7月初，日本宣佈對韓加強出口管制，集中在三類化工品：用於製造智能手機及電腦顯示屏所必須的“氟聚酰亞胺”、製造半導體所必須的“光刻膠”和用於半導體清洗等的“高純度氟化氫”。 日本為何精心挑選這三種材料？手機半導體產業還有哪些關鍵材料？
氟化氫到是什麼材料？
氟化氫是一種化學制劑，其有毒性，極易揮發，氟化氫用途非常廣泛，其中高純度的氟化氫對半導體材料的生產至關重要，氟化氫主要用來切割半導體基板，在半導體產品製造的600多道工序中，使用氟化氫的次數有時多達十多次。 氟化氫在半導體制造中是如何應用的呢？首先半導體行業使用的氫氟酸是指高純度的電子級氟化氫，電子級就是金屬雜質含量小於100ppb（十億分之一）的中小規模集成電路及電子元件加工工藝。 在半導體制造工藝中，氟化氫主要用於去除不必要化學物質、等離子刻蝕、光刻膠圖案等。目前半導體制造主流的兩種蝕刻技術分別是“乾式蝕刻”和“溼式蝕刻”。 乾式蝕刻通常稱為反應離子刻蝕，使用通常含有鹵素原子的等離子體活化的刻蝕氣體，選擇性地去除一部分材料。優點在於精度高，安全。缺點是產能低，成本高。溼式蝕刻則使用酸或鹼的水溶液來快速除去大量材料或完全去除特定材料。優點是便宜，產能高。缺點則是精度低，危險性高，蝕刻用化學品不宜長期儲存。高純度氟化氫在半導體制造中最主要的用途，就是溼式蝕刻。 頗為關鍵的是，氟化氫腐蝕性極強，只能保存於鉛製容器和某些有機材料，沒辦法長期保存，此前韓國半導體企業都是小批量從日本進口的。據公開報道，科技巨頭三星還剩大約一個月的氟化氫用量，如果到時候還不能解決氟化氫的供應問題，只能採取減產、甚至停產，那就會造成鉅額損失。 電子級氟化氫是在氫氟酸的基礎上加工生產的，製造技術難度更大。目前，我國所用的電子級氟化氫幾乎完全依賴日本、美歐等地。包括氟化聚酰亞胺和光刻膠在內的三種材料，其中日本企業佔據的份額高達90%、少的也有70%，因此這三種材料日本企業處於壟斷地位。
三重壁壘，小小光刻膠成“難中之難”
除氟化氫之外，氟化聚酰亞胺和光刻膠可用於OLED（有機發光二極管）面板生產，其中氟化聚酰亞胺是透明CPI（摺疊屏手機蓋板）膜的原材料。隨著5G時代的到來，功能強大、顯示面廣、便於攜帶的摺疊屏成為手機行業發展的新趨勢。而氟聚酰亞胺是手機摺疊屏成敗的關鍵。聚酰亞胺具有耐溫性強、熱膨脹係數低、水氧阻隔性強等優點，是目前常見的柔性電路板基板材料。而普通聚酰亞胺薄膜是棕黃色的，透光率小於70%，無法作為顯示器蓋板使用。而如果在其聚合單體中引入含氟基團，破壞聯苯單元的共平面性，使材料吸光範圍藍移，得到99%以上透光的含氟聚酰亞胺材料，才能製造出滿足摺疊屏蓋板要求的透明聚酰亞胺薄膜，也就是氟聚酰亞胺。 光刻膠也是製造半導體必需材料；相比氟化氫和氟聚酰亞胺，光刻膠更為關鍵，且要有所突破也更難。光刻膠的主要應用場景有半導體、顯示面板、PCB（印製線路板）。光刻膠在集成電路產業的應用都是在製造環節，未來硅晶圓廠數量的增多也意味著光刻膠的使用量增加，隨著產業轉移進程的深化，未來國內也將成為集成電路光刻膠的主要使用國。 但國內光刻膠的供應，仍然狀況堪憂。2015年，中國本土光刻膠產品，主要還集中在低端印製線路板光刻膠，印製線路板光刻膠市場份額高達 94.4%；排名第二的 LCD （液晶顯示器）光刻膠，市場份額僅為 2.7%；半導體光刻膠市場，更是隻有1.6%，目前依然沒有太大的改觀。 