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嘉峪檢測網 2021-05-19 18:17
由于半導體的重要戰略地位,大國之間關于半導體的“戰爭”從未停止。上世紀八十年代,美國制裁日本半導體,幾乎摧毀了日本的芯片產業;2018年,美國與中國打了一場貿易戰,以華為為首的中國企業集全國之力最終度過了這場劫難,但卻贏得異常慘烈;2019年7月1日,日本政府宣布將限制對韓國出口三種半導體材料。
日韓之爭暴露了韓國半導體和顯示產業發展的局限性和受制于人的無奈。反觀國內,我們在這兩大領域面臨著有過之而無不及的困局。縱觀全球半導體產業鏈,日本半導體材料占據全球市場的半壁江山。SEMI(國際半導體產業協會)的數據顯示,以信越(ShinEtsu)、勝高(SUMCO)等為代表的日本企業在全球半導體材料和制造設備市場所占的份額分別高達52%和30%。我國無論是硅晶圓、光刻膠、高純氟化氫等材料,還是真空蒸鍍機、顯影機等設備都處于嚴重受日本制約的被動地位。以“國貨驕傲”華為為例,據統計,華為手機P30 Pro制造成本的23%來自日本,這也充分說明日本在我國半導體產業鏈中正處于不可或缺的地位。
有機發光顯示器(OLED)作為第三代顯示技術,隨著蘋果iphone OLED應用提前至2017年,未來OLED滲透進程將明顯加速。據全球顯示領域權威咨詢機構DSCC(Display Supply Chain Consultants)統計顯示,2018年OLED占顯示面板市場的49%,預計到2022年占比可達62%。日本企業在OLED多種關鍵原材料和組件生產中都占據著重要的地位。全球90%以上的OLED基礎材料含氟聚酰亞胺出產于住友化學、昭和電工等日本企業,且質量被認為是全球最好的;全球OLED小分子發光材料的主要供應商為日本出光興產和三井化學;OLED玻璃基板主要產自日本電氣玻璃公司、蒸發掩膜則主要產自大日本印刷(DNP)公司。而對于生產OLED面板的關鍵設備蒸鍍機而言,日本佳能(Canon Tokki)、愛發科(Ulvac)更是享有絕對話語權。相比于日本的壟斷性地位,我國原材料產業極端匱乏,且多數提供原材料中間體和單體粗品等低端產品。為數不多的企業進入到高端原材料產品生產陣營,但市場占有率根本無法與日本企業抗衡。
半導體爭端為我國半導體及顯示產業敲響警鐘
(一)中國半導體產業短板明顯,短期內難以擺脫日本壟斷
半導體作為尖端技術和高附加值產業備受各國關注,并已逐步發展成全球經濟增長的支柱型產業。其產業鏈十分繁復,環環相扣,缺失任何一環則影響終端產品性能甚至產業全局定位,可謂牽一發而動全身。因此,上游關鍵材料與高端設備直接影響下游應用的競爭力,關系到半導體產業的發展命脈。中國半導體產業因原材料和制造設備嚴重依賴進口,導致產業發展存在很多薄弱環節甚至空白,故而常被冠以“大而不強”的形容詞。從材料角度來看,硅晶圓、光掩模、光刻膠、及各種氣體是半導體晶圓制造成本中占比最高的幾種材料。
硅晶圓是半導體制造占比最大的材料之一,僅日本信越、勝高兩大巨頭則瓜分全球一半的市場份額。8英寸和12英寸硅晶圓是市場的主流,雖已有國內企業在大尺寸硅晶圓領域實現零突破,但面臨巨大的市場需求,國內自給能力明顯不足。
光掩模和光刻膠是光刻工藝的核心材料,而光刻工藝是直接決定芯片制程水平和性能水平的重要環節。這兩種材料的全球頂尖技術都受到日本掌控和封鎖。國內高端光刻膠產品的自主供應量不足30%。此次韓國重點受限的EUV(極紫外)光刻膠是當前國際最高水平的產品,以日本JSR(日本合成橡膠)的技術最為見長。我國目前的技術水平與之相差幾代,產業上也遠沒有達到如此高端的產品需求。光掩模的國產化情況同樣不樂觀,國內廠商僅能滿足中低檔產品市場需求,高端產品難以擺脫進口現狀,技術方面與國外先進水平存在較大差距。
