電鍍是製造業的基礎工藝之一，其主要利用電解原理在某些金屬表面或者其他材料製件的表面上鍍上一層薄層，從而起到防止氧化(如鏽蝕)，提高耐磨性、導電性、反光性、抗腐蝕性及增進美觀等作用。電鍍的應用領域主要集中在機械和輕工業領域，二十一世紀以來，電鍍技術逐漸向鋼鐵、電子及微電子等行業發展，併成為半導體行業不可或缺的加工工藝環節。電鍍工藝用到的最主要的化學藥液稱之為電鍍液，其中包括對鍍層性能起到重大影響的電鍍添加劑。此外，電鍍的前後處理環節還需要應用各類前後處理劑等配套試劑。因應用領域不同，電鍍液及其配套試劑的性能指標要求也大不相同。
集成電路用電鍍液，要求高難度大
不同於一般電子電鍍，集成電路用電鍍液在技術指標、研發難度、認證週期等方面要求極高，屬於電鍍領域的高端產品，國家集成電路封測產業鏈技術創新戰略聯盟副理事長兼祕書長於燮康在接受媒體採訪時表示。在集成電路領域，電鍍液主要應用於晶圓製造與封裝環節，其中，封裝環節又包括傳統封裝與先進封裝。
目前，電鍍液在晶圓製造和先進封裝中主要應用於銅互聯工藝中，該工藝系晶圓製造和先進封裝的關鍵工藝，其具有更低的電阻率、抗電遷移性，能夠滿足芯片尺寸更小、功能更強大、能耗更低的技術性要求。在銅互連工藝中，將帶有擴散阻擋層和仔晶層的芯片浸沒在含有添加劑的高純電鍍液中，用電鍍工藝填充已經刻蝕好的互連穿孔(Via)和槽隙(Trench)。銅互連工藝貫穿整個芯片製造過程，銅互連工藝所使用的鍍銅電鍍液具有金屬雜質低、純度高、潔淨度高的優良品質，滿足集成電路製造大馬士革銅互連、先進封裝凸塊電鍍(Cu Pillar/Bump/RDL/UBM)、硅通孔(TSV)電鍍等工藝要求。
其他金屬電鍍液包括電鍍錫、電鍍金等種類，具有鍍層均勻、電流效率高、鍍液穩定性強等特點，適合集成電路傳統封裝和先進封裝中的掛鍍、滾鍍、振鍍、高速電鍍等各項工藝，要求鍍層結晶緻密，雜質含量少。
對於封裝用電鍍液，在全球半導體封裝市場中，傳統工藝保持較大比重的同時，先進封裝市場也在快速提升，先進封裝材料也將迎來更快增長。但傳統封裝及先進封裝電鍍用途、功能不同，大量車規級芯片、功率半導體等中高端半導體器件仍大量使用傳統封裝工藝，傳統封裝與先進封裝兩者並不存在相互替代的關係，未來均有較大發展空間。
全球半導體電鍍材料市場規模穩步提升
2021年，在計算機、通信、消費電子、汽車、工業等多個應用領域需求強勁的帶動下，全球半導體市場實現了大幅增長。Gartner統計，2021年全球半導體銷售額增長了26.3%，達到5950億美元，並預計2022年將繼續增長7.4%至6392億美元。下游市場持續增長帶動下，半導體用電鍍材料的市場也在穩步提升，市場研究機構TECHCET統計，2021年全球半導體用電鍍材料市場規模9.43億美元，並預測，2022年全球半導體電鍍材料市場規模有望達到10.19億美元，同比增長8.1%；2026年市場進一步增加至13.8億美元。該機構表示，市場主要增長動力包括下一代邏輯器件中互連層的增加、先進封裝中對RDL和銅柱結構的使用等。
外資企業主導市場，國內外差距仍較大
在集成電路用電鍍液及配套試劑領域，美國樂思化學、羅門哈斯、杜邦，日本石原會社，德國巴斯夫、安美特等少數廠商憑藉規模和技術優勢佔據全球主導地位，特別是在晶圓製造及先進封裝銅互連工藝所使用的鍍銅電鍍液及添加劑等產品方面，外資產品優勢更為明顯。國內公司的規模、品牌知名度、客户羣體、研發投入、產品體系等方面的綜合實力，同國外競爭對手比較仍有較大差距，全球整體市佔率較低。
