日本集成电路材料产业发展的经验启示

刘 滨 ，夏姗姗，艾 晶

(中国电子产品可靠性与环境试验研究所，广东 广州 511370)

集成电路材料是集成电路产业的基石，作为集成电路产业链中细分领域最多的一环，贯穿集成电路制造的整个过程。日本在全球集成电路材料市场占据了近三分之二的份额，信越化学、三菱住友、东京应化等材料厂商，处于全球集成电路材料行业领先地位[1]。日本在集成电路材料领域占据全球领先地位，其产业发展经验值得我们借鉴。

1 中日集成电路材料产业情况

集成电路材料分为前道工序材料和后道工序材料。前道工序材料用于集成电路的制造，分别为半导体材料、电子气体、掩模版、光刻胶、抛光材料、工艺化学品、高纯靶材及其他。后道工序材料用于集成电路的封装，分别为封装基板、引线框架、键合线、封装树脂及其他。日本是集成电路材料领域发展最为全面的国家，企业在所有集成电路材料细分领域占有举足轻重位置。我国集成电路材料与日本存在较大差距。

1.1 日本是前道工序材料全球最大最强的产品供应国，其后道工序材料产品基本垄断了全球高端市场

前道工序材料：产业多年积淀，优势持续巩固。企业凭借长期精细化工技术积累，在产业发展初期即进入市场，行业地位稳固，在最重要的硅片和光刻胶材料方面全球领先，硅片领域占据三分之二的市场份额，光刻胶领域占据90%市场份额。企业占据细分领域头部地位。信越化学、住友化工作为全球前两大硅片供应商，占有全球约53%市场份额；在靶材领域，日矿金属为行业龙头；光刻胶领域，日本合成橡胶(JSR)、东京应化(TOK)、信越化学、旭化成等一直是高端光刻胶头部供应商。产品覆盖面全，且全球市场占有率高。300mm晶圆、光刻胶（ArF,EUV）、CMP浆液、部分高纯度液体市占率均在50%以上。

后道工序材料：优势企业众多。三井高科、Nippon、住友电工、京瓷、日立化成、住友化学等技术实力强大，优势地位明显，形成产业规模协同优势。全球市场占有率极高。用于封装的高端铜箔压层板、用于封装的阻焊剂、边框等，日本拥有50%以上的市占率。用于苹果手机的集成扇出型晶圆级封装等材料、用于扇出型晶圆级封装的塑封材料，日本企业占有近90%的比例。部分领域拳头产品近乎“独霸”。日本基本成为高端塑封料和封装基板的单一技术输出国，在底部填充材料中占有90%以上的市场份额。

1.2 我国前道工序材料同国际先进水平仍有较大差距，后道工序材料高端市场依然乏力

前道工序材料：关键核心材料难以满足需求。高端光刻胶产品尚无量产能力，大硅片产品生产规模有待提升，部分抛光材料短板较为明显。中低端较多，高端不足。已有国产材料产品主要面向中低端市场，高端产品基本依赖国外。细分领域均有一定短板。前道工序材料中，高端光刻胶、CMP抛光材料、电子气体的国产化率依然低。

后道工序材料：在国内市场驱动下，已经成长起深南电路、珠海越亚等一批具有一定行业竞争力的后道材料企业，带动键合丝、引线框架、封装基板、塑封料、导电黏胶等重要后道封装材料逐步发展。

2 日本集成电路材料产业发展经验

一流的企业造就一流的产业，龙头企业的发展促进形成 良好的产业生态，日本集成电路材料产业优势得益于优质的龙头企业、产业政策的支持以及精益求精的日本制造理念。

2.1 企业大多最初从事化学工业，深耕某一项技术，并且专注于技术的高端化及建立综合优势

大部分企业由化工领域扩展到集成电路材料领域。从日本集成电路材料优势企业发展历史来看，半导体硅片和光刻胶巨头信越化学，1926年成立并生成氮肥，1960年开始生产高纯硅，1979年生产IC掩膜板用合成石英基板，1998年实现光刻胶产品商业化，2001年开始300mm大硅片的商业生产，2007年开发出最先进的光刻掩膜版；住友化学1958年进入石油化工领域，生产乙烯及其衍生品，1998年开始 MMA丙烯酸项目，并涉足光刻胶领域；日本合成橡胶（JSR） 自1960年代开始生产丁二烯及合成橡胶SBR,1979年开始销售负型光刻胶，1997 年微电子光刻胶工厂竣工，专研光刻胶等半导体材料领域。由此可见，大部分源自于早些年从事的石化产业，随着产业发展，聚焦精细化工领域，将业务扩展到半导体材料。

深耕某一项技术，如聚合物技术、精密加工技术等。从企业研发路径来看，光刻胶领域，如日本合成橡胶（JSR）, 其企业技术原点即“高分子技术+精密制造技术”，以深耕研发革新高分子技术为核心，辅助以精密加工技术，并致力于与光化学、无机化学、精密加工和生物技术相结合的新技术领域，促进产品的多样化和产业化，保持了在光刻材料（ArF、KrF、i线光刻胶）以及CMP材料领域的领先地位。IC引线框架领域，如三井高科，是一家1949年创立模具制造销售为主的企业，长期致力于精密加工技术，自始至终发展精密模具制造，并将这一技术拓展到半导体领域，自1969年便利用冲压法批量生产IC引线框架。

