芯片“卡脖子”具體細(xì)分，還可以這么看？

芯片為什么會被“卡脖子”？芯片被“卡脖子”可以怎么細(xì)分的解讀呢？具體為什么會“卡脖子”？文章會把芯片“卡脖子”拆分為芯片制造的幾大耗材介紹、耗材世界市場格局分布、耗材行業(yè)的進(jìn)入壁壘等等幾個方面，試從細(xì)分角度解釋為何我國芯片會被“卡脖子”。

一、耗材一：襯底

（一）基礎(chǔ)介紹

襯底，即半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的起點(diǎn)，就晶圓制造環(huán)節(jié)而言，硅片、碳化硅片等襯底是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的起點(diǎn)，也是唯一貫穿各道芯片前道制備工藝的半導(dǎo)體材料，作為芯片的基石其產(chǎn)業(yè)地位非常核心。在芯片領(lǐng)域，襯底是半導(dǎo)體制造中的第一大耗材，襯底的尺寸、質(zhì)量等等直接決定著芯片的價格。其中硅材料是發(fā)展最早的晶圓材料，也是現(xiàn)階段技術(shù)最成熟、成本最低、產(chǎn)業(yè)鏈最完善的材料，而對于碳化硅片、砷化鎵襯底、氧化鎵襯底等等，代表著半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展。

襯底的制造技術(shù)的重點(diǎn)會因?yàn)轭悇e不同而有所不同，文章會對目前市場份額最大和市場熱度最火的兩種材料舉例，分別為硅基、碳化硅基的一些技術(shù)指標(biāo)優(yōu)劣標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行說明，比如：表面顆粒、晶體缺陷、表面/體金屬含量、翹曲度、平整度、外延層電阻率均勻性、外延層厚度均勻性等參數(shù)，具體指標(biāo)如下：

表一 核心技術(shù)指標(biāo)優(yōu)劣標(biāo)準(zhǔn)

注：材料來源于天岳先進(jìn)招股書

（二）世界市場分布

對于硅基市場，2018 年全球半導(dǎo)體硅片（包括拋光片、外延片、SOI 硅片）行業(yè)銷售額合計(jì)為 120.98 億美元。其中，行業(yè)前五名企業(yè)的市場份額分別為：日本信越化學(xué)市場份額27.58%，日本 SUMCO 市場份額 24.33%，德國 Siltronic 市場份額 14.22%，中國臺灣環(huán)球晶圓市場份額為16.28 %，韓國SK Siltron市場份額占比為10.16%。中國硅基市場占全球半導(dǎo)體硅片市場份額2.18%。具體分布圖如下： 

圖一 硅基市場世界分布注：圖片數(shù)據(jù)來源于個公司官網(wǎng)

對于碳化硅市場，全球第三代化合物半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)由美日歐企業(yè)主導(dǎo)，中國仍處于跟跑狀態(tài)。Yole數(shù)據(jù)顯示，住友電工、科銳（Cree|Wolfspeed）和威訊聯(lián)合半導(dǎo)體（Qorvo）三家企業(yè)合計(jì)占有氮化鎵84%的市場份額。Rohm數(shù)據(jù)顯示，Cree|Wolfspeed、羅姆（ROHM）、高意（II-VI）、昭和電工四家企業(yè)合計(jì)占有碳化硅襯底80%的市場份額。而且，巨頭們正在不斷通過擴(kuò)大產(chǎn)能、合作結(jié)盟或兼收并購等方式在第三代半導(dǎo)體市場跑馬圈地、加速布局。對于與美國、日本等，中國還存在較大的差距，下圖為碳化硅企業(yè)的世界市場分布。

