参考资料：SEMI大半导体网

作为电子芯片和系统应用的关键影响因素，先进材料的创新正受到产业界越来越多的关注和投入开发。首届先进材料论坛亮相SEMICON China 2021，论坛现场聚焦了全球产业领袖和专家，在全球增长最快的半导体材料市场，分享了先进材料领域的最新成果和发展趋势。

SEMI全球副总裁、中国区总裁居龙先生在开幕致辞中向各位芯片产业的追梦英雄们问好。今年是第一次将SMC（Strategic Material Conference）引入中国，本次先进材料论坛（Advanced Material Forum）由DuPont中国半导体光刻技术总经理吕志坚全程主持。

图片来源：SEMI微信

新形势下中国半导体产业挑战及机遇

从全球半导体产业来看，根据市场数据，2020年电子产品销售额和去年持平，但全球集成电路销售额有7%～8%的正增长，预计2021年会有持续8%左右的正增长。就国内集成电路设计产业销售情况来看，根据ICCAD 2020上发布的数据，2020年全行业销售预计为3819.4亿元，比2019年的3084.9亿元增长23.8%，增速比上年的19.7%提升了4.1个百分点。

根据SEMI数据，2020年全球半导体设备市场增长18%，达到近700亿美元，其中WFE约为600亿美元。半导体设备正增长有四个主要原因：第一是先进逻辑制程的投入，第二是Foundry的投入，第三是存储器，第四是中国市场的成长超过预期。随着中国新建晶圆厂项目进行及封测企业投产，2020年中国大陆半导体设备市场增长39.3%，首次成为全球最大的半导体设备市场。除了晶圆制造，封装测试设备也是正增长，甚至成长更快速。其中包括5G及一些新的智能应用需求带动，除了几家大厂之外，国内封装测试企业也快速成长，目前有超过上百家企业。

2020年全球半导体材料市场稳步小幅增长4.9%，达到553亿美元；2021年预计将再创新高，增长6.2%达到587亿美元。中国在2020年成为全球第二大半导体材料市场，并将在2021年维持这一市场地位。随着中国半导体产业的发展，中国半导体材料市场一直稳步成长。2019年中国半导体材料市场增长为3.4%至87.2亿美元。2020年增长12%至97.6亿美元，2021年预计增长10.5%至107.9亿美元，市场规模创历史新高。半导体材料领域日本占据主导地位，目前中国半导体材料自给率为10%～15%，同样我们有重大的供需之间差距。差距就是机会，有挑战就有机遇，有危机就有转机。相对于技术门槛较高的装备企业，材料有很多细分领域，对中国企业来讲是比较好参与的，因为材料市场在中国将持续稳定的成长。

国内半导体产业与国际先进水平仍有较大差距。封装测试领域方面，我们和国际领先的技术差距较小，但其他领域还是有一定的差距。从制造上来看，就Foundry芯片代工技术节点而言，国内晶圆厂和国际领先的晶圆厂存在着差距。半导体产业是一个需要长期投入、坚持和有耐心的行业，需要国际间的合作共赢，不断创新技术和产品应用，不是光靠钱就可以砸出来的。”

半导体产业是一个关键战略性产业，对于整个人类文明进步，国家科技乃至大国国力的体现都有着巨大的影响。展望未来，2021年预测有8%～10%的正增长，主要领域在智能手机、汽车电子、个人电脑以及数据中心。今后数年半导体产业将维持正增长，其动能来自于智能应用，包括智能数据、智能交通、智能制造、智能医疗和IoT等领域。芯片使智能应用成为可能，正如我在去年乌镇的“世界互联网大会”发言上所打的一个比喻：缺了芯片的互联网，将是“互不联网”；缺了芯片的5G，将是“了无生机”。芯片的重要性不言而喻。

台积电质量暨可靠性副总经理何军博士通过视频的方式，分享了“Enrich Material Partnership for Industry Business Continuity”。他指出，随着制程节点的不断缩小，半导体制造的工艺窗口越来越紧，任何原材料的微小波动都可能直接影响半导体产品的稳定性。以可持续的方式持续提高集成电路的效率和最大化其价值是我们行业对社会的责任。我们要通过合作、协作和透明的方式发展产业并对整个供应链负责，材料是创新的推动者，芯片制造商们通过与材料供应商合作，提高包括上游部件在内的原材料质量，以确保偏差在下游工艺公差范围内。对于先进封装技术来说材料是关键。目前TSMC的先进封装方案包括InFo, CoWos, SoIC_WoW及SoIC_CoW；下一个挑战的方案是3DFabric™。

