電子氣體是高科技產(chǎn)業(yè)重要的“源”材料，是集成電路制造過程中必不可少的關(guān)鍵支撐材料。業(yè)內(nèi)人士表示，中國半導(dǎo)體行業(yè)要實現(xiàn)從跟蹤走向引領(lǐng)的跨越，電子氣體的突破將是重要一環(huán)。

半導(dǎo)體制造過程中刻蝕、清洗、外延生長、離子注入、摻雜、氣相沉積、擴(kuò)散等要使用大量的電子氣體，且電子氣體的純度對芯片質(zhì)量影響很大。隨著集成電路制程節(jié)點不斷縮小（已經(jīng)走到10/7納米），對電子氣體的顆粒度和雜質(zhì)含量的要求也越來越高。因此，集成電路技術(shù)快速發(fā)展，對電子氣體的品種、數(shù)量、質(zhì)量、安全性以及穩(wěn)定性等方面均提出了更高的要求。

根據(jù)國際半導(dǎo)體協(xié)會（SEMI）的數(shù)據(jù)，2016年全球半導(dǎo)體用特種氣體市場規(guī)模為34.7億美元，2017年增長到38.9億美元，增長率為12.32%。按照這個增速，2018年的市場規(guī)模預(yù)計在45億美元左右。

據(jù)了解，目前，國際上電子氣體產(chǎn)業(yè)已經(jīng)處于非常成熟的時期，全球半導(dǎo)體用電子氣體市場呈現(xiàn)出寡頭競爭的格局，美國空氣化工，法國液化空氣、普萊克斯，德國林德，日本大陽日酸之和占比94%以上。

國內(nèi)的半導(dǎo)體用電子氣體市場也主要被國外廠商占據(jù)，其中空氣化工、普萊克斯、昭和電工、英國BOC、液化空氣和日本大陽日酸6家公司合計市場占有率高達(dá)85%。中船重工718所副所長王少波在接受《中國電子報》記者采訪時表示，半導(dǎo)體用電子氣體國產(chǎn)化將大幅降低中國芯片制造商的制造成本，提高中國芯片制造業(yè)的競爭力。但由于存在很高的進(jìn)入門檻，目前電子氣體的國產(chǎn)化率較低。“半導(dǎo)體制程過程中用到的83種電子氣體，其中有35%已經(jīng)實現(xiàn)國產(chǎn)化，還有35%正在國產(chǎn)化，30%還未進(jìn)行國產(chǎn)化。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)用的7種大宗氣體仍被國外公司壟斷，但中船重工718所已立項完成技術(shù)研發(fā)和系統(tǒng)集成，在德淮半導(dǎo)體公司成功應(yīng)用，未來將大力開拓市場，實現(xiàn)國產(chǎn)化。”王少波說。

電子氣體難全面進(jìn)入IC領(lǐng)域的三大原因

電子氣體生產(chǎn)的瓶頸很多，從原材料純度開始，到合成工藝、對溫度和壓力的控制，再到提純方法和分析方法，以及產(chǎn)品充裝過程中對雜質(zhì)的控制，每個環(huán)節(jié)都會影響整個產(chǎn)品的質(zhì)量。

從技術(shù)層面來看，國內(nèi)企業(yè)已經(jīng)基本具備了生產(chǎn)高純電子氣體的能力，但是國內(nèi)電子氣體的生產(chǎn)商還不能全面進(jìn)入集成電路等領(lǐng)域。江蘇南大光電材料股份有限公司副總裁許從應(yīng)博士向《中國電子報》記者分析了三點原因。

第一，本土電子氣體的生產(chǎn)和供應(yīng)商規(guī)模較小，不能為用戶提供全方位的服務(wù)。和國際巨頭公司相比，國內(nèi)的供應(yīng)商總體來說體量較小，目前大多通過低價競爭的方式占領(lǐng)一點市場份額，從而導(dǎo)致價格快速下滑，利潤很薄，甚至“賠本賺吆喝”。國內(nèi)電子氣體企業(yè)缺少提升創(chuàng)新能力的資金，以及為用戶提供全方位服務(wù)的資源。

第二，質(zhì)量穩(wěn)定性問題。電子氣體，特別是高純電子氣體是影響電子器件可靠性和成品率的重要因素。隨著電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展，對電子氣體的純度要求也越來越高，經(jīng)常需要6N級（99.9999％）甚至更高的純度，并且對電子氣體質(zhì)量的穩(wěn)定性要求也越來越苛刻。“舉一個例子，如果一種電子氣體產(chǎn)品，在集成電路制造工藝中通過驗證，這樣的純度和質(zhì)量要求就被鎖定了。芯片制造商不希望看到產(chǎn)品的質(zhì)量有任何變化，即使是純度的進(jìn)一步提高也可能產(chǎn)生意想不到的問題。所以電子材料生產(chǎn)過程的任何改變，包括更換原料供應(yīng)商、生產(chǎn)工藝的變動等，都必須及時通知芯片制造商，他們會根據(jù)情況決定是否重新進(jìn)行驗證。由于國內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)的電子氣體發(fā)生過多次質(zhì)量事故，因此，影響了芯片制造商對本土電子產(chǎn)品的信任度。”許從應(yīng)對記者說。