圖二 碳化硅世界市場分布圖注：圖片來源于天岳先進(jìn)招股書

（三）行業(yè)壁壘

對于硅基、碳化硅等半導(dǎo)體材料的壁壘分析，具體可見：第一，對于生長方法、制作工藝如直拉單晶生長、磁場直拉單晶生長、熱場模擬和設(shè)計(jì)、大直徑硅錠線切割、高精度滾圓、高效低應(yīng)力線切割、化學(xué)腐蝕、雙面研磨、邊緣研磨、雙面拋光、單面拋光、邊緣拋光、硅片清洗、外延等硅片、碳化硅基片制造的關(guān)鍵技術(shù)需要長期的資金、人財物等積累。第二，制造工藝非常復(fù)雜，需要購買先進(jìn)、昂貴的設(shè)備，亦需要根據(jù)客戶需求不斷進(jìn)行修改或調(diào)試。下游客戶對硅片需求的變化會影響硅片企業(yè)的產(chǎn)能利用率

二、耗材二：電子氣體

（一）基礎(chǔ)介紹

無論是任何襯底的生產(chǎn)，特殊氣體都是必要的耗材之一。作為僅次于襯底的第二大芯片行業(yè)耗材，電子特氣被稱為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的“血液”。在芯片制造中，電子氣體又可以分為大宗氣體和特殊氣體兩類。

在制造過程中，電子特氣貫穿芯片制造的各個工藝流程，被廣泛應(yīng)用于清洗、刻蝕、成膜、摻雜等工藝，決定了芯片產(chǎn)品的性能、集成度、成品率，是不可或缺的關(guān)鍵性化工材料。文章接下來以硅片的工藝為例，展示電子氣體的作用。

圖三 硅片制造電子氣體作用環(huán)節(jié)圖注：來源于中國新材料發(fā)展研究協(xié)會官網(wǎng)

電子特氣在生產(chǎn)過程中包含合成、純化、混合氣配置、充裝、分析檢測、氣瓶處理等多項(xiàng)工藝。氣體的純度與精度要求高，另外由于客戶的不同需求，對廠商運(yùn)輸配送氣體以及綜合服務(wù)能力也有較高的要求，因此行業(yè)技術(shù)壁壘高。

（二）世界市場分布

部分電子特氣已經(jīng)逐漸實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，國產(chǎn)企業(yè)進(jìn)入者增多，主要分為三類：一是以華特氣體、金宏氣體為代表的氣體公司，主營業(yè)務(wù)以工業(yè)氣體為主，該類公司產(chǎn)品種類較多，純度較高。二是以雅克科技、南大光電為代表的半導(dǎo)體材料平臺型公司，多維布局，兩家公司電子特氣板塊占比分別為16%、72%。雅克科技為國內(nèi)含氟氣體龍頭企業(yè)，南大光電涵蓋含氟、含氫兩類，該類公司專注于少量電子特氣品類，銷售渠道廣泛。三是以昊華科技、中船重工第七一八研究所為代表的綜合型公司，涵蓋多個領(lǐng)域，綜合實(shí)力較強(qiáng)。 

圖三 電子特氣市場世界格局分布注：來源于金宏氣體招股書

（三）行業(yè)壁壘

壁壘一，電子氣體生產(chǎn)涉及氣體純化、檢測、充裝、合成、容器處理、配送等多種技術(shù)瓶頸，尤其是深度提純技術(shù)對芯片的成品率、性能和壽命有直接影響。芯片線寬越小，對于電子特氣純度的要求越高，一個級別的提升具有較大難度；客戶認(rèn)證壁壘：電子氣體供應(yīng)商需通過客戶審廠、產(chǎn)品認(rèn)證兩輪嚴(yán)格的審核認(rèn)證（每個產(chǎn)品需要試樣、再中試，然后才會大量使用），光伏行業(yè)認(rèn)證時間需要半年到1年，面板行業(yè)需要1—2年，半導(dǎo)體行業(yè)需要2—3年，純度要求越高，認(rèn)證時間越久；

壁壘二，資質(zhì)壁壘：國家對電子氣體行業(yè)企業(yè)的管理和控制嚴(yán)格，電子特氣為工業(yè)氣體，且部分氣體具有易燃易爆、有毒等特性，屬于危險化學(xué)品，需要取得嚴(yán)格的資質(zhì)認(rèn)證如《安全生產(chǎn)許可證》《危險化學(xué)品經(jīng)營許可證》等；渠道壁壘：電子特氣整體市場規(guī)模較小，且單個客戶銷售額較小，銷售網(wǎng)絡(luò)鋪設(shè)需要較長周期；

