電子百科
電子信息材料品種多、門類廣 , 目前尚無統(tǒng)一的分類方式。按產(chǎn)品的用途可分成以下 18大類基材、拋磨材料、光致抗蝕劑和配套試劑、酸及蝕刻劑、清洗劑及溶劑、高純金屬、超大規(guī)模集成電路生產(chǎn)用超凈高純試劑、磁記錄技術(shù)材料、高純特種氣體及MO源、掩模板、摻雜劑、 封裝材料、鍍覆化學(xué)品、液晶顯示器件用材料、漿料、電子專用膠粘劑、超純水制備用化工材料、層間絕緣膜和表面保護(hù)膜材料。
1. 按用途分:結(jié)構(gòu)電子材料和功能電子材料. 按用途分:結(jié)構(gòu)電子材料和功能電子材料.
1) 結(jié)構(gòu)電子材料是指能承受一定壓力和重力, 并能保持尺寸和大部分力 學(xué)性質(zhì)(強(qiáng)度,硬度及韌性等)穩(wěn)定的一類材料;
2)結(jié)構(gòu)電子材料是指除強(qiáng)度性能外,還有特殊性能,或能實(shí)現(xiàn)光, 電, 磁,熱,力等不同形式的交互作用和轉(zhuǎn)換的非結(jié)構(gòu)材料;? 2. 按組成(化學(xué)作用) 按組成(化學(xué)作用)分:無機(jī)電子材料和有機(jī)電子材料
1) 無機(jī)電子材料以可分為金屬材料(以金屬鍵結(jié)合)和非金屬材料( 非金屬材料,);
2)有機(jī)電子材料主要是指高分子材料(以共價(jià)鍵和分子鍵結(jié)合);
3. 按材料的物理性質(zhì)和應(yīng)用領(lǐng)域分: 按材料的物理性質(zhì)和應(yīng)用領(lǐng)域分 導(dǎo)電材料,超導(dǎo)材料,半導(dǎo)體材料,絕緣材料, 壓電鐵電材料,磁性材料,光電材料和敏感材料等.
4. 傳統(tǒng)電子材料與先進(jìn)電子材料
電子信息材料在做成元器件和集成電路之后,還應(yīng)具備一致性和穩(wěn)定性,能夠承受各種惡劣的環(huán)境.主要表現(xiàn)在以下幾方面:
1. 溫度
2. 壓力
3. 濕度
4. 環(huán)境中的化學(xué)顆粒及塵埃
5. 霉菌和昆蟲
6. 輻射
7. 機(jī)械因素
1. 根據(jù)元器件性能參數(shù)
2. 根據(jù)元器件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
3. 根據(jù)元器件工藝特點(diǎn)
4. 按經(jīng)濟(jì)原則
我國信息產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)步、健康發(fā)展,電子信息材料成為不可或缺的重要組成部分。電子信息材料高速增長的主要原因是信息產(chǎn)業(yè)快速增長;新能源光伏產(chǎn)業(yè)需求的帶動(dòng);新型元器件技術(shù)提升、規(guī)模擴(kuò)大,對高附加值電子信息材料需求增加;提高了對自主創(chuàng)新的認(rèn)識,高附加值電子信息材料產(chǎn)品逐步增加;材料價(jià)格有所上調(diào)等。
——半導(dǎo)體材料,太陽能電池是熱點(diǎn)
多晶硅:節(jié)能降耗是迫切任務(wù)。近幾年由于市場需求的快速增長,作為半導(dǎo)體、光伏太陽能電池的重要原材料多晶硅材料,從需求來看半導(dǎo)體用多晶硅需求約在20900噸,太陽能電池用多晶硅需求約在18000噸,總的需求量約為38900噸,產(chǎn)需缺口5950噸。預(yù)測世界多晶硅生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)能擴(kuò)大需要2年左右的時(shí)間。據(jù)專家統(tǒng)計(jì),近幾年國內(nèi)對多晶硅材料的需求將大幅上漲,供需差距很大,95%以上的多晶硅仍來自進(jìn)口,提升突破多晶硅產(chǎn)業(yè)化技術(shù),節(jié)能降耗是行業(yè)的迫切重要任務(wù)。
多晶硅材料的短缺及其價(jià)格的上漲,帶來國內(nèi)對多晶硅投資、引資的強(qiáng)烈增長,因此為了保證多晶硅產(chǎn)業(yè)的健康、有序、快速的發(fā)展。為此專家建議:全球7大多晶硅材料廠的擴(kuò)產(chǎn)產(chǎn)能陸續(xù)釋放,另外一些新建的工廠也會有部分產(chǎn)量產(chǎn)出,多晶硅材料市場將會得到進(jìn)一步的充實(shí);多晶硅產(chǎn)品純度高,工藝要求嚴(yán)格,設(shè)備專用而且資金投入大,行業(yè)技術(shù)進(jìn)步快,生產(chǎn)中的副產(chǎn)品回收利用、三廢處理和循環(huán)經(jīng)濟(jì)投入大,需要加大研究費(fèi)用的投入,才會顯現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈和規(guī)模的綜合效應(yīng);近幾年國內(nèi)多晶硅實(shí)際需求量約1萬噸,對已有基礎(chǔ)條件的多晶硅生產(chǎn)企業(yè),加大產(chǎn)業(yè)化新技術(shù)的突破,同時(shí)新建2~3家多晶硅生產(chǎn)線,形成我國的多晶硅產(chǎn)業(yè)是必要的。
