編者按
電子材料是用于制造電子器件、集成電路、光電子設(shè)備、其他電子系統(tǒng)的關(guān)鍵功能材料，在半導體、顯示技術(shù)、通信、能源存儲與轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域具有廣泛應用，也成為人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、先進傳感、量子計算等前沿科技領(lǐng)域發(fā)展的關(guān)鍵支撐。關(guān)鍵電子材料技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展直接影響電子產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)進步和市場競爭力，在國際科技競爭趨于激烈的背景下已經(jīng)成為支撐國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心要素。
中國工程院張立群院士研究團隊在中國工程院院刊《中國工程科學》2025年第2期發(fā)表《全球關(guān)鍵電子材料應用進展與我國未來發(fā)展方向》一文。文章全面梳理了全球關(guān)鍵電子材料應用進展情況，涉及集成電路、顯示技術(shù)、光伏新能源、高端電容／電阻、通信技術(shù)等產(chǎn)業(yè)，涵蓋半導體硅材料、電子特氣、光刻膠、濕電子化學品、化學機械拋光材料、第三代半導體材料，液晶顯示用材料、有機發(fā)光二極管材料、激光顯示材料、微發(fā)光二極管材料、次毫米發(fā)光二極管材料，晶硅太陽能電池材料、鈣鈦礦太陽能電池材料、有機太陽能電池材料，介電陶瓷材料、聚合物薄膜材料、鋁箔材料、導電聚合物材料、電極漿料，光導纖維材料、壓電晶體材料等細分類型。研究認為，智能移動設(shè)備、智能穿戴、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)快速發(fā)展，對電子材料的性能、可靠性、精度等提出了更高要求；我國高端電子材料與國際領(lǐng)先水平相比仍有差距，表現(xiàn)為高端材料技術(shù)自主性不足、國際影響力與標準制定權(quán)較弱等；未來需圍繞電子信息行業(yè)高端化、綠色化、自主化、智能化的發(fā)展方向，攻關(guān)集成電路、新型顯示、高端電容／電阻、未來通信行業(yè)的高端電子材料并逐步實現(xiàn)國產(chǎn)化替代，推動我國關(guān)鍵電子材料技術(shù)與產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。
一、前言
電子材料是用于制造電子器件、集成電路（IC）、光電子設(shè)備、其他電子系統(tǒng)的關(guān)鍵功能材料，其性能直接影響電子產(chǎn)品的功能和效率，在半導體、顯示技術(shù)、通信、能源存儲與轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域具有廣泛應用。電子材料不僅是現(xiàn)代信息技術(shù)、通信技術(shù)、半導體制造、新能源、智能制造等高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)，也是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能（AI）、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）、第六代移動通信（6G）、新能源汽車、先進傳感、量子計算等前沿科技領(lǐng)域發(fā)展的關(guān)鍵支撐。關(guān)鍵電子材料技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展直接影響電子產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)進步和市場競爭力，在國際科技競爭趨于激烈的背景下已經(jīng)成為支撐國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心要素。系統(tǒng)研究并全面掌握關(guān)鍵電子材料的技術(shù)發(fā)展趨勢、產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀和未來戰(zhàn)略，對提高我國電子產(chǎn)業(yè)的自主創(chuàng)新能力和國際競爭力，確保國家信息安全和經(jīng)濟安全具有重要意義。
數(shù)十年來，隨著半導體產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，電子材料在全球范圍內(nèi)得到了廣泛應用，從Si材料、GaAs材料到近年來受到高度關(guān)注的碳基材料、GaN材料等，新型電子材料的不斷涌現(xiàn)為電子產(chǎn)業(yè)的持續(xù)創(chuàng)新提供了源動力。在信息技術(shù)、通信技術(shù)、新能源領(lǐng)域迅猛發(fā)展的背景下，IC、顯示技術(shù)、光伏新能源、高端電容／電阻、通信產(chǎn)品等方面的電子材料需求不斷增加，推動著相關(guān)產(chǎn)業(yè)的變革與創(chuàng)新。IC材料是電子產(chǎn)業(yè)的核心，支撐了半導體技術(shù)的發(fā)展，如美國半導體產(chǎn)業(yè)協(xié)會的報告顯示，2023年全球半導體行業(yè)的總銷售額為5268億美元，其中IC電子材料的占比約為12.7%。主要用于液晶顯示（LCD）、有機發(fā)光二極管（OLED）的顯示技術(shù)材料，市場占比約為20%，在消費電子中不可或缺。光伏新能源材料支撐著可再生能源的規(guī)模壯大，未來的市場占有率可達15%。電容／電阻材料、通信技術(shù)材料的市場占比較小，但在特定領(lǐng)域中具有關(guān)鍵性，能夠支持6G、電力電子應用的發(fā)展需求。
全球經(jīng)濟一體化深入發(fā)展，電子材料產(chǎn)業(yè)逐漸形成以美國、歐洲、日本、韓國、中國為主要力量的國際競爭格局。這些國家和地區(qū)具有雄厚的科研實力、完善的產(chǎn)業(yè)鏈布局，在關(guān)鍵電子材料技術(shù)領(lǐng)域占據(jù)著主要的市場份額，主導制定了產(chǎn)業(yè)技術(shù)標準。然而，在新一輪科技革命、產(chǎn)業(yè)變革興起的背景下，全球電子材料產(chǎn)業(yè)面臨著新挑戰(zhàn)、出現(xiàn)了新機遇。新興技術(shù)的迅猛發(fā)展對電子材料提出了更高要求，如推廣6G需要具有更高頻率、更低損耗的高性能電子材料，發(fā)展量子計算需要全新的材料體系來支撐量子比特的穩(wěn)定性與可靠性，普及AI、IoT要求更加高效的能源存儲與轉(zhuǎn)換材料。與此同時，全球供應鏈的重塑使電子材料的安全供應上升為國際性的關(guān)注焦點，如地緣政治、貿(mào)易摩擦等因素影響了全球電子產(chǎn)業(yè)供應鏈的穩(wěn)定性，驅(qū)動各國加強關(guān)鍵電子材料的自主研發(fā)和供應鏈安全管理。
