日本集成電路材料產業發展的經驗啟示

劉 濱 ，夏姍姍，艾 晶

(中國電子產品可靠性與環境試驗研究所，廣東 廣州 511370)

集成電路材料是集成電路產業的基石，作為集成電路產業鏈中細分領域最多的一環，貫穿集成電路制造的整個過程。日本在全球集成電路材料市場占據了近三分之二的份額，信越化學、三菱住友、東京應化等材料廠商，處于全球集成電路材料行業領先地位[1]。日本在集成電路材料領域占據全球領先地位，其產業發展經驗值得我們借鑒。

1 中日集成電路材料產業情況

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，分別為半導體材料、電子氣體、掩模版、光刻膠、拋光材料、工藝化學品、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域發展最為全面的國家，企業在所有集成電路材料細分領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的產品供應國，其后道工序材料產品基本壟斷了全球高端市場

前道工序材料：產業多年積淀，優勢持續鞏固。企業憑借長期精細化工技術積累，在產業發展初期即進入市場，行業地位穩固，在最重要的硅片和光刻膠材料方面全球領先，硅片領域占據三分之二的市場份額，光刻膠領域占據90%市場份額。企業占據細分領域頭部地位。信越化學、住友化工作為全球前兩大硅片供應商，占有全球約53%市場份額；在靶材領域，日礦金屬為行業龍頭；光刻膠領域，日本合成橡膠(JSR)、東京應化(TOK)、信越化學、旭化成等一直是高端光刻膠頭部供應商。產品覆蓋面全，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：優勢企業眾多。三井高科、Nippon、住友電工、京瓷、日立化成、住友化學等技術實力強大，優勢地位明顯，形成產業規模協同優勢。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，日本企業占有近90%的比例。部分領域拳頭產品近乎“獨霸”。日本基本成為高端塑封料和封裝基板的單一技術輸出國，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：關鍵核心材料難以滿足需求。高端光刻膠產品尚無量產能力，大硅片產品生產規模有待提升，部分拋光材料短板較為明顯。中低端較多，高端不足。已有國產材料產品主要面向中低端市場，高端產品基本依賴國外。細分領域均有一定短板。前道工序材料中，高端光刻膠、CMP拋光材料、電子氣體的國產化率依然低。

后道工序材料：在國內市場驅動下，已經成長起深南電路、珠海越亞等一批具有一定行業競爭力的后道材料企業，帶動鍵合絲、引線框架、封裝基板、塑封料、導電黏膠等重要后道封裝材料逐步發展。

2 日本集成電路材料產業發展經驗

一流的企業造就一流的產業，龍頭企業的發展促進形成 良好的產業生態，日本集成電路材料產業優勢得益于優質的龍頭企業、產業政策的支持以及精益求精的日本制造理念。

2.1 企業大多最初從事化學工業，深耕某一項技術，并且專注于技術的高端化及建立綜合優勢

大部分企業由化工領域擴展到集成電路材料領域。從日本集成電路材料優勢企業發展歷史來看，半導體硅片和光刻膠巨頭信越化學，1926年成立并生成氮肥，1960年開始生產高純硅，1979年生產IC掩膜板用合成石英基板，1998年實現光刻膠產品商業化，2001年開始300mm大硅片的商業生產，2007年開發出最先進的光刻掩膜版；住友化學1958年進入石油化工領域，生產乙烯及其衍生品，1998年開始 MMA丙烯酸項目，并涉足光刻膠領域；日本合成橡膠（JSR） 自1960年代開始生產丁二烯及合成橡膠SBR,1979年開始銷售負型光刻膠，1997 年微電子光刻膠工廠竣工，專研光刻膠等半導體材料領域。由此可見，大部分源自于早些年從事的石化產業，隨著產業發展，聚焦精細化工領域，將業務擴展到半導體材料。

深耕某一項技術，如聚合物技術、精密加工技術等。從企業研發路徑來看，光刻膠領域，如日本合成橡膠（JSR）, 其企業技術原點即“高分子技術+精密制造技術”，以深耕研發革新高分子技術為核心，輔助以精密加工技術，并致力于與光化學、無機化學、精密加工和生物技術相結合的新技術領域，促進產品的多樣化和產業化，保持了在光刻材料（ArF、KrF、i線光刻膠）以及CMP材料領域的領先地位。IC引線框架領域，如三井高科，是一家1949年創立模具制造銷售為主的企業，長期致力于精密加工技術，自始至終發展精密模具制造，并將這一技術拓展到半導體領域，自1969年便利用沖壓法批量生產IC引線框架。

