眾所周知，芯片制造流程非常復雜，需要上百種設備，上百種材料，上千道工序。

目前全球沒有一個國家能夠獨立自主制造出芯片，不管是成熟芯片，還是先進工藝都不行，包括美國、中國、日本等所有半導體強國。

目前大家基本上都是整合全球供應鏈，比如找荷蘭買光刻機，找日本買材料，找美國買IP、設備、EDA等。

荷蘭的光刻機占全球85%的份額；美國的EDA、IP占全球80%+的份額，另外在半導體設備方面，美國占50%左右份額；

而日本在半導體設備上占30%左右份額，而在半導體材料上，則處于壟斷地位，占60%左右的份額。

最重要的是，19種關鍵的半導體材料，日本壟斷了其中的14種，何謂壟斷？就是占了至少50%以上的份額。

如上圖所示，這就是半導體領域19種關鍵材料中，其中14種日本企業的占比超過50%，像EUV光刻機，日本更是拿下100%的份額。

EUV光刻膠，是與EUV光刻機搭配，用于7nm以下芯片的，也就是說一家芯片制造企業要想進入7nm以下工藝，除了要找ASML買EUV光刻機外，還要打日本買EUV光刻膠，否則也進入不了7nm，可以說是雙重卡著。


國產光刻膠實現量產

上海八億時空先進材料有限公司（以下簡稱“上海八億時空”）宣布了KrF光刻膠樹脂量產成功的好消息，并首次交付客戶量產級產品，標志著八億時空光刻膠樹脂開發工作邁出了具有里程碑意義的重要一步。

此前，八億時空聚焦KrF光刻膠樹脂的研發和量產，并取得重大突破。

截至2023年5月，公司研發團隊成功實現KrF光刻膠樹脂50公斤級別的量產，能滿足國內光刻膠客戶的需求，并正式向客戶出貨。

該樹脂各項指標優異，在金屬離子殘留控制（<1ppb/個）、樹脂分子量分布（PDI=1.40~1.50）等關鍵指標方面達到了較高水平,并且批次穩定性良好（重均分子量批次偏差±1.5%），產品主要應用于高溫工藝，高分辨率KrF光刻膠，同時，其高的Tg、優異的熱穩定性，也契合KrF厚膜光刻膠的應用。

上海八億時空表示：“鑒于目前國際形勢，國家大力倡導發展高端制造業，半導體高端制造材料的國產替代，刻不容緩。亟需國內公司在此領域做出突破，打破國外公司的壟斷，實現半導體材料的供應鏈自由。”


進口替代挑戰重重

高純氨廣泛運用于半導體產業、 LED、太陽能光伏（PV）等領域，主要通過物理提純獲得，通過先進的檢測設備、完善的檢測流程進行檢測，純度可達99.99999%。長期以來，國外企業在這個領域中占據著絕對的優勢。

浙江英德賽半導體材料股份有限公司副總經理趙曉蘭告訴記者，2010年以前，由于國內對高純氨技術還未完全突破，國內幾乎很少有涉足這個領域的企業。

“高純氨的生產，在設備選型、過程調試、運行、工藝的細節把控上，都有著嚴格要求，比如純度能否達到，因為產品中的雜質跟空氣當中的組分是相同的，比如氮氣、氫氣、一氧化碳、二氧化碳等這些空氣中的成分，如果設備運行密封性差一些，純度就很難達到標準。”趙曉蘭表示。

2013年，英德賽高純氨第一條生產線量產，第一步就達到了國標6N4，即99.9999%的標準；第二步就做到了99.99999%，達到國際先進水平。

技術達到了，但是進口替代的挑戰才剛剛開始。

據了解，國產化替代進口，在初期的推廣很難，因為高純氨在整個制程上起到很關鍵的作用，如果使用以后做出來的芯片，或者外延片有問題，那將承擔巨大的風險，不僅產品報廢，嚴重的甚至會損壞生產線的機器。

因此，怎樣讓下游企業放棄技術已經十分成熟的國外產品，轉而使用國內產品，前期的推廣充滿了困難。

趙曉蘭至今還記得，2015年，她和技術人員一起到某下游廠商推廣高純氨。甫一到達，廠商就來了一個“下馬威”，指著前端純化器說，看到這個了嗎？上一個高純氨企業弄出故障，導致大量的機臺受損，這是他們買新的賠給我們的，所以你們對產品有沒有信心？