高純氟化氫氣體是半導體刻蝕環節廣泛應用的材料,芯片級氟化氫對金屬離子含量要求極為苛刻。國內集成電路企業生產所需多由日本進口,國內尚無企業實現規模化生產供應,僅浙江凱圣進入產品測試驗證階段,真正實現國產替代還需時日。
此外,配套設備方面,盡管國內企業在PECVD、氧化爐、拋光機等產品方面取得突破性成果,對比日本在清洗、涂布顯影、刻蝕、研磨及測試設備等產品上建立的全面優勢,我國仍處于明顯的劣勢。
整體來看,中國半導體產業存在諸多短板,多種關鍵原材料和設備受到日本制約。為避免日韓貿易戰“悲劇”在我國重演,亟需通過提高核心材料及設備的國產率,減輕中國半導體產業對日本的依存度。
(二)我國顯示產業鏈條有失完整,日本占據上游領域制高點
隨著5G技術的全面發展,OLED憑借其自發光、更輕薄、成本低等特性,成為5G用柔性折疊屏的不二之選。搭載5G順風車OLED一路高歌猛進,甚至在2019年2月份股市大盤震蕩調整的期間,OLED概念板依然保持上漲,吸引了來自科技、金融等眾多領域的高度關注。
從OLED完整產業鏈來看,我國企業多處于中游和終端應用環節,以京東方和華為為首的企業引領著為我國OLED中下游技術的快速發展。在上游關鍵材料及關鍵設備領域,我國企業分布則非常少。然而,從傳統顯示向OLED顯示的跨越過程中,很多技術環節是共通的,核心材料才是促成OLED產業發展的關鍵所在。
以柔性顯示OLED必須的關鍵材料來看:
第一,日韓貿易戰的焦點之一氟化聚酰亞胺方面,我國目前只有實驗室技術儲備,產業化還處于空白狀態;
第二,有機發光材料的應用是OLED與LCD最大不同,我國的吉林奧來德、瑞聯新材等企業已有量產,但長期以來無法打開市場,80%的市場份額由日本廠商把持;
第三,偏光片是OLED面板的重要材料之一,也是我國國產化最困難的領域之一,中國品牌占據全球市場大約1%~2%,占據國內市場也只有9%左右。
第四,玻璃基板領域我國雖有東旭光電被稱為全球第四強,但全球市場份額不到12%,大幅落后日美企業。從設備制造上來看,我國還沒有面向產業化的成套OLED生產設備制造廠商,關鍵設備和整套設備的系統化技術等都掌握在日本、韓國和歐洲企業手中。
總體而言,中國作為OLED產業的中游以及終端產品的強大供應商,占據了面板和手機等產品巨大的市場份額。然而,聯想韓國的產業情況就會發現,我們有多大的市場規模,也就意味著我們對原材料的依賴性有多大。因此上游原材料和關鍵設備領域占位缺失將成為我國的一個巨大隱患。
半導體及顯示產業發展建議
貿易爭端讓我們看到了國有品牌可以走得更遠的機會,也更多地促使我們反思中國在半導體及顯示領域內的站位和發展情況。我國要實現產業升級,成為半導體及顯示領域的產業大國和技術強國,正視并消除自身弊端已經迫在眉睫。針對我國這兩個產業存在的問題,現提出以下發展建議:
第一,提前布局,落實技術儲備。針對以半導體關鍵材料等為代表與國外先進水平存在較大差異的領域,我國可通過增加海外交流、注重人才培養等方式增強研發水平;通過擴大資本范圍、鼓勵社會參與等方式增加研發投入。以盡快落實技術儲備,為進一步的技術發展和產品升級做好布局。
第二,聚焦高附加值的核心產品,提升科技實力。針對以高純度氟化氫為代表的低端產品過剩、高端產品空白的領域,我國可加快調整產業結構,通過免稅申請、政府補助等多種方式鼓勵有實力的企業加快高端產品研發,積極拓展高端產品業務。盡快打通我國在半導體、顯示等領域內的全產業鏈。
第三,加速技術成果轉化,讓高新技術真正為我所用。針對以氟化聚酰亞胺為代表的停滯在產業化道路上的領域,可通過鼓勵高校與企業間加強溝通、企業間增加合作等方式幫助企業解決產業轉化過程中的技術難點,加快推動技術成果的產業轉化。
來源:前沿材料