日本集成電路材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)啟示

劉 濱 ，夏姍姍，艾 晶

(中國電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗(yàn)研究所，廣東 廣州 511370)

集成電路材料是集成電路產(chǎn)業(yè)的基石，作為集成電路產(chǎn)業(yè)鏈中細(xì)分領(lǐng)域最多的一環(huán)，貫穿集成電路制造的整個(gè)過程。日本在全球集成電路材料市場占據(jù)了近三分之二的份額，信越化學(xué)、三菱住友、東京應(yīng)化等材料廠商，處于全球集成電路材料行業(yè)領(lǐng)先地位[1]。日本在集成電路材料領(lǐng)域占據(jù)全球領(lǐng)先地位，其產(chǎn)業(yè)發(fā)展經(jīng)驗(yàn)值得我們借鑒。

1 中日集成電路材料產(chǎn)業(yè)情況

集成電路材料分為前道工序材料和后道工序材料。前道工序材料用于集成電路的制造，分別為半導(dǎo)體材料、電子氣體、掩模版、光刻膠、拋光材料、工藝化學(xué)品、高純靶材及其他。后道工序材料用于集成電路的封裝，分別為封裝基板、引線框架、鍵合線、封裝樹脂及其他。日本是集成電路材料領(lǐng)域發(fā)展最為全面的國家，企業(yè)在所有集成電路材料細(xì)分領(lǐng)域占有舉足輕重位置。我國集成電路材料與日本存在較大差距。

1.1 日本是前道工序材料全球最大最強(qiáng)的產(chǎn)品供應(yīng)國，其后道工序材料產(chǎn)品基本壟斷了全球高端市場

前道工序材料：產(chǎn)業(yè)多年積淀，優(yōu)勢持續(xù)鞏固。企業(yè)憑借長期精細(xì)化工技術(shù)積累，在產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期即進(jìn)入市場，行業(yè)地位穩(wěn)固，在最重要的硅片和光刻膠材料方面全球領(lǐng)先，硅片領(lǐng)域占據(jù)三分之二的市場份額，光刻膠領(lǐng)域占據(jù)90%市場份額。企業(yè)占據(jù)細(xì)分領(lǐng)域頭部地位。信越化學(xué)、住友化工作為全球前兩大硅片供應(yīng)商，占有全球約53%市場份額；在靶材領(lǐng)域，日礦金屬為行業(yè)龍頭；光刻膠領(lǐng)域，日本合成橡膠(JSR)、東京應(yīng)化(TOK)、信越化學(xué)、旭化成等一直是高端光刻膠頭部供應(yīng)商。產(chǎn)品覆蓋面全，且全球市場占有率高。300mm晶圓、光刻膠（ArF,EUV）、CMP漿液、部分高純度液體市占率均在50%以上。

后道工序材料：優(yōu)勢企業(yè)眾多。三井高科、Nippon、住友電工、京瓷、日立化成、住友化學(xué)等技術(shù)實(shí)力強(qiáng)大，優(yōu)勢地位明顯，形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模協(xié)同優(yōu)勢。全球市場占有率極高。用于封裝的高端銅箔壓層板、用于封裝的阻焊劑、邊框等，日本擁有50%以上的市占率。用于蘋果手機(jī)的集成扇出型晶圓級封裝等材料、用于扇出型晶圓級封裝的塑封材料，日本企業(yè)占有近90%的比例。部分領(lǐng)域拳頭產(chǎn)品近乎“獨(dú)霸”。日本基本成為高端塑封料和封裝基板的單一技術(shù)輸出國，在底部填充材料中占有90%以上的市場份額。

1.2 我國前道工序材料同國際先進(jìn)水平仍有較大差距，后道工序材料高端市場依然乏力

前道工序材料：關(guān)鍵核心材料難以滿足需求。高端光刻膠產(chǎn)品尚無量產(chǎn)能力，大硅片產(chǎn)品生產(chǎn)規(guī)模有待提升，部分拋光材料短板較為明顯。中低端較多，高端不足。已有國產(chǎn)材料產(chǎn)品主要面向中低端市場，高端產(chǎn)品基本依賴國外。細(xì)分領(lǐng)域均有一定短板。前道工序材料中，高端光刻膠、CMP拋光材料、電子氣體的國產(chǎn)化率依然低。

