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半導體矽材料的發展現狀和趨勢

圖文 更新时间:2024-09-30 14:10:16


矽微粉是以結晶石英、熔融石英等為原料,經研磨、精密分級、除雜等多道工藝加工而成的二氧化矽粉體材料,具有高耐熱、高絕緣、低線性膨脹系數和導熱性好等性能,廣泛應用于覆銅闆、環氧塑封料、電工絕緣材料、膠粘劑、陶瓷、塗料、精細化工、高級建材等領域。


随着5G和半導體行業的推動,相關産品朝着更加高精尖的方向發展,對矽微粉性能和品質的要求越來越高。為了國家産業安全和産業健康,高端矽微粉國産化的需求也越來越強烈。綜合來看,矽微粉行業特别是高端矽微粉産品,未來前景可期。


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1、矽微粉行業生産概況


世界上隻有中國、美國、德國、日本等少數國家具備矽微粉生産能力。我們國家盛産石英并且礦源分布廣泛,全國範圍内的大小矽微粉廠近百家,但基本上都屬于鄉鎮企業。由于國内大部分生産企業規模小、品種單一,采用非礦工業的常規加工設備,在工藝過程中缺乏系統的控制手段,很多企業矽微粉産品的純度、粒度以及産品質量穩定性差,難以與進口産品抗衡。


高端的球形矽微粉生産企業主要有:日本龍森公司、電化株式會社、日本新日鐵公司、日本雅都瑪公司等,國内企業包括聯瑞新材和浙江華飛電子基材有限公司。


目前,電化株式會社、日本龍森公司和日本新日鐵公司三家企業合計占據了全球球形矽微粉70%的市場份額,日本雅都瑪公司則壟斷了1微米以下的球形矽微粉市場。



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矽微粉下遊客戶對産品的特性有較高要求,比如覆銅闆企業對矽微粉的低雜質含量和超細粒度等方面有較高要求;環氧塑封料廠商對其粒度分布等高填充特性有關的指标有較高要求。通過廠家檢測進入其合格材料體系認證供應後,不會被輕易更換。矽微粉有角形結晶矽微粉、角形熔融矽微粉和球形矽微粉。球形矽微粉是大規模集成電路的必備戰略材料。


矽微粉行業屬于資本、技術密集型行業,矽微粉企業的利潤增長十分依賴于新技術新産品的研發。因此具備較強資金實力和專業技術研發能力的公司在高附加值産品、高端應用領域更具優勢,在未來有較大的發展空間,而生産規模小、缺乏競争力的企業将會面臨被淘汰或被整合的局面。


2、矽微粉市場規模情況


矽微粉産品在下遊各主要應用領域均發揮功能性填料的作用,具有相近的功能應用點,但各應用領域對其具體的功能需求及側重點有所差異,從該角度看,其各項功能應用領域又有所不同,其市場下遊空間良好的發展前景能夠為矽微粉行業的市場增長空間提供保障。


根據聯瑞新材産品主要應用領域進行測算,2018年國内矽微粉主要市場需求約為68.75億,随着下遊需求的不斷增長,到2025年預計能增長到208億


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對于矽微粉中的高端産品球形矽微粉,2011年至2015年,全球球形矽微粉市場銷售量從7.13萬噸增加至10.23萬噸,以每年保持10%的增長率進行測算,2018年全球球形矽微粉市場規模達到13.62萬噸


3、矽微粉:5G和半導體行業的關鍵材料


(1)覆銅闆應用于電子電路組裝,是5G産業鍊的關鍵部件


覆銅闆是将玻璃纖維布或其他增強材料浸以樹脂為基體,一面或雙面覆以銅箔并經熱壓支撐的一種電子材料,在印制電路闆所用的CCL生産配方中加入各種性能的填料是提升印制電路闆耐熱性和可靠性的重要方式。


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矽微粉作為一種填料,在耐熱性、介電性能、線性膨脹系數以及在樹脂體系中的分散性都具有優勢,由于其熔點高、平均粒徑微小、介電常數較低以及高絕緣性,因此被廣泛應用于CCL行業中。目前行業實踐中,樹脂的填充比例在50%左右。矽微粉在樹脂中的填充率一般為30%,即矽微粉在覆銅闆中的填充重量比例可達到15%。