面向上述背景，針對關(guān)鍵電子材料開展應用現(xiàn)狀梳理與發(fā)展戰(zhàn)略研究，明晰未來重點方向和發(fā)展路徑，是保障我國科技安全和經(jīng)濟發(fā)展的重要任務(wù)。本文從全球視角出發(fā)，系統(tǒng)分析IC、顯示技術(shù)、光伏新能源、高端電容／電阻、通信技術(shù)產(chǎn)業(yè)中關(guān)鍵電子材料技術(shù)的演進歷程與未來趨勢，深入探討全球范圍內(nèi)關(guān)鍵電子材料技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化方面的布局與策略；結(jié)合電子材料市場規(guī)模、發(fā)展前景、技術(shù)成熟度以及國家相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策的重點布局，剖析關(guān)鍵電子材料領(lǐng)域的技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展瓶頸，辨識我國在全球電子材料產(chǎn)業(yè)中的既有優(yōu)勢與面臨挑戰(zhàn)，提出我國電子材料技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的參考性建議。
二、集成電路產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵電子材料應用進展
半導體材料是制作半導體器件和IC的重要材料，在精度、純度上有嚴格要求，屬于電子級材料。隨著半導體器件和IC產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，半導體硅片、化學機械拋光（CMP）材料、IC制程用光刻膠、電子特氣、濕電子化學品、第三代半導體材料等關(guān)鍵電子材料的重要性進一步提高，對提升IC性能、降低成本、優(yōu)化生產(chǎn)效率及可靠性構(gòu)成決定性的影響。國外在IC產(chǎn)業(yè)相關(guān)的關(guān)鍵電子材料方面取得了顯著進展，集中在硅片、光刻膠、高純氣體、靶材、CMP材料等方向。例如，在硅片方面，信越化學工業(yè)株式會社、三菱住友株式會社等日本企業(yè)主導著國際市場，實現(xiàn)了12 in（1 in≈25.4 mm）硅片的規(guī)?；a(chǎn)，正在研發(fā)18 in硅片技術(shù)；在電子特氣方面，美國空氣化工產(chǎn)品公司、法國液化空氣集團、日本大陽日酸株式會社等占據(jù)了主導地位，可提供滿足先進制程需求的超高純度氣體；在光刻膠領(lǐng)域，日本捷時雅公司、TOK株式會社，美國陶氏化學公司處于領(lǐng)先地位，極紫外（EUV）光刻膠已實現(xiàn)商業(yè)化應用，支持7 nm及以下制程；在CMP材料方面，美國卡伯特微電子公司、日本富士美公司在拋光液、拋光墊方面具有優(yōu)勢，支持了先進制程對晶圓更精密的拋光需求。整體上，國外企業(yè)在關(guān)鍵電子材料領(lǐng)域處于技術(shù)領(lǐng)先位置，推動了IC產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，也使我國IC產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵電子材料發(fā)展面臨挑戰(zhàn)。
（一） 半導體Si材料
Si作為第一代半導體材料已具有成熟的制備工藝和基礎(chǔ)設(shè)施，95%以上的半導體器件、99%以上的IC都由Si制成。Si的穩(wěn)定性高，可在寬泛的溫度范圍內(nèi)工作，具有良好的電子性能。在半導體領(lǐng)域，純度在11N（99.999 999 999%）以上的Si才可稱為電子級多晶硅，經(jīng)由直拉法或區(qū)熔法處理以及滾磨、切片、拋光等工藝，得到光滑度、潔凈度均符合要求的半導體硅片，進而用于芯片的制造。半導體硅片按照產(chǎn)品工藝分為拋光片、外延片、絕緣體上硅片，按照尺寸分為6 in及以下、8 in、12 in等，不同尺寸的硅片對應不同的制程與應用方向（見表1）。然而，Si的電子遷移率較低，在高性能應用中功耗較高且會產(chǎn)生大量的熱量，需要復雜的冷卻系統(tǒng)。目前，硅基IC技術(shù)已經(jīng)接近物理極限，很難進一步縮小晶體管的尺寸，對制造更小、更快的芯片構(gòu)成挑戰(zhàn)。此外，在高頻率應用中，Si的性能開始下降，難以匹配新一代無線通信、先進雷達系統(tǒng)等高頻應用的要求。
表1 不同尺寸硅片的制程及應用方向
注：WIFI表示移動熱點；CIS表示互補金屬氧化物半導體圖像傳感器；LED表示發(fā)光二極管；MEMS表示微機電系統(tǒng)；MOSFET表示金屬 ? 氧化物半導體場效應管；IGBT表示絕緣柵雙極晶體管。
三維芯片技術(shù)可在有限的空間內(nèi)增加更多的晶體管數(shù)量，是硅芯片的重要發(fā)展趨勢。將Si與SiGe、GaN等材料結(jié)合起來，可獲得更高性能的芯片并適用于諸多應用方向。8~12 in硅片生產(chǎn)由日本信越化學工業(yè)株式會社、三菱住友株式會社，德國世創(chuàng)電子公司、中國臺灣環(huán)球晶圓股份有限公司、韓國SK Siltron公司等廠商壟斷，合計市場份額超過90%。上海硅產(chǎn)業(yè)集團股份有限公司具有8~12 in硅片量產(chǎn)能力，市場份額約為3%。整體上，Si在傳統(tǒng)計算機芯片中的應用非常成熟，但在量子計算、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器等新興方向仍有較大的發(fā)展?jié)摿?，也將在全球半導體市場中將繼續(xù)占據(jù)主要位置。
（二） 電子特氣
電子特氣是電子材料加工制備過程中使用的特種氣體，也是純度和質(zhì)量穩(wěn)定性要求最高的特種氣體，主要用于半導體、顯示面板、太陽能電池等方向（見表2）。半導體和微電子技術(shù)的發(fā)展對電子特氣提出了更高要求，常見的高純化技術(shù)有精餾、吸附、耦合分離等形式。常規(guī)的精餾技術(shù)可有效應用于CH4、CH3F、CH2F2、C3H9Al等電子氣體的純化過程，但對C3H6、C4F6、NF3等含有揮發(fā)度相近或能形成共沸物雜質(zhì)的電子氣體的分離效果并不理想，因而需要采用萃取蒸餾、變壓精餾、共沸精餾、吸附精餾等更為特殊的精餾技術(shù)才能實現(xiàn)有效的分離和純化。
表2 電子特種氣體占比前10位情況（2021年）
國內(nèi)的超高純度凈化技術(shù)仍然依賴進口，自主技術(shù)水準（6N）與國際先進水平（8N~9N）有明顯差距。國內(nèi)的電子特氣市場仍由外資企業(yè)主導且市場集中度偏高，如美國空氣化工產(chǎn)品公司、德國林德集團、法國液化空氣集團、日本大陽日酸株式會社4家企業(yè)的市場份額合計超過80%。例如，NF3作為市場容量最大的電子特氣類別之一，在IC、顯示面板等領(lǐng)域均有廣泛的應用，主要生產(chǎn)企業(yè)有韓國SK Material公司、韓國曉星株式會社、德國默克公司、日本關(guān)東電化工業(yè)株式會社等，國內(nèi)的生產(chǎn)商有山東飛源氣體有限公司、中船（邯鄲）派瑞特種氣體股份有限公司、昊華化工科技集團股份有限公司、江蘇雅克科技股份有限公司等。
（三） 光刻膠
光刻膠又稱光致抗蝕劑，具有光化學敏感性，可通過光化學反應和光刻工藝將所需的微細圖形從掩模版轉(zhuǎn)移到待加工基片上，廣泛應用于光電信息產(chǎn)品中微細圖形線路的加工制作，如印刷電路板、LCD、IC等。半導體光刻膠主要包括紫外寬譜光刻膠、g線光刻膠、i線光刻膠、KrF光刻膠、ArF光刻膠、EUV光刻膠，從曝光光源波長的角度看經(jīng)歷了從紫外光源到深紫外光源再到EUV光源的發(fā)展過程（見表3）。在IC領(lǐng)域，光刻工藝較為重要，成本約占芯片制造總成本的35%，耗費時間約占芯片工藝總耗時的40%~60%；光刻膠是光刻工藝涉及的重要材料。
表3 半導體光刻膠適用的制程節(jié)點
