电子展|半导体材料概览

在未来几年中，摩尔定律预计将继续作为半导体产业的主导原则。随着新能源汽车、5G等技术的快速发展，新的应用场景不断涌现，对半导体材料提出了更高的性能要求。为了适应7nm及以下先进制程技术的需求，以及满足新兴应用对高性能的追求，半导体材料行业将不断加大研发投入。这不仅包括提升现有材料的工艺水平，如提高纯度等参数，也包括探索全新的材料以突破现有物理限制。

电子展了解到，在众多半导体材料中，硅晶圆因其成熟的工艺和成本效益，预计将继续保持其市场主导地位，通过逐步改进参数和增加尺寸来满足需求。与此同时，其他市场份额较小的新材料，如碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN），在特定的应用场景中将拥有更大的增长潜力。这些材料在5G通信、新能源汽车等新兴领域中展现出独特的性能优势，尽管受限于成本因素，它们在总体市场上仍然只是硅晶圆的补充。

随着全球半导体材料市场规模的增长，中国在2023年以130.85亿美元的市场规模成为全球第二大半导体材料市场，并实现了0.9%的同比增长。在全球市场普遍下滑的背景下，中国是唯一实现增长的市场。这表明中国在半导体材料领域具有强劲的发展潜力和市场动力。

从市场前景来看，市场规模增长来自订单数量增长和产品价格提升的叠加效应。随着下游行业蓬勃发展，尤其是新兴应用场景的出现，半导体需求不断增长，带来上游半导体材料需求量增加，而半导体生产仍旧以晶圆为核心（晶圆本身占据了主要市场份额，高出其他材料一个数量级），单位生产用量提升不明显，因此，在订购数量方面，半导体材料将随全行业共同变化。但另一方面，虽然材料参数要求更高，提升了技术价值，且部分新应用场景需要大量应用相对昂贵的半导体新材料，但根据历史经验，半导体材料上从未出现过卡住行业脖子的技术难题，技术进步的难度远小于设备，降成本能力极为显著，因此产品平均单价从长期看始终呈现下降趋势。这两个因素此消彼长，最终预计半导体材料市场将在未来3-5年仍将随整个行业一起增长，但增长幅度不及中下游，更不及设备市场。

半导体是电子产品的核心、现代工业的“粮食”。电子展了解到，半导体是指常温下导电能力介于导体与绝缘体之间的电子材料，其电阻率约在1mΩ·cm~1GΩ·cm。半导体物理特性使得其主要用于制造集成电路、光电子器件、分立器件和传感器四类产品。半导体制造产业链由设计、制造和封装测试环节构成，其产品广泛应用于移动通信、电力电子、国防军工等领域。广义上的半导体材料可以分为三类，包括半导体基础（衬底）材料、半导体制造辅助材料、和半导体封装材料（前两者又可以被认为是狭义上的半导体材料），是半导体产业链的基石。

电子展了解到，半导体产业需要的材料纷繁复杂，其中基础的就是晶圆。大部分半导体产品都必须以晶圆为衬底，经过复杂的加工之后才能制造出来，晶圆的物理性质直接决定了最终产品的性质和性能。半导体产业之所以得名，就是因为晶圆是由电学上的半导体材料制成的，其中具有代表性，也是应用比较广的就是硅材料，除此之外，砷化镓、氮化镓、碳化硅、金刚石等晶体，只要具备所需的物理特性（往往尤其特殊的晶体结构带来），都可以用来制作不同需求的半导体产品。以硅片为例，制造过程主要包括精炼提纯、拉晶、切片、抛光等步骤，硅原料会先被高温化学反应熔炼提纯，之后在高温液体状态下被拉铸成单晶硅锭，硅锭再被切割为硅片，经过打磨抛光等之后就可以送至晶圆厂进行加工。随着下游终端产品对于精密度的要求越发高，晶圆材料的制备也将在纯度等指标方面精益求精，同时，各种不同的晶圆材料也会为了适配多元化需求而得到更多应用。

半导体芯片在晶圆厂完成生产后，将被送往封测厂进行封装和测试。只有经过封装和测试的芯片才能被视为成品，进而通过客户的质量认证并上市销售。封装过程涵盖了诸多步骤，包括晶圆的背面减薄、切割分离、芯片贴装、引线键合、塑封、电镀以及成型等。随着封装技术的发展，封装不仅为芯片提供物理保护和满足外观要求，还能通过诸如系统级封装等方法来减小芯片的尺寸。此外，封装环节需要使用多种材料，包括抛光液、切割刀片、封装基板、引线框架、键合线、电镀溶液和特种气体等。

文章来源：36氪