覆銅闆是PCB的核心組件,PCB則是電子産品中電路元件和器件的關鍵支撐件。PCB的主要功能是使各種電子零組件形成預定電路的連接,起中繼傳輸的作用。PCB被稱為“電子系統産品之母”,幾乎所有的電子設備均需使用PCB,不可替代性是PCB行業得以長久穩定發展的重要因素之一。2017年全球PCB産值約為588.43億美元,同比增長約8.60%;中國PCB産值約為297.32億美元,同比增長約9.60%,中國PCB産值占全球PCB産值的比重超過50%。


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5G,即第五代移動通信網絡。全球各國在國家數字化戰略中均把5G作為優先發展領域,強化産業布局,塑造競争新優勢。2019年6月,工信部正式向中國電信、中國移動、中國聯通和中國廣電發放5G商用牌照,我國正式進入5G商用元年。


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高頻高速覆銅闆是5G商用的關鍵性材料,随着5G建設在2019年進入快速發展階段,由于高頻電磁波本身穿透性差的原因,引入大規模天線陣列技術的5G将建設大量配套的微基站,單站PCB用量也将大幅增加,5G微基站的建設投入規模會遠高于4G時代;同時,承載更大帶寬流量所需的路由器、交換機、IDC等設備投資都會進一步加大,受此影響,PCB尤其是高端PCB産品市場需求量将大幅增加。


(2)環氧塑封料所在的芯片行業未來景氣度高


環氧塑封料,是由環氧樹脂為基體樹脂,以高性能酚醛樹脂為固化劑,加入矽微粉等填料,以及添加多種助劑混配而成的塑封料,是電子産品中用來封裝芯片的關鍵材料。環氧塑封料作為集成電路封裝測試的重要組成部分,其行業發展與集成電路保持良好的一緻性。以集成電路為核心的微電子技術是當代世界高科技發展的引導性領域。


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作為芯片産業鍊必不可少的環節,封裝品質影響芯片性能的發揮,而矽微粉作為封裝用環氧塑封料的主要組成部分,在封裝材料與芯片性能匹配方面起着至關重要的作用。因此,矽微粉尤其是高端矽微粉在電子信息産業、國防尖端科技等領域發揮着至關重要的作用,市場前景十分廣闊。


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我國集成電路行業目前發展迅猛,産業結構正不斷優化,但集成電路行業核心技術自主能力不強,供需不平衡不匹配的現象仍然嚴重,且将長期存在。中國半導體行業協會的數據顯示,2018年我國集成電路出口金額846.4億美元,較進口3120.6億美元存在2274.2億美元缺口,缺口比例(缺口額/總進出口額)在50%以上。


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從産品種類來看,微處理器與控制器是占據主要進口種類的産品,表明我國在CPU、MPU等核心器件芯片的自主設計生産能力依舊薄弱,中高端集成電路産品對海外依賴度依舊較高。随着全球各國以及各行各界對芯片制造的關注和資金投入,預計未來集成電路産業将迎來新一輪的發展機遇。


(3)電工絕緣材料及膠粘劑在國家基礎設施項目中應用極廣


電工絕緣材料主要是用來使電器元件之間相互絕緣以及元件和地面之間絕緣,在電器電工行業具有十分重要的作用,從各類電動機、發電機到集成電路都與絕緣材料直接相關。


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電工絕緣材料作為基礎材料,應用範圍極廣,如作為國民經濟命脈的電力工業,它的發展與高性能絕緣材料密切相關。絕緣材料是保證電氣設備特别是電力設備能否可靠、持久、安全運行的關鍵材料,它的水平将直接影響電力工業的發展水平和運行質量。


電工絕緣材料作為基礎材料,應用範圍極廣,如作為國民經濟命脈的電力工業,它的發展與高性能絕緣材料密切相關。絕緣材料是保證電氣設備特别是電力設備能否可靠、持久、安全運行的關鍵材料,它的水平将直接影響電力工業的發展水平和運行質量。我國正處于電網建設的高峰期,根據中國電力企業聯合會發布的《2018-2019年度全國電力供需形勢分析預測報告》,2018年在國家配電網建設改造行動計劃及新一輪農村電網改造升級等政策引導下,電網建設持續增強。


來源:招商證券研報《聯瑞新材:被低估的5G和半導體材料公司》

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