隨著納米技術(shù)的發(fā)展以及智能手機、云計算、IoT、AI技術(shù)等的普及，市場對光刻膠的性能要求進一步提高。尤其是在EUV光刻技術(shù)方面，要求光刻膠能適應更短波長的光源，匹配IC線寬不斷縮小、實現(xiàn)更高解析度和圖案精度的發(fā)展趨勢。在此背景下，多種非金屬基、金屬基EUV光刻材料得到研究報道，特別是金屬氧簇型光刻材料受到廣泛關(guān)注，有望為2 nm及以下技術(shù)節(jié)點提供關(guān)鍵材料支持。多金屬簇核可提高EUV光子的吸收效率，但控制簇核數(shù)量在10個以內(nèi)時才能縮小團簇尺寸，進而降低線寬粗糙度并優(yōu)化光刻反應。也可利用不同金屬之間的協(xié)同效應來提升光刻效果，即為混金屬策略。金屬與配體之間的配位方式將影響圖案化性能。例如，Sn—C鍵比Sn—O鍵更易斷裂，有利于形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)；配位數(shù)的不同則會改變網(wǎng)絡(luò)的緊密程度，進而影響材料的溶解度。此外，合適的功能有機配體修飾可顯著提升材料的靈敏度、成膜性和分辨率。
（四） 濕電子化學品
濕電子化學品又稱超凈高純試劑、工藝化學品，指主體成分純度>99.99%、雜質(zhì)離子和微粒數(shù)符合嚴格要求的化學試劑。濕電子化學品是微電子、光電子濕法工藝制程中使用的液體化工材料，主要用于IC、光伏面板、顯示面板行業(yè)；其中，顯示面板行業(yè)的需求量最高，IC行業(yè)的技術(shù)要求最高。濕電子化學品具有用途關(guān)鍵、廠商高度壟斷、品種多樣、行業(yè)高速增長等特點，按用途可分為通用濕電子化學品（超凈高純試劑）、功能濕電子化學品（見表4）。通用濕電子化學品指在IC、液晶顯示器、太陽能電池、LED制造工藝中大量使用的液體化學品，如H2O2、HF、H2SO4、H3PO4、HCl、HNO3等。功能濕電子化學品指通過復配方式達到特殊功能、滿足制造中特殊工藝需求的配方類或復配類化學品，包括顯影液、剝離液、清洗液、刻蝕液等。例如，超凈高純試劑在晶圓生產(chǎn)過程中的晶圓清洗，芯片制造光刻工藝中的刻蝕、顯影、洗脫過程，芯片制造中的電鍍液制造過程中均發(fā)揮了重要作用；IC內(nèi)部各元件及連線相當微細，因而制造過程中如遭到塵粒、金屬的污染很容易損壞晶片內(nèi)的電路功能，導致IC失效并影響幾何特征的形成；超凈高純試劑的純度和潔凈度對生產(chǎn)IC的電性能、成品率、可靠性均有顯著影響。
表4 濕電子化學品產(chǎn)品分類情況
濕電子化學品發(fā)展歷程悠久，可追溯到20世紀60年代。目前，國內(nèi)從事濕化學品研究生產(chǎn)的企業(yè)超過40家。中國電子材料行業(yè)協(xié)會的數(shù)據(jù)表明，2022年全球濕電子化學品市場規(guī)模為639.1億元，預計2025年的市場規(guī)模為825.2億元，年復合增長率約為8.9%。在我國，針對濕電子化學品行業(yè)的支持力度較大，通過一系列政策鼓勵行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，如半導體級H2SO4等濕電子化學品列入了《重點新材料首批次應用示范指導目錄（2021年版）》，在政策導向上支持解決國內(nèi)濕電子化學品相關(guān)企業(yè)規(guī)模小、投資不足、研發(fā)能力弱等問題。
（五） CMP材料
CMP是普通拋光技術(shù)的升級版本，主要由硅片夾持器、工作臺、拋光液供給裝置三部分組成；在工件表面進行化學反應，改變工件表面原有的化學鍵，產(chǎn)生能夠去除表面雜質(zhì)的反應膜，從而使硅片表面變得更加平坦，成為普遍性應用的半導體材料表面平整技術(shù)（見表5）。在IC制造過程中，采用CMP工藝對晶圓表面進行高精度打磨，可達到全局平整落差100~1000 A°（相當于原子級 10~100 nm）的超高平整度，以解決光刻對焦不準、電子遷移短路、線寬控制失效等問題。
表5 拋光液應用方向的發(fā)布情況
CMP材料主要包括拋光墊、拋光液，兩者合計占據(jù)晶圓制造總成本的7%。國際半導體產(chǎn)業(yè)協(xié)會認為，拋光墊、拋光液價值量較高，分別占CMP材料成本的49%、33%，產(chǎn)品質(zhì)量直接影響拋光效果，對提高晶圓制造質(zhì)量至關(guān)重要。拋光材料還涉及拋光頭、研磨盤、相關(guān)檢測設(shè)備。拋光液、拋光墊的技術(shù)壁壘較高，如高品質(zhì)的拋光液需要綜合控制磨料硬度、粒徑、形狀、各成分質(zhì)量濃度等要素，拋光墊更加側(cè)重低缺陷率、長使用壽命。
隨著先進半導體技術(shù)的發(fā)展，CMP工藝步驟大幅增加。2016—2021年，全球拋光墊、拋光液的市場規(guī)模分別從6.5億美元、11億美元增長至11.3億美元、18.9億美元。美國卡伯特微電子公司、日本日立化學工業(yè)公司、日本富士美公司在全球CMP拋光液市場中的合計占比超過50%。處于國內(nèi)行業(yè)龍頭地位的安集微電子科技（上海）股份有限公司，CMP拋光液產(chǎn)品的全球市場份額約為5%。湖北鼎龍控股股份有限公司是擁有自有產(chǎn)權(quán)并實現(xiàn)量產(chǎn)的CMP拋光墊廠商。
（六） 第三代半導體材料
半導體材料是半導體產(chǎn)業(yè)鏈上游的重要組成部分，在IC、分立器件等產(chǎn)品的制造過程中起到關(guān)鍵作用。Ge、InP分別作為第一代、第二代半導體材料的代表，在特定領(lǐng)域中展現(xiàn)出獨特優(yōu)勢：前者具有高的遷移率，在射頻器件、光電探測器中受到較多關(guān)注，在SiGe異質(zhì)結(jié)晶體管、近紅外探測器中應用廣泛；后者具有高的電子遷移率和優(yōu)異的光電性能，成為光通信、高頻電子器件、量子計算器件的關(guān)鍵材料。隨著新一代移動通信、IoT、量子技術(shù)的快速發(fā)展，Ge、InP在高頻、高功率、光電產(chǎn)品上的應用更為深入。當前處于第一代、第二代、第三代半導體均在使用和發(fā)展的階段。第三代半導體材料包括SiC、GaN、ZnO、Al2O3等，禁帶寬度≥2.3 eV，具有寬帶隙、高熱導率、高電場強度、高電子遷移率等特點，被視為超越傳統(tǒng)硅基半導體技術(shù)的關(guān)鍵材料；SiC、GaN等第三代半導體材料適用于高溫、高頻率、高功率密度產(chǎn)品的應用場景，如電力電子、射頻通信、光電子等方向。
近年來，得益于化學氣相沉積（CVD）、分子束外延、GaN低缺陷生長等外延技術(shù)的進步，第三代半導體材料的晶體質(zhì)量得到了顯著提升。在器件方面，第三代半導體材料經(jīng)成功應用于高電子遷移率晶體管、MOSFET、肖特基二極管等高性能產(chǎn)品。在制造工藝方面，第三代半導體材料的襯底技術(shù)取得了重要進展，具備了SiC、GaN襯底材料的大尺寸生產(chǎn)能力，可降低制造成本并提高材料的一致性和可靠性，在高效電源轉(zhuǎn)換設(shè)備、無線通信產(chǎn)品、國防裝備、照明與顯示產(chǎn)品上應用廣泛。
我國在半導體材料的生產(chǎn)與應用方面具有優(yōu)勢。隨著“雙碳”目標的推進，綠色、低碳、清潔能源等技術(shù)加速應用，第三代半導體材料作為實現(xiàn)高效電能轉(zhuǎn)換技術(shù)的重要支撐將獲得進一步發(fā)展。第三代半導體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟的數(shù)據(jù)表明：2022年，我國第三代半導體功率電子、微波射頻兩個領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)總產(chǎn)值141.7億元，同比增長11.7%；2023年，我國SiC、GaN電力電子產(chǎn)值規(guī)模約為85.4億元，GaN微波射頻產(chǎn)值約為70億元。
三、顯示技術(shù)產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵電子材料應用進展
