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我国半导体与显示产业发展痛点战略研究
发布时间: 2021-05-20 09:33 | 【 【打印】【关闭】

  由于半导体的重要战略地位,大国之间关于半导体的“战争”从未停止。上世纪八十年代,美国制裁日本半导体,几乎摧毁了日本的芯片产业;2018年,美国与中国打了一场贸易战,以华为为首的中国企业集全国之力最终度过了这场劫难,但却赢得异常惨烈;2019年7月1日,日本政府宣布将限制对韩国出口三种半导体材料。

  日韩之争暴露了韩国半导体和显示产业发展的局限性和受制于人的无奈。反观国内,我们在这两大领域面临着有过之而无不及的困局。纵观全球半导体产业链,日本半导体材料占据全球市场的半壁江山。SEMI(国际半导体产业协会)的数据显示,以信越(ShinEtsu)、胜高(SUMCO)等为代表的日本企业在全球半导体材料和制造设备市场所占的份额分别高达52%和30%。我国无论是硅晶圆、光刻胶、高纯氟化氢等材料,还是真空蒸镀机、显影机等设备都处于严重受日本制约的被动地位。以“国货骄傲”华为为例,据统计,华为手机P30 Pro制造成本的23%来自日本,这也充分说明日本在我国半导体产业链中正处于不可或缺的地位。

  有机发光显示器(OLED)作为第三代显示技术,随着苹果iphone OLED应用提前至2017年,未来OLED渗透进程将明显加速。据全球显示领域权威咨询机构DSCC(Display Supply Chain Consultants)统计显示,2018年OLED占显示面板市场的49%,预计到2022年占比可达62%。日本企业在OLED多种关键原材料和组件生产中都占据着重要的地位。全球90%以上的OLED基础材料含氟聚酰亚胺出产于住友化学、昭和电工等日本企业,且质量被认为是全球最好的;全球OLED小分子发光材料的主要供应商为日本出光兴产和三井化学;OLED玻璃基板主要产自日本电气玻璃公司、蒸发掩膜则主要产自大日本印刷(DNP)公司。而对于生产OLED面板的关键设备蒸镀机而言,日本佳能(Canon Tokki)、爱发科(Ulvac)更是享有绝对话语权。相比于日本的垄断性地位,我国原材料产业极端匮乏,且多数提供原材料中间体和单体粗品等低端产品。为数不多的企业进入到高端原材料产品生产阵营,但市场占有率根本无法与日本企业抗衡。

  半导体争端为我国半导体及显示产业敲响警钟 

  (一)中国半导体产业短板明显,短期内难以摆脱日本垄断

  半导体作为尖端技术和高附加值产业备受各国关注,并已逐步发展成全球经济增长的支柱型产业。其产业链十分繁复,环环相扣,缺失任何一环则影响终端产品性能甚至产业全局定位,可谓牵一发而动全身。因此,上游关键材料与高端设备直接影响下游应用的竞争力,关系到半导体产业的发展命脉。中国半导体产业因原材料和制造设备严重依赖进口,导致产业发展存在很多薄弱环节甚至空白,故而常被冠以“大而不强”的形容词。从材料角度来看,硅晶圆、光掩模、光刻胶、及各种气体是半导体晶圆制造成本中占比最高的几种材料。

  硅晶圆是半导体制造占比最大的材料之一,仅日本信越、胜高两大巨头则瓜分全球一半的市场份额。8英寸和12英寸硅晶圆是市场的主流,虽已有国内企业在大尺寸硅晶圆领域实现零突破,但面临巨大的市场需求,国内自给能力明显不足。

  光掩模和光刻胶是光刻工艺的核心材料,而光刻工艺是直接决定芯片制程水平和性能水平的重要环节。这两种材料的全球顶尖技术都受到日本掌控和封锁。国内高端光刻胶产品的自主供应量不足30%。此次韩国重点受限的EUV(极紫外)光刻胶是当前国际最高水平的产品,以日本JSR(日本合成橡胶)的技术最为见长。我国目前的技术水平与之相差几代,产业上也远没有达到如此高端的产品需求。光掩模的国产化情况同样不乐观,国内厂商仅能满足中低档产品市场需求,高端产品难以摆脱进口现状,技术方面与国外先进水平存在较大差距。

