除了沙子，制造一颗芯片还需要这些材料！

近期，由于石油与天然气价格飙涨，加上供应链堵塞引发供需失衡，致使制造芯片的各种关键原材料价格也水涨船高，制造芯片和制造电子设备的成本不断增加。

你是不是好奇：为什么芯片又跟石油扯上关系呢？

其实，芯片制造涉及数百种精心配置且高浓度的化学品、气体和材料，它们加起来约占芯片制造总成本的20%，其中一些化学品的生产及价格就与石油密切相关。

那么，制造芯片所需要的材料有哪些呢？今天就来聊一下这个话题。

1、晶圆

晶圆是指制造芯片所用的硅晶片，其原始材料是硅，从我们常见的沙子中提取。但对于纯度有较高的要求，需要达到99.999999999%，而且越是先进的芯片，对于硅晶片的纯度要求就越高。

从全球格局来看，硅晶圆市场基本被日本信越、SUMCO、环球晶圆、SK Siltron和德国世创这五大巨头占据，他们瓜分了超过86%的市场份额。不过，我国现在已经开始重点发展硅晶圆产业，一些企业已经成功实现突围。

根据亚化咨询公布的调查数据显示，在2021年全球半导体硅片厂商销售额榜单中，有三家大陆硅片公司跻身全球前十，分别是沪硅产业、金瑞泓、中环股份。

2、CMP抛光材料

芯片要想稳定性高，就需要进行高质量的表面抛光来实现整个晶圆的全局均匀平坦化，抛光垫、抛光液则是这一工艺中的关键耗材，直接影响CMP工艺的基础效果。

随着芯片制程不断精细，抛光材料种类和用量也迅速增长。但抛光材料的技术具有一定的行业壁垒，这一领域目前被美日企业垄断，国产化比例不到10%。

3、光掩膜版

制造芯片的第一步是光刻，也就是把电路图印到晶圆上。光刻之前，需要准备掩膜版，就是根据事先设计好的电路图做成光罩。光罩类似于底片，光刻机的光源通过光罩之后，就把电路图印在晶圆上。

据悉，2021年全球半导体光掩膜市场销售额达到了48亿美元，而美日韩企业占据了70%的市场份额。

4、光刻胶

光刻胶又称光致抗蚀剂，是一种对光敏感的混合液体，用于涂上晶圆上。当光刻机的光源透过光罩照在涂有光刻胶的硅片上，部分被溶解掉，部分被保留下来，于是电路图就出来了。

光刻胶品质好坏，直接决定了加工的稳定性和芯片的良品率。此外，光刻胶市场同样是一个高度垄断的市场，基本被美国和日本企业垄断。

5、湿电子化学品

光刻和刻蚀的过程中，还需要不断对晶圆进行清洗，这其中就需要用到湿电子化学品。

湿电子化学品分为超高纯净试剂和功能性材料，如蚀刻液、显影液、极性溶液、氢氟酸、硫酸、双氧水、异丙醇等。其中，高纯硫酸和高纯双氧水在芯片湿电子化学品中的用量占比达到60%。

目前，湿电子化学品市场同样被欧美日韩企业瓜分，但好在我国自身还有一定的生产能力，他们已无法对我们形成垄断。

6、电子气体

电子气体广泛用于离子注入、刻蚀、气相沉积、掺杂等诸多环节，是芯片制造过程中必不可少的材料之一。芯片的性能优劣，与电子气体的质量好坏息息相关，因而电子气体也被称为芯片制造的“血液”。

电子气体市场有较高的技术壁垒，主要体现在气体的分离和提纯、杂质的检测和监控、成品的运输和存储上。但我国已有不少新兴企业拥有生产资质，尽管在国际市场方面依旧被一些传统半导体地区垄断，但目前我国企业已形成有力的挑战。

值得一讲的是，俄乌战争爆发至今，氖气、氪气、氙气等稀有气体价格均大幅上涨，高纯氖气更是上涨了十倍有余。

7、溅射靶材

溅射工艺是芯片掺杂和镀膜的主要技术环节，溅射靶材用于晶圆导电层、阻挡层和金属栅极的制作，影响了芯片成品的稳定性和良品率，主要材料是高纯度的铝、铜、钛、钽等金属。

高纯度溅射靶材的制造有一定的技术门槛，对制造设备的投资金额要求也相对较高，早年间这一领域被美日垄断，但近年来随着国产技术的成熟，这一领域市场规模增速高于全球增速。

8、晶圆封装材料

传统芯片封装工艺是先切割晶圆，后封装芯片，这会增加约20%的原芯片体积，晶圆级芯片规模封装技术是先封装测试后切割成芯片，这一方法不仅可以减少封装体积，也可以提升芯片稳定性，这对晶圆封装材料，如陶瓷基板、封装基板、引线框架等要求更高。

封装测试属于芯片产业链末端，相比光刻、蚀刻等工艺对技术要求没那么高。高端市场方面，尽管美国、德国、日本企业占据了较大比例，但我国不少芯片封测公司在规模、速度和工艺标准上也丝毫不逊色。

写在最后，芯片制造材料市场过去并不受关注，因为它们通常都能维持稳定的价格不过自从新冠肺炎疫情、俄乌战争爆发及芯片需求暴涨导致供不应求的状况出现，稳定的局面已经被打破了。

俗话说“不破不立”，制造芯片的重要材料出现“集体涨价潮”，对于国内厂商来说，或许是一个迅速崛起的机会！