壁壘三，產(chǎn)品種類繁多：半導(dǎo)體工業(yè)中涉及電子氣體超過100種，常見的電子氣體也超過20種，且不同的客戶對產(chǎn)品雜質(zhì)參數(shù)、顆粒物含量等方面有特殊的要求。2018年全球半導(dǎo)體用電子氣體市場中，空氣化工、普萊克斯、林德集團(tuán)、液化空氣和大陽日酸等五大公司控制著全球90%以上的市場份額，形成寡頭壟斷的局面。在國內(nèi)市場，海外幾大氣體巨頭控制了88%的份額，國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)處于“多小散”格局，我國電子氣體受制于人的局面十分嚴(yán)重。

三、耗材三：光掩模、光刻膠

（一）基礎(chǔ)介紹

光刻是芯片制造過程中耗時最長、難度最大的工藝之一，耗時占比50%，成本占比33%，其中光掩模材料成本占到半導(dǎo)體芯片總成本的13%左右。光掩模是芯片制造過程中的圖形轉(zhuǎn)移工具，由不透明的遮光薄膜在透明基板上形成掩模圖形，并通過曝光將圖形轉(zhuǎn)印到產(chǎn)品基板上，按用途可分為鉻版、干版、液體凸版和菲林。光掩模產(chǎn)業(yè)鏈上游主要包括圖形設(shè)計(jì)、光掩模設(shè)備及材料行業(yè)，中游是光掩模制造，下游則是光掩模在微電子領(lǐng)域的應(yīng)用。光掩模是下游芯片產(chǎn)品精度和質(zhì)量的決定因素之一。光掩模主要由基板和遮光膜構(gòu)成，合成石英基板成本占光掩模材料成本90%以上?；逶牧蠟椴ＡВ床馁|(zhì)分為石英基板和蘇打基板，其中，石英基板為光掩模市場主流原材料。

光刻機(jī)是集精密光學(xué)、精密機(jī)械、自動化控制和軟件工程于一體的系統(tǒng)，它不僅要實(shí)現(xiàn)極高的曝光分辨率，而且要具有極高的重復(fù)定位精度。先進(jìn)光刻機(jī)也被喻為集成電路裝備制造業(yè)中“皇冠上的明珠”。無可置疑，目前荷蘭ASML（阿斯麥）的光刻機(jī)一騎絕塵，領(lǐng)跑全球光刻機(jī)市場。從1984年的幾乎一無所有，到成長為光刻機(jī)界無可爭議的領(lǐng)導(dǎo)者，ASML的成功包含了太多太多的故事。這些故事不僅僅包括攻堅(jiān)克難、解決技術(shù)難題，還包括市場運(yùn)作、與客戶攜手前進(jìn)、打造供應(yīng)鏈。ASML光刻機(jī)的配件供應(yīng)商遍布全球，許多關(guān)鍵部件（分系統(tǒng)）是由供應(yīng)商研發(fā)制造的，例如，光刻機(jī)的鏡頭（光學(xué)系統(tǒng)）是由德國蔡司提供的，光源系統(tǒng)由美國Cymer公司提供（Cymer現(xiàn)已被ASML收購）。ASML自身則專注于光刻機(jī)系統(tǒng)的集成和下一代產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。這種利用全球“智”源“為我所用”的模式，對于ASML的成功無疑起到了關(guān)鍵作用。ASML的成功不僅體現(xiàn)在光刻機(jī)的研發(fā)上，還體現(xiàn)在其產(chǎn)品布局與產(chǎn)業(yè)鏈的整合上。依靠其在光刻機(jī)市場上的優(yōu)勢，ASML于2007年全資收購了睿初科技（Brion Technologies），獲得了計(jì)算光刻軟件；于2016年收購了漢民微測科技（Hermes Microvision），獲得了先進(jìn)的晶圓檢測技術(shù)。 

