近两年来,全球半导体材料市场规模持续攀升。据国际半导体产业协会(SEMI)统计,2020年全球半导体材料市场规模为553亿美元,超过了2018年创下的529亿美元的高点。同时,随着摩尔定律步伐放缓,半导体的技术突破越来越依赖于底层材料的创新。半导体产业中,以集成电路占比较高,本文通过分析半导体与集成电路的组成材料的专利申请情况为产业创新提供支撑。
中国半导体集成电路产业链具体包括上游支撑产业(芯片设计工具、半导体原材料与设备供应等)、中游集成电路产品制造和下游应用。半导体原材料处于上游供应环节,材料品类繁多,按制造流程可细分为IC制造所需材料和IC封测所需材料。
IC制造所需材料包括了晶圆制造过程所用的硅片、光刻胶、光掩模、电子特种气体、湿电子化学品、抛光材料以及溅射靶材。其中,湿电子化学品为晶圆制造过程中的清洗、光刻、显影、蚀刻、去胶等湿法工艺制程所用到的材料,按照组成成分和应用工艺不同可分为通用湿电子化学品(酸类、碱类、溶剂类,如硫酸、氢氟酸、双氧水、氨水、硝酸、异丙醇等)和功能性湿电子化学品(配方产品,如显影液、剥离液、清洗液、刻蚀液等)。
IC封测所需材料,则主要包括了封装基板、键合丝、引线框架以及塑封材料等,合并为封装材料。
下图根据半导体与集成电路各组成材料进行中国专利统计分析,并列出相应领域的重点企业。从各材料的中国专利申请量可以看出,IC制造所需材料的专利总量多于IC封测所需的封装此材料,其中,硅片改进是专利申请数量最多的重点方向,随后依次湿电子化学品、抛光材料、光刻胶、溅射靶材、电子特气和光掩模。