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湿电子化学品行业

发布时间:2021-05-31 来源: 英格尔集团 点击:86
   湿电子化学品是集成电路、分立器件、显示面板、太阳能电池等生产湿法工艺制程关键性电子化工材料。湿电子化学品行业上承基础化工原料,下接电子信息材料行业。要求超净高纯,具有产品规格多、单个品种用量少、产品更新换代快、质控要求极高、对生产及使用环境洁净度要求高等特点。虽在下游电子元器件生产成本中占比较低,但其纯度和洁净度对下游产品的良率、电性能及可靠性都有着十分重要的影响,下游客户认证通常需要一年左右时间。产品定价普遍采用成本加成模式,但由于上游原材料价格波动较大,下游大型客户享有相对更高的议价权,行业整体毛利率波动相对较大。

  湿电子化学品主要用于晶圆、面板、硅片电池制造加工过程中的清洗、光刻、显影、蚀刻、去胶等湿法工艺制程。按照组成成分和应用工艺不同可分为通用湿电子化学品(酸类、碱类、溶剂类,如硫酸、氢氟酸、双氧水、氨水、硝酸、异丙醇等)和功能性湿电子化学品(配方产品,如显影液、剥离液、清洗液、刻蚀液等)。

  湿电子化学品品类众多,通用化学品中用量较大的品种有双氧水、氢氟酸、硫酸、硝酸等,但在不同领域应用结构有所差别。在晶硅太阳能电池片领域,氢氟酸、硝酸、盐酸用量最大;在面板领域,磷酸、双氧水、硝酸、醋酸是用量最大的清洗、蚀刻用产品;在应用占比逐步提升的半导体领域,硫酸、双氧水、氨水、氢氟酸用量最大,主要用于晶圆的湿法清洗和刻蚀。

  原材料价格稳中有降,成本压力缓解。2018年4季度以来,大宗化工品价格回落明显,目前氢氟酸、硝酸、液氨、硫酸等价格较去年均有明显回落。湿化学品主要原材料价格稳中有降,成本压力明显缓解。我们认为2020年大宗化工品价格预计总体趋于稳定,不具备大幅上涨的基础,预计湿化学品毛利率总体将较为稳定。

  电子化学品下游半导体、面板等行业均为投资规模大,技术更新换代快的行业,半导体“摩尔定律”对IC线宽要求愈发苛刻,高世代液晶面板以及新型显示技术的推陈出新,为提升产品良率对上游湿电子化学品的纯度、洁净度要求越来越高。

  湿电子化学品制备的关键在于控制并达到所要求的杂质含量和颗粒度。以半导体领域为例,根据现行通用的SEMI标准,根据IC线宽不同,所需超级高纯试剂可分为G1-G5 5个等级,其中G5等级要求金属杂质含量达到10ppt等级。

  湿化学品的三个主要应用场景对产品的等级要求有所不同,太阳能电池领域对洁净度要求相对较低,仅需达到G1等级。显示面板领域一般要求达到G2、G3等级。半导体领域,分立器件对超净高纯试剂等级要求相对较低,基本集中在G2级;集成电路用超净高纯试剂的纯度要求最高,中低端领域(8英寸及以下晶圆制程)要求达到G3、G4水平,部分高端领域(大硅片、12英寸晶圆制程)要求达到G5等级(10ppt)。

  湿电子化学品对纯度和洁净度要求极高,在生产、检测、包装、运输各环节均有严格要求。超净高纯试剂核心生产工艺主要涉及物理纯化的提纯工艺,功能性材料主要为配方性的混配工艺。

  超净高纯试剂纯化:湿电子化学品品种众多,产品制备工艺、设备要求各不相同,需根据不同品种特性确定工艺路线。提纯工艺段主要采用蒸馏、亚沸蒸馏、等温蒸馏、减压蒸馏以及升华、化学处理、气体吸收等技术,分离金属杂质。采用超微过滤器(PTFE膜)过滤除去颗粒性杂质。结合不同的颗粒、金属杂质、非金属杂质分析测试技术以达到相应标准的洁净度。一般的蒸馏方法将离子含量降低到10-9级还相对容易,但要继续达到10-9以上对处理设备、容器和环境要求非常高,处理成本也会大幅提高。