為了保障萬無一失，趙曉蘭領著技術人員，在下游廠商的生產線外守了7天，每半小時巡檢一次記錄數據。最終的結果，上線數據和下線數據都十分優異，這也成為日后進口替代的一個成功樣板。

“真正做到進口替代，過程是非常艱辛的，不僅是技術要過硬，管控也要好，對方方面面的要求都很高。同時，也需要大量的前期交流磨合。目前，我們合作的客戶包括美光、 華星光電、三安光電、隆基、惠科、晶科等，都是上市企業，還算達到了一個比較完美的結局。”趙曉蘭表示。

一個亮點是，隨著國內平面顯示和半導體集成電路產業迅速發展，我國對于高純氨的需求前所未有地增長，給了國產替代進口更多的機會。盡管近年來國際上以美國為代表的國家對中國實行半導體技術封鎖，但恰恰是這個時候，國內半導體產業迅速崛起，據行業交流，最初外企1000噸的生產線產能，以為已經是很大的產能了，而現在我國高純氨企業產線的規模也從最初年產1000多噸到年產幾千多噸。

作為國產高純氨的主要競爭對手，美國空氣化工、美國普萊克斯、德國林德集團、法國液化空氣和日本大陽日酸株式會社等企業入局早，市場認可度較高，但由于布局生產線時候過于謹慎，導致產能偏低，對于國內上萬噸的市場需求來說，九牛一毛。也正是因為如此，目前，國外企業在國內市場幾乎沒有很強的競爭力。

而龐大的市場需求，也讓企業對于產品種類、規模等做了進一步的布局，下一步，英德賽將繼續提升高純氨產品品質，研發更多的高純產品，將成為中國企業更高層次的技術研究。


以技術強勢破局

以技術強勢破局，打破國外壟斷的還有PVD納米涂層技術。

2002年，PVD納米涂層技術剛剛進入中國， 震驚了不少工業企業，一個小小的PVD涂層，卻能使材料的耐久性、硬度增加數倍，這在當時不可想象。

“PVD表面感性技術，是在原有材料的基礎之上，做了幾微米的一個薄膜，但能把整個產品的性能提高幾十倍，是翻天覆地的變化。”朱國朝告訴《華夏時報》記者。

比如，風電里邊的滾珠、軸圈、軸承，更換一次十分困難，需要將風電扇整個拆下來，特別是海中的風電，還需要面臨水和鹽的侵蝕，磨損率更高。使用金剛石涂層之后，不僅耐用程度大大增加，耐腐蝕、抗濕氣性也明顯提高。

而生活中常見的，比如光學鏡頭，使用減反模后，不僅不沾指紋，對平常下雨也有很好的防水效果，同時，還能增強鏡頭的透光率。

小投入換來大產出，這讓不少制造業企業怦然心動。然而，伴隨著新技術而來的，還有國外企業市場壟斷。對剛剛起步的中國PVD納米涂層企業來說，和國外產品差的是整整幾十年的技術積累。

不過，國外產品價格高、交貨期不穩定、服務不佳，這給了國內新興的企業的發展創造了機會。

也是在2002年，納獅成立，然而，這個國內首家PVD納米新材料企業，首先感受到的卻是被國外壟斷企業環伺的壓力。

“前幾年特別是壓力很大，那時候我們跟國外的技術永遠都是，國外先推出來一個技術，然后我們再慢慢再跟上。比如， 我們通過薄膜材料成分的晶格取向、結構排布，一點一點優化，慢慢來縮短跟國外技術的差距，在這個過程中，我們發現裝備在領先性上可能還有一定的差距，就反過來升級裝備，這樣針對某一個核心技術，一直形成良性循環，慢慢迭代優化。經過這幾年的發展，目前PVD技術已經進入一個平穩期，不會像前幾年那樣存在巨大的技術差距。目前，我們的技術跟國外差不多，甚至在某一些技術方面我們還領先于他們。”朱國朝表示。

通過不斷地技術追趕和創新研發，國內技術逐步達到國際頂尖水平。作為龍頭的納獅，自此成功將國際制造業巨頭歐瑞康巴爾查斯壟斷的高端納米涂層材料全面推廣到國內，讓上萬家制造業客戶產品擁有國際競爭力，填補了國內空白，解決了中斷多年納米材料卡脖子問題，實現了進口替代。

一個亮點是，在技術追趕中，中國企業也慢慢發現了彎道超車的優勢品類。

朱國朝介紹，比如，新加坡用彎管直過濾，能做出表面粗糙度十分光滑的薄膜，但是沉積速率特別低，一個小時僅能沉積0.3個微米。抓住這個痛點，納獅自主研發了高光弧，在表面粗糙度、沉積速率方面都有優勢，技術全球領先。

