北京电子信息材料产业发展研究

编者按：

在人类社会的第三次技术革命中，以电子信息产业为代表的高科技产业异军突起，在整个国民经济中占据越来越重要的地位，并逐渐成为整个社会最重要的支柱产业。信息社会的到来，促使人类的生活方式、生产方式以及整个社会发展体系发生着深刻的变革，进而使人类认识自然、改造社会的速度、深度和广度得以拓展。

信息社会的迅猛发展，离不开信息技术领域相关材料的创新和发展。收集、存储、处理、传递和显示等各种电子信息材料的相继涌现，为信息技术的飞速发展奠定了坚实基础。电子信息材料领域的每一次创新，都是信息技术和信息产业前行的重要推动力。可见，关注和发展各种电子信息材料，是科技界的一个重要使命。

本期电子信息材料专题，通过有“点”有“面”的内容，呈现给读者电子信息材料相关领域的最新动态，

以助力电子信息产业走向更好的未来发展。

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北京电子信息材料产业发展研究

■ 文/刘 祯 蔡永香 北京新材料发展中心

电子信息材料是指用于半导体、集成电路、光电子器件和新型电子元器件制造的材料，主要包括微电子材料、半导体照明材料、液晶材料、激光材料、磁性材料、绿色电池材料等。这些基础材料及产品支撑着通信、计算机、信息网络技术等现代信息产业的发展。

电子信息材料作为基础性材料已渗透到国民经济和国防科技的各个领域。“十一五”期间，我国电子信息材料的行业规模得到进一步发展，自主创新能力不断提高。2010年，我国从事电子信息材料研究生产的单位超过2500家，从业人员约30万人，电子信息材料行业总产值（销售收入）较2009年增长30.5%，达到1730亿元。

一、我国电子信息材料产业发

展现状及趋势

1.微电子材料

微电子材料主要是指用于集成电路等电子元器件制造的相关材料，包括硅（Si）、砷化镓（GaAs）等半导体材料、工艺辅助材料及相关配套材料等，目前，S i材料是整个集成电路产业的基础。

从产业链角度分析，集成电路制造过程包括晶圆制造、前道工艺和后道工艺3大部分。晶圆制造包括单晶硅生长、切片、抛光、清洗等步骤，前道工艺包括外延生长、光刻、刻蚀、离子注入等工艺流程，后道工艺包括划片、压焊、封装等步骤，整个工艺过程及典型材料企业如图1所示。

①在晶圆制造工艺方面，主要包括直拉硅单晶和区熔硅单晶。目前,国际上8英寸、12英寸直拉硅单晶抛光片是集成电路芯片制造的主流产品，国内硅单晶制造企业仍以小尺寸（6英寸及以下）直拉硅片为主，北京有研半导体材料股份有限公司（以下简称“有研硅股”）的8英寸直拉硅单晶技术已取得突破，并形成了一定的批量供货能力，12英寸的直拉硅单晶的研发和产业化也取得了初步进展，未来的攻关方向将围绕大直径、高平整度等关键技术进行。区熔硅方面，6英寸、8英寸高阻区熔单晶硅片是未来区熔硅单晶发展的重点方向。

②在集成电路前道工艺中，涉及到许多关键工艺辅助及配套材料，主

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图1 集成电路的工艺过程、关键材料及典型企业

要包括离子源、光刻胶、光刻胶配套试剂、高纯化学试剂、电子气体、靶材等。目前，北京中科信电子装备有限公司在开发出100n m离子注入机的同时，率先实现了配套离子源的国产化；高纯化学试剂生产企业主要集中在上海、苏州和江阴地区；宁波江丰电子材料有限公司8英寸及以下半导体制造靶材已实现产业化，12英寸靶材也已通过用户评价，具备批量供货能力。总而言之，集成电路前道工艺相关材料已初步实现了国产化，但高

端材料仍依赖进口，如高档光刻胶、12英寸以上靶材等，未来相关材料主要向线宽达0.13μm甚至更低的技术方向发展。

③在集成电路后道工艺中，相关配套材料主要包括键合丝、塑封料、引线框架等。目前，键合丝主要产品以键合金丝为主，国际上，日本占领了全球键合金丝近一半市场，而我国大陆北京达博有色金属焊料有限责任公司、山东贺利氏招远贵金属材料有限公司的键合金丝也已被用户接

