“一代材料,一代技術。先進材料是高新技術產業的先導和高端制造業的關鍵基礎!苯,在中國金融信息中心、上海證券報、中國科學院上海分院、上海市科學技術協會聯合舉辦的海上院士講壇第39期上,中國工程院院士、中國工程院原副院長、國家新材料產業發展專家咨詢委員會主任委員干勇在主題演講中呼吁,中國的先進材料產業發展快速,但在半導體材料等“短板”上須奮起直追,并要抓住新技術、新應用帶來的新材料產業“后發機遇”。
先進材料產業加速發展
“先進材料是高新技術產業的先導和高端制造業的關鍵基礎,是國際高技術競爭的關鍵領域,是未來工業發展的重要支撐點!备捎轮赋,七大戰略性新興產業,任何一個都離不開先進材料的加持。
先進材料的重要性,尤其體現在國家重大工程上。鋼鐵材料、輕合金材料、工程塑料等產業結構不斷優化,有力支撐了高鐵、載人航天、海洋工程、能源裝備等國家重大工程建設及軌道交通、海洋工程裝備等產業。
我國新材料產業規模從2010年的0.95萬億元,快速增長到2020年的超過5萬億元,多項關鍵新材料取得突破。
“在超高純鋁靶材上,中國自給率已經超過50%!备捎乱园雽w材料為例介紹,集成電路材料線寬大于110納米工藝用芯片主要材料自給率達到79%,90至65納米的線寬工藝用主要材料自給率達到59%。產業化方面,國內半導體量產應用材料數量逐年增加,2020年單廠采購比例超過50%的材料達到了95種,F在,8英寸半導體硅片、12英寸半導體硅片年產達到3224百萬平方英寸,半導體光刻膠年產能達到58萬加侖。
公開資料顯示,在半導體用靶材領域,鋁靶已經廣泛應用于半導體芯片、平板顯示器、太陽能電池等領域;鈦靶及鈦環、鉭靶材及環件主要應用于超大規模集成電路領域;銅及銅合金靶主要用于超大規模集成電路芯片和平板顯示器制造領域。在半導體用硅片領域,滬硅產業、立昂微、TCL中環、有研硅等上市公司的出貨量持續提升。
能源信息技術、生物技術等產業對于中高端材料的需求日益增長。中國的鈦合金年用量超過10萬噸;光伏、風電、鋰電儲能等對碳纖維的用量,促使我國碳纖維產業進入快速發展期。
奮起直追補“短板”
“在半導體用的150余種進口材料中,80%以上約130種全部依賴進口,14納米至10納米的光刻膠幾乎全部依賴進口!睂τ诓牧稀岸贪濉,干勇表示,我國顯示產業規模已占全球半壁江山,但大量顯示材料依然依賴進口;高鐵用軸承、核心元器件,一些集成電路用關鍵材料比如電子級多晶硅、高端膜材料等也依賴進口。
為何新材料產業出現“短板”?干勇認為,背后原因是長期的基礎研究不夠、創新能力不足;工業軟件、原輔材料、裝備、核心元器件,特別是檢測儀器等發展不足,已經成為制約新材料發展的薄弱環節。
“材料領域已經進入發展的關鍵窗口期!备捎聫娬{,一代材料,一代技術。以先進材料為代表的關鍵核心領域,正成為全球未來競爭的焦點。一方面,歐美日等都在積極關注納米材料、碳基材料、涂層材料、先進纖維材料、第三代第四代半導體等新材料;另一方面,大型跨國公司憑借技術研發、資金人才優勢,在新材料上的壟斷地位越來越高。
記者注意到,在上述“短板”領域,也有部分上市公司正在奮發努力。比如,彤程新材的電子業務涵蓋半導體光刻膠及配套試劑、顯示面板光刻膠、PI材料及電子類樹脂等產品,公司今年上半年新增6支KrF及7支I線光刻膠產品,旗下科華品牌光刻膠已經批量供應給國內18家12英寸以及16家8英寸半導體制造企業。
飛凱材料近期在互動易披露,公司為KrF光刻配套的Barc(底層抗反射鍍層)材料已完成小部分客戶導入驗證工作,形成少量銷售。
搶抓新材料產業機遇期
干勇認為,隨著技術和應用發展,多種新材料進入產業化窗口期,也是中國新材料產業發展的機遇期。
在半導體產業上,當前的技術路徑包括延續摩爾、超越摩爾、后摩爾。在延續摩爾定律上我們在努力追趕先進,補課光刻膠、反射膜等關鍵材料;但在超越摩爾技術路線上,中國與全球的差距并不大,有機會在第三代半導體、前沿材料和前沿技術上取得較快進展。
“碳化硅是目前已知特高壓*的直流電子器件,在5G通信、高鐵、新能源汽車、半導體照明、消費電子市場都具有巨大應用潛力!备捎陆榻B,中國的碳化硅產業發展水平與國外相差不過三五年,氮化鎵與國外差距也不過五至十年。在應用與技術驅動下,本土產業正在蓬勃發展。
“在后摩爾技術路徑上,材料科學、量子科學和加工技術交叉融合,碳基半導體材料前景巨大!备捎聫娬{,除了半導體材料,特種高分子材料、密封材料、生物基材料、功能性高分子膜材料、高溫合金、特種合金(比如鋁鎂合金)、稀土材料等領域的發展機遇,都值得關注。
“在高溫合金材料上,我們的第二代單晶基本過關,正在攻關第三代材料!备捎屡e例說,高溫合金是發動機、燃氣輪機的關鍵材料,在大型民用客機、運載火箭、重型燃氣輪機上都有廣泛應用。