后道工序材料：在國內(nèi)市場驅(qū)動下，已經(jīng)成長起深南電路、珠海越亞等一批具有一定行業(yè)競爭力的后道材料企業(yè)，帶動鍵合絲、引線框架、封裝基板、塑封料、導(dǎo)電黏膠等重要后道封裝材料逐步發(fā)展。

2 日本集成電路材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展經(jīng)驗(yàn)

一流的企業(yè)造就一流的產(chǎn)業(yè)，龍頭企業(yè)的發(fā)展促進(jìn)形成 良好的產(chǎn)業(yè)生態(tài)，日本集成電路材料產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢得益于優(yōu)質(zhì)的龍頭企業(yè)、產(chǎn)業(yè)政策的支持以及精益求精的日本制造理念。

2.1 企業(yè)大多最初從事化學(xué)工業(yè)，深耕某一項(xiàng)技術(shù)，并且專注于技術(shù)的高端化及建立綜合優(yōu)勢

大部分企業(yè)由化工領(lǐng)域擴(kuò)展到集成電路材料領(lǐng)域。從日本集成電路材料優(yōu)勢企業(yè)發(fā)展歷史來看，半導(dǎo)體硅片和光刻膠巨頭信越化學(xué)，1926年成立并生成氮肥，1960年開始生產(chǎn)高純硅，1979年生產(chǎn)IC掩膜板用合成石英基板，1998年實(shí)現(xiàn)光刻膠產(chǎn)品商業(yè)化，2001年開始300mm大硅片的商業(yè)生產(chǎn)，2007年開發(fā)出最先進(jìn)的光刻掩膜版；住友化學(xué)1958年進(jìn)入石油化工領(lǐng)域，生產(chǎn)乙烯及其衍生品，1998年開始 MMA丙烯酸項(xiàng)目，并涉足光刻膠領(lǐng)域；日本合成橡膠（JSR） 自1960年代開始生產(chǎn)丁二烯及合成橡膠SBR,1979年開始銷售負(fù)型光刻膠，1997 年微電子光刻膠工廠竣工，專研光刻膠等半導(dǎo)體材料領(lǐng)域。由此可見，大部分源自于早些年從事的石化產(chǎn)業(yè)，隨著產(chǎn)業(yè)發(fā)展，聚焦精細(xì)化工領(lǐng)域，將業(yè)務(wù)擴(kuò)展到半導(dǎo)體材料。

深耕某一項(xiàng)技術(shù)，如聚合物技術(shù)、精密加工技術(shù)等。從企業(yè)研發(fā)路徑來看，光刻膠領(lǐng)域，如日本合成橡膠（JSR）, 其企業(yè)技術(shù)原點(diǎn)即“高分子技術(shù)+精密制造技術(shù)”，以深耕研發(fā)革新高分子技術(shù)為核心，輔助以精密加工技術(shù)，并致力于與光化學(xué)、無機(jī)化學(xué)、精密加工和生物技術(shù)相結(jié)合的新技術(shù)領(lǐng)域，促進(jìn)產(chǎn)品的多樣化和產(chǎn)業(yè)化，保持了在光刻材料（ArF、KrF、i線光刻膠）以及CMP材料領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。IC引線框架領(lǐng)域，如三井高科，是一家1949年創(chuàng)立模具制造銷售為主的企業(yè)，長期致力于精密加工技術(shù)，自始至終發(fā)展精密模具制造，并將這一技術(shù)拓展到半導(dǎo)體領(lǐng)域，自1969年便利用沖壓法批量生產(chǎn)IC引線框架。