受。受贵金属金成本过高的影响，未来键合丝的发展方向是开发出键合铜丝、键合银丝等，以替代价格昂贵的键合金丝。我国大陆塑封料、引线框架生产企业多为合资或外资企业，主要分布在长三角、珠三角一带，环氧塑封料正向着高纯度、高可靠性、高导热、低膨胀等方向发展。铜合金引线框架仍是封装的主要发展方向，随着封装密度的提高和封装体积的减小，引线框架正向短、轻、薄、高精度、小节距方向发展。

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2. 光电子材料

光电子材料是指在光电子技术领域应用的，以光子、电子为载体，处理、存储和传递信息的材料，包括半导体照明、液晶显示、激光器、光纤、光电探测材料等。(1)半导体照明

2010年，我国半导体照明产业规模已达到1200亿元，其中上游外延芯片产值50亿元，中游封装产值250亿元，下游应用产值900亿元，并已初步形成珠三角、长三角、北方地区、江西及福建地区4大半导体照明产业聚集区，我国85%以上的LED企业分布在这些地区。我国大陆半导体照明的特点是中游封装和下游应用产业优势明显，但上游外延材料及制备工艺与国际水平差距较大，同时在标准和检测方面远远落后于产业发展的需求。

在上游LE D外延材料方面，我国外延材料生产企业多集中在中低端，产值相对较小，2009年，大陆排名前10位的LE D外延片生产企业销售额总和不及台湾晶元光电股份有限公司1家的年销售额。

在中游封装方面，我国目前有约2000家的封装企业，这些企业主要占据着中低端市场，占全球封装总量的70％。众多LED封装企业、配件生产企业主要分布在珠三角、长三角地区，但整体技术水平相对较低，缺乏具有国际竞争力的大型企业。

半导体照明材料是光电子材料的重要组成部分。半导体照明包括发光二极管（LE D）和有机发光二极管（OL E D）。半导体照明产业链由上游LE D材料和芯片、中游封装、下游产品应用和工程应用组成（图2）。

图2 LED产业链中的工艺过程、关键材料及典型企业

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在下游应用方面，我国的产业主要集中在LED显示、LED背光、景观照明、室外照明、室内照明等方面。L E D 显示方面，2009年国内LE D显示屏行业的市场规模已超过100亿元，随着LED显示屏向超长、超宽、超大屏的方向发展，L E D管芯的发光、显色一致性、可靠性也面临着更高的要求。我国的LE D背光产业，主要集中在长三角和珠三角地区，其技术主要向着薄型化、高功率、低功耗、无边框化的方向发展。景观照明、室外及室内照明LED技术则向着提高光通量、解决大功率灯散热问题、优化照明器具设计、降低每瓦成本的方向发展。

与无机LE D相比，O L E D具有低成本、面发光、厚度小、质量轻、可实现柔性照明等优点，是一种全新的“绿色”光源，但OLED照明技术发展一直相对滞后，目前尚处于实验室研发和技术储备阶段。

O L E D （PM O L E D），一种是有源驱动型OLED（AMOLED）。PMOLED 方面，目前全球中、小尺寸PMOLED技术已成熟，并广泛应用于手机副屏、M P3、仪器仪表等。全球真正投产的PM O L E D生产线共有13条，主要厂家包括台湾莱宝亚太光电有限公司、韩国三星电子公司、日本的东北先锋株式会社与TD K株式会社、昆山维信诺显示技术有限公司（以下简称“昆山维信诺”）等。A M O L E D方面，主要处于研发和中试阶段。目前全球AM O L E D生产线在建及建成的共有8条，其中真正实现量产的仅有三星1家，其产品主要应用于手机屏。

我国目前投产的主要是PMOLED生产线，AMOLED还处在中试阶段。昆山维信诺是我国大陆第一个实现PMOLED大规模出货的量产企业，年产能约为1000万片（1～2英寸），其2010年第3季度PMOLED出货量占全球PMOLED出货量的19%。此外，四川虹视显示技术有限公司、彩虹集团也建设了PMOLED生产线，但均没有实现批量生产。在PMOLED量产的同时，昆山维信诺和昆山市工业技术研究院建成了国内第一条AMOLED中试生产线，大陆其他企业也纷纷启动AMOLED的研发和生产线建设。上海天马微电子有限公司在现有4.5代TFT-LCD的产线上，启动了AMOLED的研发和中试；彩虹集团在佛山计划投资建设4.5代AMOLED中试线；京东方科技集团股份有限公司也与电子科技大学（成都）建立联合实验室，积极布局AMOLED的研发和产发展大尺寸AMOLED、OLED柔业化。

