng)域中應(yīng)用價(jià)值極大,市場(chǎng)需求將持續(xù)增長(zhǎng);中國(guó)、日本、韓國(guó)成為全球介電陶瓷材料的最大市場(chǎng),北美洲、歐洲也占據(jù)著重要的市場(chǎng)份額。全球電子陶瓷材料市場(chǎng)規(guī)模將從2022年的1860億元增長(zhǎng)至2025年的2264億元。
介電陶瓷成品的制備過(guò)程包括陶瓷材料合成以及后續(xù)的加工技術(shù)。合成方法分為固相合成法、溶膠 ? 凝膠法、水熱合成法等。固相合成法將氧化物或碳酸鹽粉末混合、研磨,再在高溫下燒結(jié),操作簡(jiǎn)單、成本低,適合規(guī)?;a(chǎn)。溶膠 ? 凝膠法通過(guò)水解、聚合反應(yīng)生成溶膠,再經(jīng)過(guò)干燥、熱處理過(guò)程制得陶瓷粉末或薄膜,可以精確控制材料的成分與微觀結(jié)構(gòu),適用于制備高性能介電陶瓷。水熱合成法在高溫、高壓的水溶液中合成陶瓷粉末,進(jìn)而在較低的溫度下獲得純凈且均勻的陶瓷材料,適用于制備特種介電陶瓷。后續(xù)的加工技術(shù)根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景的不同可分為燒結(jié)工藝、薄膜沉積兩類:前者將介電陶瓷粉末壓制成型并在高溫下燒結(jié),獲得具有一定形狀和尺寸的陶瓷件;后者細(xì)分為物理氣相沉積、CVD、原子層沉積等。
介電陶瓷在無(wú)線通信、儲(chǔ)能系統(tǒng)、微電子設(shè)備、能量轉(zhuǎn)換設(shè)備上發(fā)揮著重要作用。例如,在儲(chǔ)能系統(tǒng)中,介電陶瓷作為電容器的關(guān)鍵材料,支持儲(chǔ)存和釋放電能;在微電子設(shè)備中,介電陶瓷提供必要的絕緣和支撐功能,保障設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。介電陶瓷在智能手機(jī)、平板電腦等高端電子產(chǎn)品上也較為關(guān)鍵。片式多層陶瓷電容器(MLCC)是用量極大的無(wú)源元件之一,主要用于各類電子整機(jī)中的振蕩、耦合、濾波旁路電路。MLCC產(chǎn)業(yè)鏈涵蓋上游原材料、中游制造、下游應(yīng)用:上游環(huán)節(jié)主要處理陶瓷粉末、電極材料等,中游環(huán)節(jié)主要進(jìn)行MLCC的生產(chǎn),下游環(huán)節(jié)涉及消費(fèi)電子、汽車電子、通信等領(lǐng)域。全球MLCC行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)格局呈現(xiàn)高度集中和壟斷的特征。日本的村田、京瓷、太陽(yáng)誘電、TDK-EPC,韓國(guó)的SEMCO,中國(guó)臺(tái)灣的華新、國(guó)巨等都是知名品牌。國(guó)內(nèi)其他廠商積極擴(kuò)張產(chǎn)能,MLCC國(guó)產(chǎn)化將加速推進(jìn)。
(二) 聚合物薄膜材料
高端電容/電阻中的聚合物薄膜材料,如PP、聚酯,具有優(yōu)異的電絕緣性能、穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)、良好的機(jī)械強(qiáng)度,廣泛應(yīng)用于電容器和電阻器的制造,對(duì)電子工業(yè)發(fā)展較為重要。PP薄膜介電損耗低、耐高電壓,適用于電力電子、新能源汽車等高頻和高電壓應(yīng)用場(chǎng)景。聚酯薄膜具有良好的耐熱性和尺寸穩(wěn)定性,適用于消費(fèi)電子、通信設(shè)備等應(yīng)用場(chǎng)景。全球高端電容/電阻用聚合物薄膜材料市場(chǎng)呈現(xiàn)穩(wěn)步增長(zhǎng)態(tài)勢(shì),對(duì)高性能電容/電阻的需求持續(xù)增加,推動(dòng)了聚合物薄膜材料的創(chuàng)新和升級(jí)。日本、美國(guó)、歐洲的化工企業(yè)在高端聚合物薄膜材料的研發(fā)和生產(chǎn)上占據(jù)領(lǐng)先地位,推出了更高性能、更加環(huán)保的聚合物薄膜產(chǎn)品,滿足了市場(chǎng)對(duì)高性能電子元器件的需求。
隨著電子制造業(yè)的快速發(fā)展,國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)高端電容/電阻用聚合物薄膜材料的需求也在增長(zhǎng)。浙江南洋科技有限公司、江蘇中天科技股份有限公司等企業(yè)正在加大研發(fā)投入,提升相關(guān)產(chǎn)品的質(zhì)量和技術(shù)水平。然而,國(guó)內(nèi)企業(yè)在原材料純度、生產(chǎn)工藝控制等方面與國(guó)際先進(jìn)水平存在差距,需要加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)鏈整合,提升核心競(jìng)爭(zhēng)力并擴(kuò)大市場(chǎng)份額。