顯示技術(shù)產(chǎn)業(yè)是電子信息產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，以面板顯示技術(shù)為主導。LCD仍是市場上大尺寸顯示面板主流技術(shù)，OLED、次毫米發(fā)光二極管（Mini LED）已實現(xiàn)商業(yè)化，Micro LED開始擴大應用；OLED具有自發(fā)光特性，不需要背光源，綜合性能更優(yōu)，是極具發(fā)展?jié)摿Φ娘@示技術(shù)方向。Mini LED指尺寸在100 μm量級的LED芯片，同樣屬于自發(fā)光顯示，與LCD相比具有更好的顯示效果、更快的響應速度、更輕薄的屏幕、更低的功耗。
顯示技術(shù)產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵電子材料以O(shè)LED材料、量子點材料、液晶材料、透明導電薄膜等為主要發(fā)展方向。在OLED材料方面，美國UDC公司、日本出光興產(chǎn)株式會社、德國默克公司等深入研究發(fā)光層、傳輸層、注入層材料，拓展了柔性O(shè)LED顯示屏在智能手機、可穿戴設(shè)備上的應用。在量子點材料方面，美國Nanosys公司、QD Vision公司開發(fā)了高效且穩(wěn)定的量子點材料，發(fā)展了量子點顯示技術(shù)，提升了顯示色彩表現(xiàn)和能效。日本JNC株式會社、德國默克公司發(fā)展了高響應速度、寬視角、低功耗的液晶材料，推動了4K、8K超高清液晶顯示器的發(fā)展。在透明導電薄膜方面，美國康寧公司、日本日東電工株式會社發(fā)展了氧化銦錫（ITO）替代材料，用于柔性顯示和觸摸屏。
（一） LCD材料
主流的LCD指基于薄膜場效應晶體管（TFT）的LCD，包括上下兩片玻璃基板、中間的液晶材料。其中，上層玻璃基板是彩色濾光片，下層為TFT基板。LCD材料主要包括液晶材料、基板材料、偏光片。液晶材料一般是由多種單體液晶調(diào)制成的混合液晶，作為液晶面板的關(guān)鍵核心材料而對顯示質(zhì)量起到重要作用。國內(nèi)的液晶材料產(chǎn)業(yè)與國際先進水平仍然存在差距，高端混晶材料技術(shù)長期被德國默克公司、日本JNC株式會社、日本油墨株式會社等公司壟斷。顯示玻璃是顯示行業(yè)上游的重要原材料，包括TFT LCD玻璃基板、OLED玻璃基板、柔性玻璃等。顯示玻璃的投資門檻高、技術(shù)風險大、運輸成本較高，國內(nèi)市場較多依賴進口。LCD/OLED玻璃基板主要生產(chǎn)商有美國康寧公司、日本旭硝子株式會社、日本電氣硝子株式會社等。
量子點背光技術(shù)、藍相液晶技術(shù)、新型配向膜等是全球LCD用關(guān)鍵電子材料的主攻方向。量子點發(fā)光技術(shù)指應用量子點的尺寸效應來調(diào)控發(fā)光顏色，進而實現(xiàn)更寬的色域和更高的亮度，LG顯示公司、京東方科技集團股份有限公司在量子點背光技術(shù)上處于行業(yè)領(lǐng)先位置。藍相液晶技術(shù)具有快速的響應時間、簡化的生產(chǎn)工藝，日本、韓國的相關(guān)機構(gòu)研發(fā)了穩(wěn)定性高、溫度窗口大的液晶材料，推動了相應的商業(yè)化進程。中國臺灣企業(yè)開發(fā)了新型配向膜，可提供更精確的液晶分子排列，提高了LCD的顯示質(zhì)量。此外，發(fā)展環(huán)保型液晶材料技術(shù)成為趨勢，德國、英國的相關(guān)公司致力于研發(fā)環(huán)保液晶材料以降低液晶生產(chǎn)和使用過程中的污染。
（二） OLED材料
OLED屬于新興顯示技術(shù)，得到全球顯示產(chǎn)業(yè)的普遍關(guān)注。OLED顯示器采用ITO透明電極、金屬電極分別作為器件的陽極、陰極，在一定電壓的驅(qū)動下電子、空穴分別從陰極、陽極注入到傳輸層、發(fā)光層，產(chǎn)生激子輻射發(fā)光。實現(xiàn)OLED發(fā)光需要紅、綠、藍3種基色的發(fā)光材料。與綠光、紅光材料相比，藍光材料（特別是深藍光材料）的電致發(fā)光性能不夠理想，存在器件效率低、器件壽命短、色純度差等問題，因而制備高效穩(wěn)定的藍色發(fā)光材料是OLED技術(shù)發(fā)展的挑戰(zhàn)。OLED材料主要分為發(fā)光材料、基礎(chǔ)材料，合計約占OLED物料成本的30%。發(fā)光材料是OLED的關(guān)鍵核心材料，直接影響面板的顯示質(zhì)量，屬于技術(shù)壁壘最高的細分方向之一。按照材料的發(fā)展時間、材料激子的利用方式，可將OLED材料分為3代：第一代是傳統(tǒng)的熒光材料體系，第二代是金屬配合物磷光材料體系，熱活化延遲熒光材料作為具有潛力的第三代材料體系成為當前的研究熱點。
OLED材料市場規(guī)模有望在近期達到30億美元，增速較高，國外企業(yè)處于行業(yè)發(fā)展主導地位。例如，紅綠磷光材料的主要供應商有美國UDC公司、陶氏化學公司，韓國三星SDI公司、德山金屬公司、LG化學公司，日本保土谷化學工業(yè)株式會社、東麗株式會社等；藍光材料的主要供應商有日本出光興產(chǎn)株式會社、德國默克公司等；在摻雜發(fā)光材料方面，美國UDC公司形成了專利壁壘。目前，我國企業(yè)主要生產(chǎn)OLED材料的中間體和單體粗品，產(chǎn)業(yè)鏈不夠完善；高性能發(fā)光材料和核心裝備依賴進口，下游的面板制造環(huán)節(jié)亟待突破OLED材料技術(shù)瓶頸。國內(nèi)相關(guān)企業(yè)開始構(gòu)建覆蓋“中間體 ? 終端材料 ? 面板”的技術(shù)與產(chǎn)業(yè)生態(tài)，加速突破關(guān)鍵材料的瓶頸技術(shù)，以京東方科技集團股份有限公司為代表的面板廠商也在積極布局OLED面板生產(chǎn)線并推進技術(shù)迭代。
（三） 激光顯示材料
激光顯示涉及以紅、綠、藍三基色（或多基色）激光為光源的新型顯示技術(shù)和產(chǎn)品，控制三基色激光的強度比、總強度、強度空間分布，即可實現(xiàn)彩色圖像顯示。激光具有方向性好、單色性佳、亮度高的基本特性，用于顯示可實現(xiàn)大色域、幾何高清、顏色高清的高保真視頻圖像再現(xiàn)。激光顯示電子材料主要用于制造激光光源、調(diào)制激光光束、構(gòu)建激光顯示設(shè)備的光學和電子組件。在激光顯示系統(tǒng)中，三基色發(fā)光材料、超高清成像技術(shù)是呈現(xiàn)高質(zhì)量圖像的關(guān)鍵，藍光、綠光激光器通常采用GaN基材料，紅光激光器較多采用GaAs基材料。紅色、藍色激光二極管技術(shù)相對成熟，而綠色激光二極管需要通過二次諧波生成或量子點轉(zhuǎn)換材料來構(gòu)建，這是因為直接產(chǎn)生綠色光的半導體材料技術(shù)難度較高。
2010年前后，我國激光顯示材料技術(shù)獲得快速發(fā)展，自主研發(fā)的藍光、紅光激光材料主導了國際上這一階段的發(fā)展。海信集團有限公司、深圳光峰科技股份有限公司等企業(yè)注重激光電視、激光投影產(chǎn)品及材料的研發(fā)，申請專利數(shù)快速增加。激光顯示的全球市場出貨量從2017年的6.9×105臺增長到2023年的1.67×106臺，國內(nèi)市場出貨量在全球市場中的占比達到50%。隨著激光顯示技術(shù)的發(fā)展、三基色激光器發(fā)光材料和超高清成像材料需求的增長，半導體激光材料、非線性光學材料、光學顯像技術(shù)方向的技術(shù)和材料創(chuàng)新成為熱點?？梢灶A判，在納米技術(shù)、新材料科學的支撐下，量子點、納米晶體等新型材料將進一步拓寬激光顯示材料的應用規(guī)模。也要注意到，三基色激光器、超高清成像芯片等核心材料器件尚未實現(xiàn)自主可控，相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的國產(chǎn)化進程仍需穩(wěn)健推進。