另外,專家還建議:加強(qiáng)自主創(chuàng)新,加大對太陽能電池用低成本多晶硅生產(chǎn)技術(shù)研究開發(fā)的支持力度;國家有關(guān)部門加強(qiáng)宏觀引導(dǎo)。當(dāng)前我國多晶硅工程投資過熱,國內(nèi)上馬和籌建項(xiàng)目產(chǎn)能初步統(tǒng)計(jì)已達(dá)5萬多噸,預(yù)計(jì)投放的資金量達(dá)400億元以上,國內(nèi)多晶硅產(chǎn)能將面臨過剩的局面,新建項(xiàng)目設(shè)立和啟動(dòng)建設(shè)工程一定要慎重;國內(nèi)多晶硅廠家將在人才不足、生產(chǎn)成本、產(chǎn)品質(zhì)量、價(jià)格和節(jié)能減排等方面面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn);為了規(guī)范行業(yè)和市場的發(fā)展,建議上下游行業(yè)企業(yè)緊密結(jié)合,組織半導(dǎo)體用多晶硅標(biāo)準(zhǔn)的修訂,加快太陽能電池用多晶硅標(biāo)準(zhǔn)的制定。
單晶硅:中小尺寸為主。太陽能級硅單晶產(chǎn)量的大幅增加主要是受太陽能電池市場快速增長的拉動(dòng),以及國產(chǎn)單晶爐質(zhì)量提高、價(jià)格較國外單晶爐低等原因。半導(dǎo)體級硅單晶總的發(fā)展?fàn)顩r趨于平穩(wěn)。
在硅材料中硅拋光片的技術(shù)含量高,拋光片的發(fā)展標(biāo)志著國內(nèi)硅產(chǎn)品的進(jìn)步。我國的拋光片產(chǎn)量上漲勢頭良好,拋光片主要以4、5、6英寸為主。全球年硅外延片的產(chǎn)量中,我國只占全球的3.3%。目前,我國絕大部分企業(yè)只能生產(chǎn)4~6英寸硅外延片,8英寸、12英寸硅外延片正在研究試制。專家介紹說,硅材料市場前景廣闊,我國硅單晶的產(chǎn)量、銷售收入近幾年遞增較快,以中小尺寸為主的硅片生產(chǎn)已成為國際公認(rèn)的事實(shí),為世界和我國集成電路、半導(dǎo)體分立器件和光伏太陽能電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展做出了較大的貢獻(xiàn)。
砷化鎵材料:向大直徑長尺寸發(fā)展。隨著GaAs IC集成度的提高和降低成本的需要,GaAs材料總的發(fā)展趨勢是晶體大直徑、長尺寸化。用于光電子領(lǐng)域的砷化鎵材料采用水平布里其曼法(HB)、垂直布里其曼法(VB)和垂直梯度冷凝法(VGF)制備;半絕緣砷化鎵材料主要應(yīng)用于微電子領(lǐng)域,主要采用高壓液封直拉法(HPLEC)、常壓液封直拉法(LEC)、垂直布里其曼法(VB)和垂直梯度冷凝法(VGF)制備。VB/VGF技術(shù)在國際上已發(fā)展成為成熟的砷化鎵晶體生長工藝,采用該技術(shù)生產(chǎn)的Ф76.2mm、Ф100mm的拋光片已商品化,目前國外半導(dǎo)體砷化鎵材料的主流產(chǎn)品依然是Ф76.2mm。國內(nèi)低阻砷化鎵材料的主流產(chǎn)品為Ф50.8mm和Ф76.2mm。
低阻砷化鎵材料主要用來制造發(fā)光管(LED)、半導(dǎo)體激光器(LD)、高效太陽能電池、霍爾組件等。隨著國內(nèi)汽車電子顯示器件及高亮度LED尾燈的需要量增長,對這類材料的需求量還會大幅度增長。目前,在福建、廣東、山東、江西及石家莊等地區(qū)已建成和正在興建的Φ50.8mm器件生產(chǎn)線就有十幾條,基本上全部從國外進(jìn)口該襯底材料。因此預(yù)計(jì),在未來3年~5年內(nèi),國內(nèi)的年需求量將達(dá)到200萬片左右。
——光電子信息材料,LED、LCD唱主