整體上,高端電容/電阻用聚合物薄膜材料市場(chǎng)前景廣闊,對(duì)高性能材料的需求將持續(xù)增長(zhǎng)。國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)將更加激烈,技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品質(zhì)量將成為贏得市場(chǎng)的關(guān)鍵因素。隨著環(huán)境保護(hù)、可持續(xù)發(fā)展理念的深入,開發(fā)更為環(huán)保、性能更高的聚合物薄膜材料是行業(yè)的主要發(fā)展方向。
(三) 鋁箔材料
鋁箔材料作為高端電容/電阻的關(guān)鍵組件,主要用于鋁電解電容器的制造。鋁箔經(jīng)過(guò)特殊的腐蝕和化成處理,形成高比表面積的粗糙表面(增加電極的表面積),進(jìn)而提升電容器的電容量;鋁箔表面的Al2O3層作為電介質(zhì),決定了電容器的耐壓性能和穩(wěn)定性。鋁箔的質(zhì)量直接影響電容器的性能,如容量、損耗、耐壓、壽命等指標(biāo)。高端鋁箔材料的發(fā)展方向有:優(yōu)化腐蝕和化成工藝,進(jìn)一步提高鋁箔的比表面積和氧化膜質(zhì)量,滿足高容量、低損耗電容器的需求;開發(fā)超薄鋁箔,適應(yīng)電子設(shè)備小型化、輕量化的趨勢(shì);研究高純鋁箔、合金鋁箔,提高電容器的耐壓性能和可靠性;探索鋁箔袋環(huán)保型生產(chǎn)工藝,減少對(duì)環(huán)境的不利影響。
在高端鋁箔材料的國(guó)際市場(chǎng)上,日本、韓國(guó)、德國(guó)的企業(yè)占據(jù)領(lǐng)先地位,擁有先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)和成熟的制造工藝,可提供高質(zhì)量的產(chǎn)品。國(guó)內(nèi)鋁箔材料產(chǎn)業(yè)進(jìn)步顯著,國(guó)內(nèi)市場(chǎng)極大的需求量也激勵(lì)了產(chǎn)業(yè)發(fā)展,但高端產(chǎn)品方面相較國(guó)際先進(jìn)水平差距依然存在,突出表現(xiàn)在超薄鋁箔和高純鋁箔的生產(chǎn)技術(shù)上。后續(xù),國(guó)內(nèi)鋁箔材料企業(yè)需要加大研發(fā)投入、提升技術(shù)水平,逐步縮小能力差距,支持在國(guó)際市場(chǎng)上占據(jù)更高的份額。
(四) CPs材料
聚合物最早被認(rèn)為是絕緣體,但聚乙炔導(dǎo)電性質(zhì)的發(fā)現(xiàn)改變了這一看法,隨后又發(fā)現(xiàn)了聚苯胺(PANI)、聚噻吩(PTh)、聚吡咯(PPy)等CPs。CPs的導(dǎo)電性多通過(guò)化學(xué)摻雜來(lái)實(shí)現(xiàn),電導(dǎo)率約為1×10-3~1×103 S/cm。CPs材料廣泛應(yīng)用于智能窗口、傳感器、腐蝕劑、晶體管、抗靜電涂層、發(fā)光二極管、電磁干擾屏蔽、儲(chǔ)能、太陽(yáng)能電池等產(chǎn)品。CPs材料的傳統(tǒng)制備方法主要分為化學(xué)氧化聚合、電化學(xué)聚合兩類:前者在溶劑中添加單體和氧化劑,通過(guò)化學(xué)氧化的方式合成CPs;后者利用電化學(xué)方法在電極表面直接通過(guò)單體聚合形成CPs薄膜,可對(duì)薄膜厚度及形貌進(jìn)行精準(zhǔn)控制。CPs可以分為p型CPs、n型CPs。常見的p型CPs有PANI、PTh、PPy以及相應(yīng)的衍生物。n型CPs電導(dǎo)率低、穩(wěn)定性差,發(fā)展較為緩慢,直到2022年發(fā)現(xiàn)聚(苯并二呋喃二酮)并創(chuàng)造n型CPs電導(dǎo)率>2000 S/cm的紀(jì)錄后才得到更多關(guān)注。
CPs材料具有高的導(dǎo)電性、低的等效串聯(lián)電阻,廣泛應(yīng)用于固態(tài)電解質(zhì)電容器。與傳統(tǒng)的電解質(zhì)相比,CPs材料可顯著提高電容器的電容量和工作電壓,也具有更好的頻率響應(yīng)和耐高溫性能。在超級(jí)電容器的電極材料中,CPs材料因其高的電導(dǎo)率、良好的電化學(xué)性能獲得較多應(yīng)用。CPs材料與石墨烯、活性炭復(fù)合后,可實(shí)現(xiàn)更高的能量密度和功率密度,適合高效能量存儲(chǔ)和快速充放電的需求。此外,CPs材料對(duì)溫度具有良好的敏感性,在溫度變化時(shí)可調(diào)節(jié)電阻值,廣泛應(yīng)用于熱敏電阻器;CPs材料在不同壓力下電阻發(fā)生變化,可應(yīng)用于壓敏電阻器、壓力傳感器、應(yīng)變計(jì)。