（四） Micro LED材料
Micro LED具有自發(fā)光特性，是基于微米級發(fā)光二極管陣列的新型顯示技術(shù)；1個微米級的LED即為顯示屏上的1個像素點，這些微型LED由以GaN為主的無機材料構(gòu)成。與LCD、OLED相比，Micro LED提供了更高的亮度和對比度、更寬的色域、更快的響應時間、更低的能耗，也具有更好的可靠性、更長的使用壽命，支持更薄的屏幕設(shè)計，不存在“燒屏”現(xiàn)象。2015—2020年，Micro LED材料快速發(fā)展，尤其是制造工藝、材料集成、量產(chǎn)技術(shù)取得顯著突破；Micro LED材料的紅光效率瓶頸問題得到緩解，GaAs、InP等新材料和異質(zhì)集成技術(shù)的應用成為產(chǎn)業(yè)化的主流。
Micro LED具有優(yōu)異的顯示性能、靈活的應用潛力，適用于智能手機、平板電腦、高清電視、可穿戴設(shè)備、汽車顯示、大型公共顯示屏等。隨著制造技術(shù)進步、生產(chǎn)成本降低，預計Micro LED技術(shù)可在數(shù)年內(nèi)進入商業(yè)化階段，將與OLED、LCD技術(shù)形成有效競爭甚至在部分應用領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)替代。盡管Micro LED技術(shù)具有優(yōu)勢和前景，但商業(yè)化仍面臨一些挑戰(zhàn)：高精度的微米級LED制造和轉(zhuǎn)移技術(shù)成本高昂，對于小尺寸、高分辨率的顯示應用而言更為突出；高效率、高產(chǎn)量的Micro LED芯片轉(zhuǎn)移和集成技術(shù)仍在研發(fā)，實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)被視為技術(shù)發(fā)展的優(yōu)先事項，但量產(chǎn)難度依然較高；Micro LED技術(shù)涉及新材料、新工藝、新設(shè)備，需要供應鏈上各環(huán)節(jié)高度協(xié)同，而行業(yè)的供應鏈成熟度不高，全面提升尚需時間。
美國蘋果公司、韓國三星集團等正在積極推動Micro LED在電子消費領(lǐng)域的應用，京東方科技集團股份有限公司、TCL華星光電技術(shù)有限公司等國內(nèi)企業(yè)也在積極攻關(guān)Micro LED材料產(chǎn)業(yè)化應用難題。具體到材料方面，國內(nèi)機構(gòu)實現(xiàn)的藍光、綠光GaN基Micro LED材料的發(fā)光效率達到國際先進水平，未來將繼續(xù)在異質(zhì)集成、量子點增強Micro LED等方面深化研究。
（五） Mini LED材料
Mini LED作為新型顯示技術(shù)，使用尺寸為50~200 μm的LED芯片作為背光源或直接發(fā)光單元，相比傳統(tǒng)的LED尺寸更小、密度更高，可實現(xiàn)更精細的局部調(diào)光和更高的亮度，從而提升顯示效果。Mini LED技術(shù)在2010年左右開始發(fā)展，隨著LED芯片制造工藝的進步、顯示市場對高畫質(zhì)需求的提升，逐漸成為顯示領(lǐng)域的熱門方向。美國蘋果公司在Pro Display XDR中采用Mini LED背光技術(shù)，加快了Mini LED技術(shù)的商業(yè)化進程。近年來，Mini LED在電視、顯示器、筆記本電腦、車載顯示等產(chǎn)品上得到廣泛應用，以高亮度、高對比度、低功耗的優(yōu)勢在高端市場上備受青睞。
在市場層面，Mini LED正處于快速增長階段，得益于消費電子、商用顯示、汽車顯示等需求的驅(qū)動，2025年的全球市場規(guī)模有望突破100億美元。例如，國內(nèi)外消費類電子品牌積極推出應用Mini LED技術(shù)的產(chǎn)品，推動了市場普及；Mini LED逐漸取代傳統(tǒng)的LED顯示屏，表現(xiàn)出高可靠性、長壽命的優(yōu)勢；Mini LED具有高亮度和寬溫域的特性，成為新能源汽車智能座艙的理想選擇。國外企業(yè)在Mini LED終端產(chǎn)品領(lǐng)域占據(jù)優(yōu)勢，國內(nèi)企業(yè)在產(chǎn)業(yè)鏈的上游環(huán)節(jié)具有較強的競爭力。例如，三安光電股份有限公司、京東方華燦光電股份有限公司等企業(yè)在LED芯片制造方面處于全球領(lǐng)先地位，相關(guān)面板企業(yè)在Mini LED背光模組、顯示模組方向取得重要突破。
Mini LED未來發(fā)展前景廣闊，但仍面臨一些技術(shù)挑戰(zhàn)。Mini LED芯片數(shù)量多、制造工藝復雜，導致生產(chǎn)成本偏高，限制了低端市場的普及。Mini LED的巨量轉(zhuǎn)移、驅(qū)動IC設(shè)計及散熱等技術(shù)瓶頸仍待突破。Mini LED面臨來自O(shè)LED、Micro LED等技術(shù)的競爭壓力，如OLED憑借自發(fā)光特性和柔性顯示優(yōu)勢仍在高端市場上占據(jù)一定的份額。然而，隨著技術(shù)進步、規(guī)模效應的顯現(xiàn)，Mini LED的成本有望穩(wěn)步下降，市場滲透率也將逐步提升；Mini LED與量子點技術(shù)相結(jié)合（如QD-Mini LED）能夠進一步提升顯示效果，從而增強面向高端顯示市場的競爭力；Mini LED在增強現(xiàn)實／虛擬現(xiàn)實、智能穿戴等新興領(lǐng)域的應用也富有潛力。未來，隨著產(chǎn)業(yè)鏈的更為完善，Mini LED有望在更多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)規(guī)?；瘧茫苿语@示產(chǎn)業(yè)邁向新的高度。
四、光伏新能源產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵電子材料應用進展
在“雙碳”目標提出后，包括太陽能電池在內(nèi)的清潔能源產(chǎn)業(yè)迎來了發(fā)展機遇期。太陽能電池的原理是光電效應，可將光能轉(zhuǎn)換為電能。第一代晶硅太陽能電池以多晶硅、單晶硅為代表，仍是目前主流的電池技術(shù)路線。第二代化學薄膜電池以銅銦鎵硒、CdTe、GaAs為代表，適用于建筑集成光伏（BIPV）等應用場景。薄膜太陽能電池采用直接帶隙半導體材料替代晶硅，理論上具有更高的轉(zhuǎn)換效率、更低的生產(chǎn)成本。第三代新型薄膜電池以鈣鈦礦電池、染料敏化電池、有機太陽能電池（OSCs）為代表，在效率提升、成本降低等方面具有潛力。光伏新能源材料是可再生能源領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)之一（見表6），以晶硅太陽能電池材料、鈣鈦礦太陽能電池材料、有機太陽能電池材料為代表。
表6 太陽電池的最高效率（中國，2023年）
注：HBC表示背接觸異質(zhì)結(jié)；p-TOP表示使用p型材料作為頂部電極的單晶硅太陽電池。
（一） 晶硅太陽能電池材料
晶硅太陽能電池發(fā)展歷史悠久，是應用最廣泛的太陽能電池類型，在商業(yè)化應用中占據(jù)主導地位，近年來隨著材料與工藝技術(shù)的優(yōu)化而進一步提高了性能和成本效益。晶硅太陽能電池的核心結(jié)構(gòu)是P—N結(jié)，當光線照射到單晶硅片上時，光子的能量會被Si材料吸收，使Si內(nèi)部的電子獲得足夠的能量從價帶躍遷到導帶，形成自由電子和空穴；這些自由電子和空穴在內(nèi)建電場的作用下分別向N型區(qū)、P型區(qū)移動，進而形成電流。晶硅太陽能電池主要分為單晶硅、多晶硅兩類：前者指Si原子以排列形式形成的物質(zhì)，通常采用拉晶法、浮區(qū)法制造，在光電轉(zhuǎn)化效率、穩(wěn)定性、壽命方面較為優(yōu)越；后者由多個晶粒組成，晶粒的取向不同并形成非均勻的晶體結(jié)構(gòu)，多通過鑄錠法、澆鑄法制造，在成本控制上具有優(yōu)勢，適合大規(guī)模應用。