半導(dǎo)體照明:關(guān)鍵設(shè)備還很薄弱。我國LED完整的產(chǎn)業(yè)鏈已基本形成,在上游外延生長、中游芯片、下游封裝與應(yīng)用各環(huán)節(jié)均已進(jìn)入量產(chǎn)階段,不過目前在相應(yīng)的關(guān)鍵設(shè)備方面還非常薄弱。據(jù)專家介紹,上游外延材料已實(shí)現(xiàn)了量產(chǎn),但產(chǎn)業(yè)化水平不高,而外延和芯片制造的關(guān)鍵設(shè)備主要還是依賴進(jìn)口;中游芯片制造與國外差距不大,GaN基LED芯片依賴進(jìn)口的局面正在改變,但企業(yè)規(guī)模與國外大公司相比差距較大;下游封裝實(shí)現(xiàn)了大批量生產(chǎn),我國正在成為世界重要的中低端LED封裝基地;半導(dǎo)體照明光源及燈具已批量出口銷售。我國LED市場規(guī)模平均增長率為34%?!笆濉逼陂g,在“國家半導(dǎo)體照明工程”的組織實(shí)施過程中,通過自主技術(shù)創(chuàng)新,材料研究與開發(fā)方面取得了許多重要突破并達(dá)到世界先進(jìn)或領(lǐng)先水平;在材料的制備、結(jié)構(gòu)與性能表征等基礎(chǔ)研究方面取得了一批具有世界先進(jìn)水平的成果。
液晶顯示材料:空前繁榮。顯示器市場顯得空前繁榮與活躍,我國原有的TN-LCD、STN-LCD產(chǎn)業(yè)在液晶全行業(yè)中依然占據(jù)十分重要的地位,盡管其總產(chǎn)值已低于TFT-LCD,但TN-LCD、STN-LCD產(chǎn)業(yè)基本上保持了平穩(wěn)發(fā)展的態(tài)勢,而與它相關(guān)的材料、制造設(shè)備業(yè)也得到相應(yīng)的發(fā)展。到目前為止,盡管我國LCD相關(guān)材料還不能完全滿足TN、STN-LCD產(chǎn)業(yè)的需求,但是經(jīng)過這些年的努力確有長足進(jìn)步。首先是涉及的面寬了許多,幾乎TN、STN-LCD產(chǎn)業(yè)所需的所有材料,國內(nèi)都可以生產(chǎn)。其次產(chǎn)品質(zhì)量上這幾年也明顯有所提高。第三,材料銷售額在全行業(yè)的比重加大了,現(xiàn)在的問題是,我們的TFT器件產(chǎn)業(yè)起來了,但原材料大大地跟不上?,F(xiàn)在除了背光源在相當(dāng)程度上可滿足TFT模塊的要求外,幾乎所有TFT器件生產(chǎn)所需要的材料都要進(jìn)口。這就大大增加了成本,不利于產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。因此,大力發(fā)展TFT-LCD相關(guān)材料成了行業(yè)的共同任務(wù)和當(dāng)務(wù)之急。
OLED有機(jī)發(fā)光材料:備受關(guān)注。隨著OLED技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化的興起,制約OLED屏顯示性能的有機(jī)發(fā)光材料成為顯示屏制造的關(guān)鍵原材料,也因此受到眾多研究學(xué)者和產(chǎn)業(yè)界更多的關(guān)注。國內(nèi)在有機(jī)發(fā)光材料領(lǐng)域走在產(chǎn)業(yè)化前面的為以長春應(yīng)化所為研發(fā)背景的歐萊德化學(xué)材料有限公司,但其在自主創(chuàng)新材料的開發(fā)上離業(yè)界水平還有很大距離。其次,是以O(shè)LED器件研究為主的北京維信諾顯示技術(shù)有限公司,維信諾同清華大學(xué)有機(jī)光電實(shí)驗(yàn)室合作,近兩年來在創(chuàng)新材料的開發(fā)上取得了一系列的進(jìn)展,尤其在紅光材料和陰極電子注入材料的開發(fā)上獲得了實(shí)用性的自主創(chuàng)新的材料,為昆山維信諾OLED量產(chǎn)線運(yùn)行所需的有機(jī)發(fā)光材料產(chǎn)業(yè)化配套奠定了基礎(chǔ)。此外,華南理工大學(xué)的曹鏞院士在聚合物發(fā)光材料方面頗有建樹,北京大學(xué)、吉林大學(xué)、東南大學(xué)、北京理工大學(xué)、中科院化學(xué)所也紛紛投入有機(jī)光電材料開發(fā)領(lǐng)域的研究工作,但未見到領(lǐng)先世界水平的新材料報(bào)道。
光纖、光纖預(yù)制棒材料:市場需求旺盛。光通信是我國推行以信息化帶動(dòng)工業(yè)化,建設(shè)信息社會的基石;目前我國光纖年需求量約占全球1/4,產(chǎn)量約占全球1/3,能否在光通信領(lǐng)域掌握主動(dòng)權(quán)直接關(guān)系到國家信息安全和國民經(jīng)濟(jì)能否健康穩(wěn)定發(fā)展?!笆濉逼陂g,我國在光纖預(yù)制棒的研究和生產(chǎn)中取得顯著的成果。長飛公司對PCVD進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn),制備了120mm大尺寸光棒,低水峰光纖達(dá)到世界先進(jìn)水平,同時(shí)正在開發(fā)世界上先進(jìn)的RIC大尺寸光棒拉絲工藝技術(shù),富通集團(tuán)、法爾勝股份公司的光纖預(yù)制棒生產(chǎn)規(guī)模也有不同程度的擴(kuò)大并有少量出口。我國已成為世界光纖預(yù)制棒和光纖生產(chǎn)應(yīng)用大國,北京國晶輝紅外科技公司研制的四氯化鍺材料年生產(chǎn)能力達(dá)20噸,替代了大部分進(jìn)口產(chǎn)品。
