“2019 年下半年，我國5G 將進入實質性商用階段，但是關鍵元器件和相關材料主要由境外企業(yè)掌控，成為我國5G發(fā)展的短板?！惫ば挪抠惖涎芯吭荷陝亠w等專家近日對我國5G領域關鍵材料的發(fā)展現(xiàn)狀進行了調研分析。

分析結果顯示，目前我國5G所需的電子元器件、光纖傳輸和電子屏蔽導熱封裝關鍵材料，對外依存度分別高達90%、80%和92%，相應的材料制備技術被國外壟斷，并嚴禁對我國轉讓。因此，我國亟需對相關材料技術水平、產(chǎn)業(yè)化狀況進行系統(tǒng)梳理，提前布局，集中攻關，力爭做到核心、關鍵材料自主可控，確保我國5G信息產(chǎn)業(yè)安全健康發(fā)展。

關鍵材料依賴進口

賽迪研究院的專家介紹，5G通信需要大量的中高頻器件，主要包含濾波器、功率放大器、天線、低噪聲放大器、射頻開關等。GaAs、GaN和SiC等化合物半導體材料是制備這些器件的核心關鍵材料。據(jù)法國市場研究公司Yole的報告稱，預計到2021年GaAs、GaN和SiC器件的市場規(guī)模將分別達到130億美元、6億美元和5.5億美元。

目前,GaAs、GaN和SiC的制備技術和市場主要被美國、日本和歐洲等壟斷。其中，GaAs晶圓材料95%的市場份額被美國晶體技術、日本住友電工、德國弗萊貝格化合物材料3家公司占有，三安科技、先導材料等國內企業(yè)僅擁有5%的市場份額；GaN材料主要生產(chǎn)企業(yè)是美國Cree、日本住友電工和日立電纜，我國蘇州納維、東莞中鎵僅具備初步小規(guī)模生產(chǎn)能力；SiC材料全球85%以上的市場份額被美國Cree和德國Si Crystal占據(jù)。

光纖是支持信息傳輸?shù)幕?G時代的“基站致密化+前傳光纖網(wǎng)絡”模式，將推動光纖的需求迅猛增長。據(jù)預測，未來5G光纖需求，在不考慮光纖復用的情況下，將達到4G光纖需求的16倍。據(jù)相關研究機構預測，2018—2020年光纖需求分別為3.8億芯千米、4.2億芯千米和4.8億芯千米，增速分別為28.4%、10.5%和14.3%。

雖然，我國光纖產(chǎn)能充足，但上游核心原材料包括石英套管、高純四氯化硅、高純四氯化鍺等主要依賴進口，目前國內企業(yè)供給率不足20%。據(jù)統(tǒng)計，2017年國內高純四氯化硅需求達4萬噸左右，其中，進口量為3.3萬噸左右，進口額達16億美元。

在5G通信中，通信器件的功耗和電磁輻射將顯著增加，對設備的電磁屏蔽和導熱技術提出了新的要求，而設備封裝的關鍵核心是材料技術。目前，電子屏蔽導熱封裝材料的上游核心原材料（PI膜、導熱硅膠、導電顆粒等）主要技術和市場被3M、萊爾德、漢高、富士等歐、美、日、韓企業(yè)所壟斷。國內的代表企業(yè)中石科技、飛榮達等主要偏重電磁屏蔽導熱器件和應用方案的設計，但還未掌握關鍵上游核心原材料生產(chǎn)技術。

據(jù)BCCResearch預測，到2020年全球EMI/RFI屏蔽和導熱封裝市場規(guī)模將到達74億美元和11億美元，年復合增長率分別為6%和7%。在電磁屏蔽及導熱器件成本構成中，原材料占比超過70%。

面臨三大瓶頸

賽迪研究院的專家提出，我國發(fā)展5G領域關鍵材料正面臨三大瓶頸。

首先，核心技術有待突破。一是元器件材料的品質低、穩(wěn)定性差，以GaAs晶圓為例，美國、日本和德國已經(jīng)在微電子芯片級分別開展6英寸生產(chǎn)，而我國只能生產(chǎn)4英寸級的電阻LED低端晶片。二是光纖產(chǎn)業(yè)上游光預制棒生產(chǎn)原料制備技術一直面臨封鎖，高純沉淀用和合成用石英套管制備技術主要被德國、美國、和日本壟斷，高純四氯化硅制備技術主要由德國的默克和贏創(chuàng)掌握。三是電子屏蔽導熱材料，上游核心原材料依然面臨技術封鎖。國內企業(yè)還是以電磁屏蔽導熱器件和方案設計為主，關鍵上游材料的核心技術由3M、漢高、富士等企業(yè)掌握。

其次，部分產(chǎn)品產(chǎn)能不足。一方面，在元器件關鍵材料領域，化合物半導體材料雖然在國內實現(xiàn)量產(chǎn)，但產(chǎn)能較小。據(jù)統(tǒng)計，GaAs、GaN和SiC三種襯底材料的月產(chǎn)量不足5萬片。目前，我國8英寸和12英寸硅片市場需求約在500萬片/月，其中功率器件用襯底約為50萬/片左右。據(jù)預測，到2020年將有1/3的功率器件襯底材料被化合物半導體材料取代，我國半導體襯底材料的需求量至少為16萬片/月。另一方面，在電子屏蔽導熱材料方面，我國一直是消費大國，但是在核心上游材料卻是進口大國。例如在導熱屏蔽材料應用中的PI薄膜，我國多數(shù)企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模均為百噸級，而國外基本都是千噸級。我國僅在中低端聚酰亞胺薄膜及聚酰亞胺纖維等少數(shù)領域實現(xiàn)了量產(chǎn)，高端材料產(chǎn)品一直稀缺。

再者，生產(chǎn)應用脫節(jié)。一是相關材料的供應信息不明確，與國外產(chǎn)品相比，國內相關材料產(chǎn)品供應時，缺少生產(chǎn)使用的加工標準、參數(shù)等信息。下游應用企業(yè)在沒有使用經(jīng)驗情況下，認為冒然使用會在生產(chǎn)上存在較大風險。二是在材料的研發(fā)生產(chǎn)和設計指標與下游的應用標準不一致，國內研究機構在材料產(chǎn)品研究推廣時，重視性能參數(shù)的比拼，忽略生產(chǎn)實用性，導致生產(chǎn)出來的材料無法使用。三是國內生產(chǎn)的相關材料缺少相關第三方認證和科學的評估體系。生產(chǎn)的材料得不到有效的應用檢驗，導致企業(yè)在生產(chǎn)使用過程中缺乏信心，于是寧愿選擇價格較高的進口產(chǎn)品維持現(xiàn)狀。

基于上述現(xiàn)狀，專家建議，加強協(xié)同攻關，突破關鍵技術；注重產(chǎn)能布局，提升產(chǎn)業(yè)保障力；強化供產(chǎn)需銜接，推動自主化進程。（夏小禾）