芯片生态链深度解析（一）：基础材料篇——从砂砾到硅基王国的核心技术突围

当您滑动手机屏幕、驾驶新能源汽车、甚至用AI生成一幅画时，是否想过这些科技奇迹都始于一粒沙子？芯片，这个边长不足2厘米的黑色薄片，正是通过将砂砾提纯为高纯度硅锭，再经光刻、蚀刻等3000余道工序，最终成为驱动数字时代的“魔法石”。

作为《芯片生态链深度解析》系列开篇，本文将聚焦这个万亿级产业链的“地基”——基础材料。后续篇章将逐层解构设备、设计、制造、封装、测试等环节，最终拼凑出完整的芯片产业图谱。

核心矛盾

硅片是芯片制造的核心基材，其质量直接影响芯片的性能与良率。作为芯片制造的“画布”，硅片为后续的光刻、刻蚀等工艺提供了基础平台。

高纯度制备：半导体硅片对纯度要求极高，通常需达到99.999999999%（11N）以上。这一过程需通过化学气相沉积（CVD）等多道提纯工艺实现。
大尺寸趋势：随着芯片制程的进步，大尺寸硅片逐渐成为主流。12英寸硅片因其能提高单片硅片制造芯片数量、降低边缘损耗和单位芯片成本而备受青睐。
清洗工艺：在硅片制造过程中，清洗工序至关重要。172nm准分子紫外光清洗技术凭借其非接触、高精度等优势，成为28nm及以下制程的首选方案。该技术通过高能紫外光激发光敏氧化反应，将污染物彻底分解为水和二氧化碳，实现原子级洁净度。

全球市场：日本信越化学、SUMCO、德国Siltronic等企业占据主导地位。其中，12英寸硅片市场呈现“寡头”竞争格局，CR5约达80%。
国产突破：沪硅产业、立昂微等企业在12英寸硅片量产方面取得突破，逐步缩小与国际先进水平的差距。中环股份在光伏硅片市场占据领先地位，其单晶硅片市占率已达99.2%。
市场数据：2024年国内半导体硅片市场规模持续增长，随着“贸易战”影响，国产12英寸大硅片有望加快渗透。预计到2025年，国内硅片市场规模将进一步扩大。

光刻胶是光刻工艺中的关键材料，用于在硅片上绘制电路图案。其性能直接影响芯片的良率和制程精度，是芯片制造中不可或缺的“魔法药水”。

化学成分：光刻胶是一种复杂的混合物，主要包括树脂、光敏剂、溶剂和添加剂。树脂提供光刻胶的基本物理和化学性质；光敏剂负责吸收光能并引发化学反应；溶剂用于调节光刻胶的黏度；添加剂则用于改善光刻胶的特定性能。
正性/负性区分：根据曝光后溶解度的变化，光刻胶可分为正性和负性两种。正性光刻胶曝光区域溶解度增加，负性光刻胶则相反。
技术趋势：随着芯片制程的进步，深紫外（DUV）和极紫外（EUV）光刻胶成为研发热点。DUV光刻胶适用于7-28nm制程，而EUV光刻胶则用于3nm以下制程。国产光刻胶在ArF、KrF等节点取得突破，逐步打破日美企业垄断。

全球市场：日本JSR、东京应化、美国杜邦等企业占据主导地位。其中，ArF、EUV等高端光刻胶市场几乎被日美企业垄断。
国内企业：彤程新材、南大光电等企业在光刻胶量产和客户验证方面取得进展。上海新阳与中科院微电子所合作的ArF干法光刻胶项目已完成28nm工艺验证，标志着国产高端光刻胶迈出关键一步。
市场数据：2020-2024年中国光刻胶市场规模从98亿元增长至215亿元，年复合增长率达21.7%。预计2025年市场规模将突破280亿元，其中半导体光刻胶占比有望进一步提升。

封装基板是芯片内部电路与外部引脚的连接桥梁，起到电气连接、散热和保护芯片等作用。其性能直接影响芯片的可靠性和稳定性。

设计挑战：封装基板设计需考虑高频、低电压环境下的性能要求。嵌入式薄膜电容器（如GigaModule-EC）可降低电源噪声，提高芯片效率。此外，还需实现任意尺寸电容器电容、降低电压降等设计目标。
制造挑战：封装基板制造涉及高精度通孔制备（如TGV技术）、高密度布线、键合技术等。其中，TGV通孔制备需满足高速、高精度、窄节距等要求；高密度布线则需克服线宽小于5μm时的挑战；键合技术则需确保芯片与基板之间的可靠连接。

全球市场：日韩企业领先，但中国兴森科技、深南电路等企业已实现部分替代。其中，兴森科技在FCBGA封装基板领域取得显著进展，已完成验厂客户数达到两位数。
国内企业：兴森科技持续加大研发投入和工艺能力创新，努力实现行业领先的良率水平和交付表现。深南电路在封装基板市场占据重要地位，其产品广泛应用于通信、消费电子等领域。
市场数据：预计2025年封装基板市场规模将达到220亿元。随着国内企业在部分领域的替代进展，未来市场规模有望进一步扩大。