含氟电子化学品国产化在路上
(中国化工信息周刊)
电子化学品,一般是指为电子工业配套的专用化学品,其质量好坏将直接影响到电子器件的优劣,素有"一代材料、一代产品"之说,具有用量少、纯度高、对生产及使用环境洁净度要求高和产品更新换代快等特点。由于氟原子有极强的反应活性和较大的电负性,用氟原子和含氟基团代替电子化学品上的其他基团,能够显著提高电子化学品的性能。目前,含氟电子化学品已成为众多电子化学品中的重要一员,主要应用于平板显示、光伏新能源和集成电路等半导体电子产业。
我国含氟电子化学品主要有含氟液晶材料、含氟湿化学品、含氟特气等。
含氟液晶材料——虽起步,路尚远
薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)是近10年发展最快的液晶显示模式,具有能耗低、响应速度快、介电常数高等优点,可以满足大显示容量、强彩显能力和响应时间缩短的要求,已经在电脑显示器、手机、电视、电子播放器等绝大部分平板显示领域得到广泛应用。
TFT-LCD
液晶材料多以氟原子或含氟基团作为极性基端,或在侧链、桥键引入氟原子的化合物。氟原子的引入因其强电负性,有利于增加介电各向异性值,降低粘度和拓宽向列相温度,有效缩短了响应时间,含氟液晶材料的开发和应用,不仅满足了以上TFT-LCD
显示模式对液晶材料的要求,同时引领了液晶材料的发展趋势。
由于含氟液晶材料生产存在杂质不易控制,提纯比较困难等问题,而TFT-LCD面板对快速响应、工作温度范围、显示视角、稳定性等显示性能的高标准,对液晶的旋转粘质、极性、电荷保持率等参数的要求很高,且下游液晶面板厂商对液晶材料的认证往往需要三四年的时间,存在较高的技术壁垒和客户壁垒。目前,终端TFT混合液晶产品的市场仍主要由德国默克、日本智索和日本油墨化学三家掌控,占90%以上市场份额。
我国虽然是全球液晶材料四大生产国之一,但在扭曲向列(TN)和超扭曲向列(STN)方面较强,而TFT液晶材料较弱,多以生产中间体、单体为主,为国外几家TFT液晶材料生产厂商供货。国内的TFT混合液晶、特别是中高端的产品基本上从国外进口。
含氟湿化学品——立足优势,突破高端
含氟湿化学品主要包括电子级氢氟酸、电子级氟化铵和电子级缓冲蚀刻液(BOE)等湿法清洗和蚀刻用含氟电子化学品,不同微电子生产企业对电子级氢氟酸要求的标准不同。主要由日本、美国和美国企业控制生产技术和市场,尤其是适用于0.09~0.2μm及近年,无水氢氟酸工业化规模的扩大为国内产品进入高纯电子级氢氟酸提供了原料保障,多氟多、巨化凯圣、永飞等企业都进行了高端产品的研究,相继开发出拥有自主知识产权、能满足集成电路所需的电子级化学品等超纯、超净电子材料,打破了国外公司在集成电路制造关键材料上的垄断,技术上具备了较强的竞争力,突破国外技术封锁,不仅能自给自足,还能实现出口。2015年,我国电子级氢氟酸年产能达到14万吨,年产量接近8万吨。
其中,巨化公司是国内领先的氟化工先进制造业基地,其全资子公司凯圣公司是国内首家实现电子级氢氟酸工业化生产的企业,建有年产电子级氢氟酸
6000吨、电子级氟化铵5000吨国内领先的芯片企业认证并使用,2015年含氟电子化学品板块营业收入114,85.95万元。多氟多也在工信部给予的产业调整振兴项目扶持资金1039万元的支持下进行了超净高纯电子级氢氟酸研发及产业化和5000吨/年电子级氢氟酸项目建设。
含氟特气——抓住机遇,厚积薄发
特种含氟气体主要品种包括电子级六氟化硫、三氟化氮、电子级四氟化碳、六氟化钨、六氟乙烷、八氟丙烷等。
长期以来,含氟电子特气的生产和销售厂家主要是国外几家大的气体公司,包括美国的空气产品和化学品公司、韩国SKM(原OCIM)、关东电化公司、昭和电工公司(SDK)、中央硝子公司(Central Glass)、三井化学公司(Mitsui Chemicals)(Air Products & Chemicals)、普莱克斯公司(Praxair)、德国林德公司(BOC-Linde)、法国的液化空气公司(Air Liquide)、日本大洋日酸公司(TAIYO NIPPON SANSO)等。
近几年,在国内市场和国家政策的支持下,陆续出现了一些从事特种含氟气体的企业,包括黎明化工研究设计院有限责任公司、中船重工第718研究所、佛山市华特气体有限公司、北京绿菱气体科技有限公司等,在气体合成、纯化、分析、包装、运输等方面的技术水平和管理水平都有长足的进步,国产化率达到50%以上。
其中,黎明化工研究院长期从事六氟化硫的生产,从2001年开始进行了系列特种含氟电子气体的研发,先后承担了国家科技重大专项项目、国家科技部科研院所技术开发研究专项资金项目,开发出了电子级六氟化硫、电子级三氟化氮、电子级四氟化碳等成套技术,产品通过了终端用户的生产线测试,
2015年和韩国DIG合资的年产1000吨电子级三氟化氮项目建成投产,在国内与718所、镇江SKM形成鼎立之势。中船重工718所则是国内三氟化氮和六氟化钨生产能力最大的企业,其三氟化氮产能达到1500吨/年,产品不仅在国内销售,还销往日本、中国台湾、美国等国家和地区。
需求牵引,好风借力
在面板领域,中国已从追随者成为全球平面电视的领导者,以京东方为代表的中国面板企业正通过长期不懈的努力以期改变中国产业在全球产业和竞争格局中的弱势地位,同时谋求未来全球产业发展的主动权。
在全球太阳能发电领域,中国已超越德国成为市场领头羊。晶硅的产业优势,使中国的光伏产业具有较强的市场竞争力。
2015年国内集成电路市场规模达到11024亿元,同比增长6.7%,占全球市场份额的51%。2016年大陆12寸晶圆总产能可望突破每月55万片。
从产业发展角度讲,电子产业的快速发展,势必带动材料产业的快速发展。“十三五”集成电路材料总体目标要求是:关键材料产业化技术水平达到28纳米(nm)
工
艺
要求,部分专业领域产业技术推进到20~14nm水平,满足国内集成电路制造需求,市场占有率达到50%。