圖四 光掩模流程圖注：來源于中信證券

光刻膠也是芯片制造的耗材之一，芯片制造工藝中，光刻膠的質(zhì)量對光刻精度至關(guān)重要，為了保證高精度光刻，光刻膠必須滿足高分辨度、高敏感度、高對比度等技術(shù)指標(biāo)。光刻膠是指通過紫外光、準(zhǔn)分子激光、電子束、離子束、X射線等光源的照射或輻射，其溶解度發(fā)生變化的耐蝕刻材料。由于光刻膠具有光化學(xué)敏感性和防腐蝕的保護(hù)作用，因此經(jīng)過曝光、顯影、刻蝕等工藝，可以將電路圖形從掩模版轉(zhuǎn)移到硅片。光刻膠制造成本低，但是技術(shù)壁壘高，難以保存。光刻膠上游為基礎(chǔ)化工材料和精細(xì)化學(xué)品行業(yè)，中游為光刻膠制備環(huán)節(jié)，下游為電子產(chǎn)品應(yīng)用終端。

光刻工藝中常用曝光光源分別是紫外全譜（300～450nm）、G線（436nm）、I線（365nm）、深紫外（DUV，包括248nm和193nm）和極紫外（EUV-13.4nm），對應(yīng)于各波長的光刻膠也有所不同。目前主要的光刻膠有G線光刻膠、I線光刻膠、KrF光刻膠和ArF光刻膠四種，詳細(xì)成分見表11-2。除了高分辨度、高敏感度和高對比度三個硬性指標(biāo)外，好的光刻膠還必須具有強(qiáng)蝕刻阻抗性、高純度、低溶解度、高黏附性、小的表面張力、低成本、長壽命周期以及較高的玻璃化轉(zhuǎn)換溫度。在EUV技術(shù)成熟之前，ArF光刻膠仍將是市場主流。

（二）世界市場分布

光刻膠行業(yè)被日本和美國公司壟斷，日本廠商占主導(dǎo)地位。全品類光刻膠市場中，全球前五大廠商就占據(jù)了光刻膠市場87%的份額。其中，日本東京應(yīng)化、JSR、信越化學(xué)、富士膠片四家廠商占據(jù)了72%的市場份額。先進(jìn)的高分辨率KrF和ArF半導(dǎo)體光刻膠已占全球半導(dǎo)體光刻膠的63%，該核心技術(shù)亦被日本和美國企業(yè)壟斷，其中日本廠商占KrF光刻膠的市場份額達(dá)到了83%，占ArF光刻膠的市場份額達(dá)到了91%。在EUV光刻膠方面，日本公司富士膠片、信越化學(xué)、住友化學(xué)專利數(shù)排名前三位，前十大企業(yè)中七席被日本公司占據(jù)。日本光刻膠企業(yè)在全球光刻膠市場中占據(jù)絕對的支配地位。

我國光刻膠市場本土供應(yīng)量增速高于全球平均水平，發(fā)展空間巨大。據(jù)智研咨詢統(tǒng)計(jì)，2019年全球光刻膠市場規(guī)模預(yù)計(jì)近90億美元，自2010年至2019年年復(fù)合增長率約5.4%，預(yù)計(jì)至2022年全球光刻膠市場規(guī)模將超過100億美元。2019年我國光刻膠市場本土供應(yīng)量約70億元，自2011年至2019年年復(fù)合增長率達(dá)到11%，遠(yuǎn)高于全球平均5%的增速，但我國光刻膠本土產(chǎn)量僅占全球規(guī)模的10%左右，發(fā)展空間巨大。

據(jù)智研咨詢數(shù)據(jù)，我國本土光刻膠產(chǎn)量從2011年的2.25萬噸增長到2018年的4.88萬噸，光刻膠需求量從2011年的3.51萬噸增長到2018年的8.44萬噸，近幾年我國本土光刻膠產(chǎn)量保持高速增長，國產(chǎn)化率不斷提升，2018年國產(chǎn)化率達(dá)到58%。具體世界市場分布如下： 