  高纯氟化氢气体是半导体刻蚀环节广泛应用的材料,芯片级氟化氢对金属离子含量要求极为苛刻。国内集成电路企业生产所需多由日本进口,国内尚无企业实现规模化生产供应,仅浙江凯圣进入产品测试验证阶段,真正实现国产替代还需时日。

  此外,配套设备方面,尽管国内企业在PECVD、氧化炉、抛光机等产品方面取得突破性成果,对比日本在清洗、涂布显影、刻蚀、研磨及测试设备等产品上建立的全面优势,我国仍处于明显的劣势。

  整体来看,中国半导体产业存在诸多短板,多种关键原材料和设备受到日本制约。为避免日韩贸易战“悲剧”在我国重演,亟需通过提高核心材料及设备的国产率,减轻中国半导体产业对日本的依存度。

  (二)我国显示产业链条有失完整,日本占据上游领域制高点

  随着5G技术的全面发展,OLED凭借其自发光、更轻薄、成本低等特性,成为5G用柔性折叠屏的不二之选。搭载5G顺风车OLED一路高歌猛进,甚至在2019年2月份股市大盘震荡调整的期间,OLED概念板依然保持上涨,吸引了来自科技、金融等众多领域的高度关注。

  从OLED完整产业链来看,我国企业多处于中游和终端应用环节,以京东方和华为为首的企业引领着为我国OLED中下游技术的快速发展。在上游关键材料及关键设备领域,我国企业分布则非常少。然而,从传统显示向OLED显示的跨越过程中,很多技术环节是共通的,核心材料才是促成OLED产业发展的关键所在。

  以柔性显示OLED必须的关键材料来看:第一,日韩贸易战的焦点之一氟化聚酰亚胺方面,我国目前只有实验室技术储备,产业化还处于空白状态;第二,有机发光材料的应用是OLED与LCD最大不同,我国的吉林奥来德、瑞联新材等企业已有量产,但长期以来无法打开市场,80%的市场份额由日本厂商把持;第三,偏光片是OLED面板的重要材料之一,也是我国国产化最困难的领域之一,中国品牌占据全球市场大约1%~2%,占据国内市场也只有9%左右。第四,玻璃基板领域我国虽有东旭光电被称为全球第四强,但全球市场份额不到12%,大幅落后日美企业。从设备制造上来看,我国还没有面向产业化的成套OLED生产设备制造厂商,关键设备和整套设备的系统化技术等都掌握在日本、韩国和欧洲企业手中。

  总体而言,中国作为OLED产业的中游以及终端产品的强大供应商,占据了面板和手机等产品巨大的市场份额。然而,联想韩国的产业情况就会发现,我们有多大的市场规模,也就意味着我们对原材料的依赖性有多大。因此上游原材料和关键设备领域占位缺失将成为我国的一个巨大隐患。

半导体及显示产业发展建议 

  贸易争端让我们看到了国有品牌可以走得更远的机会,也更多地促使我们反思中国在半导体及显示领域内的站位和发展情况。我国要实现产业升级,成为半导体及显示领域的产业大国和技术强国,正视并消除自身弊端已经迫在眉睫。针对我国这两个产业存在的问题,现提出以下发展建议:

  第一,提前布局,落实技术储备。针对以半导体关键材料等为代表与国外先进水平存在较大差异的领域,我国可通过增加海外交流、注重人才培养等方式增强研发水平;通过扩大资本范围、鼓励社会参与等方式增加研发投入。以尽快落实技术储备,为进一步的技术发展和产品升级做好布局。

  第二,聚焦高附加值的核心产品,提升科技实力。针对以高纯度氟化氢为代表的低端产品过剩、高端产品空白的领域,我国可加快调整产业结构,通过免税申请、政府补助等多种方式鼓励有实力的企业加快高端产品研发,积极拓展高端产品业务。尽快打通我国在半导体、显示等领域内的全产业链。

  第三,加速技术成果转化,让高新技术真正为我所用。针对以氟化聚酰亚胺为代表的停滞在产业化道路上的领域,可通过鼓励高校与企业间加强沟通、企业间增加合作等方式帮助企业解决产业转化过程中的技术难点,加快推动技术成果的产业转化。

  文章来源:前沿材料公众号、新材料网

  文章链接:http://www.xincailiao.com/news/news_detail.aspx?id=593543

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