專注于高端技術或者致力成為涉及多領域具有綜合性優勢的大企業。如三菱氣體化學（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基板等，這些企業利用世界一流的技術，成為行業第一；有的企業涉及多個領域（如設備、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，其通過聯合國際財團的方式，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 產業政策致力于提高產業國際化水平和整體競爭力，并且更注重材料的應用和產用結合

致力于提高材料產業國際化水平，提高整體競爭力。在IT材料領域，日本充分借鑒核心技術黑箱化及外圍技術標準化、公開化的國際商業經營成功模式，促進相關領域國際標準的確立，并依托內容產業的龐大市場和技術優勢，加大人才培養力度，以達到與美國相同的GDP產出比例為目標，從技術和產業方面提高整體國際競爭力。

重視材料應用環節的產業合作機制。材料成功的重要關鍵之一是材料的應用，而應用是下游企業的專長。日本集成電路材料企業通過緊密的聯盟實現上下游企業知識的分享、合作開發和迅速反饋迭代。日本材料界經常會和下游廠商、設備廠商等形成排他性的聯盟。日本的產官學合作體制即產業 界、政府和學術界合作的科技發展體制在促進科研成果產業化方面發揮了重要作用[2]。通過生產企業和應用企業間的合作機制，推動材料生產廠商和用戶廠商以對等形式進行共同開發、共同生產，促進材料成果加速進入應用端，形成良性循環，快速實現成果轉化和產業化。

2.3 發展理念重視長期投入和長遠價值，追求精益求精

重視長遠價值。日本材料產業對材料項目的長遠價值管理十分重視。由于材料產業研發周期長，產業化周期更長，一個材料項目的財務回報必須拉長時間線來評價。日本對于材料項目在時間上有很強的容忍性，更看重材料項目長期表現的管理，而非短期財務指標，這點也造就了日本產業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，產品最初的形狀不是固定的，因此實現優化的標準非常多，且非常復雜，日本工人基于自己的經驗和直覺，將無法實現標準化的“隱性知識”、“技巧”最終演變成“匠人、工匠精神”，因而在技術上有很強的發展。日本人講究“物造”精神，在制造方面精益求精，對于材料制造產業，可以傳承幾代，大部分企業深耕一細分領域達20年以上，部分企業如三井高科的引線框架發展已有50年以上，通過數十年的技術細節優化，量變引起質變，最終建立了短期內難以逾越的技術鴻溝和創新壁壘。

3 政策建議

企業方面，推動集成電路材料領域“龍頭”企業、“專精特新”企業培育。一是鼓勵支持中國中化等大型化工央企，投入集成電路材料相關資源布局大硅片、高端光刻膠、CMP拋光液等落后較多的前道材料領域，對標日本合成橡膠（JSR）、信越化學等全球頭部企業，做好重點戰略材料的中長期研發儲備，培育前道集成電路材料“龍頭”企業。二是利用好基金等資源，發揮市場作用，支持集成電路材料領域“專精特新”企業發展，以日本高端產品的技術指標和品質為目標，堅持在某一細分領域磨礪技術，深耕細作，推動在有一定產業基礎的后道集成電路材料領域逐步邁向高端水平。三是聯合涉及集成電路材料多個領域的優勢企業，在有條件時，成立集成電路材料領域的大型綜合企業，集中優勢力量，為國內集成電路產業提供材料的綜合性解決方案。

產業政策方面，應重視提升整體競爭力、重視材料應用。一是致力于從技術和產業兩方面提高整體競爭力。一方面，利用后發優勢，以外圍技術標準及核心材料產品為切入點，逐步突破其核心技術壁壘，獲取其核心技術路徑；另一方面，要加強國內集成電路材料企業對其核心技術的保護，對外圍技術的標準化，學習日企公開化的國際商業經營成功模式，提升本土集成電路材料企業的競爭力。二是在集成電路材料的應用環節集中發力。發揮好集成電路材料生產應用示范平臺和集成電路材料產業聯盟作用，加強產業鏈協同創新，促進材料界和下游廠商、設備廠商等形成排他性的聯盟，加大力氣推動產用銜接結合，實現上下游企業知識的分享、合作開發和迅速反饋迭代。

發展理念方面，應更重視長遠價值及精益制造。一是提升集成電路材料領域政策、資金的長期性。發揮好新材料首批次等政策作用。加強對材料項目、企業的長遠價值管理，多一些耐心，減少浮躁。二是加強精益制造、“工匠精神”的宣傳和實踐。樹立高質量企業和產品典范、標桿，提升企業和工人對于高質量的理念追求，加強對細節質量的把控，對于企業長期專一的質量理念傳承。同時，要調動資源，營造良好氛圍，支持堅持深耕某一領域的企業長期發展。