理论教育 重点新材料领域的技术趋势分析

重点新材料领域的技术趋势分析

时间:2023-06-10 理论教育 版权反馈
【摘要】:应对半导体材料领域的国际封锁,目前我国正在积极推进第三代半导体材料布局。南京理工大学纳米光电材料研究所运用独创的室温离子交换组装法研究钙钛矿发光,在全球率先实现了“最绿”的高效纯色发光,标志着我国在新型显示材料研究领域取得了重大突破,技术水平处于世界前沿。

重点新材料领域的技术趋势分析

1.先进半导体材料

近年来,随着晶体管的发展接近极限,摩尔定律的发展趋势有所放缓,这给中国企业带来了技术追赶的机会。2018年8月,联电宣布放弃12nm以下的先进技术研发;随后,Grichip宣布将无限期地暂停7nm制程的开发;英特尔在扩大10nm制程方面也遇到困难。国内企业则抓住机遇缩小与海外企业的差距。例如,中芯国际在2019年第三季度实现了14nm FinFET技术量产,该技术在2019年第四季度为中芯国际贡献了1%的晶圆收入。同时,中芯国际12nm等更先进的工艺研发也正在进行,并计划在2020年底前进行12nm FinFET的风险试产。

主流硅片尺寸仍然在不断提高。国际硅片已经发展到18英寸,但国内仍然以8英寸及12英寸为主。相比于8英寸硅片,12英寸大型硅片的制备和生产对倒角和精密磨削要求很高,成品率对企业来说是一个更大的挑战。目前主要有上海新昇、中环股份、金瑞泓(衢州)、重庆超硅等国内厂商布局12英寸硅片。2018年4月,上海新阳分公司12英寸新型大型硅片试制件产能达到5万—6万件/月,销量达到2万件/月左右,产能持续提升,预计到2020年底实现月产能30万片,最终将实现12英寸硅片60万片/月的产能。

应对半导体材料领域的国际封锁,目前我国正在积极推进第三代半导体材料布局。随着资本不断进入第三代半导体领域,产业特色集聚区不断形成和完善。SiC领域主要在北京、山东、江苏、河北、山西、湖南、福建等地布局,目标是4寸和6寸SiC单晶基材的研发。其中,天科和达、山东天岳、中电已初步实现4英寸SiC单晶基材的量产和6英寸样品的开发。泰科天运、世纪金光、中电55、13等多家企事业单位已实现600—3 300VSiC短二极管的量产,目前正处于用户验证阶段。在GaN领域,主要分布在河北、江苏、广东、浙江等地。其中,中电13形成了一系列GaN微波功率器件和MMIC产品,已被华为、中兴等公司用于基站研发。

2.新型显示材料

尽管在大尺寸显示领域,LCD依然保持主流地位。但随着OLED技术逐渐成熟,OLED显示面板即将取代LCD显示面板。近年,我国加大了OLED材料的进口替代。京东方在成都的6代柔性AMOLED生产线已经实现量产,并为华为手机提供屏幕材料;维信诺致力于OLED面板生产,已经开始为小米手机供货。

通过不断加大成果转化投入,我国印刷OLED显示技术成果产业化逐步实现。其中,华南理工大学、天津大学、中国科学院长春应化所等高校和科研院所的荧光材料、磷光材料等发光材料,以及载流子传输材料研究实力强劲。华南理工大学基于自主研发的聚合物发光材料及印刷阴极材料,成功制备了全球首个全喷墨打印的4.8英寸全彩柔性OLED器件,从原理上实现了器件的全印刷技术。一些龙头企业也积极投身于技术研发,天马电子集团、TCL集团、深圳华星光电有限公司、广州新视界光电科技有限公司等企业在柔性显示基板技术、柔性封装与阻隔膜技术、印刷背板驱动技术方面积累了许多研究经验。维信诺(固安)独立设计并建造的第六代全柔性AMOLED生产线项目,生产线设计产能3万片/月,可满足近亿个智能终端曲面屏、全面屏,以及折叠显示屏、全柔性显示屏需求。

未来,显示材料的突破口聚焦在自发光材料领域,我国已在有机发光二极管领域研发了国际领先技术。南京理工大学纳米光电材料研究所运用独创的室温离子交换组装法研究钙钛矿发光,在全球率先实现了“最绿”的高效纯色发光,标志着我国在新型显示材料研究领域取得了重大突破,技术水平处于世界前沿。(www.daowen.com)

3.稀土功能材料

随着制造业生产中电子化和自动化水平不断提高,对稀土永磁材料的需求也大大增加。钕铁硼是产量最高、性能最好、应用最为广泛的永磁材料,我国和日本是目前全球最大的铁硼永磁材料生产国。由于钕铁硼的传统生产方式主要是烧结和黏结,磁体内部存在较强的各向异性抗弯强度受到影响。因此,针对烧结钕铁硼永磁材料的强韧化、高矫顽力研究一直都是热点。目前,我国“双合金+氢破”工艺已通过“速凝铸带+氢破”准控制粉末颗粒大小,对织构进行控制。未来,将在减少稀土用量、降低稀土损耗率、提高产品质量等方面进一步加强研究。

稀土储能材料还为储氢蓄电池的发展提供支撑。稀土储氢材料主要用于镍氢电池和储氢装置。目前,我国一些生产企业正在积极研发RE-MgNi系储氢合金,厦门钨业、北京浩运金能、三德电池材料等企业已加入混合动力电池供应链。在民用电池和工业电池领域,已将储氢材料产品出口到日本、韩国和欧洲等国家和地区。

4.先进金属新材料

随着汽车航空航天、高端装备等下游产业对金属新材料提出更高的品质要求,我国先进金属新材料技术向“高性能、高适应性、高智能化”和“低密度、低加工频次、低环境影响”发展。

首先是高温合金生产工艺和质量稳定、显著提升。高温合金从诞生起就用于航空发动机,在现代航空发动机中,高温合金材料的用量占发动机总重量的40%—60%。因此,我国高温合金材料发展主要依托航空发动机企业及科研院所开展相关研发工作。在中航发621研究所、中科院金属所等单位的不断努力下,以GH4169合金为代表的高温合金质量水平显著提高,合金纯度不断提升,盘件加工工艺显著改善。

其次是在生物医学、航空航天、消费电子等领域的形状记忆合金市场规模不断扩大。据《2018年全球及中国形状记忆合金产业深度研究报告》显示,预计到2022年,全球形状记忆合金的市场规模将达到189.7亿美元,年复合增长率为12.3%。特别是生物医疗领域的骨连接器、血管扩张元件、牙齿矫正丝、脊柱侧弯矫形等,除了利用形状记忆合金的形状记忆效应和超弹性外,还要有良好的生物相容性。同样作为我国战略性新兴产业国民经济支柱产业的生物医药产业、作为先进制造代表的航空航天产业,为新材料产业的发展提供了机遇与挑战。

免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

我要反馈