當(dāng)前,全球CPs材料市場(chǎng)規(guī)模為數(shù)十億美元并保持穩(wěn)健增長(zhǎng)。電子設(shè)備的小型化與輕量化、可穿戴設(shè)備和柔性電子產(chǎn)品蓬勃發(fā)展、高性能儲(chǔ)能設(shè)備需求增加等構(gòu)成相關(guān)市場(chǎng)增長(zhǎng)的動(dòng)力,CPs材料在醫(yī)療器械、智能織物、傳感器方向的應(yīng)用也成為新的市場(chǎng)增長(zhǎng)點(diǎn)。全球CPs材料市場(chǎng)主要在中國(guó)、日本、韓國(guó)、印度,電子制造業(yè)、新能源汽車產(chǎn)業(yè)是主要的發(fā)展驅(qū)動(dòng)力。北美洲、歐洲在CPs技術(shù)研發(fā)和高附加值應(yīng)用方面具有優(yōu)勢(shì),如航空航天裝備、醫(yī)療器械、綠色能源等。
(五) 電極漿料
電極漿料是電容器、電池、其他儲(chǔ)能設(shè)備中的關(guān)鍵材料之一,主要由活性材料、導(dǎo)電劑、黏合劑、溶劑組成,直接影響電極的電化學(xué)性能、壽命和穩(wěn)定性。電極漿料可通過(guò)精確的涂覆或印刷工藝施加在介質(zhì)材料之上,用于形成電容器的內(nèi)外電極。內(nèi)電極漿料用于形成多層陶瓷電容器內(nèi)部的電極層,需有良好的導(dǎo)電性和適當(dāng)?shù)臒Y(jié)性能,以保證在燒結(jié)過(guò)程中與介質(zhì)材料的良好結(jié)合。端電極漿料用于在電容器的兩端形成連接外部電路的端電極,既需要良好的導(dǎo)電性,還要求具有較強(qiáng)的附著力、與外部焊接材料的兼容性。
在二次電池的電極漿料組成成分中,傳統(tǒng)的活性材料有石墨、鋰鎳鈷錳氧化物、LiFePO4等。隨著電池技術(shù)的發(fā)展,硅基負(fù)極材料、富鎳正極材料等新型材料開始用作電極漿料,以進(jìn)一步提高能量密度。導(dǎo)電劑的選擇和優(yōu)化對(duì)漿料的導(dǎo)電性至關(guān)重要,炭黑是傳統(tǒng)的導(dǎo)電劑,碳納米管、石墨烯等納米材料開始引入以提高漿料的導(dǎo)電性。聚偏氟乙烯是常見的黏合劑,而水性黏合劑、可降解黏合劑等新型黏合劑材料可同步提升環(huán)保性和電極的電化學(xué)性能。均勻分散電極漿料中的各組分是制備高性能電極的關(guān)鍵步驟,超聲波分散、球磨等先進(jìn)技術(shù)逐步取代傳統(tǒng)的高速攪拌技術(shù),能夠有效改善漿料的均勻性、減少團(tuán)聚現(xiàn)象并提高電極的綜合性能。此外,漿料涂布的均勻性和厚度直接影響電極的性能,刮刀涂布、噴涂、流延涂布等新型涂布技術(shù)可顯著改善電極的厚度控制能力、表面光滑度和附著力。
當(dāng)前,全球電極漿料市場(chǎng)規(guī)模為數(shù)十億美元。得益于電動(dòng)汽車、可再生能源、消費(fèi)電子、工業(yè)儲(chǔ)能需求的快速增加,預(yù)計(jì)電極漿料市場(chǎng)的年均增長(zhǎng)率為6%~8%。特別是鋰電池、超級(jí)電容器,對(duì)高性能電極漿料的需求仍將大幅增長(zhǎng)。受此因素驅(qū)動(dòng),中國(guó)、日本、韓國(guó)成為全球電極漿料市場(chǎng)的主要增長(zhǎng)區(qū)域。北美洲、歐洲企業(yè)在相關(guān)產(chǎn)品的高端應(yīng)用和技術(shù)研發(fā)方面具有優(yōu)勢(shì),區(qū)域內(nèi)市場(chǎng)增長(zhǎng)主要由新能源汽車、儲(chǔ)能系統(tǒng)、先進(jìn)電子設(shè)備的需求驅(qū)動(dòng)。全球電極漿料市場(chǎng)主要由大型跨國(guó)公司主導(dǎo),如德國(guó)巴斯夫股份公司、美國(guó)杜邦公司、韓國(guó)LG化學(xué)公司等。
六、通信技術(shù)產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵電子材料應(yīng)用進(jìn)展