专注于高端技术或者致力成为涉及多领域具有综合性优势的大企业。如三菱气体化学（30%）、昭和电工材料（30%）的用于封装的铜箔压层板，揖斐电子和新光电气的有机基板等，这些企业利用世界一流的技术，成为行业第一；有的企业涉及多个领域（如设备、工艺、材料等），通过提供多种材料为客户提供综合性的解决方案。最具典型性的就是昭和电工材料，其通过联合国际财团的方式，成功为多家客户提供多种材料。提供铜箔压层板和塑封材料的住友电木株式会社也是其中的典型代表。

2.2 产业政策致力于提高产业国际化水平和整体竞争力，并且更注重材料的应用和产用结合

致力于提高材料产业国际化水平，提高整体竞争力。在IT材料领域，日本充分借鉴核心技术黑箱化及外围技术标准化、公开化的国际商业经营成功模式，促进相关领域国际标准的确立，并依托内容产业的庞大市场和技术优势，加大人才培养力度，以达到与美国相同的GDP产出比例为目标，从技术和产业方面提高整体国际竞争力。

重视材料应用环节的产业合作机制。材料成功的重要关键之一是材料的应用，而应用是下游企业的专长。日本集成电路材料企业通过紧密的联盟实现上下游企业知识的分享、合作开发和迅速反馈迭代。日本材料界经常会和下游厂商、设备厂商等形成排他性的联盟。日本的产官学合作体制即产业 界、政府和学术界合作的科技发展体制在促进科研成果产业化方面发挥了重要作用[2]。通过生产企业和应用企业间的合作机制，推动材料生产厂商和用户厂商以对等形式进行共同开发、共同生产，促进材料成果加速进入应用端，形成良性循环，快速实现成果转化和产业化。

2.3 发展理念重视长期投入和长远价值，追求精益求精

重视长远价值。日本材料产业对材料项目的长远价值管理十分重视。由于材料产业研发周期长，产业化周期更长，一个材料项目的财务回报必须拉长时间线来评价。日本对于材料项目在时间上有很强的容忍性，更看重材料项目长期表现的管理，而非短期财务指标，这点也造就了日本产业在一些集成电路材料上的全球地位。

追求精益制造。集成电路材料多是液体、流体、粉末，产品最初的形状不是固定的，因此实现优化的标准非常多，且非常复杂，日本工人基于自己的经验和直觉，将无法实现标准化的“隐性知识”、“技巧”最终演变成“匠人、工匠精神”，因而在技术上有很强的发展。日本人讲究“物造”精神，在制造方面精益求精，对于材料制造产业，可以传承几代，大部分企业深耕一细分领域达20年以上，部分企业如三井高科的引线框架发展已有50年以上，通过数十年的技术细节优化，量变引起质变，最终建立了短期内难以逾越的技术鸿沟和创新壁垒。

3 政策建议

企业方面，推动集成电路材料领域“龙头”企业、“专精特新”企业培育。一是鼓励支持中国中化等大型化工央企，投入集成电路材料相关资源布局大硅片、高端光刻胶、CMP抛光液等落后较多的前道材料领域，对标日本合成橡胶（JSR）、信越化学等全球头部企业，做好重点战略材料的中长期研发储备，培育前道集成电路材料“龙头”企业。二是利用好基金等资源，发挥市场作用，支持集成电路材料领域“专精特新”企业发展，以日本高端产品的技术指标和品质为目标，坚持在某一细分领域磨砺技术，深耕细作，推动在有一定产业基础的后道集成电路材料领域逐步迈向高端水平。三是联合涉及集成电路材料多个领域的优势企业，在有条件时，成立集成电路材料领域的大型综合企业，集中优势力量，为国内集成电路产业提供材料的综合性解决方案。

产业政策方面，应重视提升整体竞争力、重视材料应用。一是致力于从技术和产业两方面提高整体竞争力。一方面，利用后发优势，以外围技术标准及核心材料产品为切入点，逐步突破其核心技术壁垒，获取其核心技术路径；另一方面，要加强国内集成电路材料企业对其核心技术的保护，对外围技术的标准化，学习日企公开化的国际商业经营成功模式，提升本土集成电路材料企业的竞争力。二是在集成电路材料的应用环节集中发力。发挥好集成电路材料生产应用示范平台和集成电路材料产业联盟作用，加强产业链协同创新，促进材料界和下游厂商、设备厂商等形成排他性的联盟，加大力气推动产用衔接结合，实现上下游企业知识的分享、合作开发和迅速反馈迭代。

发展理念方面，应更重视长远价值及精益制造。一是提升集成电路材料领域政策、资金的长期性。发挥好新材料首批次等政策作用。加强对材料项目、企业的长远价值管理，多一些耐心，减少浮躁。二是加强精益制造、“工匠精神”的宣传和实践。树立高质量企业和产品典范、标杆，提升企业和工人对于高质量的理念追求，加强对细节质量的把控，对于企业长期专一的质量理念传承。同时，要调动资源，营造良好氛围，支持坚持深耕某一领域的企业长期发展。