單晶硅太陽能電池以良好的效率和長期穩(wěn)定性受到廣泛關(guān)注，技術(shù)進步、生產(chǎn)成本降低將進一步推升市場占比。對于占地面積較小、需要高發(fā)電效率的應用場景（如屋頂太陽能系統(tǒng)），單晶太陽能電池是最適用的面板類型之一。國內(nèi)外企業(yè)持續(xù)探索單晶硅光伏電池的效率極限，采用疊層電池、鈍化發(fā)射極背接觸（PERC）、異質(zhì)結(jié)等技術(shù)，將效率提升至25%。在PERC電池量產(chǎn)效率接近理論極限（24.5%）后，晶硅太陽能電池又形成了N型氧化層鈍化接觸（TOPCon）、n型本征薄膜異質(zhì)結(jié)電池、背接觸電池3條技術(shù)路徑，其中TOPCon電池憑借性價比優(yōu)勢率先實現(xiàn)量產(chǎn)，有望在短期內(nèi)接替PERC電池成為主流技術(shù)類型。雖然單晶硅光伏電池的效率占優(yōu)，但是多晶硅光伏電池的生產(chǎn)工藝相對簡單，Si材料的使用效率更高，在大規(guī)模生產(chǎn)中具有更低的成本。隨著光伏產(chǎn)業(yè)的規(guī)?；l(fā)展，多晶硅電池進一步降低成本，在低預算、大規(guī)模的光伏電站中仍有廣泛應用。
自2010年起，我國成為全球光伏產(chǎn)業(yè)的主要制造基地，國內(nèi)企業(yè)完成產(chǎn)業(yè)鏈的垂直整合，大幅降低了光伏系統(tǒng)的綜合成本。2021—2023年，全球單晶路線Si材料的需求量分別為5.89×105 t、7.37×105 t、8.85×105 t，預計未來將持續(xù)保持平穩(wěn)增長的態(tài)勢。2021—2023年，全球多晶硅料總需求量分別為6.11×105 t、7.56×105 t、8.99×105 t，預計2025年需求量為1.102×106 t。2023年，全球多晶硅產(chǎn)能、產(chǎn)量分別為2.256×106 t、1.597×106 t，我國的相應占比分別為93%、92%。近年來，多晶硅行業(yè)產(chǎn)能和產(chǎn)量快速增長，市場面臨供需失衡的挑戰(zhàn)，相關(guān)企業(yè)可關(guān)注市場動態(tài)、調(diào)整生產(chǎn)策略，以應對未來可能出現(xiàn)的市場波動。
（二） 鈣鈦礦太陽能電池材料
鈣鈦礦太陽能電池利用鈣鈦礦結(jié)構(gòu)材料作為吸光材料，是第三代薄膜電池的代表類型，可細分為單結(jié)鈣鈦礦電池、鈣鈦礦疊層電池，具有能量轉(zhuǎn)化效率高、價格低、重量輕、柔性等特點。鈣鈦礦太陽能電池的核心材料由含有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的材料組成，這類材料的一般化學式為ABX3（A、B是陽離子，X是陰離子）。太陽能電池中常見的鈣鈦礦材料是鹵化鉛復合物（如CH3NH3PbI3）。自2009年起，鈣鈦礦太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率從3.8%提升至25%，已接近或甚至超過傳統(tǒng)的多晶硅太陽能電池。晶硅電池的理論效率極限為29.4%，而單結(jié)鈣鈦礦電池、鈣鈦礦疊層電池的理論效率極限分別為33.7%、44%，國內(nèi)的晶硅 ? 鈣鈦礦疊層電池的實驗室效率達到33.89%（見表6）。
鈣鈦礦太陽能電池市場正處于快速發(fā)展期。隨著杭州纖納光電科技股份有限公司、昆山協(xié)鑫光電材料有限公司等企業(yè)順利投產(chǎn)，2023年全球鈣鈦礦電池產(chǎn)能約為2.11 GW，預計2030年將達158 GW。國內(nèi)涌現(xiàn)出一批專注鈣鈦礦太陽能電池研發(fā)和制造的新興企業(yè)，也吸引了傳統(tǒng)光伏企業(yè)的參與；鈣鈦礦技術(shù)開發(fā)呈現(xiàn)企業(yè)、高校同步推進的態(tài)勢，在能量轉(zhuǎn)化效率方面多次突破世界紀錄。例如，江蘇寶馨科技股份有限公司與高校團隊合作，實現(xiàn)鈣鈦礦／異質(zhì)結(jié)疊層電池的自測效率超過30%；極電光能有限公司在鈣鈦礦光伏組件方面創(chuàng)造了20.5%的光電轉(zhuǎn)換效率世界紀錄。隨著生產(chǎn)技術(shù)成熟、成本降低，鈣鈦礦太陽能電池有望在未來太陽能市場中占據(jù)重要位置。
（三） OSCs材料
OSCs指以有機電子材料作為光吸收層的太陽能電池，具有輕質(zhì)、柔性、可低成本溶液加工等優(yōu)勢，在可穿戴設(shè)備、便攜式電源、BIPV等新興應用場景中具有潛力。近年來，OSCs的轉(zhuǎn)換效率顯著提高，研究重心轉(zhuǎn)移到增強材料的穩(wěn)定性、降低生產(chǎn)成本方面。隨著新型非富勒烯材料、雙結(jié)或多結(jié)器件結(jié)構(gòu)的發(fā)展，實驗室條件下的OSCs效率超過20%，新型添加劑、高效封端技術(shù)也成為提升OSCs環(huán)境穩(wěn)定性和使用壽命的重要方式。OSCs盡管效率仍低于硅基太陽能電池，但在低光照條件下表現(xiàn)更優(yōu)，兼有獨特的機械柔性，在特定市場和應用方向上具有競爭優(yōu)勢。OSCs材料具有優(yōu)異的性能，吸引了學術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界的持續(xù)關(guān)注和資金投入，促進了基于有機光電材料的商業(yè)化產(chǎn)品投放市場，逐漸成為能源、信息、顯示、半導體等支柱產(chǎn)業(yè)的技術(shù)源頭。
在“雙碳”目標深入發(fā)展的背景下，OSCs將迎來更大的發(fā)展機遇，在室內(nèi)光伏以及建筑玻璃、新能源汽車玻璃等室外供電方面展現(xiàn)出良好的應用前景。國際OSCs廠商采用卷對卷印刷工藝實現(xiàn)了大面積有機光伏模組的產(chǎn)業(yè)化應用，而國內(nèi)機構(gòu)盡管在材料基礎(chǔ)研究方面處于領(lǐng)先位置，但產(chǎn)業(yè)鏈的成熟度仍有不足。廣州追光科技有限公司完成千萬元級別的融資，啟動了有機光伏模組中試線項目建設(shè)。東莞伏安光電科技有限公司建設(shè)了國內(nèi)首條卷對卷印刷有機光伏中試線，初步形成大面積柔性有機光伏模組的生產(chǎn)能力。
五、高端電容／電阻產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵電子材料應用進展
高端電容／電阻產(chǎn)業(yè)是電子元器件領(lǐng)域的重要分支，對推動現(xiàn)代電子技術(shù)發(fā)展具有關(guān)鍵作用。電容器是利用兩個導電板之間存在的非導電材料（介電材料）來存儲電能的元件，根據(jù)介電材料的不同可分為介電陶瓷電容器、鉭電容器、鋁電解電容器、固態(tài)聚合物電容器等。電容器主要用于電荷儲存、交流濾波或旁路、切斷或阻止直流電壓、提供調(diào)諧及振蕩等。全球電容器市場規(guī)模保持穩(wěn)定增長，2023年約為62.7億美元，同比增長3.27%。電阻器是限制電流流動的元件，主要用于控制電壓和電流，起到降壓、分壓、限流、隔離、濾波（與電容器配合）、匹配、信號幅度調(diào)節(jié)等作用，也是電子產(chǎn)品上不可或缺的元件。電阻器根據(jù)使用材料的不同可分為金屬膜電阻器、碳膜電阻器、厚膜和薄膜電阻器、線繞電阻器等。2021年，全球電阻器市場規(guī)模約為31.26億美元，優(yōu)勢品牌有美國Vishay、日本KOA、中國臺灣國巨、日本松下、美國TT Electronics、日本羅姆半導體，合計市場份額約為66%。
