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2018年06月01日 | 亟待攻克的核心技术：中国半导体产业因光刻胶失色
2018-06-01 来源：科技日报
“假如我们把光刻机比作一把菜刀，那么光刻胶就好比是要切割的菜，没有高质量的菜，即使有了锋利的菜刀，也无法做出一道佳肴。”据《科技日报》31日报道，日前，江苏博砚电子科技有限公司技术部章宇轩在接受记者采访时如是说。
在北京化工大学理学院院长聂俊眼里，我国虽然已成为世界半导体生产大国，但面板产业整体产业链仍较为落后。目前，上游高端电子化学品（LCD用光刻胶）几乎全部依赖进口，必须加快面板产业关键核心材料基础研究与产业化进程，才能支撑我国微电子产业未来发展及国际“地位”的确立。
彩色薄膜少了光刻胶，产生不了绚丽的画面
显示器是人与机器沟通的重要界面。光刻胶是整个光刻工艺的重要部分，也是国际上技术门槛最高的微电子化学品之一，主要应用在集成电路和平板显示两大产业。光刻技术决定了集成电路的集成度，引领了技术节点的推进和实现。
章宇轩介绍，我们在日常工作生活中，之所以能从显示屏幕上看到色彩斑斓的画面，就是离不开屏幕中厚度只有2μm、却占面板成本16％的一层彩色薄膜。然而，彩色薄膜颜色的产生，必须由光刻胶来完成。
LCD是非主动发光器件，其色彩显示必须由本身的背光系统或外部的环境光提供光源，通过驱动器与控制器形成灰阶显示，再利用彩色滤光片产生红、绿、蓝三基色，依据混色原理形成彩色显示画面。
其中，根据颜色的不同，可以将光刻胶分为黑色、红色、绿色、蓝色四种。彩色滤光片的制作就是在玻璃基板上应用黑色光刻胶制作黑色矩阵，再应用红、绿、蓝光刻胶制作三原色像素。
光刻胶的研发，关键在于其成分复杂、工艺技术难以掌握。光刻胶主要成分有高分子树脂、色浆、单体、感光引发剂、溶剂以及添加剂，开发所涉及的技术难题众多，需从低聚物结构设计和筛选、合成工艺的确定和优化、活性单体的筛选和控制、色浆细度控制和稳定、产品配方设计和优化、产品生产工艺优化和稳定、最终使用条件匹配和宽容度调整等方面进行调整。因此，要自主研发生产，技术难度非常之高。
江苏汉拓光学材料有限公司副总经理孙友松告诉记者，在光刻胶研发上，我国起步晚，2000年后才开始重视。近几年，虽说有了快速发展，但整体还处于起步阶段。事实上，工艺技术水平与国外企业有着很大的差距，尤其是尖端材料及设备都仍依赖进口。
工艺技术难以突破，国内企业受制于人
“造成与国际先进水平差距的原因很多。过去由于我国在开始规划发展集成电路产业上，布局不合理、不完整，特别是重生产加工环节的投资，而忽视了最重要的基础材料、装备与应用研究。目前，整个产业是中间加工环节强，前后两端弱，核心技术至今被TOK、JSR、住友化学、信越化学等日本企业所垄断。”江苏博砚电子科技有限公司负责销售的经理李中强说。
记者了解到，光刻胶的主要技术指标有解析度、显影时间、异物数量、附着力、阻抗等。每一项技术指标都很重要，必须全部指标达到才能使用。因此，国外企业在配方、生产工艺技术等方面，对中国长期封锁。
工作人员在黄色光源工作环境中把光刻胶涂在硅片上
事实上，我国是在缺乏经验、缺乏专业技术人才，缺失关键上游原材料的条件下，全靠自己摸索。近年来，尽管光刻胶研发有了一定突破，但国产光刻胶还是用不起来。目前，国外阻抗已达到15次方以上，而国内企业只能做到10次方，满足不了客户工艺要求和产品升级的要求，有的工艺虽达标了，但批次稳定性不好。
“10次方的光刻胶经过多次烘烤，由于达不到客户需求的防静电作用，不能应用到最新一代窄边框、全面屏等高端面板上。而国外做到15次方就有了很好的防静电作用。这还是我们的光刻胶材料、配方、生产工艺方面存在问题。”李中强说。
关键指标达不到要求，国内企业始终受制于人。就拿在国际上具有一定竞争实力的京东方来说，目前已建立17个面板显示生产基地，其中，有16个已经投产。但京东方用于高端面板的光刻胶，仍然由国外企业提供。
基础性研究仍需发力，政府要重视鼓励应用牵引
能让显示屏幕绚丽多彩的光刻胶，仍是中国半导体产业之“痛”。该如何打破欧美及日本等国家和地区的封锁与垄断？
业内人士认为，按照现在“单打独斗”的研发路径，肯定不行。政府相关部门要加大产业政策的配套支持力度，应从加快完善整个产业链出发，定向梳理国内缺失的、产业依赖度高的关键核心电子化学品，要针对电子化学品开发难度高，检测设备要求高的特点，组织汇聚一些优势企业和专家，形成一个产业联盟，国家建立一个生产应用示范平台，集中力量突破一些关键技术。
江苏博砚电子科技有限公司董事长宗健表示，光刻胶要真正实现国产化，难度很大。最大问题是国内缺乏生产光刻胶所需的原材料，致使现开发的产品碳分散工艺不成熟、碳浆材料不配套。而作为生产光刻胶最重要的色浆，至今依赖日本。前道工艺出了问题，保证不了科研与生产，光刻胶国产化就遥遥无期。因此，必须通过科研单位、生产企业的协同创新，尽快取得突破。
有专家提出，尽管国产光刻胶在高端面板一时用不起来，但政府还是要从政策上鼓励国内普通面板的生产企业尽快用起来。只有在应用过程中才能发现问题，解决问题，不断提升技术、工艺与产品水平，实现我国关键电子化学品材料的国产化，完善我国集成电路的产业链，满足国家和重点产业的需求。
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