圖五 全球光刻膠市場分布圖注：圖片來源于申港證券研究所

（三）行業(yè)壁壘

光刻是整個集成電路制造過程中耗時最長、難度最大的工藝，耗時占IC制造50%左右，成本約占IC生產(chǎn)成本的1/3。光刻膠是光刻過程最重要的耗材，光刻膠的質(zhì)量對光刻工藝有著重要影響。具體流程如下： 

圖五 光刻流程圖注：圖片來源于“如何解決卡脖子難題”

壁壘一，光刻膠產(chǎn)品種類多、專用性強(qiáng)，是典型的技術(shù)密集型行業(yè)。不同用途的光刻膠曝光光源、反應(yīng)機(jī)理、制造工藝、成膜特性、加工圖形線路的精度等性能要求不同，導(dǎo)致對于材料的溶解性、耐蝕刻性、感光性能、耐熱性等要求不同。因此每一類光刻膠使用的原料在化學(xué)結(jié)構(gòu)、性能上都比較特殊，要求使用不同品質(zhì)等級的光刻膠專用化學(xué)品。

壁壘二，光刻膠一般由4種成分組成:樹脂型聚合物、光活性物質(zhì)、溶劑和添加劑。樹脂是光刻膠中占比最大的組分，構(gòu)成光刻膠的基本骨架，主要決定曝光后光刻膠的基本性能，包括硬度、柔韌性、附著力、耐腐蝕性、熱穩(wěn)定性等。光活性物質(zhì)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。

四、耗材四：拋光材料

（一）基礎(chǔ)介紹    

芯片的生產(chǎn)，會因?yàn)閷Σ煌r底的工藝制程和技術(shù)節(jié)點(diǎn)的要求不同，經(jīng)歷多道化學(xué)機(jī)械拋光工藝步驟。作為工藝中主要的關(guān)鍵耗材，拋光墊和拋光液是半導(dǎo)體制造的剛性需求。拋光墊是輸送和容納拋光液的關(guān)鍵部件，是工藝技術(shù)核心；拋光液具有良好的去油污、防銹、清洗和增光性能，是拋光技術(shù)中成本最高的部分。其中，最常用的方法就是CMP拋光。高精度晶圓制造對于拋光液的成分與拋光性能要求日趨精密，其產(chǎn)品的品質(zhì)直接影響到成品晶片的拋光效果，因此對于晶片制造至關(guān)重要。拋光材料的上游產(chǎn)業(yè)鏈主要包括拋光墊原材料的供應(yīng)以及拋光液成分的配比制造，下游則是晶圓制造。

其中，值得介紹的是新型材料碳化硅的拋光工藝，拋光作為SiC晶圓生產(chǎn)鏈的最后一環(huán)，其加工后的晶圓表面質(zhì)量會直接影響所生產(chǎn)的半導(dǎo)體器件的性能。因此，拋光加工是碳化硅晶圓應(yīng)用于芯片制造的非常關(guān)鍵的工藝步驟。然而碳化硅具有的極高硬度和很強(qiáng)的化學(xué)穩(wěn)定性給碳化硅的無損高質(zhì)量拋光帶來了極大的挑戰(zhàn)。而對于其他的拋光工藝要求，控制磨料硬度、粒徑、形狀、各成分質(zhì)量濃度等要素都是需要綜合考慮的。

（二）世界市場分布

根據(jù)yole數(shù)據(jù)，全球拋光液市場預(yù)計(jì)2019-2025年復(fù)合增長7%，2025年中國拋光液市場將占世界整體市場的24.4%。全球拋光液的市場將圍繞高端氧化層拋光、化合物半導(dǎo)體拋光和外延等產(chǎn)品領(lǐng)域展開，拋光液的產(chǎn)品分類以及占比如下：

 
圖五 拋光液的產(chǎn)品分類以及占比注：圖片來源于“如何解決卡脖子難題”