通信技術(shù)產(chǎn)業(yè)的核心電子材料主要有半導(dǎo)體材料(如Si、GaAs、GaN)、高頻基板材料(如聚四氟乙烯、陶瓷基板)、光導(dǎo)纖維材料(如高純度石英玻璃)、壓電晶體材料等,用于制造高頻器件、濾波器、天線、光模塊等關(guān)鍵組件,對(duì)新一代移動(dòng)通信、IoT、衛(wèi)星通信領(lǐng)域的裝備發(fā)展至關(guān)重要。其中,光導(dǎo)纖維材料、壓電晶體材料作為居于核心地位的電子材料,應(yīng)用前景廣闊,從國(guó)際合作的大型研究項(xiàng)目到相關(guān)企業(yè)的創(chuàng)新研制,各方面均在深入探索相關(guān)材料的新特性和新應(yīng)用,以支持通信技術(shù)朝著更高速度、更大容量、更廣覆蓋、更低能耗的方向發(fā)展,對(duì)材料的介電性能、熱穩(wěn)定性、信號(hào)傳輸效率等提出了更高要求,進(jìn)而推動(dòng)光導(dǎo)纖維材料、壓電晶體材料的研發(fā)和升級(jí)。與此同時(shí),相關(guān)材料的環(huán)境影響、可持續(xù)性問題逐步成為行業(yè)發(fā)展的重要考量因素。
(一) 光導(dǎo)纖維材料
光導(dǎo)纖維是能將光從一端傳輸?shù)搅硪欢说娜嗽炖w維材料,由核心和包層構(gòu)成:核心用于傳導(dǎo)光信號(hào),包層起到保持光信號(hào)在核心內(nèi)反射傳輸?shù)淖饔?,確保光信號(hào)的有效傳輸。光導(dǎo)纖維的直徑通常在數(shù)個(gè)微米到數(shù)十個(gè)微米之間,使用的材料主要是透明的石英玻璃或塑料。這些材料的核心特性是具有高透明度和低損耗,可使光信號(hào)在長(zhǎng)距離內(nèi)傳導(dǎo)而不顯著衰減,對(duì)純度要求極高,如通信用光導(dǎo)纖維的材料純度要求達(dá)到8N甚至9N。
光導(dǎo)纖維的實(shí)際應(yīng)用始于20世紀(jì)60年代(得益于激光技術(shù)的發(fā)展和驅(qū)動(dòng)),在成功制造出低損耗的石英光導(dǎo)纖維(1970年)后,光導(dǎo)纖維通信時(shí)代開啟,光導(dǎo)纖維獲得快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。光導(dǎo)纖維的制備方法主要有預(yù)制棒法、CVD法:前者應(yīng)用時(shí)將特定材料熔融,再在高溫下通過(guò)拉絲機(jī)械拉伸成纖維,可精確控制纖維的直徑和結(jié)構(gòu);后者屬于在高純度硅棒的表面通過(guò)化學(xué)反應(yīng)沉積Si和其他摻雜材料的方法,主要用于制造光導(dǎo)纖維的預(yù)制棒。傳統(tǒng)的CVD法衍生出多種變體,如改良的CVD、等離子體增強(qiáng)的CVD、氣相軸向沉積等。
光導(dǎo)纖維的關(guān)鍵特性在于可在非常長(zhǎng)的距離上傳輸光信號(hào)而損耗極小,并且傳輸?shù)男畔⒘窟h(yuǎn)超同等條件下的電纜;使用光信號(hào)傳輸數(shù)據(jù),不受電磁干擾的影響,可保證信號(hào)的穩(wěn)定性和安全性。光導(dǎo)纖維構(gòu)成了現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ),在高速互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)中心之間的連接,遠(yuǎn)程醫(yī)療和教育等領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的作用。隨著生物兼容材料和微型化技術(shù)的發(fā)展,光導(dǎo)纖維在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用更加深入,以內(nèi)窺鏡、激光手術(shù)、光動(dòng)力治療等為代表。光導(dǎo)纖維傳感器具有靈敏度高、抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn),在環(huán)境監(jiān)測(cè)、工業(yè)制造、航空航天裝備等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。2022年的全球光導(dǎo)纖維市場(chǎng)規(guī)模約為58億美元,預(yù)計(jì)到2030年將增長(zhǎng)至115億美元。未來(lái),光導(dǎo)纖維材料和技術(shù)將進(jìn)一步發(fā)展,支撐新一輪產(chǎn)業(yè)變革。
(二) 壓電晶體材料
