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电子信息材料:向高端系统推进

  在“十二五”期间,为支持七大战略性新兴产业之一——信息技术的高速发展,提高产业竞争力,国家《新材料产业“十二五”发展规划》提出了集中力量实施电子信息功能材料专项工程的任务,要求提高相关配套材料的国产率,获取原创性成果,加快创新成果产业化和示范应用,力争掌握一批具有自主知识产权的核心技术。该专项涉及的相关材料产业化现状究竟怎样?实现该专项的难度到底有多大?带着这些问题,记者为此采访了多位业内专家。
  半导体材料高端产业化需时日
  芯片是电子设备中最重要的部分,而半导体硅又是芯片制作非常关键和基础的材料。“做芯片要消耗很多硅材料,硅材料的品质、成本对整个芯片的影响非常大。”某半导体国内领先企业研发经理告诉记者。目前,硅片的发展趋势是大直径化,12英寸和8英寸硅片已成国际主流,但目前我国12英寸硅片基本依赖进口,8英寸硅片也只能少量供应。
  “一个产业光发展下游,而上游完全依赖进口是很危险的。”该研发经理说,我国硅片技术没有走向产业化的原因有两方面,一是硅片厂投资巨大,10万片规模的企业就需要投资30亿元;二是市场开拓难度大,这一行业基本已被国外公司垄断。此外,国内企业研发出的产品还会直接面临国外企业的打压。
  “大直径化是一个非常艰巨的过程。我国在这方面引导力度还不够。”该研发经理说,国家希望到2015年国内半导体企业完成8英寸硅片本土配套20%,12英寸需要的时间则更长。目前国内已经形成了一批优秀的硅片生产企业,如有研硅股、宁波立立、上海新傲、河北普兴、南京国盛等。他认为,只要国内形成一个良好的产业发展环境,逐渐消除国外设置的障碍,实现产业化目标就有希望。
  在半导体领域,除了常用的硅,氮化镓、碳化硅等第三代半导体材料目前也很受追捧。圣邦微电子有限公司经理谭磊告诉记者,能掌握利用这两种材料的国内公司尚不多,但其独到的特性正是功率半导体所需要的,因此开发碳化硅和氮化镓材料正面临好时机,可以直接参与世界最先进元器件领域的竞争。目前氮化镓多属低端应用,更高端的应用则比较薄弱。碳化硅技术主要在美国和日本,国内可以做出样片,但代际落后于人,它的产业化同大尺寸硅片一样,尚需一段时日。
  电子环氧封装料提升性能弥补短板
  电子器件和集成电路要保持良好的性能和长期稳定,必须进行封装和绝缘处理,电子级环氧树脂是最常用的绝缘与封装材料。中国环氧树脂行业协会秘书长杨宪一告诉记者,2000年以前,我国电子级环氧树脂基本依靠进口。经过十几年的发展,目前我国的环氧树脂产量已进入世界前三位。目前蓝星无锡树脂厂、昆山南亚、广东宏昌、巴陵石化等企业都能生产用于关封料的双酚A类环氧树脂,此外用于集成电路的邻甲酚环氧树脂以及可以提高覆铜板耐热性的酚醛类环氧树脂等也均已国产化。
  “当然,跟国外一些大牌环氧树脂工厂相比,国内产品还有很多不足的地方,有些品种还需要进口。”杨宪一说,为了适应电子产业越来越高的要求,环氧树脂产品在耐高温、透气性、强度、环保等方面上还有很多需要改进的地方。以前溴作为阻燃剂,会掺在一些电子级环氧树脂中。但溴对环境有影响,因此要用磷、氮等取代含溴的环氧树脂。
  此外,环氧树脂不能单独使用,必须和固化剂结合使用。而我国固化剂发展相对滞后,这也是环氧树脂应用的一条“短腿”。
  导电材料有机高分子有前景
  导电材料也是电子信息产品中很重要的一部分,在这方面,华中科技大学凝聚态物理研究所所长姚凯伦比较看好有机高分子材料。他告诉记者,有机高分子一是可以跟现在的化工材料复合起来,做导电塑料、导电橡胶、导电涂料等;二是因其很轻,可以应用在航天传感器件、元器件、电池材料等。目前聚乙炔、聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯等导电高分子材料已经有了广泛应用。
  “但缺点是其力学性能不够好、化学稳定性不佳,还不能大批量生产,所以成本还比较高。”姚凯伦认为,如果能进一步提高复合材料的性能,有机高分子材料的发展前景也应该不错。
  此外,电子信息功能材料专项工程还提出了平板显示用材、传感探测材料、新型元器件材料等的研发和产业化方向。谭磊认为,专项工程所列出的这些材料不只是与信息功能相关,而是与整个电子产品行业、尤其是新能源和高能效有关。只有完整地配套这些材料,电子工业才可能持续健康地发展。