何军博士强调，增强数据的质量以提高分析报告的有效性、加强生产纪律、加速周期时间是推动“负责任的供应链”、提升行业竞争力的关键所在。

上海新昇及新傲科技董事长、上海硅产业集团（NSIG）执行副总裁李炜在报告《全面推动国产硅材料产业化》中，详细分析了全球及中国硅片产业的现况。硅片是半导体制造的必备材料，硅片在半导体前道材料中所占比例高达1/3左右，2019年半导体硅片市场总额112亿美金。目前，12英寸和8英寸的硅片所占比例达近90%。然而硅片产业是中国半导体供应链中本土产量最低的领域之一，尤其是12英寸的硅片。近来本地工厂扩张的需求不断提高尤其是12英寸产能，大多数本地晶圆生产商已经具备8英寸晶圆量产的能力，正不断努力将量产扩大到12英寸晶圆。李炜表示，NSIG的产品覆盖所有的技术节点，并供应给本地Fab厂，NSIG还宣布了再融资计划以扩大12寸晶圆的生产。

上海新阳半导体材料常务副总经理、总工程师王溯的演讲主题围绕《先进制程蚀刻后残留物清洗技术》展开，他指出，蚀刻后残留物清洗是伴随整个晶圆制造过程中的关键步骤，如封装、存储、逻辑及MEMS等其他工艺步骤占到整个晶圆制造工艺步骤的20%-30%。王溯介绍了蚀刻后残留物清洗的原理，通过氧化、打碎残留物、膨胀/溶解、去除残留物等步骤达到不损伤薄膜的同时去除残留物。随着半导体元件的高度集成化和芯片尺寸的缩小化，先进制程采用了新结构，引入了新材料，随之产生了新的清洗需求，对清洗液的高纯度无缺陷、介质兼容性、刻蚀速率稳定、水洗性的要求也更为苛刻。同时，缓蚀剂在清洗液中的作用至关重要，加入微量缓蚀剂即可防止或减缓介质的腐蚀。面对先进制程清洗液面临原电池效应、Hardmask蚀刻、缺陷产生、润湿性等技术难点，王溯在现场分享了解决上述难点的相应解决方案。

默克中国电子科技业务半导体事业部Intermolecular业务负责人王美良带来了《材料创“芯”，展望新一代半导体科技》，通过创新的材料应对半导体产业发展趋势，是默克看好的方向。数字化推动着半导体器件的创新，新器件创新也将带来更多对新材料的需求。王美良提到，DRAM电容器需要高带隙过渡金属氧化物和新型掺杂剂，以提高电容且降低漏电流。同时，金属氧化物及其混合物也是高效铁电存储器的关键材料。因为新型非易失性存储技术的发展，硫族化物开始被大量研究，被应用于PCM和OTS选择器中。2D硫族化物材料也成为许多器件的高迁移率通道材料候选。随着器件的缩小，对选择性的、原子级精确的沉积和蚀刻的需求增加，那么原子层蚀刻，表面处理和/或原子层沉积及他们的结合应用会越来越多。默克的创新材料促进先进工艺的发展，默克的电子科技业务正致力通过原子级超精密工艺，开发提供一系列材料和加速材料创新的服务，持续推动半导体技术与产业的演进。

上海市经济信息中心信息化研究所所长袁伟的演讲主题为《新时代新机遇 新挑战—世界经济格局与科技产业发展动态》，对新形势下世界经济形势与产业格局进行分析，并展望了数字化转型背景下科技产业的发展趋势。从经济发展宏观态势来看，经济正在复苏，同时风险犹存，还需改革深化。在产业格局层面，在全球化新一轮重塑中，全球产业链分工更趋向区域化聚集。袁伟提出数字化转型背景下科技产业发展的五大趋势：1）数字技术革命处于导入期后半段，重点前沿领域亟待突破；2）数字成为创新关键要素，社会正步入数字文明的奇点；3）传统产业数字化成为转型升级的关键，更大的蓝海处于全新的未知地带；4）科技创新由“任务导向”向“需求导向”转变，将更多赋能城市美好生活；5）协同创新生态加快形成，创新主体、要素、流程、模式正在发生重大变革。

徐州鑫晶半导体科技有限公司董事长郑加镇在其《国产硅片助力芯片制造创新》主题演讲中对硅片国产化现状做了详细分析，300mm硅片出货经过2017和2018年快速增长，2019年回落2%， 2020年增长约8%。受益于5G、AI、云计算、新能源汽车等终端半导体产品技术升级的需求拉动，对300mm硅片需求在 2021年将突破700万片/月。然而国内硅片有效产能爬坡远落后于芯片，先进制程工艺硅片仍依赖进口。新的集成电路工艺技术和应用与硅片是不可分割的，硅片技术工艺与芯片制造创新应同步发展。郑加镇指出，自主装备能力、技术和专业人才队伍是国产硅片产业化的三大制约因素，也是硅片新进入者亟待突破的三大壁垒。瞄准主流工艺需求，鑫晶半导体工艺研发路线由28nm入手，对标全球前五大供应商产品指标，制定各个先进制程的指标，持续推进先进制程工艺研发，支撑中国集成电路制造产业的发展，加快大硅片的国产化进程。