壓電效應(yīng)指某些電介質(zhì)在沿一定方向上受到外力作用而變形時(shí),內(nèi)部產(chǎn)生極化并在兩個(gè)相對(duì)表面上出現(xiàn)正負(fù)相反電荷的現(xiàn)象,可分為直接壓電效應(yīng)(機(jī)械應(yīng)力產(chǎn)生電荷)、逆壓電效應(yīng)(電場(chǎng)引起材料形狀變化)。壓電晶體材料主要有兩類:天然存在的壓電材料,如石英;人工合成的壓電材料,如LiTaO3、LiNbO3等。人工合成的材料通常具有更優(yōu)異的壓電性能,可滿足特定應(yīng)用的需求。LiTaO3、LiNbO3均屬于鈮酸鹽類,壓電性能優(yōu)異,兼有良好的電光特性、非線性光學(xué)特性,在光通信、激光技術(shù)、聲表面波設(shè)備等領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。LiTaO3具有高的曲率系數(shù)、良好的化學(xué)穩(wěn)定性,常用于制造聲表面波器件、光學(xué)調(diào)制器等。LiNbO3具有LiTaO3的大部分優(yōu)點(diǎn),還因其獨(dú)特的非線性光學(xué)性在光學(xué)頻率倍增、光學(xué)調(diào)制、非線性光學(xué)研究等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。受電子和通信領(lǐng)域需求的推動(dòng),2022年的全球壓電材料市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到200億美元。我國(guó)壓電材料行業(yè)以陶瓷、晶體材料生產(chǎn)為主;在晶體材料方面,石英壓電晶體是較為成熟的產(chǎn)品,但更高端的LiTaO3、LiNbO3晶體發(fā)展水平不高,主要市場(chǎng)份額被日本企業(yè)占據(jù)。
壓電晶體材料的應(yīng)用領(lǐng)域涉及壓電傳感器/執(zhí)行器、能量采集、生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用、光電技術(shù)、通信技術(shù)等。在通信技術(shù)領(lǐng)域,LiNbO3等材料用于制造光學(xué)調(diào)制器,成為光導(dǎo)纖維通信系統(tǒng)中不可或缺的組件。新一代移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展,進(jìn)一步帶動(dòng)高性能光學(xué)調(diào)制器的需求。在能量采集領(lǐng)域,壓電晶體材料可將機(jī)械振動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能,為穿戴設(shè)備、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)等提供能源解決方案。在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,壓電材料用于制造壓電傳感器/執(zhí)行器,在藥物遞送、醫(yī)學(xué)成像、病理研究等方面前景廣闊。應(yīng)用LiNbO3材料的非線性光學(xué)特性可促進(jìn)激光技術(shù)發(fā)展,如作為激光頻率轉(zhuǎn)換的媒介、在全固態(tài)激光器中作為調(diào)Q開關(guān)等。盡管壓電晶體材料在多個(gè)領(lǐng)域展現(xiàn)出應(yīng)用潛力,但仍面臨一些技術(shù)挑戰(zhàn),如提高材料性能、降低生產(chǎn)成本、優(yōu)化制造工藝等。壓電晶體材料特別是LiTaO3和LiNbO3,將在全球通信技術(shù)產(chǎn)業(yè)中發(fā)揮重要作用,促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展。
七、我國(guó)關(guān)鍵電子材料未來(lái)發(fā)展方向與應(yīng)對(duì)建議
(一) 我國(guó)關(guān)鍵電子材料未來(lái)發(fā)展方向
智能移動(dòng)設(shè)備、智能穿戴、IoT等新興技術(shù)的快速發(fā)展,對(duì)電子材料的性能、可靠性、精度等提出了更高要求。我國(guó)在高技術(shù)領(lǐng)域面臨著更為激烈的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng),而蓬勃發(fā)展的新技術(shù)路線可能革新甚至顛覆傳統(tǒng)技術(shù)發(fā)展范式。以移動(dòng)通信為例,當(dāng)前我國(guó)第五代移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)生態(tài)逐步擴(kuò)大,但在網(wǎng)絡(luò)覆蓋廣度/深度、融合應(yīng)用、核心技術(shù)等方面仍存在一些不足,不完全適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展的需要;6G技術(shù)研發(fā)業(yè)已鋪開,然而6G理論創(chuàng)新、新模式生態(tài)構(gòu)建等尚待突破,高端芯片的研發(fā)與制造面臨諸多難題,迫切需要關(guān)鍵電子材料產(chǎn)業(yè)“補(bǔ)短板、填空白”,支撐新技術(shù)路線的重大創(chuàng)新,同步在全球產(chǎn)業(yè)鏈上構(gòu)建比較優(yōu)勢(shì)并形成市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