性显示是未来全球OLED产业发展的重点和热点。

随着OL E D显示产业的快速发展，O L E D关键材料的技术突破和产业化也逐渐被重视。O L E D关键材料主要包括传输材料、阻挡材料、注入材料和发光材料。其中传输材料、阻挡材料、注入材料国内已有企业能配套生产，包括北京维信诺科技有限公司（以下简称“北京维信诺”）、吉林奥来德光电材料股份有限公司、西安瑞联近代电子材料有限公司等。发光材料方面，北京维信诺突破国外技术专利封锁，开发出了具有自主知识产权的发光材料，部分型号的发光材料已配套应用在维信诺OLED显示屏上。(4)激光器

全固态激光器是由半导体激光器作为泵浦光源的固体激光器，它集半导体激光器和固体激光器的优势于一体，具有体积小、质量轻、效率高、性能稳定、可靠性好、寿命长、光束质量高等优点，是激光技术的未来发展的重要方向。全固态激光器主要由激光晶体及大功率半导体激光器组成。近几年来，国内高性能大功率半导体激光器的研发取得了一定的进展，但国产半导体激光器件的功率、寿命方面较之国外先进水平尚有较大差距，导致国内实用化高功率、长寿命半导体激光芯片主要依赖进口。我国在激光晶体制备技术方面处于国际先进水平，代表企业主要有北京雷生强式科技有限责任公司（以下简称“北京雷生强式”）、福建福晶科技股份有限公司、成都东骏激光股份有限公司等。国际上1000～2000W全固态激光器技术已成熟并大规模量产，国内目前批量化生产的大多是400～500W的全固态激光器，高功率、高光束质量的全固态激光器的开发及应用是未来激光器发展的重点。

(2)液晶显示

在显示器市场，T F T -L C D （薄膜场效应晶体管液晶显示器）已经取代CR T （阴极射线管）显示器成为主流产品，占到平板显示领域85%以上的市场份额。T F T -L C D液晶显示面板是液晶显示器的重要组成部分，目前大陆主要有1条6代、4条5代和3条4.5代TF T -L C D生产线量产，7.5代线、8.5代线也都在建设中。但是，目前占TFT-LCD面板成本70%的原材料（玻璃基板、液晶材料、偏光片、彩色光刻胶等）主要被国外垄断，如德国默克公司垄断着全球TFT-LCD液晶材料80%的市场，而全球80%的偏光片生产则主要依赖于日本企业的技术。(3)OLED显示

O L E D显示根据驱动方式的不同，可分为2种，一种是无源驱动型

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二、北京电子信息材料产业现状及优势

北京在电子信息材料研究方面聚集了中国科学院、清华大学、北京大学、北京理工大学、北京有色金属研究总院等优势科研单位，拥有有研硅股、彩虹集团、北京科华微电子材料有限公司、同方光电科技有限公司、京东方科技集团股份有限公司（以下简称“京东方”）等一批制造企业，在硅材料制备、集成电路制造、半导体照明、液晶显示等方面形成了一定的产业规模。

并实现了离子源的国产化；北京科华微电子材料有限公司建成了国内第一条具有自主知识产权的百吨级高档光刻胶生产线，填补了国内空白；有研亿金新材料股份有限公司已经具备了4～5英寸半导体制造靶材生产和批量供货能力，安泰科技股份有限公司的靶材制造也已进入批量化生产阶段。

③在集成电路后道工艺方面，北京达博有色金属焊料有限责任公司（以下简称“北京达博”）是我国拥有自主知识产权的键合丝研发和生产企业，在键合金丝稳定生产的同时，又进一步开发出键合铜丝、键合银丝等，以替代价格昂贵的键合金丝，目前北京达博占领了国内10%以上的市场份额；北京首科化微电子有限公司、北京中新泰合电子材料科技有限公司等企业的塑封料总产能约占全国的10%；北京康普锡威科技有限公司作为自主研发微电子封装用无铅焊料的企业，目前已在怀柔雁栖开发区兴建年产5000t无铅焊料基地。