  功能性材料混配工艺:功能性材料生产核心在于将纯化后的成品进行精密混配,混配的关键在于配方,配方则需要根据不同客户需求定制开发,需要长时间的调配、试制、上线测试。

  功能性材料废液回收再生:对于附加值较高的功能性化学品,除销售新液外,材料厂商还会采用废液回收再生的方式实现与特定客户间的内部循环。回收再生产品主要用于对洁净度要求相对稍低的面板厂商(主流半导体客户一般不选用)。面板厂商使用后的功能性材料废液由具备资质的危废处理企业回收并进行初步处理,处理后回售给材料厂商作为原材料,材料厂商对废液进一步提纯混配,并添加部分新液再次出售给面板厂商。再生产品在满足下游客户要求基础上,可以显著降低客户及材料厂商生产成本。

  包装、运输:湿电子化学品多为易燃、易爆、强腐蚀的危险品,且对运输过程中洁净度要求极高。规模运输过程多采用内衬PFA、PTFE等高性能氟树脂的槽车,造价较为高昂,且全球仅少数厂家具备供应能力。


湿电子化学品行业

  从湿电子化学品发展历程看产业转移,中国湿电子化学品行业正进入发展快车道。湿电子化学品行业的诞生得益于大规模集成电路的出现,全球格局变化也随着半导体产业的转移展开。国际半导体设备与材料组织(SEMI)于1975年成立了化学试剂标准委员会,世界湿电子化学品开始走向标准化发展阶段。90年代及之前,湿电子化学品市场主要是由美国、欧洲知名化工企业垄断。90年代后期起,由于日本半导体产业迅速发展,日本湿电子化学品行业市占率快速提升。进入21世纪,随着韩国、中国大陆半导体、平板显示器、太阳能电池等产业快速发展,这些地区湿化学品产业发展迅速。

  技术水平差异仍是制约国产化的重要因素,资金瓶颈缓解助力湿电子化学品企业技术快速提升。目前国产材料较进口材料在长期稳定性、售后服务、工艺线指导等方面仍存在一定差异。我们认为主要系以下原因:一、投入不足。我国湿电子化学品企业普遍发展时间较短,在发展时间、资金规模方面与国外巨头企业存在较大差距。二、工艺技术落后。国内超净高纯试剂生产工艺主要以传统的蒸馏、精馏工艺为主,能耗高、工艺复杂、产品等级低、生产成本高。而国外企业离子交换、气体吸收、膜处理技术等先进工艺应用较为成熟。三、配套设施不完善。例如产品最终分装及0.1-0.2μm颗粒测试过程中,需要配套10级超净环境,国内部分企业生产环境仍存在一定改进空间。四、分析检测精密度不足。国内部分企业由于资金有限,难以承受价格高昂的高端检测设备,检测仪器设备的精度和准确率不足。同时检测管理、质量体系仍存不足。五、包装、运输容器瓶颈。湿电子化学品存储运输容器一般需内衬PFA、PTFE等高性能氟树脂材质。国产包装容器在杂质溶出量、颗粒脱落量等指标方面与进口容器仍存一定差距,而进口容器造价高昂且供应能力有限。

  但随着国家对湿电子化学品行业的政策扶持,以及国内主流企业上市融资顺畅,资金瓶颈不断缓解,目前国内湿电子化学品行业技术不断提升,头部企业部分产品等级已经可以达到G4、G5等级。

  湿电子化学品国产化水平仍然偏低,G4、G5级产品进口替代空间仍然较大。目前国外湿电子化学品生产企业已实现G5标准产品的量产,而国内主流产能仍停留在G2、G3标准。国内生产超净高纯试剂的企业中能够达到国际标准并且有一定生产量的企业逾三十余家,而其中仅少数企业掌握部分G3级以上标准产品的生产技术。在产品等级要求较低的太阳能电池领域(要求G1等级),国内已基本实现国产化。半导体领域,6寸及以下晶圆加工湿电子化学品国产化率已提高到82%,8寸及以上晶圆加工产线国产化率缓慢提升至约20%,总体晶圆加工市场湿电子化学品国产化率约为26%。显示面板领域,国内3.5代线及以下用湿电子化学品已基本实现国产化,4.5、5代线国产化率约30%,6代线以上产线湿电子化学品国产化率约10%左右,综合国产化率约25%。

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