（三）行業(yè)壁壘

壁壘一，人才壁壘拋光液行業(yè)需要專業(yè)的技術(shù)人才，但目前我國拋光液行業(yè)的人才培養(yǎng)體系還不完善，行業(yè)內(nèi)大多數(shù)企業(yè)還沒有建立專門的人才培養(yǎng)機(jī)制，缺乏技術(shù)性人才特別是能夠持續(xù)致力于新產(chǎn)品、新工藝開發(fā)的技術(shù)人才。

壁壘二，行業(yè)品牌壁壘分析。知名品牌的樹立是企業(yè)長期經(jīng)營積累的結(jié)果，建立具有一定知名度、美譽(yù)度和忠誠度的品牌需要企業(yè)投入大量的人力、物力和財力。在拋光液行業(yè)，消費(fèi)者可選擇的品牌眾多，知名品牌均已擁有了相對穩(wěn)定的目標(biāo)客戶群體。對于新進(jìn)入者而言，培育品牌知名度和維持品牌運(yùn)營的競爭壓力較大，要突破市場已有品牌形成的壁壘，需要有更大的投入。

壁壘三，行業(yè)渠道壁壘。建立完善的終端營銷網(wǎng)絡(luò)為拋光液行業(yè)最主要的銷售方式，而營銷網(wǎng)絡(luò)的鋪設(shè)需要耗費(fèi)巨大的資金成本和時間成本。此外，優(yōu)質(zhì)門店資源為各企業(yè)爭奪之重點(diǎn)，往往比較稀缺?，F(xiàn)有品牌相比新品牌知名度高，更易獲得優(yōu)質(zhì)門店資源，在銷售渠道合作中擁有更大的議價能力，這造成了新進(jìn)入者的渠道壁壘。

五、耗材五：濕電子化學(xué)品

（一）基礎(chǔ)介紹    

 濕電子化學(xué)品又稱超凈高純試劑，主要以硫酸、鹽酸、氫氟酸、氨水、氫氧化鈉、氫氧化鉀、丙酮、乙醇、異丙醇等為原料，經(jīng)過預(yù)處理、過濾、提純等工藝得到高純度產(chǎn)品。在半導(dǎo)體領(lǐng)域主要應(yīng)用于電子元器件微加工的清洗、光刻、顯影、蝕刻、摻雜等工藝環(huán)節(jié)，其純度和潔凈度對芯片成品率、電性能及可靠性有十分重要的影響。

在半導(dǎo)體生產(chǎn)過程中，大規(guī)模集成電路工藝存在幾十道工序，工藝制造過程中的空氣、水、化學(xué)試劑、工作環(huán)境、電磁環(huán)境噪聲以及微振動、操作人員、使用的器具等各種因素都可能給晶圓帶來污染，這些污染物可能會是微粒雜質(zhì)、無機(jī)離子、有機(jī)物質(zhì)、微生物以及氣體雜質(zhì)等，都需要相關(guān)的濕電子化學(xué)品去除。當(dāng)污染物數(shù)量超過一定限度時，就會使集成電路產(chǎn)品發(fā)生表面擦傷、圖形斷線、短路、針孔、剝離等現(xiàn)象，從而導(dǎo)致漏電、電特性異常等情況，輕者影響電路使用壽命，嚴(yán)重時可導(dǎo)致電路報廢。因此，濕電子化學(xué)品的發(fā)展對于提高芯片的質(zhì)量非常重要。

（二）世界市場分布

總體來看，半導(dǎo)體濕電子化學(xué)品領(lǐng)域整體國產(chǎn)化率約23%，技術(shù)水平要落后于國際先進(jìn)水平，但國內(nèi)江化微、晶瑞股份、安集科技、巨化股份等少數(shù)部分技術(shù)領(lǐng)先的企業(yè)已具有技術(shù)突破的經(jīng)驗(yàn)和能力。隨著國內(nèi)電子產(chǎn)業(yè)的快速增長，本土化配套已成為重要趨勢，國內(nèi)濕電子化學(xué)品企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)不斷提高，未來國內(nèi)將會出現(xiàn)具有國際競爭力的濕電子化學(xué)品生產(chǎn)企業(yè)。全球市場分布如下：

圖六 濕電子化學(xué)品全球市場分布注：圖片來源于“如何解決卡脖子難題”