當(dāng)前,光纖供求關(guān)系正在逐漸發(fā)生變化光纖到戶做準(zhǔn)備、3G基站建設(shè)已開始、“村村通”工程促進(jìn)了光纖市場的發(fā)展。光纖到戶是信息化的必然趨勢,我國光纖到戶、3G基站啟動(dòng),預(yù)計(jì)在未來5年內(nèi)我國FTTH市場總規(guī)模將有可能超過10000億元。專家表示,光纖產(chǎn)業(yè)前景廣闊,新的市場機(jī)遇已經(jīng)來臨。
基礎(chǔ)元器件和專用原材料
這類產(chǎn)品是電子信息產(chǎn)業(yè)的重要基礎(chǔ)。相對于整機(jī)設(shè)備,它們是上游產(chǎn)品,包含了大量的核心技術(shù)。這類產(chǎn)品一般來說由于技術(shù)難度高,投資較大、產(chǎn)品又不直接對消費(fèi)者,不易引起社會重視,但確又非常重要,我國電子信息產(chǎn)業(yè)當(dāng)前大部份的瓶頸或障礙屬于這類產(chǎn)品和技術(shù)。因此,政府的扶持和引導(dǎo)要重點(diǎn)放在這類產(chǎn)品上。
(一)基礎(chǔ)元器件
基礎(chǔ)元器件范圍十分廣泛,分類和命名方式繁多,從傳統(tǒng)分類上,基本可以分為器件類、元件類、組件類。器件類中又有電真空器件(如顯像管)、半導(dǎo)體器件(如晶體管和半導(dǎo)體集成電路)等等,元件類中有電阻電容、電感元件、接插件、電聲元件、電(光)線(纖)纜、電池、微特電機(jī)、敏感元件等等。組件則是由元件、器件組成,屬于整機(jī)設(shè)備的一個(gè)組成部份的產(chǎn)品、亦稱部件。
1、半導(dǎo)體集成電路
集成電路是由多個(gè)半導(dǎo)體器件、電子元件按設(shè)計(jì)要求實(shí)現(xiàn)電學(xué)互連而成的統(tǒng)一體。依據(jù)材料和工藝不同,分有半導(dǎo)體集成電路,厚膜電路, 薄膜混合電路,現(xiàn)在生產(chǎn)和使用的絕大多數(shù)是半導(dǎo)體集成電路(1C)。半導(dǎo)體集成電路按集成度(即每塊芯片包含的元器件數(shù))可分為小規(guī)模IC(/100個(gè))、中規(guī)模IC(100--1000個(gè))、大規(guī)模(1000---10萬個(gè))、超大規(guī)模(10萬 一1000萬個(gè))、特大規(guī)模(1000萬 一10億個(gè))、巨大規(guī)模(10億以上)。按電路功能可分為數(shù)字IC,模擬IC,模擬/數(shù)字IC等。數(shù)字IC包括了存儲器IC,邏輯IC,微處理器IC等。模擬IC包括線性放大器 IC、運(yùn)算放大器IC等。
自1958年美國研制第一塊半導(dǎo)體集成電路以來,IC遵循摩爾定律,飛快發(fā)展,并促使計(jì)算機(jī)、通訊、消費(fèi)類電子產(chǎn)品和各種信息工程等整個(gè)電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)生翻天覆地的巨變,也帶動(dòng)和促進(jìn)了國防和國民經(jīng)濟(jì)各部門的發(fā)展。IC產(chǎn) 業(yè)已成為國家具有戰(zhàn)略地位的高技術(shù)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。
IC產(chǎn)業(yè)是技術(shù)密集產(chǎn)業(yè),涉及冶金、化工等高純原材料,光機(jī)電一體化精密設(shè)備、各類儀器儀表、軟件和電子信息整機(jī)技術(shù)等。IC產(chǎn)業(yè)又是資金密集產(chǎn)業(yè),一個(gè)具備8″硅片、0.25u(微米)線寬的芯片工廠,一般投入約15億美金,如果是先進(jìn)的12″、0.18u則大約20--25億美元。IC產(chǎn)業(yè)又是市場波動(dòng)大,更新周期快的產(chǎn)業(yè),產(chǎn)品和設(shè)備的更新期大致是3--5年,因此IC產(chǎn)業(yè)確是高風(fēng)險(xiǎn)的產(chǎn)業(yè)。
現(xiàn)代的IC產(chǎn)業(yè)按專業(yè)化發(fā)展已演變成相互獨(dú)立的設(shè)計(jì)業(yè),芯片制造業(yè),封裝測試業(yè),除一 些大IC企業(yè)集團(tuán)仍是各業(yè)具全外,大多數(shù)的IC企業(yè)只是從事其中的某一專業(yè)。
