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产业链知识图谱智研产业百科【295】——半导体材料?
时间: 2024-03-28 10:36:37
作者: fun88体育官网登录入口
得益于近年来中国大陆全力发展半导体制造业,晶圆制造产品持续提升,中国大陆半导体材料市场规模持续迅速增加。多个方面数据显示,2018-2022年中国半导体材料市场规模保持逐年上涨趋势,从2018年的585.74亿元逐步增长至2022年914.4亿元。2023年随着国内半导体材料厂商不断的提高半导体产品技术水平和研发能力,中国半导体材料国产化进程加速,市场规模增长至1024.34亿元左右。
半导体材料是制作半导体器件和集成电路的电子材料,是半导体工业的基础。根据工艺过程,半导体材料可分为晶圆制造材料和封装材料,其中晶圆制造材料又包括硅片、电子特气、CMP抛光液&抛光 垫、光掩膜、光刻胶、湿电子化学品、靶材等等;封装材料又包括封装基板、引线框架、键合丝、陶 瓷封装材料等等。
中国半导体材料行业的主管部门为国家发改委、工信部、科技部、财政部、国家市场监督管理总局等部门。其中,国家发改委负责制定半导体材料的发展规划、产业政策、投资管理等方面的政策;工信部负责半导体材料行业的日常管理和监督;科技部负责半导体材料行业的科学技术创新和人才教育培训;财政部负责制定半导体材料行业的财税政策;国家市场监督管理总局负责半导体材料行业的市场监管和产品质量监督。
此外,中国半导体材料行业协会主要有中国电子材料行业协会、中国半导体行业协会等。这些协会在政府和企业之间起到了桥梁和纽带的作用,协助政府制定行业标准、规范市场秩序、推动行业自律等方面的工作。
随着物联网、大数据和人工智能驱动的新计算时代的发展,对半导体器件的需求日渐增长,同时也催生了市场对半导体材料的需求,半导体材料行业迎来加快速度进行发展的黄金期。近年来,我国出台了一系列政策来鼓励半导体材料发展。如2023年1月,工业与信息化部等六个部门发布《关于推动能源电子产业高质量发展的指导意见》,其中提出面向光伏、风电、储能系统、半导体照明等,发展新能源耐高温、耐高压、低损耗、高可靠IGBT器件及模块,SiC、GaN等先进宽禁带半导体材料与先进拓扑结构和封装技术,新型电力电子器件及关键技术。12月,重庆市人民政府办公厅发布的《重庆市集成电路设计产业发展行动计划(2023—2027年)》,其中提出大力争取晶圆代工龙头和高端设计企业来渝布局,鼓励IDM(垂直整合制造)企业对外开放制造产能、委外半导体封测,扩大封测产业前端需求,壮大集成电路封测产业规模,明显地增强产业链竞争力,带动集成电路设计、制造、封测、材料、设备全面发展。
半导体材料大致上可以分为四个阶段:第一阶段是20世纪50年代起,以硅Si为代表的第一代半导体材料制造成的二极管和晶体管取代了电子管,用于电脑CPU、GPU、内存、手机的SoC等器件,引发以集成电路为核心的微电子产业的迅速发展。第二阶段是指20世纪90年代开始,以砷化镓GaAs为代表的第二代半导体材料崭露头角,相关器件制备技术逐渐成熟,使半导体材料进入光电子领域。第三阶段是指21世纪以来,以碳化硅SiC为代表的第三代半导体材料在禁带宽度、击穿电场强度、饱和电子漂移速率、热导率以及抗辐射等关键参数方面具有非常明显优势,进一步满足了现代工业对高功率、高电压、高频率的需求。第四阶段是指以氧化镓为代表的第四代半导体材料在高功率和高电压应用方面具有很大的优势,已经在功率电子器件、紫外光电器件和光电子器件等领域得到了广泛的研究和应用。
半导体材料属于典型的技术密集型产业,对生产技术、机器设备、工艺流程和作业环节的要求很严格。半导体材料是化学、化工、材料科学、电子工程等多学科结合的综合学科领域,细分产品品种类型多,且不同细分产品的材料属性、生产的基本工艺、功能原理、应用领域差异较大,产品之间跨度大,单一产品具有高度专用性。因此新进入者很难在极短的时间内掌握多个跨领域的知识储备和工艺技术,行业具有较高的技术壁垒。
由于半导体材料行业技术含量较高,研发及产业化需要大批专业背景深厚、实践经验丰富的高层次技术人才。这些人才具有复合专业知识结构,准确把握行业和技术的发展趋势,并且需要在长期实践工作中积累应用经验,以深刻理解生产工艺中的关键技术环节,开发出满足下游客户需求的产品。而新进入者,难以在短时间之内积累大量的人才,因此,高技术人才是构成进入行业的主要壁垒之一。
半导体材料的研发和产业化是一项投入大、周期长的系统性工程,产品从研究开发、性能检测到最终的产业化实现销售,需要投入大量的资金,用于建造实验室和生产车间、引进先进的研发生产设备和精密的检验测量仪器。同时,随着行业市场竞争不断加剧,生产技术标准越来越严格,半导体材料企业只有具备雄厚的资金实力,不断加大对产品研发和产业化的投资力度,才能匹配下业更新换代快的要求,这对于新进入的企业来说具有一定的资金壁垒。
半导体材料处于整个半导体产业链的上游环节,对半导体产业发展起着重要支撑作用。其产业链上游为原材料,主要包括金属、电子陶瓷材料、半导体用碳化硅、砷化镓等,中游是指半导体材料,下游为半导体材料的主要应用领域,包括集成电路、半导体分立器件、光电子器件和传感器等。半导体材料行业产业链如下图所示:
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