第三，國內(nèi)電子氣體產(chǎn)品的包裝、儲運未能和現(xiàn)代電子工業(yè)的要求接軌。為了節(jié)省成本，很多企業(yè)在包裝、儲運等方面降低了要求，為此出現(xiàn)過種種問題。

電子氣體需求量大本土化呼聲日益增高

目前，世界半導(dǎo)體工業(yè)中心正呈現(xiàn)向中國快速轉(zhuǎn)移的趨勢，因此中國對電子氣體的需求也呈現(xiàn)大幅增長態(tài)勢。中國高速發(fā)展的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)要求關(guān)鍵的電子氣體要盡快實現(xiàn)本土化，并保證穩(wěn)定的供應(yīng)。

“特別是一些依賴進(jìn)口的品種，如激光氣等，必須盡快實現(xiàn)進(jìn)口替代，以保障我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。”許從應(yīng)向《中國電子報》記者表示，“電子氣體多為易燃、易爆、劇毒，屬于控制范疇，進(jìn)口非常麻煩，運輸周期較長，這嚴(yán)重制約國內(nèi)光電子、微電子產(chǎn)業(yè)的健康穩(wěn)定發(fā)展。另外，電子氣體作為核心關(guān)鍵原材料，廣泛地應(yīng)用在國防軍工領(lǐng)域，因此，歐美等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)將一些高純電子氣體列為敏感戰(zhàn)略物資，對中國實行技術(shù)封鎖，實施禁運，嚴(yán)重地影響了國防、軍工、航空、航天事業(yè)的發(fā)展。”

但要真正實現(xiàn)電子氣體的大規(guī)模本土化，擺脫對進(jìn)口材料的依賴，依然任重道遠(yuǎn)。許從應(yīng)認(rèn)為，電子氣體企業(yè)必須在尊重市場經(jīng)濟(jì)規(guī)律的前提下實現(xiàn)兼并重組，減少惡性競爭和重復(fù)投資的浪費，優(yōu)化資源的使用，提升企業(yè)的創(chuàng)新能力。企業(yè)還要更新理念，引進(jìn)6西格瑪?shù)认冗M(jìn)的質(zhì)量管理體系，配備了解IC制造等電子工業(yè)工藝制程的應(yīng)用工程師，提供配套支持和全方位的服務(wù)。他還建議，國家應(yīng)該在資金投放和稅收政策等方面，積極引導(dǎo)兼并重組，幫助強的企業(yè)變得更大更強，讓弱的企業(yè)、管理能力差的企業(yè)融入強的企業(yè)或自然地退出市場。此外，通過政策激勵，充分引導(dǎo)社會上的資金參與電子氣體產(chǎn)業(yè)建設(shè)，幫助企業(yè)做大做強。“相信中國一定能夠在5到10年內(nèi)形成一到兩個大型的、專業(yè)全面提供配套產(chǎn)品和全方位服務(wù)的、國內(nèi)國際知名品牌的電子氣體材料企業(yè)。”許從應(yīng)最后說。

任何一種電子氣體要打入半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，至少要面對三個難關(guān)：驗證氣體的性能、量產(chǎn)實績以及客戶端的認(rèn)可程度。王少波告訴《中國電子報》記者，目前在電子氣體國產(chǎn)化進(jìn)程中，通過客戶的測試驗證、取得客戶的認(rèn)可還存在一定的困難。因此，他認(rèn)為，發(fā)展國內(nèi)電子氣體產(chǎn)業(yè)，需要國家落實和完善對該類企業(yè)的財稅、資金等優(yōu)惠政策支持，加大財政資金、大基金和金融部門的扶持力度，引導(dǎo)集成電路廠家使用國產(chǎn)電子氣體，從而幫助企業(yè)把握發(fā)展機(jī)遇，加快企業(yè)技術(shù)進(jìn)步和做大做強。從企業(yè)的角度看，應(yīng)努力提升技術(shù)創(chuàng)新和管理水平，加大對電子氣體共性、基礎(chǔ)、關(guān)鍵技術(shù)的系統(tǒng)研發(fā)力度，提高品質(zhì)意識、管理理念和安全管理水平，用連續(xù)、穩(wěn)定的產(chǎn)品和良好的服務(wù)贏得客戶的信任。

節(jié)選自中國電子報、電子信息產(chǎn)業(yè)網(wǎng)