【转载】我国关键电子材料未来发展方向与应对建议

编者按：电子材料是用于制造电子器件、集成电路、光电子设备、其他电子系统的关键功能材料，在半导体、显示技术、通信、能源存储与转换等领域具有广泛应用，也成为人工智能、物联网、先进传感、量子计算等前沿科技领域发展的关键支撑；关键电子材料技术的创新发展直接影响电子产业链的技术进步和市场竞争力，在国际科技竞争趋于激烈的背景下已经成为支撑国家战略性新兴产业发展的核心要素。

（一） 我国关键电子材料未来发展方向

智能移动设备、智能穿戴、IoT等新兴技术的快速发展，对电子材料的性能、可靠性、精度等提出了更高要求。我国在高技术领域面临着更为激烈的国际竞争，而蓬勃发展的新技术路线可能革新甚至颠覆传统技术发展范式。以移动通信为例，当前我国第五代移动通信产业生态逐步扩大，但在网络覆盖广度／深度、融合应用、核心技术等方面仍存在一些不足，不完全适应经济社会高质量发展的需要；6G技术研发业已铺开，然而6G理论创新、新模式生态构建等尚待突破，高端芯片的研发与制造面临诸多难题，迫切需要关键电子材料产业“补短板、填空白”，支撑新技术路线的重大创新，同步在全球产业链上构建比较优势并形成市场竞争力。

我国IC材料的发展方向是技术创新与产业升级。一方面，加速关键材料的国产化，特别是在高端芯片制造领域，推进硅片、光刻胶、电子特气等关键材料的国产替代。另一方面，在后摩尔时代，半导体制程节点的进步趋缓，单纯依靠工艺提升难以满足芯片性能需求，需要通过创新新型材料和器件结构来提升芯片性能，尤其是加快开发适应IC工艺的新型材料；同时加强我国IC行业关键设备的国产化能力，完善IC行业相关核心产业链的本土化建设，为国产IC产品进入高端市场确立关键基础。

国内OLED显示行业的发光材料仍需大量进口，关键材料的供应主要被美国、日本、韩国企业主导。我国在红、绿光材料的研发上已逐渐取得突破，但蓝光材料的发展仍然与国外企业存在显著差距。未来需聚焦蓝光材料进行突破，逐步实现我国OLED显示行业发光材料的国产化替代。同时积极研发新材料、新型器件结构，加快突破提升显示性能的关键材料与技术，如低功耗驱动技术、AI系统集成技术、柔性制造技术等。以新一代高视觉维度的光场显示需求为牵引，采取涵盖材料、器件、模组、算法、整机的全链条协调和同步开发思路，推进全产业链协同创新；突破纳米LED显示相关的核心材料与关键技术，形成先发优势，抢占未来显示技术与产业制高点。

得益于晶硅光伏整个产业链的快速发展，我国晶硅光伏的光电转换效率不断打破纪录，成本快速降低，逐渐取得国际市场领先地位；未来需要逐步淘汰落后产能，降低晶硅光伏相关电子材料生产的能耗，发挥光伏技术的环保和节能优势。作为未来光伏技术的重要发展方向，钙钛矿太阳能电池相关材料及器件将进入快速发展阶段，我国在此领域已达到与国际同行相当的技术水平，未来将在具有更高稳定性的材料及器件工艺上获得更大进展。在有机光伏材料及器件研究方面，我国具有领先优势，未来将聚焦支撑有机光伏技术产业化的材料及器件展开研究。

电容／电阻产品的性能受到通信设备、计算机、汽车电子等领域的发展牵引，国内的高端电容／电阻行业发展水平与国际先进相比仍存在一定的差距。围绕电容／电阻产品微型化、高度集成化的发展趋势，加大高性能新材料、新工艺的研发投入，切实提升电容／电阻行业的技术水平和产品质量，将有助于我国电容／电阻产业更好地参与国际市场竞争。近年来，国内在介电陶瓷、新型CPs等电容／电阻关键材料方面进展迅速，相关行业有望在国际市场上扩大占比。此外，在全球环保意识逐渐提高的背景下，绿色环保的电容／电阻产品更受市场欢迎，未来需要改善包括生产、使用、回收等环节在内的全生命周期环保性能，提高国际市场竞争力。

6G技术深入发展，未来将逐步实现“空天地”一体化的全球覆盖以及超高速率、超低时延、超大连接密度的通信能力。新型通信材料需具备极低的介电损耗、优异的机械性能、良好的加工性能，以满足高频线路板、天线等部件的制造需求；也需发展液晶聚合物、聚醚酰亚胺等高性能材料，适应高频线路板、天线、滤波器腔体等产品的技术要求。着眼通信技术产业高质量发展目标，应鼓励科研机构与生产企业开展协同创新研究，高效运用全产业链资源，全面突破产业链上的瓶颈环节。