專注于高端技術(shù)或者致力成為涉及多領(lǐng)域具有綜合性優(yōu)勢的大企業(yè)。如三菱氣體化學(xué)（30%）、昭和電工材料（30%）的用于封裝的銅箔壓層板，揖斐電子和新光電氣的有機(jī)基板等，這些企業(yè)利用世界一流的技術(shù)，成為行業(yè)第一；有的企業(yè)涉及多個(gè)領(lǐng)域（如設(shè)備、工藝、材料等），通過提供多種材料為客戶提供綜合性的解決方案。最具典型性的就是昭和電工材料，其通過聯(lián)合國際財(cái)團(tuán)的方式，成功為多家客戶提供多種材料。提供銅箔壓層板和塑封材料的住友電木株式會社也是其中的典型代表。

2.2 產(chǎn)業(yè)政策致力于提高產(chǎn)業(yè)國際化水平和整體競爭力，并且更注重材料的應(yīng)用和產(chǎn)用結(jié)合

致力于提高材料產(chǎn)業(yè)國際化水平，提高整體競爭力。在IT材料領(lǐng)域，日本充分借鑒核心技術(shù)黑箱化及外圍技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化、公開化的國際商業(yè)經(jīng)營成功模式，促進(jìn)相關(guān)領(lǐng)域國際標(biāo)準(zhǔn)的確立，并依托內(nèi)容產(chǎn)業(yè)的龐大市場和技術(shù)優(yōu)勢，加大人才培養(yǎng)力度，以達(dá)到與美國相同的GDP產(chǎn)出比例為目標(biāo)，從技術(shù)和產(chǎn)業(yè)方面提高整體國際競爭力。

重視材料應(yīng)用環(huán)節(jié)的產(chǎn)業(yè)合作機(jī)制。材料成功的重要關(guān)鍵之一是材料的應(yīng)用，而應(yīng)用是下游企業(yè)的專長。日本集成電路材料企業(yè)通過緊密的聯(lián)盟實(shí)現(xiàn)上下游企業(yè)知識的分享、合作開發(fā)和迅速反饋迭代。日本材料界經(jīng)常會和下游廠商、設(shè)備廠商等形成排他性的聯(lián)盟。日本的產(chǎn)官學(xué)合作體制即產(chǎn)業(yè) 界、政府和學(xué)術(shù)界合作的科技發(fā)展體制在促進(jìn)科研成果產(chǎn)業(yè)化方面發(fā)揮了重要作用[2]。通過生產(chǎn)企業(yè)和應(yīng)用企業(yè)間的合作機(jī)制，推動材料生產(chǎn)廠商和用戶廠商以對等形式進(jìn)行共同開發(fā)、共同生產(chǎn)，促進(jìn)材料成果加速進(jìn)入應(yīng)用端，形成良性循環(huán)，快速實(shí)現(xiàn)成果轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化。

2.3 發(fā)展理念重視長期投入和長遠(yuǎn)價(jià)值，追求精益求精

重視長遠(yuǎn)價(jià)值。日本材料產(chǎn)業(yè)對材料項(xiàng)目的長遠(yuǎn)價(jià)值管理十分重視。由于材料產(chǎn)業(yè)研發(fā)周期長，產(chǎn)業(yè)化周期更長，一個(gè)材料項(xiàng)目的財(cái)務(wù)回報(bào)必須拉長時(shí)間線來評價(jià)。日本對于材料項(xiàng)目在時(shí)間上有很強(qiáng)的容忍性，更看重材料項(xiàng)目長期表現(xiàn)的管理，而非短期財(cái)務(wù)指標(biāo)，這點(diǎn)也造就了日本產(chǎn)業(yè)在一些集成電路材料上的全球地位。