我國對IC研制起步并不晚,但目前整個(gè)產(chǎn) 業(yè)的各個(gè)方面和世界的差距甚大,我國需求的IC本地化配套只有10%左右。國內(nèi)現(xiàn)有IC設(shè)計(jì)企業(yè)數(shù)百家,IC封裝測試數(shù)十家,IC芯片生產(chǎn) 企業(yè)幾家。除華虹NEC外,整個(gè)產(chǎn)業(yè)水平仍是 較低的。國家對發(fā)展IC這一戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)非常重視, 2000年國務(wù)院18號文發(fā)布了發(fā)展軟件和集成電路的若干政策,予集成電路發(fā)展大力扶持,上海、北京、深圳等地也頒布了許多優(yōu)惠及扶持政策,省委省政府領(lǐng)導(dǎo)多次強(qiáng)調(diào)要抓緊發(fā)展集成電路,相信我省的IC產(chǎn)業(yè)會很快有突破性發(fā)展。
2、片式元器件
隨著電子整機(jī)的小型化和快速生產(chǎn),對元器件的體積要求更小,電路板上的元器件由插入式改為貼裝式,片式元器件快速發(fā)展起來,它是無引線或短引線的片狀的微型元器件?,F(xiàn)在大多數(shù)元件都在向片式化發(fā)展。目前,世界上發(fā)達(dá)國家元器件中片式化率已達(dá)80%,世界也達(dá)50%,可以說,片式化是當(dāng)前元器件的一個(gè)發(fā)展趨勢。
片式元器件有片式電容、片式電阻、片式電感、片式晶體管、片式變壓器,片式濾波器等等。但用量及產(chǎn)量最大為片式電容和片式電阻,二者合計(jì)占當(dāng)前片式元器件的95%左右。
片式電容也叫獨(dú)石電容,是由多個(gè)以電子陶瓷作為介質(zhì)材料的電容疊加并聯(lián)而成,層數(shù)已可達(dá)數(shù)百層,融合了薄膜成型技術(shù)、燒結(jié)技術(shù)、電子功能陶瓷材料和導(dǎo)電材料技術(shù)等。目前向大比容化、電極*金屬化、微型化和高頻高Q值發(fā)展。
片式電阻是在精密電子陶瓷基板上印刷電阻材料,經(jīng)過激光調(diào)阻再劃片而成,片式電阻正向高阻、低阻、高壓和多種電阻膜發(fā)展。
我國去年電子元器件產(chǎn)量2500億只,其中,片式元器件約為1000億只。片式化率達(dá)40%。我省風(fēng)華集團(tuán)是全國最大的片式元件企業(yè)。
3、光電子器件
光電子器件是種類繁多用途十分廣泛、前景廣闊的新興高科技產(chǎn)品,大致分有第一,光信號和電信號互相轉(zhuǎn)換的器件,如光探測器、圖像傳感器、光纖傳感器、太陽能電池、真空顯像管、 液晶或其它材料顯示器等等。第二,以光電子材料制成的光源,如激光器件、各類新型發(fā)光器件等。第三,控制和處理光電信號的元器件,如光耦合、光濾波、光放大、光復(fù)用、光開關(guān)器等等。光電子器件是新興光產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)。
(1)顯示器件
最常用的顯示器件是電視機(jī)用的顯像(CRT)和臺式計(jì)算機(jī)用的顯示器(CDT),它們實(shí)際是真空陰極射線管,通過電信號控制陰極發(fā)射的電子轟擊熒光屏顯示圖像。市場上經(jīng)常宣傳這類產(chǎn)品進(jìn)展的有:平面顯示、超平顯示、純平顯示或是中清晰度、高清晰度顯示等,主要是指顯示屏的弧度及顯示圖像的線條密度,其主要工作原理是一樣的。當(dāng)前世界上真空管顯示器仍占主流,主要是性能價(jià)格比有優(yōu)勢,估計(jì)在未來真空管顯示器在20″--36″范圍內(nèi)仍將長期占有優(yōu)勢。
近年來迅速推廣的還有液晶顯示器(LCD),它是利用液態(tài)晶體物質(zhì)分子排列對光線折射的各向異性原理工作,又分有單色和彩色液晶顯示。對于單色液晶,我國已能批量生產(chǎn)、特別是小面積低檔TN型液晶我國已是世界主要產(chǎn)地,但彩色液晶(主流產(chǎn)品是TFT--LCD,又叫薄膜晶體管液晶顯示器)主要是日本、韓國產(chǎn)品占據(jù)市場。目前LCD已廣泛用于小型顯示設(shè)備,隨著價(jià)格下降,未來在20″以下的電視和計(jì)算機(jī)領(lǐng)域會逐步占主流。
顯示器件在信息產(chǎn)業(yè)的重要位置(承擔(dān)信息的顯示),使世界各國都在大力開發(fā)重量輕、體積小(薄型)、清晰、色澤美、省電的新型顯示器件,從目前來看,已開始生產(chǎn)的有:等離子體顯示器(PDP),目前已應(yīng)用于大屏幕平板電視, 但價(jià)格大貴而影響銷售。真空熒光顯示器(VFD),主要用于儀器儀表、影碟機(jī)的顯示屏。發(fā)光二極管顯示屏(LED),主要用于儀器儀表或公共場合的大面積顯示屏。場致發(fā)光顯示器(FED), 目前只能生產(chǎn)小面積彩色顯示屏,用于攝像機(jī)顯示器或軍用產(chǎn)品。有機(jī)電致發(fā)光顯示器(OELD),目前已有中小面積彩色屏,用于數(shù)碼相機(jī)、手機(jī)顯示屏等。上述這些產(chǎn)品由于種種原因,目前仍未大量使用,但相信不久的將來,肯定有優(yōu)秀的顯示器件大量推出市場。屆時(shí),更輕、更薄,甚至可卷繞的彩色電子屏幕將是現(xiàn)實(shí)。