（二） 我国关键电子材料发展建议

我国关键电子材料产业基本形成了从基础研究到产业应用的完整产业链，在半导体材料、新型显示材料、动力电池材料等重点方向取得了显著成就。不可忽视的是，我国关键电子材料的整体发展与国际领先水平相比仍存在一定的差距，突出表现在高端材料技术自主性不足、产业链高端环节的核心技术掌控力不强、国际市场上的品牌影响力与标准制定权较弱。需要围绕高端化、绿色化、自主化、智能化发展方向，重点突破第三代半导体材料（SiC和GaN）、先进封装材料、新型显示材料、高性能储能材料等关键类型，推动我国关键电子材料产业高质量发展。① 突出高端化发展，突破材料性能极限。以第三代半导体应用为关键方向，加速SiC衬底缺陷控制技术攻关，推进8 in GaN同质外延晶圆产业化，开发β-Ga2O3、金刚石等超宽禁带半导体材料。在先进封装领域，重点突破2.5D/3D集成用low-α射线封装基板、导热系数>15 W/m·K的热界面材料、屏蔽效能≥80 dB的芯片级电磁屏蔽材料。在新型显示材料方面，着力提升Micro LED巨量转移良率、量子点电致发光材料寿命。② 追求绿色化发展，构建低碳制造体系。开发原子层沉积等原子级制造技术，将薄膜沉积材料利用率从传统CVD的30%提升至95%。推广超临界CO2清洗工艺替代高污染酸碱清洗，实现晶圆制备废水减排90%以上。建立电子材料再生利用体系，确保Au、Pd等贵金属回收率>99%，突破La、Ce等稀土元素闭环循环技术，力争到2030年电子材料综合循环利用率超过50%。③ 实施自主化发展，增强供应链能力。针对12 in硅片用超高纯石英坩埚（纯度>99.999 9%）、光刻胶用光敏剂（深紫外光刻胶国产化率<5%）、CMP抛光垫（市场份额<10%）等亟待提升的材料类型，建立材料 ‒ 设备 ‒ 工艺协同创新机制，构建极端环境材料数据库，提升自主设计能力。采用集中突破的方式，合理支持被国外垄断的关键电子材料的创新性研发，推动龙头企业与科研机构之间的有组织科研，推动我国企业在该类电子材料方向上的技术突破；逐步在行业供应链体系中实现相关材料的国产化替代，最终形成覆盖材料、设备、产品的本土化供应链体系。④ 着力智能化发展，革新材料研发范式。建设电子材料基因工程平台，集成高通量计算、自动合成、智能表征等系统，将新材料研发周期从10年缩短至2~3年。开发材料数字孪生系统，实现从原子尺度模拟（密度泛函理论计算）到宏观性能预测的多尺度建模能力。

建议培育创新链强化、产业链整合、生态链协同的“三链融合”创新生态系统，即强化基础研究与应用研究创新链，构建“材料 ‒ 器件 ‒ 系统”垂直整合产业链，打造“产学研用”协同生态链；设立国家级电子材料创新平台，推动国产材料验证导入机制，布局颠覆性材料技术专利池，加速突破瓶颈技术；同步建设绿色制备工艺研发与循环利用体系，兼顾产业发展与“双碳”目标。

1)合理加大基础研究的投入，保障高端电子材料的前沿和基础技术方向发展亟需，加强自主创新能力和技术积累。

2)完善产业链协同机制，强化“产学研”合作，促进科研成果的高效转化与快速应用，建设具有国际竞争力的高端电子材料产业集群。

3)实施包括基础材料突破、装备配套突破、标准体系突破、专利布局突破在内的“四维突破”技术攻坚计划，积极参与国际标准的制定与推广，增强我国企业在全球市场中的影响力。

4)建立市场牵引、政策保障“双轮驱动”的产业推进机制，加快重点领域国产材料替代，设立电子材料产业基金，对突破“卡脖子”技术的企业提供优先支持。

5)人才自培和引进并举，丰富人才培养的层次性，如建立电子材料卓越工程师学院、实施“新材料青年科学家计划”、设立国际材料人才驿站等，保障产业技术攻关和创新需求。

6)在开拓电子材料领域的前沿材料方向，如新型半导体材料（低k介电材料和高k栅电介质）、铁电材料（铪锆氧化物）、单壁碳纳米管材料、二维材料、纳米铜浆等，精准部署科研攻关项目，积极抢占行业未来发展制高点。

文章来源：注：中国工程科学 ›› 2025, Vol. 27 ›› Issue (2) : 249 -268. DOI: 10.15302/J-SSCAE-2024.09.017