日企主導下的PSPI困局:斷供疑雲加速國產替代進程_風聞
歪睿老哥-芯片研发工程师-聚焦芯片行业的那些事,唯武侠与芯片不可辜负1分钟前
電子發燒友網報道(文/黃山明)就在5月下旬,市場的一則傳聞突然爆出,日本化工巨頭旭化成(Asahi Kasei)因優先保障國際大客户(如台積電、三星)需求,擬限制對中國的光敏聚酰亞胺(PSPI)供應,引發行業擔憂。
不過很快,旭化成中國發布緊急聲明,否認生產中斷,強調其PSPI產品PIMEL™需求因AI芯片爆發性增長遠超預期,但靜岡工廠已於2024年12月投產並逐步擴產,承諾將穩定供應。但PSPI的供應鏈安全問題,已經被越來越多業內人士關注。
全球PSPI市場格局
所謂PSPI(Photosensitive Polyimide)是一種兼具聚酰亞胺(PI)的物理化學性能與光敏材料特性的高分子材料。它通過紫外光照射可直接圖案化,省去傳統光刻工藝中的光刻膠塗覆、刻蝕和去膠步驟,顯著簡化半導體封裝、顯示面板等領域的製造流程。
這種材料主要有兩大功能集成,一個是光敏性,也就是材料內包含光敏基因,例如丙烯酸酯、環氧基等,在紫外光下會發生交聯或分解反應,實現微米級圖形化,分辨率可以達到0.1-5μm。
另一個則是材料本身的性能屬於耐高温材料,可以承受超過350℃的温度,並且擁有低介電常數,在2.5-3.5之間,同時還有高機械強度以及化學穩定性,可以適用於芯片鈍化層、重佈線層(RDL)絕緣等嚴苛環境。
在半導體封裝領域,PSPI可以直接用於光刻工藝,無需額外的光刻膠,大大簡化了集成電路製造工藝,提高了生產效率和光刻圖形精度。成本可降低30%以上,並提升了良率,例如邊緣翹曲減少了50%。
而作為緩衝層、鈍化層或用於多層互連結構的平坦化層,PSPI能夠保護集成電路的特定區域不受外力影響,同時提供必要的電氣、機械和熱性能。
這還僅是在半導體封裝領域的應用,PSPI還能夠在OLED顯示、MEMS等領域提供高效、精確的材料解決方案。
由於這些特性,讓PSPI成為當前先進封裝工藝中的關鍵材料,目前尚無任何其他材料能夠在所有應用中完全替代其性能。
從全球技術格局來看,主要由日美企業主導高端市場,尤其是日本的東麗(Toray)、旭化成、富士膠片(Fujifilm)佔據全球77%份額,主導28nm以下先進製程。
其中旭化成主要生產 PIMEL系列,覆蓋晶圓級封裝(WLP)、低温固化及OLED顯示,適配台積電CoWoS技術。而美國的HD Microsystems(杜邦合資)壟斷車規級PSPI,耐温>350℃。
而國內的存儲芯片和Chiplet等技術推動PSPI需求,數據顯示中國PSPI市場規模超過60億元,此前高度依賴於進口。同時產能主要集中於海外企業,國內企業平均產能不足200噸/年,遠低於國際龍頭企業單廠2000噸級產能,部分關鍵原材料如ODPA二酐仍需依賴進口,國產化率僅60%,進一步制約了國產化進程的推進。
國產PSPI推進情況
儘管目前旭化成已經澄清並非斷供,而是因為AI芯片需求火爆導致供不應求,並且日本靜岡工廠已經投產,未來產能將逐漸改善。但PSPI在國內的重要性日趨重要,也有越來越多的企業開始將目光瞄向國內的PSPI供應鏈。
旭化成是全球PSPI市場的主要供應商之一,客户涵蓋台積電、三星、日月光等頭部封測廠商。在先進封裝中,PSPI作為RDL絕緣層的核心材料,單片晶圓價值量超過500元,遠高於傳統封裝的50-100元。
有數據顯示,隨着AI算力需求、先進封裝技術(如2.5D/3D封裝、Chiplet)及國產替代政策推動市場快速增長,預計2030年全球PSPI市場規模將達120億元。
不過隨着國內對這一產業的愈發重視,也在推動PSPI的國產化進程。例如國家大基金三期定向投入50億元支持光刻材料攻關,目標2027年實現封裝基板35%國產化率、EMC樹脂50%能夠實現自給。
從國內的企業情況來看,陽穀華泰子公司波米科技成為國內率先實現先進封裝用 PSPI 量產的企業,產品深度綁定華為海思,已應用於集成電路表面鈍化層、應力緩衝層及先進封裝等領域。
艾森股份則是國內首家實現正性PSPI量產的企業,產品分辨率達3μm,適用於傳統WLP及部分2.5D封裝底層結構,其中低吸濕性PSPI前驅體已經通過通富微電的測試驗證。同時,艾森股份還從旭化成挖角,重點開發低温PSPI材料。
鼎龍股份在PSPI領域也取得了顯著進展,其產品已進入驗證階段,併成為國內部分主流顯示面板客户的首選供應商。鼎龍股份還開發出適配半導體封裝的低温固化配方,解決了邊緣光刻清晰度問題。
此外,國風新材與中科大先研院聯合開發的半導體封裝用PSPI光刻膠,目前處於實驗室送樣檢測階段。而瑞華泰也已經立項了研發PSPI相關產品。
萬潤股份的OLED用PSPI也已經在下游面板廠實現共贏,2024年,公司宣佈將與京東方材料、德邦科技、業達經發共同出資設立煙台京東方材料科技有限公司。
不過整體來看,2024年PSPI的國產化率仍然不足15%,但中低端市場替代率達35%。並且國產原料金屬雜質>0.1ppb,影響PSPI性能穩定性。
此外,28nm以下PSPI需2-3年晶圓廠認證,目前僅波米科技進入台積電3nm預研,東麗、富士膠片壟斷高端市場90%份額。分辨率上差距也不小,國際領先可以達到0.1μm,而國產普遍在3-5μm。
此外,環保上,歐盟REACH法規要求2025年NMP溶劑含量≤200ppm,倒閉企業改造工藝,讓環保的投入佔營收比重提升至6.8%,這也進一步加重國產PSPI的生產成本。
不過旭化成的供應事件也為國內PSPI產業帶來了機遇,但同時也面臨着諸多挑戰。國內企業需加快技術研發和產能擴張,以應對未來可能的國產替代需求。
小結
國產PSPI在技術突破、企業佈局、市場需求和政策支持等方面均取得了顯著進展,但仍面臨產能和原材料依賴等挑戰。未來,隨着技術的持續突破和產業鏈的協同發展,國產PSPI有望在3-5年內實現規模化產業應用,為先進封裝產業提供堅實支撐。

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