(2)激光器
激光器是通過能發(fā)射激光的工作物質(zhì)將其它形式的能量轉(zhuǎn)變?yōu)榧す獾钠骷?,所謂激光就是具有極高亮度,單色性極純,定向發(fā)射的相于光。自從1960年美國科學(xué)家研制世界第一臺紅寶石激光器以來,激光器和激光技術(shù)廣泛應(yīng)用于光通訊、計(jì)算機(jī)和音像設(shè)備、機(jī)械加工設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備、舞臺設(shè)備、高能物理和軍事設(shè)備等,極大地加速了信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展和整個(gè)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。按不同的工作物質(zhì)激光器可以分為固體激光器、氣體激光器、半導(dǎo)體激光撂等。固體激光器峰值功率高,多用在工業(yè)加工、醫(yī)療等。氣體激光器輸出能量大,多用在大功率加工設(shè)備和軍事裝備。半導(dǎo)體激光器是國內(nèi)外發(fā)展較快的激光器,在整個(gè)激光器件市場超過50%,例如光通訊中的光源、激光唱機(jī)和影碟機(jī)的光頭都是采用半導(dǎo)體激光器,目前世界主要產(chǎn)地是日本,我國中科院半導(dǎo)體所和我省華陽集團(tuán)合作已能小批生產(chǎn)。
4、敏感元件與傳感器
敏感元件是能敏銳感受并獲取被測量對象信息(物理的、化學(xué)的、生物的信息)的電子元件。傳感器則是能將感受獲取的信息轉(zhuǎn)換成有用的輸出信號的器件。傳感器由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件構(gòu)成。
傳感器的信息采集作用決定了它在信息產(chǎn)業(yè)中的重要地位和作用。由于信息的多樣化又決定了敏感元件和傳感器的多樣性。一般有物理量傳感器(如光敏、熱敏、力敏、電壓敏、磁敏、聲敏、射線敏等),還有化學(xué)傳感器(如氣體敏、濕度敏等)及生物量傳感器等,品種約2萬多種。不同的傳感器采用不同的工作原理和不同的材料工藝,其間可謂千差萬別,體現(xiàn)了傳感器產(chǎn)品研制和生產(chǎn)的多樣性、邊緣性和綜合性。世界市場約200億美元,我國已能批量生產(chǎn)熱敏、力敏、磁敏、氣敏、濕敏、光敏等元件,但規(guī)模和水平與國外仍有較大差距。
5、 新型環(huán)保電池
電池是使用極廣泛的產(chǎn)品,老一代電池不少因材料或生產(chǎn)過程對環(huán)境有較大污染,另外大量移動(dòng)式電子電氣設(shè)備的應(yīng)用和對汽車廢氣的限制都要求使用新一代高效而又環(huán)保電池。目前已批量生產(chǎn)及重點(diǎn)開發(fā)的環(huán)保電池主要有:堿性鋅錳干電池,由于應(yīng)用無汞鋅粉材料而避免汞污染,已成為干電池的主流產(chǎn)品;鎳氫電池,取代了含有害物質(zhì)的鎳鎘電池;鋰離子電池,由于性能更優(yōu)越大有取代鎳氫電池之勢,最近幾年又發(fā)展了塑料鋰離子電池(也稱聚合物鋰離子電池),由于電解液固化在聚合薄膜之中,電池可制成軟性片狀,是很有前途的產(chǎn)品,我省TCL公司在聚合物電池研究中有重要貢獻(xiàn);燃料電池,利用燃料(如氫氣或含氫燃料)和氧化劑(如空氣中的氧)直接發(fā)電,普遍認(rèn)為是電動(dòng)汽車最理想的動(dòng)力源。
(二)電子信息專用材料
專用材料是生產(chǎn)基礎(chǔ)元器件必需的材料。因此,這類產(chǎn)品可說是信息產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)中的基礎(chǔ),它決定和支撐著整個(gè)電子信息產(chǎn)品的水平和發(fā)展。專用材料涉及冶金、有色、化工、生物、精密設(shè)備等廣闊領(lǐng)域,主要有半導(dǎo)體材料、光電子材料、電子陶瓷材料、磁性材料、生物材料、納米材料等等。由于過去計(jì)劃經(jīng)濟(jì)影響和自身技術(shù)資金的難度,目前專用材料更是我國薄弱環(huán)節(jié),而這類產(chǎn)品的市場前景和效益前景卻是十分可觀,因此,在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整中應(yīng)大力鼓勵(lì)發(fā)展。