不僅如此，針對核心技術，最關鍵一點的是怎么去應用它，在應用方面，國內也領先于國外。比如，國內企業與客戶共同開發、量身定制，交貨期穩定，賬期短，都成為國內企業的競爭優勢。

“面對日益激烈的國際競爭，我們必須加快推進新型技術、實現高水平的科技自立自強，提升產業鏈的韌性和安全水平，提高制造業在全球產業分工中的地位和競爭力，確保我國大國博弈中贏得主動。”李子彬表示。

突破材料制造工藝的瓶頸

半導體工業領域中，ITO靶材的制造技術堪稱是核心技術之一，也是半導體工業中的支柱，沒有ITO靶材的支撐，那么如今的半導體工業就會陷入到困境之中。

除了半導體工業本身以外，ITO靶材的適用范圍非常廣泛，就連光伏發電都少不了它，可見它在當今工業體系中的地位之高。

認識到ITO靶材的重要性后，這項技術就一直在重點突破中。不過即便如此中國在ITO靶材領域也只做到了攻克中低端領域中ITO靶材的制造工藝，高端ITO靶材的制造工藝，中國一直都沒有實現突破，這導致中國的ITO靶材市場份額中，有48%都要依賴于進口，在進口企業中，基本都被美國和日本企業占據，這兩個國家也被稱為西方國家的ITO靶材產業核心。

這等于說在ITO靶材領域，中國已經被西方技術大國卡了脖子，因此在ITO靶材制造工藝中的瓶頸，就成了急需要攻克的技術瓶頸。

高端領域中的ITO靶材，在制造上顯得格外困難，沒有一定的工業基礎支撐是非常難以實現突破的，于是這也讓中國在ITO靶材的制造工藝探索上只能摸著石頭過河了。在ITO靶材專用的稀土材料中，對金屬純度要求非常高，幾乎接近于100%，因此在制造中這樣的提純環境只能在真空中實現，可見技術難度之大。

金屬材料的提純工藝中，最為重要的還是提純設備，這讓中國因為缺乏合適的提純設備，于是在最初的材料準備上就吃了虧。進入新世紀后，中國在金屬材料提純設備上屢屢實現了突破，這使得中國具備了在ITO 靶材制造的基礎，開始逐步實現了在技術瓶頸上的突破。

僅僅只是突破金屬的提純工藝，可謂是邁出了第一步。真正要實現ITO 靶材的工藝全覆蓋，中國需要突破的還有很多，從整體工藝上來看，靶材制造和濺射鍍膜這兩類工藝在技術上最為困難。

中國在材料制備工藝和生產設備上都是處于起步狀態，于是在不少西方國家看來中國離真正脫離西方國家的供應還很遙遠。

于是僅僅占據中國全部市場份額48%的進口ITO 靶材，卻占據了市場利潤的70%以上，這讓ITO 靶材的市場利潤大部分都流向了國外企業，在這種情況下中國選取了關鍵材料進行靶材制造工藝上的實驗。以何季麟院士為代表的科研人員，經過反復的實驗，終于在鉭鈮材料領域中取得了突破，這使得中國開始突破靶材制造工藝。

整個生產工藝中，難度系數最高的濺射鍍膜，可謂是在ITO 靶材制造工藝中的攔路虎。濺射鍍膜工藝盡管在原理上很簡單，可關鍵的制造設備卻很少有國家能夠獨立制造，這讓中國如何突破濺射鍍膜就成了問題。

為了突破鍍膜設備的制造，中國組織了數十家企業進行了聯合研發，在日以繼夜的實驗中，中國國產的鍍膜設備終于達到了技術要求，這讓國產鍍膜設備開始走上了濺射鍍膜的工業生產線。有了濺射鍍膜這一步工藝上的成功突破，中國終于有了打破西方國家壟斷的底氣。

隨著中國的ITO 靶材產品漸漸在性能上追趕上了進口產品，打破西方國家的壟斷也成了事實，于是進口的ITO 靶材產品出現了價格大幅降水，這有利于中國發展芯片和屏幕的制造工業，大量利潤開始回流到國內企業中。不僅如此中國還實現了在ITO 靶材產品上的出口，實現了出口創匯，這對于中國經濟來說是有非常重要的推動意義的，同時也證明了中國科研能力之強。