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日本半导体材料为何如此强大?

2019-07-10 10:17:25 来源:
日本半导体材料为何如此强大?

近日,日韩两国的贸易争端引发了关注。由于日本在半导体原材料上制裁韩国,韩国国内的半导体巨头三星、sk海力士等开始慌了,他们正在研究怎么样摆脱这一困境。

日本政府上周表示,它将停止向韩国出口三种原材料的优惠待遇,要求出口商每次想要发货都要获得许可,这个流程需要大约90天的时间。

该制裁狠就狠在日本就禁了三个韩国找不到替代产品的材料:用于将电路图案转移到半导体晶片上的光刻胶;在芯片制造过程中用作蚀刻气体的氟化氢;用于智能手机显示屏的含氟聚酰亚胺。

日本半导体材料为何如此强大?给中国什么样的启示

 

三星电子和SK海力士只好寻求从中国台湾或中国大陆等地购买这些材料,还有其他国家有可能的企业也包括在内。

韩国的一家芯片制造商的发言人表示:“这些材料,我们无法迅速地在其他地方找到,也买不到。即使我们在日本以外找到替代品,我们也必须对其进行测试,以确保质量足够好,能够生产出高产量的芯片。”

而且,这三种材料中的两种是不能储备的,氟化氢是剧毒气体,而光刻胶则会变质。

氟化氢还可以从中国进口,但是光刻胶和含氟聚酰亚胺是真的很难找到替代产品。

日本半导体材料为何如此强大?给中国什么样的启示

 

日本材料科学发达,韩国想要追赶很难

韩国政府之前刚通过了一项投资半导体原材料和生产设备的法案,目的就是希望以后不被其他发达国家卡脖子,结果发布了没多久日本的制裁就来了。

据日本媒体报道,日本生产的含氟聚酰亚胺约占世界总产量的90%,而且,它还占据着全球大约90%的光刻胶产量。韩国工业数据显示,今年前五个月,韩国从日本进口了1.44亿美元的光刻胶、氟化氢和含氟聚酰亚胺。

日本半导体材料为何如此强大?给中国什么样的启示

 

日本为什么能垄断这些半导体材料?

以日本的信越化学为例子,信越是全球最大的硅圆片制造企业,能够制造出具有11个9(99.999999999%)的纯度与均匀的结晶构造的单晶硅,技术在全世界处于领先水平。它的发展历程能一定程度上反映出日本半导体材料的发展过程:

第一阶段:基础研究与工业化阶段(1941-1953)

二战后,日本开始接触到美国有机硅产业,东芝、信越化学和岛津三个公司分别开始进行有机硅工业化技术的开发工作。 1952 年,信越化学公司采取粉末触体搅伴式直接法完成了单体模型试验,有机硅产品开始投入市场,日本有机硅产业开始发展了。

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第二阶段:高速发展阶段(1953--1966)

1953 年信越化学获得了专利权持有者—美国通用电气公司(GE)的“专门技术”使用权, 1954 年公司获得日本通产省的硅橡胶工业化补助金, 1957 年和 DC公司签定了相关产品的专利使用权协议, 1960 年开始生产 1960 高纯度硅、醋酸乙烯单体、聚乙烯醇,公司有机硅系列业务开始进入正轨。借助于政府的工业化补助金,公司大力开展研发工作,独自开发了诸如新型结构的聚氨醋用匀泡剂、加成型液体硅橡胶等新硅橡胶产品,提升了公司市场份额。 1960 年 3 月信越化学公司的有机硅产品销售额首次突破一亿日元大关。此后,信越化学公司的有机硅单体产量,仅次于美国的 GE、 DC 和 UC 三公司,跃居世界第四位。依靠信越化学的高速发展,1960-1970 年日本有机硅产量增长接近 6 倍,在这一阶段日本有机硅完成了从弱到强的阶段。

三、持续发展阶段 (1967--1988)

1966、 1967 年美国 DC、 GE 公司在有机硅单体合成及水解方面的专利在日本相继失效,两家公司先后于 1967、 1971 年分别与东丽和东芝公司合办了东丽有机硅公司和东芝有机硅公司。该两家公司与信越化学形成了三足鼎立的局势。信越化学作为“国产技术”的代表,采取了多项措施稳固了国产有机硅的地位,使信越化学在与美国企业的竞争中逐渐取得优势。这一阶段日本的有机硅产业同样处于持续的高速发展阶段, 1970-1986 年日本有机硅产量从约 6000 吨增长至超 60000 吨,产量增长超过 10 倍。这一阶段日本有机硅完成了对美国的反超。同时, 1979 年日本有机硅产品输入 36 亿日元,输出 37亿日元,日本也完成了从有机硅输入国到输出国的转变。

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日本硅片产量增长图

技术研发才是王道

信越公司共设有七家研发中心:有机硅-电子材料研究中心、先进功能材料研究中心、磁性材料研究中心、新型功能材料研究中心、半导体材料研究中心、特种化工材料研究中心和 PVC 研究中心。在日本政府在行业发展前期给予的多种优惠政策及补贴外,通产省 1989 年再次制定了投资 160 亿日元的“硅类高分子材料研究开发基本计划”,计划分三期,目的为确定有机硅单体及聚合物的合成及加工技术,这一计划再次为以信越化学为首的有机硅生产企业提供了资金和技术的大力支持。在这些资金和技术的支持下,信越化学在不断的研发下,一步步地发展壮大成了世界最大的单晶硅制造商。诸如上文提到的光刻胶,蚀刻气体等等都是这样发展起来的。

很多人担心,中国是不是也被日本掐脖子,答案是对的——中国也被卡。没有哪个国家能把所有原材料和设备都自己造的,即使是强如日本,也有的设备它是不会造的,比如等离子CVD设备、电镀设备。但是我们必须要正视日本在半导体材料的强大之处,加快资金和技术研发支出,以尽快改善被掐脖子的现状。

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