目前，國內晶圓製造和先進封裝中所使用的電鍍液仍以國外廠商美國樂思化學、羅門哈斯、杜邦等企業的產品為主，國內產品市場份額較少，國內企業產品主要集中在傳統封裝用電鍍液及配套試劑領域，集成電路晶圓製造及先進封裝用電鍍產品還需不斷提升。
國內參與企業少，國產化配套需求迫切
近年來，我國集成電路產業發展質量持續改善、競爭能力不斷提升。2021年，在國內宏觀經濟運行良好的驅動下，國內集成電路產業繼續保持快速、平穩增長態勢，中國半導體行業協會統計，2021年中國集成電路產業銷售額為10,458.3億元，同比增長18.2%。其中，設計業銷售額為4519億元，同比增長19.6%；製造業銷售額為3176.3億元，同比增長24.1%；封裝測試業銷售額2763億元，同比增長10.1%。整個行業呈現出規模增強、集中度提高、龍頭企業做大的良好發展態勢。
根據中國電子材料行業協會統計，2021年國內集成電路用電鍍液及配套試劑市場需求2.15萬噸，預計到2025年將增長至3.20萬噸，行業整體呈現平穩增長態勢。
目前國內從事集成電路用電鍍液及配套試劑研發生產的企業較少，主要有上海新陽和江蘇艾森等，上海新陽和江蘇艾森在國內集成電路封裝市場(包括傳統封裝及先進封裝)的市佔率已超過50%，主要產品集中在傳統封裝領域。經過國內半導體材料企業超過10年的突破與積累，目前傳統封裝領域的國產電鍍液及配套試劑產品已經能與國際大廠的產品媲美。但由於半導體領域電鍍液產品作為復配型電子化學品，具有一定的技術門檻，且需要在下游產線進行充分認證，小企業通常難以實現批量供應，目前市場集中度較高，上海新陽、江蘇艾森作為國內主流供應商在傳統封裝電鍍液及其配套試劑的市場份額超過70%。
於燮康副理事長進一步表示，上海新陽經過多年發展，目前在國內傳統封裝領域用電鍍液及配套試劑銷量與市佔率上佔據領先地位；經過十餘年開發，上海新陽在晶圓製造及先進封裝用銅互連電鍍液及添加劑方面，產品已覆蓋90-14nm技術節點，20-14nm電鍍液及添加劑已實現銷售。江蘇艾森近年來在國內傳統封裝領域用電鍍液及配套試劑銷量上排名國內前二，先進封裝領域的電鍍銅基液已批量供應，先進封裝用電鍍錫銀添加劑已通過客户認證，晶圓製造用銅互聯鍍銅添加劑已開始測試認證，公司在行業內的市場份額和品牌知名度不斷提升。
經過十多年的發展，我國電鍍液及配套試劑取得了明顯進步，但總體上，產品仍停留在中低端領域，在高端領域，自主供應仍不足。由於新結構、新器件和新材料的不斷引入，主流芯片製造企業和封裝企業間的差異性也越來越大，電鍍液及配套試劑作為功能性化學品來説，滿足客户的定製化需求將成為未來重要的發展趨勢。與此同時，貿易摩擦持續反覆，國內集成電路產業鏈供應鏈安全穩定面臨不斷提升的風險，關鍵材料亟需加強國產化配套，電鍍液及配套試劑高端產品高度依賴進口的局面亟需打破，增強自主供應大勢所趨。
國內產業下一步發展重點
隨着技術進步、產業升級，半導體封裝行業正逐漸從傳統封裝向先進封裝過渡。下游產業發展進程中，市場對封裝用電鍍液及配套試劑的性能要求也在不斷提升，與國際廠商產品相比，國產半導體先進封裝及晶圓製造用電鍍液及配套試劑尚有一定差距，未來國產半導體封裝用電鍍液及配套試劑仍需向集成電路製造的上游工藝環節繼續努力。
來源：愛集微
原標題：淺析國內集成電路用電鍍液及配套試劑行業發展