1、半導(dǎo)體材料
半導(dǎo)體材料的品種門類繁多。從材料構(gòu)成看,主要是硅半導(dǎo)體材料和化合物半導(dǎo)體材料二大類;從工藝構(gòu)成看,主要是單晶片和外延片二大類。所謂外延,就是通過非常精密的物理或化學(xué)等方法在襯底材料上生成所需要的半導(dǎo)體功能材料。
硅單晶材料是目前世界上用量最大的半導(dǎo)體材料,世界95%以上的半導(dǎo)體器件和99%以上的集成電路是用硅材料制作的。,目前世界上硅單晶的主流產(chǎn)品是8英寸,12英寸亦已開始生產(chǎn),研制水平已達(dá)到16英寸,而我國大量生產(chǎn)的是4-6英寸,8英寸只是小批量生產(chǎn)。
化合物半導(dǎo)體主要有砷化鎵材料(包括單晶和外延片),磷化銦材料等,這些材料比硅材料更適用于高頻率、超高速、低功耗、低噪聲的器件和電路,以及發(fā)光器件和激光器件,主要用于移動(dòng)通信、光通信、數(shù)字音像設(shè)備、超高速電腦和軍事電子裝備等,因此近年有快速的增長,這類產(chǎn)品有非常良好的市場前景。我國對化合物半導(dǎo)體的研究比較重視,其門類比較廣泛齊全,但基本處于實(shí)驗(yàn)室研制或少數(shù)品種小批量生產(chǎn),在規(guī)模化生產(chǎn)及產(chǎn)品的技術(shù)水平上和國外有較大差距。
半導(dǎo)體集成電路生產(chǎn)還大量需要超高純的化學(xué)試劑、各種超高純的氣體和芯片包封的化學(xué)材料,以上材料我國有開發(fā)和生產(chǎn)部份品種,但適用1μm以下IC生產(chǎn)的材料基本上仍是空白。
2、光電子材料
光電子材料品種類別繁多,如按功能分類主要有:激光材料、光電探測材料、光學(xué)功能材料、光纖材料、光電顯示材料、光存貯材料等。以上材料中,我國較強(qiáng)的是非線性光學(xué)功能材料,如研制生產(chǎn)居國際前列的偏硼酸鋇(BBO) 和三硼酸鉭(LBO),可用于大功率全固態(tài)激光器等。其次是光纖材料(詳見下述);激光晶體只有摻釹釔鋁石榴石能批量生產(chǎn),其它基本上生產(chǎn)能力極小;液晶材料能批量生產(chǎn)的只有低檔的TN型。其它光電子材料雖然有不少研制單位,但絕大部份仍是處于實(shí)驗(yàn)室階段,整體產(chǎn)品水平與國際水平差距較大。光電子材料是技術(shù)難度很高、生產(chǎn)投資較大的產(chǎn)品,不少是需要政府行為加以扶持的。
由于光通信發(fā)展迅速和市場廣闊,有必要介紹一下光纖材料的發(fā)展情況。1966年英藉華人高琨論證了光纖傳輸損耗可降到20dB/km后,1970年美國康寧公司研制出世界第一根損耗低于20dB/km的光纖。此后三十年,光纖產(chǎn)業(yè)發(fā) 展突飛猛進(jìn),當(dāng)前全世界80%的信息業(yè)務(wù)由光纖傳輸,光纖已成為承擔(dān)信息高速公路的主要角色。
光纖是兩種不同折射率的傳光材料制成,內(nèi)芯材料是傳輸光波的主體、外層是包層。所謂光纖材料主要是指由這二種材料合制成的光纖預(yù)制棒,光纖就是用預(yù)制棒在爐中拉出細(xì)細(xì)的光纖維絲。常見的光纖材料主要是石英玻璃類、摻鉺玻璃類(用于光纖放大器)、塑料光纖類(可用于接入網(wǎng))。由于光纖預(yù)制棒內(nèi)雜質(zhì)控制和尺寸要求極高,全世界只有少數(shù)十幾個(gè)公司能批量生產(chǎn)。我國武漢長飛公司已能小批生產(chǎn),但目前已有7--8家公司正在啟動(dòng),其中包括我省深圳特發(fā)公司。
3、電子陶瓷材料
電子陶瓷材料是制作各類電子陶瓷元件的主要材料。主要分為裝置陶瓷材料(用于厚膜電路、片式電阻瓷基板)和功能陶瓷材料二大類。而功能陶瓷材料又分有介質(zhì)陶瓷(用于片式電容等)、熱敏陶瓷(用于熱敏電阻)、壓敏陶瓷(傳 感器等)、壓電陶瓷(換能器、濾波器等)、微波介質(zhì)陶瓷(振蕩器、雙工器等)材料等,以上各類材料我國基本都有生產(chǎn),但對于高精度或超小體積式、超高頻率的范圍元件仍不適應(yīng)。我省風(fēng)華集團(tuán)研制的片式電容用的各種材料已通過863 計(jì)劃驗(yàn)收并大批量生產(chǎn)。
4、磁性材料
凡運(yùn)用電磁特性原理制作電子元器件基本上都要用到磁性材料。磁性材料按性能可分為永磁(又稱硬磁)材料、軟磁材料、旋磁材料、磁記錄材料等;從材料分則主要是金屬磁性材料和鐵氧體磁性材料。磁性材料及其制成的零部件,廣泛地應(yīng)用在經(jīng)濟(jì)和社會生活各個(gè)領(lǐng)域。
永磁材料是經(jīng)過一次充磁能量后,即能產(chǎn)生恒定磁場的材料。金屬永磁材料的代表品種主要是釹鐵硼合金;鐵氧體永磁材料主要有鍶鐵氧體和鋇鐵氧體,鐵氧體永磁材料產(chǎn)量占永磁材料的90%以上。