追求精益制造。集成電路材料多是液體、流體、粉末，產(chǎn)品最初的形狀不是固定的，因此實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的標(biāo)準(zhǔn)非常多，且非常復(fù)雜，日本工人基于自己的經(jīng)驗(yàn)和直覺，將無法實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化的“隱性知識”、“技巧”最終演變成“匠人、工匠精神”，因而在技術(shù)上有很強(qiáng)的發(fā)展。日本人講究“物造”精神，在制造方面精益求精，對于材料制造產(chǎn)業(yè)，可以傳承幾代，大部分企業(yè)深耕一細(xì)分領(lǐng)域達(dá)20年以上，部分企業(yè)如三井高科的引線框架發(fā)展已有50年以上，通過數(shù)十年的技術(shù)細(xì)節(jié)優(yōu)化，量變引起質(zhì)變，最終建立了短期內(nèi)難以逾越的技術(shù)鴻溝和創(chuàng)新壁壘。

3 政策建議

企業(yè)方面，推動集成電路材料領(lǐng)域“龍頭”企業(yè)、“專精特新”企業(yè)培育。一是鼓勵(lì)支持中國中化等大型化工央企，投入集成電路材料相關(guān)資源布局大硅片、高端光刻膠、CMP拋光液等落后較多的前道材料領(lǐng)域，對標(biāo)日本合成橡膠（JSR）、信越化學(xué)等全球頭部企業(yè)，做好重點(diǎn)戰(zhàn)略材料的中長期研發(fā)儲備，培育前道集成電路材料“龍頭”企業(yè)。二是利用好基金等資源，發(fā)揮市場作用，支持集成電路材料領(lǐng)域“專精特新”企業(yè)發(fā)展，以日本高端產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)和品質(zhì)為目標(biāo)，堅(jiān)持在某一細(xì)分領(lǐng)域磨礪技術(shù)，深耕細(xì)作，推動在有一定產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)的后道集成電路材料領(lǐng)域逐步邁向高端水平。三是聯(lián)合涉及集成電路材料多個(gè)領(lǐng)域的優(yōu)勢企業(yè)，在有條件時(shí)，成立集成電路材料領(lǐng)域的大型綜合企業(yè)，集中優(yōu)勢力量，為國內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)提供材料的綜合性解決方案。

產(chǎn)業(yè)政策方面，應(yīng)重視提升整體競爭力、重視材料應(yīng)用。一是致力于從技術(shù)和產(chǎn)業(yè)兩方面提高整體競爭力。一方面，利用后發(fā)優(yōu)勢，以外圍技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及核心材料產(chǎn)品為切入點(diǎn)，逐步突破其核心技術(shù)壁壘，獲取其核心技術(shù)路徑；另一方面，要加強(qiáng)國內(nèi)集成電路材料企業(yè)對其核心技術(shù)的保護(hù)，對外圍技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化，學(xué)習(xí)日企公開化的國際商業(yè)經(jīng)營成功模式，提升本土集成電路材料企業(yè)的競爭力。二是在集成電路材料的應(yīng)用環(huán)節(jié)集中發(fā)力。發(fā)揮好集成電路材料生產(chǎn)應(yīng)用示范平臺和集成電路材料產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟作用，加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新，促進(jìn)材料界和下游廠商、設(shè)備廠商等形成排他性的聯(lián)盟，加大力氣推動產(chǎn)用銜接結(jié)合，實(shí)現(xiàn)上下游企業(yè)知識的分享、合作開發(fā)和迅速反饋迭代。

發(fā)展理念方面，應(yīng)更重視長遠(yuǎn)價(jià)值及精益制造。一是提升集成電路材料領(lǐng)域政策、資金的長期性。發(fā)揮好新材料首批次等政策作用。加強(qiáng)對材料項(xiàng)目、企業(yè)的長遠(yuǎn)價(jià)值管理，多一些耐心，減少浮躁。二是加強(qiáng)精益制造、“工匠精神”的宣傳和實(shí)踐。樹立高質(zhì)量企業(yè)和產(chǎn)品典范、標(biāo)桿，提升企業(yè)和工人對于高質(zhì)量的理念追求，加強(qiáng)對細(xì)節(jié)質(zhì)量的把控，對于企業(yè)長期專一的質(zhì)量理念傳承。同時(shí)，要調(diào)動資源，營造良好氛圍，支持堅(jiān)持深耕某一領(lǐng)域的企業(yè)長期發(fā)展。