了我国大部分具有自主知识产权的上游核心技术。在外延芯片生长方面，北京的同方光电科技有限公司主要开展大功率垂直结构芯片的研究，计划在顺义建设垂直结构LED外延片及芯片的大规模生产线。北京太时芯光科技有限公司在红光及黄光LED芯片的研发和生产方面，已初具产业规模。

②中游封装方面。彩虹集团公司在上地经济开发区建设的80K K /月的LE D封装生产线，已于2010年实现投产。同时，彩虹集团正在亦庄规划建设1000KK/月LED封装生产线，项目建成后，彩虹集团将成为我国LE D高端封装产业的龙头。

③下游应用方面。北京星光影视设备科技股份有限公司开发的舞台用LED新型灯具已在长安大戏院实现了示范应用。以北京利亚德电子科技有限公司（以下简称“利亚德”）、北京世纪澄通电子有限公司等为代表的20多家LED显示屏企业已初步形成产业集群，约占全国10%以上市场份额。利亚德在大尺寸LE D显示屏的基础上，进一步开发出大尺寸LE D电视，并小批量生产，预计到2013年将形成一定规模。北京申安投资集团有限公司的大功率LED户外照明（如LED路灯、高杆灯等）在技术、产业规模、市场认可等方面均居国内领先，由其实施的“高亮度LE D户外照明产业化示范工程”项目已被国家发展和改革委员会列入全国10大重点节能工程。(2)液晶显示

1.微电子材料

北京是我国微电子研发领域起步最早、实力最强的地区，初步形成了从基础研究到应用研究和产品开发的完整体系，在材料研发、集成电路设计、生产工艺、测试、装备等方面都具有明显优势，并具备发展集成电路产业的市场、人才等综合优势。

①在晶圆制造方面，有研硅股一直在国内处于行业领先的地位，目前已经掌握了国际上主流的8英寸、12英寸直拉硅单晶生长和加工技术，并建成了年产12万片12英寸硅单晶片的中试线，产品已提供给中芯国际集成电路制造（北京）有限公司（以下简称“中芯国际”）试用，并获得较好的评价。区熔硅方面，有研硅股已掌握了5、6英寸区熔硅单晶生长工艺，并建成了1条年产约25t的5、6英寸区熔硅单晶生产线。北京的中科晶电信息材料有限公司和中科镓英半导体有限公司的Ga A s半导体材料产能总和（按2英寸计算）可达年产170万片，约占全国总产能的80%以上。

②在集成电路前道工艺方面，北京中科信电子装备有限公司、北方微电子公司率先在国内开发出了大角度离子注入机、100nm等离子体刻蚀机，

2.光电子领域

(1)半导体照明

相比我国其它地区半导体照明产业集中在中游封装和下游应用环节，北京具有鲜明的区域特点，在上游研发和LE D外延材料生长、下游应用等方面独具优势，呈现哑铃型的产业发展格局。

①在上游研发和LED外延材料方面。国内半导体照明领域主要研发机构大多集中在北京，中国科学院半导体研究所（以下简称“中科院半导体所”）、中国科学院物理研究所（以下简称“中科院物理所”）、清华大学集成光电子学国家重点实验室、北大宽禁带半导体研究中心、北京工业大学光电子技术实验室等一批科研机构，聚集

依托北京经济技术开发区，北京正积极规划建设北京数字电视产业园。上游产业以京东方8.5代线液晶面板生产线为基础，聚集核心材料供应商，打造集核心零配件生产模组制造、销售为一体的平板显示产业基

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地。此前，京东方在京投产的主要是5代线，8.5代线于2011年9月底建成投产，成为我国大陆首条高世代液晶面板生产线。核心材料方面，美国康宁显示科技有限公司、日本住化华北电子材料科技有限公司、台湾东贝光电科技股份有限公司等玻璃基板、偏光片、背光源制造企业也陆续进驻园区。中游产业打造以冠捷科技集团、北京京东方视讯科技有限公司为代表的整机生产基地，延伸到下游则以新技术研发为主，建立数字电视内容制造、传播和数字示范平台为终端的数字电视创新基地，最终实现从原材料制造到整机生产的数字电视产业链构建。