軟磁材料是容易磁化也容易退磁的磁性材料。金屬軟磁材料主要有鐵硅合金、坡莫合金等;鐵氧體軟磁材料主要有錳鋅鐵氧體(重量產(chǎn)量占6096)鎂錳鋅鐵氧體(占35%)和高頻用鎳鋅鐵氧體材料等。
磁記錄材料是磁記錄、磁光記錄中的數(shù)據(jù)載體材料和信息讀寫磁頭的材料。作為磁記錄材料,主要是各類磁粉(氧化鐵、金屬磁粉等)和基片材料(塑料薄膜、金屬薄膜、玻璃片等)。作為磁頭材料,主要是坡莫合金、鐵氧體材料、鎳鐵薄膜、磁阻及巨磁阻材料等。作為磁光記錄材料,主要有重稀土--過渡族金屬非晶薄膜、多晶調(diào)制薄膜和石榴石多晶薄膜等。
在永磁材料和軟磁材料方面,我國的生產(chǎn)規(guī)模已屬世界第一,但在產(chǎn)品檔次和工藝設(shè)備方面,與世界水平仍有5-10年左右差距。在磁記錄材料方面,我國在改革開放后引進(jìn)并大量地生產(chǎn)了錄音、錄像磁帶片的材料及產(chǎn)品,但這類產(chǎn)品市場已大大萎縮。而軟盤、硬盤片的材料我國基本不能自主生產(chǎn)。我國現(xiàn)在是各類磁頭的生產(chǎn)大國,但磁頭材料除錄音磁頭外,其它的磁頭材料基本依靠進(jìn)口。磁光記錄材料也是基本依靠進(jìn)口??傮w說來,差距仍在擴(kuò)大,這確應(yīng)引起高度注視。
5、生物材料和生物芯片
各種各樣的電子敏感器件是由各種各樣的材料制成,其中有一類是有生物活性物質(zhì)的材料。這類材料制成的敏感器件,可用以測量分析各種生物化學(xué)數(shù)據(jù)。生物材料主要包括:生物酶、動(dòng)植物組織、微生物膜、抗原與抗體、核酸鏈(DNA)等。
DNA芯片是近年興起的熱門生物芯片。將各種已知特定序列的核酸單鏈(常稱DNA探針),以很高密度有序地固定在玻璃、硅片等固體基片上,就制成了DNA芯片。在檢測作為目的物的DNA時(shí),通常先將目的物加以標(biāo)記(如放射性、熒光酶標(biāo)記等)然后用DNA芯片檢測目的物,經(jīng)過一定化學(xué)處理,讓芯片上的DNA探針與帶有標(biāo)記的目的物DNA進(jìn)行雜交反應(yīng)。完全雜交反應(yīng)、不完全反應(yīng)或不能雜交反應(yīng)都將在DNA芯片上產(chǎn)生相應(yīng)的信號。這些信號通過檢測并經(jīng)電腦處理,可以得出被檢測的DNA信息。目前DNA芯片已達(dá)每片集成40萬條以上DNA片段。我省肇慶星湖生化公司已開始和上海合作共同開發(fā)生產(chǎn)DNA芯片。生物芯片對疾病檢測、治療、生物篩選以及對人工智能、生命揭示的研究將有重要的意義。
6、納米材料和納米技術(shù)
納米是長度度量單位,1納米(1nm)為十億分之一米,略等于45個(gè)原子排列的長度。當(dāng)超微細(xì)材料特征尺寸為1nmm -100 nm范圍時(shí),稱為納米材料。納米級范圍的材料存在著尺寸效應(yīng)和量子效應(yīng),會導(dǎo)致電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)、力學(xué)等性質(zhì)發(fā)生奇異的變化,例如1991年發(fā)明的碳納米管,重量相當(dāng)于鋼的六分之一,強(qiáng)度卻是鋼的十倍。納米材料的種種特異功能,將可廣泛制作各種神奇功能的納米產(chǎn)品。在電子工業(yè)上,有納米磁性和磁記錄材料,納米電子陶瓷材料,納米有機(jī)存儲材料,納米電波吸波材料,納米導(dǎo)電漿料等等。實(shí)際上,各個(gè)行業(yè)都將廣泛應(yīng)用納米材料。
納米技術(shù)是一個(gè)更廣泛的概念,就電子信息產(chǎn)業(yè)范圍來說,納米技術(shù)主要可以體現(xiàn)在三個(gè)方面。一是研制和生產(chǎn)納米材料的技術(shù);二是納米級的加工和制作技術(shù),例如集成電路的開發(fā)生產(chǎn)低于0.1um(即100納米),將進(jìn)入納米級范圍,將采用更多不同于常規(guī)的設(shè)備和原理去研制生產(chǎn);三是利用納米級物質(zhì)的特性原理去制作新一代的產(chǎn)品,例如至今為止,電子器件都只是利用電子波粒二象性的粒子性原理,在納米級器件將要用電子的量子效應(yīng)(波動(dòng)相位)原理制作量子器件,這將解決集成電路線寬極限的問題,對整個(gè)信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和前途都是無可估量的。
我國對納米材料的開發(fā)和納米技術(shù)的研究非常重視,起步與世界基本同步,有不少納米材料研制已達(dá)世界水平,如碳納米材料、納米有機(jī)存儲材料等等,但在納米級加工設(shè)備和利用納米范疇原理制作新一代產(chǎn)品方面與世界仍有較大差距。