小小的光刻膠為我國何不能自給自足，其根本原因在於，製造合格光刻膠的多重壁壘——技術壁壘、資金壁壘、客戶壁壘。 光刻膠及其專用化學品的化學結構特殊、品質要求高、微粒子及金屬離子含量極低、生產工藝複雜，因此技術門檻不是一般的高。 光刻膠研發需要有配套的光刻機、掩膜板及其他工藝。全球最先進的光刻機是EUV（極紫外光刻）光刻機，這臺機器以波長為10-14納米的極紫外光作為光源的光刻技術。國際上只有荷蘭阿斯麥公司可以製造，一臺極紫外光刻機價值1億美元，且供不應求。 雖然國內還達不到研究極紫外光刻的研製能力，但想要研製更先進的光刻膠，那後續投入的資金規模將相當的大。除了配套設備需要花錢，人才的聘請也需要大量的資金。這兩樣都有共同的特點，先進的光刻設備價錢極高、高端人才的薪資也非常高，但都是供不應求，市場稀缺的。 當光刻膠達到要求的技術水平後，需要與下游客戶聯繫，客戶同意後要進行測試，這個檢測、驗證的過程一般長達2-3年，在這麼長時間內，需要安排人員跟蹤、產線配合，驗證成本太高。因此，光刻膠技術難度大，開發需要較大的資金成本、時間成本、人力成本。 國內光刻膠企業雖然數量不多，但規模基本上都能達到一定水平。業內人士表示，隨著國產原材料企業的研發突破以及國內下游企業一致性支持國產，光刻膠被國外壟斷的情況不會維持太久。
5G時代將至，手機產業鏈還有7大關鍵材料
截至2019年4月底，已經諸多終端廠商發佈了5G原型機。5G智能手機將會在2年內爆發一波換機潮。5G時代下哪些材料將會成為智能手機的關鍵核心？統計發現，有高頻基板、導熱散熱材料、3D玻璃等7大材料其關鍵因素。 手機屏幕摺疊需要用到OLED材料，但發光材料單體昇華技術的技術壁壘最高，單體材料主要被國外企業所壟斷，國內只能生產OLED材料的中間體和粗單體等低端材料。 5G時代即將到來，傳統基材會使信號的傳輸損耗較大而產生“失真”現象，需要使用電磁頻率較高的特種線路板，即高頻基板。國內在高頻基板產業主要集中在中低端高頻材料，高端材料還依賴進口。 5G時代智能手機集成度、信號傳輸密度不斷提升，內部芯片間距越來越小，導致手機內部的電磁干擾越來越嚴重，因此電磁屏蔽材料也是5G智能手機的剛需。 導熱散熱材料主要用於發熱源和散熱器的接觸界面之間，通過使用導熱係數遠高於空氣的熱界面材料，提高電子元器件的散熱效率。5G智能手機功能越來越複雜，芯片和模組的集成度和零部件密集程度積聚提升，導致設備功耗和發熱密度也不斷提升，因此手機散熱材料的需求也會大幅增長。 3D玻璃作為手機外殼材料具有輕薄、透明潔淨、抗指紋、防眩光、耐候性佳的優點，目前主流品牌的高端機型大多采用3D玻璃作為前後蓋材質。 陶瓷作為手機外殼材料具有良好的質感，其耐磨性好、散熱性能好，能夠很好的滿足5G通信和無線充電技術對機身材料的要求。 現在廣為人知的手機無線充電技術依靠的是磁性材料，其作用主要有兩個：製作成隔磁片防止金屬電視中形成渦流損耗發熱，避免產生安全隱患；增加線圈之間磁通量，提高充電效率和有效充電距離。 交匯點記者 張宣 圖片來源 千圖網
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