高端電容／電阻是電子電路中的基礎(chǔ)元件，廣泛應用于消費電子、汽車電子、工業(yè)控制、航空航天裝備等領(lǐng)域。高端電容材料主要有高介電常數(shù)的陶瓷材料、聚合物薄膜（如聚丙烯（PP）和聚酯）、電解電容用高純度鋁箔和導電高分子材料等。高端電阻材料主要有精密合金（如鎳鉻合金）、金屬薄膜和厚膜電阻漿料等，具有高穩(wěn)定性、低溫度系數(shù)、高精度的特點，能夠滿足電子設(shè)備的小型化、高頻化、高可靠性等應用需求。美國、日本企業(yè)在電容／電阻用介電陶瓷材料方面的市場占有率合計超過85%，日本企業(yè)在電極漿料方面的市場占有率超過50%。松下電器機電有限公司、貴彌功株式會社等日本企業(yè)，掌握了高性能導電聚合物（CPs）材料生產(chǎn)工藝，占據(jù)了高端聚合物電容器約90%的市場份額。
（一） 介電陶瓷材料
介電陶瓷材料是一類具有高介電常數(shù)的無機非金屬材料，可在電場作用下存儲電荷，具有良好的溫度穩(wěn)定性、頻率響應特性，廣泛應用于電子和電氣工程領(lǐng)域。介電陶瓷材料是光電子工業(yè)、微電子及電子工業(yè)中的基礎(chǔ)元件，多由BaTiO3、SrTiO3、PbTiO3等金屬氧化物組成，屬于國際市場上競爭激烈的高技術(shù)新材料。介電陶瓷材料在6G、新能源汽車、智能家居等領(lǐng)域中應用價值極大，市場需求將持續(xù)增長；中國、日本、韓國成為全球介電陶瓷材料的最大市場，北美洲、歐洲也占據(jù)著重要的市場份額。全球電子陶瓷材料市場規(guī)模將從2022年的1860億元增長至2025年的2264億元。
介電陶瓷成品的制備過程包括陶瓷材料合成以及后續(xù)的加工技術(shù)。合成方法分為固相合成法、溶膠 ? 凝膠法、水熱合成法等。固相合成法將氧化物或碳酸鹽粉末混合、研磨，再在高溫下燒結(jié)，操作簡單、成本低，適合規(guī)?；a(chǎn)。溶膠 ? 凝膠法通過水解、聚合反應生成溶膠，再經(jīng)過干燥、熱處理過程制得陶瓷粉末或薄膜，可以精確控制材料的成分與微觀結(jié)構(gòu)，適用于制備高性能介電陶瓷。水熱合成法在高溫、高壓的水溶液中合成陶瓷粉末，進而在較低的溫度下獲得純凈且均勻的陶瓷材料，適用于制備特種介電陶瓷。后續(xù)的加工技術(shù)根據(jù)應用場景的不同可分為燒結(jié)工藝、薄膜沉積兩類：前者將介電陶瓷粉末壓制成型并在高溫下燒結(jié)，獲得具有一定形狀和尺寸的陶瓷件；后者細分為物理氣相沉積、CVD、原子層沉積等。
介電陶瓷在無線通信、儲能系統(tǒng)、微電子設(shè)備、能量轉(zhuǎn)換設(shè)備上發(fā)揮著重要作用。例如，在儲能系統(tǒng)中，介電陶瓷作為電容器的關(guān)鍵材料，支持儲存和釋放電能；在微電子設(shè)備中，介電陶瓷提供必要的絕緣和支撐功能，保障設(shè)備的穩(wěn)定運行。介電陶瓷在智能手機、平板電腦等高端電子產(chǎn)品上也較為關(guān)鍵。片式多層陶瓷電容器（MLCC）是用量極大的無源元件之一，主要用于各類電子整機中的振蕩、耦合、濾波旁路電路。MLCC產(chǎn)業(yè)鏈涵蓋上游原材料、中游制造、下游應用：上游環(huán)節(jié)主要處理陶瓷粉末、電極材料等，中游環(huán)節(jié)主要進行MLCC的生產(chǎn)，下游環(huán)節(jié)涉及消費電子、汽車電子、通信等領(lǐng)域。全球MLCC行業(yè)的競爭格局呈現(xiàn)高度集中和壟斷的特征。日本的村田、京瓷、太陽誘電、TDK-EPC，韓國的SEMCO，中國臺灣的華新、國巨等都是知名品牌。國內(nèi)其他廠商積極擴張產(chǎn)能，MLCC國產(chǎn)化將加速推進。
（二） 聚合物薄膜材料
高端電容／電阻中的聚合物薄膜材料，如PP、聚酯，具有優(yōu)異的電絕緣性能、穩(wěn)定的化學性質(zhì)、良好的機械強度，廣泛應用于電容器和電阻器的制造，對電子工業(yè)發(fā)展較為重要。PP薄膜介電損耗低、耐高電壓，適用于電力電子、新能源汽車等高頻和高電壓應用場景。聚酯薄膜具有良好的耐熱性和尺寸穩(wěn)定性，適用于消費電子、通信設(shè)備等應用場景。全球高端電容／電阻用聚合物薄膜材料市場呈現(xiàn)穩(wěn)步增長態(tài)勢，對高性能電容／電阻的需求持續(xù)增加，推動了聚合物薄膜材料的創(chuàng)新和升級。日本、美國、歐洲的化工企業(yè)在高端聚合物薄膜材料的研發(fā)和生產(chǎn)上占據(jù)領(lǐng)先地位，推出了更高性能、更加環(huán)保的聚合物薄膜產(chǎn)品，滿足了市場對高性能電子元器件的需求。
隨著電子制造業(yè)的快速發(fā)展，國內(nèi)市場對高端電容／電阻用聚合物薄膜材料的需求也在增長。浙江南洋科技有限公司、江蘇中天科技股份有限公司等企業(yè)正在加大研發(fā)投入，提升相關(guān)產(chǎn)品的質(zhì)量和技術(shù)水平。然而，國內(nèi)企業(yè)在原材料純度、生產(chǎn)工藝控制等方面與國際先進水平存在差距，需要加強技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)鏈整合，提升核心競爭力并擴大市場份額。
整體上，高端電容／電阻用聚合物薄膜材料市場前景廣闊，對高性能材料的需求將持續(xù)增長。國內(nèi)外市場競爭將更加激烈，技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品質(zhì)量將成為贏得市場的關(guān)鍵因素。隨著環(huán)境保護、可持續(xù)發(fā)展理念的深入，開發(fā)更為環(huán)保、性能更高的聚合物薄膜材料是行業(yè)的主要發(fā)展方向。
（三） 鋁箔材料
鋁箔材料作為高端電容／電阻的關(guān)鍵組件，主要用于鋁電解電容器的制造。鋁箔經(jīng)過特殊的腐蝕和化成處理，形成高比表面積的粗糙表面（增加電極的表面積），進而提升電容器的電容量；鋁箔表面的Al2O3層作為電介質(zhì)，決定了電容器的耐壓性能和穩(wěn)定性。鋁箔的質(zhì)量直接影響電容器的性能，如容量、損耗、耐壓、壽命等指標。高端鋁箔材料的發(fā)展方向有：優(yōu)化腐蝕和化成工藝，進一步提高鋁箔的比表面積和氧化膜質(zhì)量，滿足高容量、低損耗電容器的需求；開發(fā)超薄鋁箔，適應電子設(shè)備小型化、輕量化的趨勢；研究高純鋁箔、合金鋁箔，提高電容器的耐壓性能和可靠性；探索鋁箔袋環(huán)保型生產(chǎn)工藝，減少對環(huán)境的不利影響。
在高端鋁箔材料的國際市場上，日本、韓國、德國的企業(yè)占據(jù)領(lǐng)先地位，擁有先進的生產(chǎn)技術(shù)和成熟的制造工藝，可提供高質(zhì)量的產(chǎn)品。國內(nèi)鋁箔材料產(chǎn)業(yè)進步顯著，國內(nèi)市場極大的需求量也激勵了產(chǎn)業(yè)發(fā)展，但高端產(chǎn)品方面相較國際先進水平差距依然存在，突出表現(xiàn)在超薄鋁箔和高純鋁箔的生產(chǎn)技術(shù)上。后續(xù)，國內(nèi)鋁箔材料企業(yè)需要加大研發(fā)投入、提升技術(shù)水平，逐步縮小能力差距，支持在國際市場上占據(jù)更高的份額。
（四） CPs材料