（三）行業(yè)壁壘

壁壘一，濕電子化學(xué)品的關(guān)鍵生產(chǎn)技術(shù)包括混配技術(shù)、分離技術(shù)、純化技術(shù)以及與其生產(chǎn)相配套的分析檢驗(yàn)技術(shù)、環(huán)境處理與監(jiān)測技術(shù)等。這些都需要企業(yè)具備一定研發(fā)能力和技術(shù)應(yīng)用能力。

壁壘二，下游電子器件的生產(chǎn)工藝不同，會需要一些功能性專用的濕電子化學(xué)品，這需要相關(guān)企業(yè)有較強(qiáng)的配套能力，能夠掌握核心的配方工藝以滿足下游電子信息產(chǎn)業(yè)的功能性需求。以上生產(chǎn)技術(shù)、生產(chǎn)工藝，配方技術(shù)和配套能力都構(gòu)成了企業(yè)進(jìn)入濕電子化學(xué)品生產(chǎn)經(jīng)營領(lǐng)域的進(jìn)入壁壘。

六、耗材六：濺射靶材

（一）基礎(chǔ)介紹

濺射靶材的要求較傳統(tǒng)材料行業(yè)高，一般要求如，尺寸、平整度、純度、各項(xiàng)雜質(zhì)含量、密度、N/O/C/S、晶粒尺寸與缺陷控制；較高要求或特殊要求包含：表面粗糙度、電阻值、晶粒尺寸均勻性、成份與組織均勻性、異物（氧化物）含量與尺寸、導(dǎo)磁率、超高密度與超細(xì)晶粒等等。濺射靶材也是芯片制造的核心材料之一，在晶圓制造及芯片封裝兩大環(huán)節(jié)均需用到濺射靶材。

在晶圓制造環(huán)節(jié)，濺射靶材主要用于制作晶圓導(dǎo)電層、阻擋層以及金屬柵極，通常要求靶材純度在5N（99.999%）以上，主要使用銅靶、鋁靶、鈦靶、鉭靶等；在芯片封裝環(huán)節(jié)，濺射靶材主要用于貼片焊線的鍍膜，多使用銅靶、鋁靶、鈦靶等靶材。

靶材設(shè)計(jì)主要面臨金屬純化、微粒飛濺、結(jié)晶取向控制、利用率低等問題，解決該類問題是靶材行業(yè)的核心技術(shù)壁壘。靶材制造環(huán)節(jié)首先需要根據(jù)下游應(yīng)用領(lǐng)域的性能、需求進(jìn)行特有的工藝設(shè)計(jì)，然后再進(jìn)行反復(fù)的塑性變形、熱處理等，過程中需要精確地控制晶粒、晶向等關(guān)鍵指標(biāo)，再進(jìn)行焊接、機(jī)械加工、清洗干燥、真空包裝等工序。濺射靶材制造所涉及的工序精細(xì)且繁多，工序流程管理及制造工藝水平將直接影響到濺射靶材的質(zhì)量和良品率。

芯片制造業(yè)使用的靶材，要求純度高、尺寸大、集成度高、結(jié)晶取向控制準(zhǔn)確。濺射靶材產(chǎn)業(yè)鏈主要包括金屬提純、靶材制造、濺射鍍膜和終端應(yīng)用等環(huán)節(jié)，其中，靶材制造和濺射鍍膜環(huán)節(jié)是整個濺射靶材產(chǎn)業(yè)鏈中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。濺射靶材生產(chǎn)工藝較為復(fù)雜，高純度乃至超高純度的金屬材料是生產(chǎn)高純?yōu)R射靶材的基礎(chǔ)。若濺射靶材雜質(zhì)含量過高，則形成的薄膜無法達(dá)到使用所要求的電性能，并且在濺射過程中易在晶圓上形成微粒，導(dǎo)致電路短路或損壞，嚴(yán)重影響薄膜的性能。