我國(guó)IC材料的發(fā)展方向是技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)升級(jí)。一方面,加速關(guān)鍵材料的國(guó)產(chǎn)化,特別是在高端芯片制造領(lǐng)域,推進(jìn)硅片、光刻膠、電子特氣等關(guān)鍵材料的國(guó)產(chǎn)替代。另一方面,在后摩爾時(shí)代,半導(dǎo)體制程節(jié)點(diǎn)的進(jìn)步趨緩,單純依靠工藝提升難以滿足芯片性能需求,需要通過(guò)創(chuàng)新新型材料和器件結(jié)構(gòu)來(lái)提升芯片性能,尤其是加快開發(fā)適應(yīng)IC工藝的新型材料;同時(shí)加強(qiáng)我國(guó)IC行業(yè)關(guān)鍵設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化能力,完善IC行業(yè)相關(guān)核心產(chǎn)業(yè)鏈的本土化建設(shè),為國(guó)產(chǎn)IC產(chǎn)品進(jìn)入高端市場(chǎng)確立關(guān)鍵基礎(chǔ)。
國(guó)內(nèi)OLED顯示行業(yè)的發(fā)光材料仍需大量進(jìn)口,關(guān)鍵材料的供應(yīng)主要被美國(guó)、日本、韓國(guó)企業(yè)主導(dǎo)。我國(guó)在紅、綠光材料的研發(fā)上已逐漸取得突破,但藍(lán)光材料的發(fā)展仍然與國(guó)外企業(yè)存在顯著差距。未來(lái)需聚焦藍(lán)光材料進(jìn)行突破,逐步實(shí)現(xiàn)我國(guó)OLED顯示行業(yè)發(fā)光材料的國(guó)產(chǎn)化替代。同時(shí)積極研發(fā)新材料、新型器件結(jié)構(gòu),加快突破提升顯示性能的關(guān)鍵材料與技術(shù),如低功耗驅(qū)動(dòng)技術(shù)、AI系統(tǒng)集成技術(shù)、柔性制造技術(shù)等。以新一代高視覺維度的光場(chǎng)顯示需求為牽引,采取涵蓋材料、器件、模組、算法、整機(jī)的全鏈條協(xié)調(diào)和同步開發(fā)思路,推進(jìn)全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新;突破納米LED顯示相關(guān)的核心材料與關(guān)鍵技術(shù),形成先發(fā)優(yōu)勢(shì),搶占未來(lái)顯示技術(shù)與產(chǎn)業(yè)制高點(diǎn)。
得益于晶硅光伏整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的快速發(fā)展,我國(guó)晶硅光伏的光電轉(zhuǎn)換效率不斷打破紀(jì)錄,成本快速降低,逐漸取得國(guó)際市場(chǎng)領(lǐng)先地位;未來(lái)需要逐步淘汰落后產(chǎn)能,降低晶硅光伏相關(guān)電子材料生產(chǎn)的能耗,發(fā)揮光伏技術(shù)的環(huán)保和節(jié)能優(yōu)勢(shì)。作為未來(lái)光伏技術(shù)的重要發(fā)展方向,鈣鈦礦太陽(yáng)能電池相關(guān)材料及器件將進(jìn)入快速發(fā)展階段,我國(guó)在此領(lǐng)域已達(dá)到與國(guó)際同行相當(dāng)?shù)募夹g(shù)水平,未來(lái)將在具有更高穩(wěn)定性的材料及器件工藝上獲得更大進(jìn)展。在有機(jī)光伏材料及器件研究方面,我國(guó)具有領(lǐng)先優(yōu)勢(shì),未來(lái)將聚焦支撐有機(jī)光伏技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的材料及器件展開研究。
