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俄乌战争警示:中国半导体业关键铺助材料要实现自主可控

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北京时间今天中午13:09分,俄罗斯总统普金宣布在乌克兰展开军事行动,声称其目的是保护平民。对于俄罗斯的军事行动,美国总统拜登则指出,普京选择了一场有预谋的战争。拜登称将宣布对俄罗斯的进一步制裁措施,将与北约盟国协调以确保做出强有力的回应。

战争势必牵一发动全身,各行各业都将受到影响。就我们所关注的半导体产业而言,因为俄罗斯与乌克兰占有较大份额的特有的半导体生产所需的辅助材料,俄乌冲突加剧的态势对未来半导体产业的发展影响也是值得关注。科闻社特别撰述文章《俄乌战争警示:中国半导体业关键铺助材料要实现自主可控》。全文如下:

俄罗斯和乌克兰半导体产业虽然不发达,但是两国特有的半导体生产所需的辅助材料对全球半导体产业影响较大,大约全球70%氖气、40%氪气、30%氙气由乌克兰供应。单就美国而言,乌克兰氖气供应比例更是高达90%,钯(Pd)、六氟丁二烯(C4F6)等关键原料高度依赖俄罗斯,35%的钯是来自俄罗斯。所以半导体业界担心由于俄乌冲突造成这些电子特气及关键辅助材料短缺或断供对全球半导体的冲击是自然而然的。

乌克兰作为半导体用电子气体的主要生产国之一,如果俄乌战争爆发,将对半导体供应链产生冲击!”,这话对、也不对。对的话,是因为俄乌战争如果爆发、范围会小吗?除了军工、哪个产业链不会受到冲击?当然包括半导体产业链中的特气供应。说这话又不对,是因为如果对半导体供应链产生冲击,也不能说主要原因是乌克兰特种气体及其他辅助材料短缺而造成的。

电子特气作为半导体生产中重要的一种辅助材料,在半导体产业链中主要根据工艺进行分工。根据半导体工艺流程用途不同,电子特气在沉积、光刻、刻蚀、掺杂、热处理、清洗等六个核心工艺上都会用到。但各环节内用到的“气”其实不是一种,多达100 种,作为一种气体辅助材料,与其他液体固体辅助材料有相同和不同之处。

相同之处是:

1.在各个环节中都会用到并且很关键,对产品性能影响较大,一旦质量出现问题,将会对生产制造产生影响、造成很大损失。

2.另一方面,电子特气和辅助材料在下游制造过程中的成本占比相对较低,为了保持气体和辅助材料的供应稳定,客户在与气体和辅助材料供应商建立合作关系后不会轻易更换供应商。

3.由于其与工艺相关,各种气体又没有通用性。

4.客户对气体供应商和材料供应商的选择均需经过审厂、产品认证两轮严格的审核认证,集成电路领域的审核认证周期都需要2-3年。

所以,电子气体逐步形成了“美国空气化工集团、德国林德集团、法国液化空气集团和日本太阳日酸株式会社”四大工业气体巨头为首的垄断格局。2019年四大巨头在全球与我国市场份额合计占比分别达 91%和 88%,寡头垄断格局显著。

集成电路辅助材料方面,也是寡头垄断格局:在集成电路辅助材料方面,光刻胶的市场集中度非常高,少数企业基本垄断了全球光刻胶市场,代表性的企业有日本合成橡胶株式会社(JSR)、东京应化工业株式会社、住友化学株式会社、信越化学工业株式会社、罗门哈斯公司等。在掩膜版方面,美国福尼克斯(Photronics)公司、日本印刷(DNP)株式会社、日本凸版印刷(Toppan)株式会社三家公司占据了全球80%以上的市场份额。在集成电路用抛光液方面,市场主要由美国卡博特(CabotMicroelectronics)公司、荷兰阿克苏诺贝尔公司、德国拜耳公司、日本富士美株式会社等企业垄断,占据了全球90%以上的市场份额。

乌克兰和俄罗斯为这些寡头公司提供原料,主要钢铁或化工生产的副产品,由于环保及成本的原因,这些钢铁和化工产业副产品原料主要产自俄罗斯和乌克兰等国家。

而电子特气与集成电路制造辅助材料又有很多不同之处。电子气体关键核心是气体纯度壁垒与气体精度,而其他关半导体核心材料部件比较关键的是材料制备技术、物理化学特性,电子特气的制备工艺技术相对辅助材料的研发难度小很多、适配生产的周期短很多。

电子特气主要技术是提纯的专利和knowhow,国内半导体电子气体领域,华特气体、雅克科技、昊华科技、巨化股份、派瑞特气(中船重工718所)等企业在高纯硅烷、高纯氨、高纯笑气、氖气等产品上均取得突破。其中,华特气体的Ar/F/Ne混合气、Kr/Ne 混合气、Ar/Ne 混合气、Kr/F/Ne混合气四种光刻气体产品通过光刻机巨头ASML认证。电子特气对乌克兰和俄罗斯产品的替代在目前半导体产业链全球分工的环境下技术难度不是主要问题,主要问题是工艺稳定性、成本和环保等因素。

俄罗斯已对乌克兰展开了“战争行为”,对欧美而言的特气断供,替代供应的适配和供应周期不会很长,又因在成本中占得比重不大,之前因为成本、工艺稳定性、环保等因素的替代障碍将不存在,提高成本、快速的替代品方案不会成为问题,反而是除了电子特气之外其他的关键半导体辅助材料如果列入相互制裁清单,技术难度高、周期长,反而会危及被制裁对象的半导体供应链造成价格上涨或停产。

如果从中国角度看待俄乌战争带来的电子特气及辅助材料供应短缺或断供对半导体产业链的影响,涨价和短缺将是不可避免的,更进一步还不如从欧美限制中国发展半导体或对中古制裁角度来看待电子特气和辅助材料对我国半导体产业发展的影响。

最近,美国众议院通过的《2022年美国竞争法案》,该法案计划投入540亿美元支持本土半导体产业,欧盟发布《芯片法案》,法案计划投入430亿欧元,对全球半导体产业链结构进行重构,尤其是区域产业链分工结构;以前半导体供应链流全球分工,现在是在两个区域内建立半导体产业链,对于电子特气在内的半导体辅助材料来说,也会面临供应链的变局。之前美国及其伙伴国将一些关键材料、生产装备列入管制清单,对我国半导体产业和相关工业体系的安全威胁将增加新变局的影响。

所以说,半导体产业之前的全球分工可能后续会发展成为区域化配套和自主可控相结合的模式,电子特气、关键辅助材料既有危机也有机遇。从中长期考虑,中国应该以此为机遇,实现先进半导体材料、辅助材料、关键技术、重要装备等的区域发展做好配套和自主可控。当然,俄乌战争这种突发事件短期内也会加快包括电子特气和辅助材料的研发和替代进程,但中国半导体产业链受全球半导体产业链影响涨价及断供将不可避免地发生。

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