此外，T F T -L C D配套关键材料如液晶取向剂、彩色光刻胶的国产化也在推进中。北京科华微电子材料有限公司研发的TFT-LCD专用光刻胶及配套试剂已进入中试阶段，计划到2013年建成年产百吨级的批量生产能力。液晶取向剂方面，北京波米科技有限公司依托中国科学院化学研究所，计划到2013年底建成年产150t液晶取向剂生产线，打破国外垄断。彩色光刻胶方面，清华大学和北京维信诺已有相关的研发和产业布局，目前产品已进入中试阶段。(3)OLED显示

光器市场开拓者，拥有从器件结构设计－外延生长－管芯工艺－器件封装－光纤耦合等全系列完整的半导体激光器工艺与生产链，具有完全的自主研发和批量生产能力。

激光晶体方面，依托中电集团11所的北京雷生强式成立于2001年，属中关村科技园区高新技术企业，也是我国目前激光晶体的大型生产企业之一。

全固态激光器方面，中科院物理所、中国科学院理化技术研究所、中科院半导体所等研究单位，在全固态激光器的研发上一直走在国内前列。北京国科世纪激光技术有限公司通过自主研发，推动全固态激光器的科技成果落地转化，在工业微加工用激光器制造方面处于国内领先水平。

二是材料企业和用户厂商之间缺乏合作联动机制，科技成果的转化与产业发展动力不足。电子信息产业具有工艺流程长、制造成本高等特点，高端用户厂商为减少风险，尽可能的选择国际知名企业作为材料供应商，而对国内自主开发的新产品缺乏信任。北京拥有如中芯国际、京东方等很多有实力的下游应用企业，同时又有如有研硅股、北京科华微电子材料有限公司、北京首科化微电子有限公司等配套材料企业，但他们之间没有形成紧密合作的机制，缺乏合作研发的能力。

三是产业链上下游发展不平衡，产业集聚优势不突出。相对于下游应用产业来说，上游材料制备技术难度较大，技术门槛较高，因此北京电子信息材料产业的上游发展相对落后，上游企业还远不能满足下游应用产业的

三、北京电子信息材料产业的

主要问题与解决措施

经过多年发展，北京电子信息材料产业已经具备了一定的基础和实力，在许多方面走在了全国的前列，形成了一批国内领先的重点企业，但总体而言，北京电子信息材料产业仍处于发展初期，在创新能力、合作机制等方面依然存在着一些问题，主要表现在以下方面。

一是自主创新能力相对薄弱，高端材料进口依赖性强。虽然北京电子信息材料产业在国内居于领先地位，但依然缺乏对核心关键技术的掌握，尤其是在大尺寸区熔硅单晶生长技术、LED外延生长技术、TFT-LCD关键配套材料等方面，一直落后于国际先进水平。同时，北京在电子信息材料方面缺少具有国际竞争力和影响力的品牌企业，对外依存度较高，抵御风险的能力较低。

发展需要，导致产业链发展不平衡，虽然形成了一定规模的产业集聚，但优势不明显。

针对当前存在的问题，北京电子信息材料产业界要以市场为导向，充分利用北京地区众多高校和科研院所的优势资源，加大研发力度，加强关键技术攻关；同时产业链各环节企业应深化合作联动，加大合作力度，由应用需求带动前端材料技术的发展，为国产材料生产企业提供更多的机会和空间；加强国际合作，积极与国际先进材料企业合作，在“引进来、走出去”的过程中，不断提升自身技术水平。另一方面，政府部门也应积极发挥引导作支持研发单位及优势企业技术创用，

新，解决制约材料产业发展的关键瓶颈问题，实现产业的跨越式发展，同时也要重视人才培养，推动整个产业的健康持续发展。

10.3969/j.issn.1008-892X.2012.01.001

O L E D显示方面，北京维信诺作为OLED技术研发中心及关键原材料产业中心，已开发出了具有自主知识产权的系列发光主体材料和发光染料，部分产品已配套应用在昆山维信诺的OL E D显示屏，目前该公司计划在京开展OLED发光材料的产业化。(4)激光器

半导体激光器方面，海特光电有限责任公司是国内最早的半导体激

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