電容/電阻產(chǎn)品的性能受到通信設(shè)備、計(jì)算機(jī)、汽車電子等領(lǐng)域的發(fā)展?fàn)恳瑖?guó)內(nèi)的高端電容/電阻行業(yè)發(fā)展水平與國(guó)際先進(jìn)相比仍存在一定的差距。圍繞電容/電阻產(chǎn)品微型化、高度集成化的發(fā)展趨勢(shì),加大高性能新材料、新工藝的研發(fā)投入,切實(shí)提升電容/電阻行業(yè)的技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量,將有助于我國(guó)電容/電阻產(chǎn)業(yè)更好地參與國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。近年來(lái),國(guó)內(nèi)在介電陶瓷、新型CPs等電容/電阻關(guān)鍵材料方面進(jìn)展迅速,相關(guān)行業(yè)有望在國(guó)際市場(chǎng)上擴(kuò)大占比。此外,在全球環(huán)保意識(shí)逐漸提高的背景下,綠色環(huán)保的電容/電阻產(chǎn)品更受市場(chǎng)歡迎,未來(lái)需要改善包括生產(chǎn)、使用、回收等環(huán)節(jié)在內(nèi)的全生命周期環(huán)保性能,提高國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
6G技術(shù)深入發(fā)展,未來(lái)將逐步實(shí)現(xiàn)“空天地”一體化的全球覆蓋以及超高速率、超低時(shí)延、超大連接密度的通信能力。新型通信材料需具備極低的介電損耗、優(yōu)異的機(jī)械性能、良好的加工性能,以滿足高頻線路板、天線等部件的制造需求;也需發(fā)展液晶聚合物、聚醚酰亞胺等高性能材料,適應(yīng)高頻線路板、天線、濾波器腔體等產(chǎn)品的技術(shù)要求。著眼通信技術(shù)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展目標(biāo),應(yīng)鼓勵(lì)科研機(jī)構(gòu)與生產(chǎn)企業(yè)開展協(xié)同創(chuàng)新研究,高效運(yùn)用全產(chǎn)業(yè)鏈資源,全面突破產(chǎn)業(yè)鏈上的瓶頸環(huán)節(jié)。
(二) 我國(guó)關(guān)鍵電子材料發(fā)展建議
我國(guó)關(guān)鍵電子材料產(chǎn)業(yè)基本形成了從基礎(chǔ)研究到產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的完整產(chǎn)業(yè)鏈,在半導(dǎo)體材料、新型顯示材料、動(dòng)力電池材料等重點(diǎn)方向取得了顯著成就。不可忽視的是,我國(guó)關(guān)鍵電子材料的整體發(fā)展與國(guó)際領(lǐng)先水平相比仍存在一定的差距,突出表現(xiàn)在高端材料技術(shù)自主性不足、產(chǎn)業(yè)鏈高端環(huán)節(jié)的核心技術(shù)掌控力不強(qiáng)、國(guó)際市場(chǎng)上的品牌影響力與標(biāo)準(zhǔn)制定權(quán)較弱。需要圍繞高端化、綠色化、自主化、智能化發(fā)展方向,重點(diǎn)突破第三代半導(dǎo)體材料(SiC和GaN)、先進(jìn)封裝材料、新型顯示材料、高性能儲(chǔ)能材料等關(guān)鍵類型,推動(dòng)我國(guó)關(guān)鍵電子材料產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。① 突出高端化發(fā)展,突破材料性能極限。以第三代半導(dǎo)體應(yīng)用為關(guān)鍵方向,加速SiC襯底缺陷控制技術(shù)攻關(guān),推進(jìn)8 in GaN同質(zhì)外延晶圓產(chǎn)業(yè)化,開發(fā)β-Ga2O3、金剛石等超寬禁帶半導(dǎo)體材料。在先進(jìn)封裝領(lǐng)域,重點(diǎn)突破2.5D/3D集成用low-α射線封裝基板、導(dǎo)熱系數(shù)>15 W/m·K的熱界面材料、屏蔽效能≥80 dB的芯片級(jí)電磁屏蔽材料。在新型顯示材料方面,著力提升Micro LED巨量轉(zhuǎn)移良率、量子點(diǎn)電致發(fā)光材料壽命。② 追求綠色化發(fā)展,構(gòu)建低碳制造體系。開發(fā)原子層沉積等原子級(jí)制造技術(shù),將薄膜沉積材料利用率從傳統(tǒng)CVD的30%提升至95%。推廣超臨界CO2清洗工藝替代高污染酸堿清洗,實(shí)現(xiàn)晶圓制備廢水減排90%以上。建立電子材料再生利用體系,確保Au、Pd等貴金屬回收率>99%,突破La、Ce等稀土元素閉環(huán)循環(huán)技術(shù),力爭(zhēng)到2030年電子材料綜合循環(huán)利用率超過(guò)50%。③ 實(shí)施自主化發(fā)展,增強(qiáng)供應(yīng)鏈能力。針對(duì)12 in硅片用超高純石英坩堝(純度>99.999 9%)、光刻膠用光敏劑(深紫外光刻膠國(guó)產(chǎn)化率<5%)、CMP拋光墊(市場(chǎng)份額<10%)等亟待提升的材料類型,建立材料 ? 