通常情況下，高純金屬提純分為化學(xué)提純和物理提純，為了獲得更高純度的金屬材料，最大限度地去除雜質(zhì)，需要將化學(xué)提純和物理提純結(jié)合使用。在將金屬提純到相當(dāng)高的純度后，往往還需配比其他金屬元素才能投入使用。在這個過程中，需要經(jīng)過熔煉、合金化和鑄造等步驟：通過精煉高純金屬，去除氧氣、氮?dú)獾榷嘤鄽怏w；再加入少量合金元素，使其與高純金屬充分結(jié)合并均勻分布；最后將其鑄造成沒有缺陷的錠材，滿足生產(chǎn)加工過程中對金屬成分、尺寸大小的要求。

（二）世界市場分布

靶材行業(yè)在全球范圍內(nèi)呈現(xiàn)明顯的區(qū)域集聚特征，美國和日本公司占據(jù)靶材全球市場主要份額，行業(yè)集中度高。日礦金屬、霍尼韋爾、東曹、林德-普萊克斯四家企業(yè)占據(jù)了全球靶材市場近80%的市場份額，其他的主要生產(chǎn)商還包括住友化學(xué)、愛發(fā)科等行業(yè)巨頭。全球靶材巨頭產(chǎn)業(yè)鏈也較為完整，業(yè)務(wù)布局金屬提純、靶材制造、濺射鍍膜和終端應(yīng)用的各環(huán)節(jié)。

目前國內(nèi)濺射靶材企業(yè)尚處于開拓初期，進(jìn)口依存度仍然高于90%。目前國內(nèi)布局濺射靶材的企業(yè)主要有江豐電子、有研億金（有研新材子公司）、福建阿石創(chuàng)、隆華科技等。受到技術(shù)、資金和人才的限制，國內(nèi)專業(yè)從事高純?yōu)R射靶材的生產(chǎn)廠商數(shù)量仍然偏少，但是依靠產(chǎn)業(yè)政策導(dǎo)向、產(chǎn)品價格等優(yōu)勢，少數(shù)國內(nèi)企業(yè)逐漸開始占據(jù)一些市場份額。其分布圖如下：

 圖七 靶材市場世界企業(yè)分布圖注：圖片來源于“如何解決卡脖子難題”

（三）行業(yè)壁壘

壁壘一，工藝精湛。高純?yōu)R射靶材（以下簡稱“靶材”或“濺射靶材”）主要應(yīng)用于超大規(guī)模集成電路芯片、液晶面板、薄膜太陽能電池制造的物理氣相沉積工藝，用于制備電子薄膜材料，包括鋁靶、鈦靶、鉭靶、鎢鈦靶等。芯片制造對靶材金屬純度的要求最高，通常要達(dá)到99.9995%以上。

壁壘二，客戶固定，認(rèn)證資格難。靶材市場最大的下游應(yīng)用是包括半導(dǎo)體、液晶面板等在內(nèi)的電子行業(yè)。能夠掌握核心的配方工藝以滿足下游電子信息產(chǎn)業(yè)的功能性需求。滿足生產(chǎn)技術(shù)、生產(chǎn)工藝，配方技術(shù)和配套能力，其都構(gòu)成了企業(yè)進(jìn)入靶材市場生產(chǎn)經(jīng)營領(lǐng)域的進(jìn)入壁壘。

綜上所述，芯片制造是一個影響因素眾多、層次結(jié)構(gòu)多元、波及環(huán)節(jié)復(fù)雜的一個系統(tǒng)問題。芯片制造的各大耗材無論是從目前的世界市場份額對比來看，亦或是從進(jìn)入行業(yè)的壁壘來看，芯片各大耗材的“卡脖子”的現(xiàn)狀很難短時間內(nèi)改變。面對如此復(fù)雜系統(tǒng)問題，我們要更好的運(yùn)用系統(tǒng)、科學(xué)的方法去理解、把握，這樣我們才能更好的處理系統(tǒng)問題。

對于幾大耗材的介紹，作者摘借了諸多學(xué)者的觀點(diǎn)，也存在諸多的漏洞，對于文章一些資料的來源，文章均已注明來源，部分資料作者也作出了自己的基本處理，望悉知！

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