設(shè)備 ? 工藝協(xié)同創(chuàng)新機(jī)制,構(gòu)建極端環(huán)境材料數(shù)據(jù)庫(kù),提升自主設(shè)計(jì)能力。采用集中突破的方式,合理支持被國(guó)外壟斷的關(guān)鍵電子材料的創(chuàng)新性研發(fā),推動(dòng)龍頭企業(yè)與科研機(jī)構(gòu)之間的有組織科研,推動(dòng)我國(guó)企業(yè)在該類電子材料方向上的技術(shù)突破;逐步在行業(yè)供應(yīng)鏈體系中實(shí)現(xiàn)相關(guān)材料的國(guó)產(chǎn)化替代,最終形成覆蓋材料、設(shè)備、產(chǎn)品的本土化供應(yīng)鏈體系。④ 著力智能化發(fā)展,革新材料研發(fā)范式。建設(shè)電子材料基因工程平臺(tái),集成高通量計(jì)算、自動(dòng)合成、智能表征等系統(tǒng),將新材料研發(fā)周期從10年縮短至2~3年。開發(fā)材料數(shù)字孿生系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)從原子尺度模擬(密度泛函理論計(jì)算)到宏觀性能預(yù)測(cè)的多尺度建模能力。
建議培育創(chuàng)新鏈強(qiáng)化、產(chǎn)業(yè)鏈整合、生態(tài)鏈協(xié)同的“三鏈融合”創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng),即強(qiáng)化基礎(chǔ)研究與應(yīng)用研究創(chuàng)新鏈,構(gòu)建“材料 ? 器件 ? 系統(tǒng)”垂直整合產(chǎn)業(yè)鏈,打造“產(chǎn)學(xué)研用”協(xié)同生態(tài)鏈;設(shè)立國(guó)家級(jí)電子材料創(chuàng)新平臺(tái),推動(dòng)國(guó)產(chǎn)材料驗(yàn)證導(dǎo)入機(jī)制,布局顛覆性材料技術(shù)專利池,加速突破瓶頸技術(shù);同步建設(shè)綠色制備工藝研發(fā)與循環(huán)利用體系,兼顧產(chǎn)業(yè)發(fā)展與“雙碳”目標(biāo)。① 合理加大基礎(chǔ)研究的投入,保障高端電子材料的前沿和基礎(chǔ)技術(shù)方向發(fā)展亟需,加強(qiáng)自主創(chuàng)新能力和技術(shù)積累。② 完善產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同機(jī)制,強(qiáng)化“產(chǎn)學(xué)研”合作,促進(jìn)科研成果的高效轉(zhuǎn)化與快速應(yīng)用,建設(shè)具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的高端電子材料產(chǎn)業(yè)集群。③ 實(shí)施包括基礎(chǔ)材料突破、裝備配套突破、標(biāo)準(zhǔn)體系突破、專利布局突破在內(nèi)的“四維突破”技術(shù)攻堅(jiān)計(jì)劃,積極參與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的制定與推廣,增強(qiáng)我國(guó)企業(yè)在全球市場(chǎng)中的影響力。④ 建立市場(chǎng)牽引、政策保障“雙輪驅(qū)動(dòng)”的產(chǎn)業(yè)推進(jìn)機(jī)制,加快重點(diǎn)領(lǐng)域國(guó)產(chǎn)材料替代,設(shè)立電子材料產(chǎn)業(yè)基金,對(duì)突破“卡脖子”技術(shù)的企業(yè)提供優(yōu)先支持。⑤ 人才自培和引進(jìn)并舉,豐富人才培養(yǎng)的層次性,如建立電子材料卓越工程師學(xué)院、實(shí)施“新材料青年科學(xué)家計(jì)劃”、設(shè)立國(guó)際材料人才驛站等,保障產(chǎn)業(yè)技術(shù)攻關(guān)和創(chuàng)新需求。⑥ 在開拓電子材料領(lǐng)域的前沿材料方向,如新型半導(dǎo)體材料(低k介電材料和高k柵電介質(zhì))、鐵電材料(鉿鋯氧化物)、單壁碳納米管材料、二維材料、納米銅漿等,精準(zhǔn)部署科研攻關(guān)項(xiàng)目,積極搶占行業(yè)未來(lái)發(fā)展制高點(diǎn)。
作者:張立群,李祥高
來(lái)源:全球關(guān)鍵電子材料應(yīng)用進(jìn)展與我國(guó)未來(lái)發(fā)展方向. 中國(guó)工程科學(xué). 2025, 27(2): 249-268.
論文反映的是研究成果進(jìn)展,不代表《中國(guó)工程科學(xué)》雜志社的觀點(diǎn)。