聚合物最早被認為是絕緣體，但聚乙炔導電性質(zhì)的發(fā)現(xiàn)改變了這一看法，隨后又發(fā)現(xiàn)了聚苯胺（PANI）、聚噻吩（PTh）、聚吡咯（PPy）等CPs。CPs的導電性多通過化學摻雜來實現(xiàn)，電導率約為1×10-3~1×103 S/cm。CPs材料廣泛應用于智能窗口、傳感器、腐蝕劑、晶體管、抗靜電涂層、發(fā)光二極管、電磁干擾屏蔽、儲能、太陽能電池等產(chǎn)品。CPs材料的傳統(tǒng)制備方法主要分為化學氧化聚合、電化學聚合兩類：前者在溶劑中添加單體和氧化劑，通過化學氧化的方式合成CPs；后者利用電化學方法在電極表面直接通過單體聚合形成CPs薄膜，可對薄膜厚度及形貌進行精準控制。CPs可以分為p型CPs、n型CPs。常見的p型CPs有PANI、PTh、PPy以及相應的衍生物。n型CPs電導率低、穩(wěn)定性差，發(fā)展較為緩慢，直到2022年發(fā)現(xiàn)聚（苯并二呋喃二酮）并創(chuàng)造n型CPs電導率>2000 S/cm的紀錄后才得到更多關(guān)注。
CPs材料具有高的導電性、低的等效串聯(lián)電阻，廣泛應用于固態(tài)電解質(zhì)電容器。與傳統(tǒng)的電解質(zhì)相比，CPs材料可顯著提高電容器的電容量和工作電壓，也具有更好的頻率響應和耐高溫性能。在超級電容器的電極材料中，CPs材料因其高的電導率、良好的電化學性能獲得較多應用。CPs材料與石墨烯、活性炭復合后，可實現(xiàn)更高的能量密度和功率密度，適合高效能量存儲和快速充放電的需求。此外，CPs材料對溫度具有良好的敏感性，在溫度變化時可調(diào)節(jié)電阻值，廣泛應用于熱敏電阻器；CPs材料在不同壓力下電阻發(fā)生變化，可應用于壓敏電阻器、壓力傳感器、應變計。
當前，全球CPs材料市場規(guī)模為數(shù)十億美元并保持穩(wěn)健增長。電子設(shè)備的小型化與輕量化、可穿戴設(shè)備和柔性電子產(chǎn)品蓬勃發(fā)展、高性能儲能設(shè)備需求增加等構(gòu)成相關(guān)市場增長的動力，CPs材料在醫(yī)療器械、智能織物、傳感器方向的應用也成為新的市場增長點。全球CPs材料市場主要在中國、日本、韓國、印度，電子制造業(yè)、新能源汽車產(chǎn)業(yè)是主要的發(fā)展驅(qū)動力。北美洲、歐洲在CPs技術(shù)研發(fā)和高附加值應用方面具有優(yōu)勢，如航空航天裝備、醫(yī)療器械、綠色能源等。
（五） 電極漿料
電極漿料是電容器、電池、其他儲能設(shè)備中的關(guān)鍵材料之一，主要由活性材料、導電劑、黏合劑、溶劑組成，直接影響電極的電化學性能、壽命和穩(wěn)定性。電極漿料可通過精確的涂覆或印刷工藝施加在介質(zhì)材料之上，用于形成電容器的內(nèi)外電極。內(nèi)電極漿料用于形成多層陶瓷電容器內(nèi)部的電極層，需有良好的導電性和適當?shù)臒Y(jié)性能，以保證在燒結(jié)過程中與介質(zhì)材料的良好結(jié)合。端電極漿料用于在電容器的兩端形成連接外部電路的端電極，既需要良好的導電性，還要求具有較強的附著力、與外部焊接材料的兼容性。
在二次電池的電極漿料組成成分中，傳統(tǒng)的活性材料有石墨、鋰鎳鈷錳氧化物、LiFePO4等。隨著電池技術(shù)的發(fā)展，硅基負極材料、富鎳正極材料等新型材料開始用作電極漿料，以進一步提高能量密度。導電劑的選擇和優(yōu)化對漿料的導電性至關(guān)重要，炭黑是傳統(tǒng)的導電劑，碳納米管、石墨烯等納米材料開始引入以提高漿料的導電性。聚偏氟乙烯是常見的黏合劑，而水性黏合劑、可降解黏合劑等新型黏合劑材料可同步提升環(huán)保性和電極的電化學性能。均勻分散電極漿料中的各組分是制備高性能電極的關(guān)鍵步驟，超聲波分散、球磨等先進技術(shù)逐步取代傳統(tǒng)的高速攪拌技術(shù)，能夠有效改善漿料的均勻性、減少團聚現(xiàn)象并提高電極的綜合性能。此外，漿料涂布的均勻性和厚度直接影響電極的性能，刮刀涂布、噴涂、流延涂布等新型涂布技術(shù)可顯著改善電極的厚度控制能力、表面光滑度和附著力。
當前，全球電極漿料市場規(guī)模為數(shù)十億美元。得益于電動汽車、可再生能源、消費電子、工業(yè)儲能需求的快速增加，預計電極漿料市場的年均增長率為6%~8%。特別是鋰電池、超級電容器，對高性能電極漿料的需求仍將大幅增長。受此因素驅(qū)動，中國、日本、韓國成為全球電極漿料市場的主要增長區(qū)域。北美洲、歐洲企業(yè)在相關(guān)產(chǎn)品的高端應用和技術(shù)研發(fā)方面具有優(yōu)勢，區(qū)域內(nèi)市場增長主要由新能源汽車、儲能系統(tǒng)、先進電子設(shè)備的需求驅(qū)動。全球電極漿料市場主要由大型跨國公司主導，如德國巴斯夫股份公司、美國杜邦公司、韓國LG化學公司等。
六、通信技術(shù)產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵電子材料應用進展
通信技術(shù)產(chǎn)業(yè)的核心電子材料主要有半導體材料（如Si、GaAs、GaN）、高頻基板材料（如聚四氟乙烯、陶瓷基板）、光導纖維材料（如高純度石英玻璃）、壓電晶體材料等，用于制造高頻器件、濾波器、天線、光模塊等關(guān)鍵組件，對新一代移動通信、IoT、衛(wèi)星通信領(lǐng)域的裝備發(fā)展至關(guān)重要。其中，光導纖維材料、壓電晶體材料作為居于核心地位的電子材料，應用前景廣闊，從國際合作的大型研究項目到相關(guān)企業(yè)的創(chuàng)新研制，各方面均在深入探索相關(guān)材料的新特性和新應用，以支持通信技術(shù)朝著更高速度、更大容量、更廣覆蓋、更低能耗的方向發(fā)展，對材料的介電性能、熱穩(wěn)定性、信號傳輸效率等提出了更高要求，進而推動光導纖維材料、壓電晶體材料的研發(fā)和升級。與此同時，相關(guān)材料的環(huán)境影響、可持續(xù)性問題逐步成為行業(yè)發(fā)展的重要考量因素。
（一） 光導纖維材料
光導纖維是能將光從一端傳輸?shù)搅硪欢说娜嗽炖w維材料，由核心和包層構(gòu)成：核心用于傳導光信號，包層起到保持光信號在核心內(nèi)反射傳輸?shù)淖饔?，確保光信號的有效傳輸。光導纖維的直徑通常在數(shù)個微米到數(shù)十個微米之間，使用的材料主要是透明的石英玻璃或塑料。這些材料的核心特性是具有高透明度和低損耗，可使光信號在長距離內(nèi)傳導而不顯著衰減，對純度要求極高，如通信用光導纖維的材料純度要求達到8N甚至9N。
光導纖維的實際應用始于20世紀60年代（得益于激光技術(shù)的發(fā)展和驅(qū)動），在成功制造出低損耗的石英光導纖維（1970年）后，光導纖維通信時代開啟，光導纖維獲得快速發(fā)展和廣泛應用。光導纖維的制備方法主要有預制棒法、CVD法：前者應用時將特定材料熔融，再在高溫下通過拉絲機械拉伸成纖維，可精確控制纖維的直徑和結(jié)構(gòu)；后者屬于在高純度硅棒的表面通過化學反應沉積Si和其他摻雜材料的方法，主要用于制造光導纖維的預制棒。傳統(tǒng)的CVD法衍生出多種變體，如改良的CVD、等離子體增強的CVD、氣相軸向沉積等。
光導纖維的關(guān)鍵特性在于可在非常長的距離上傳輸光信號而損耗極小，并且傳輸?shù)男畔⒘窟h超同等條件下的電纜；使用光信號傳輸數(shù)據(jù)，不受電磁干擾的影響，可保證信號的穩(wěn)定性和安全性。光導纖維構(gòu)成了現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，在高速互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)中心之間的連接，遠程醫(yī)療和教育等領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的作用。隨著生物兼容材料和微型化技術(shù)的發(fā)展，光導纖維在醫(yī)療領(lǐng)域的應用更加深入，以內(nèi)窺鏡、激光手術(shù)、光動力治療等為代表。光導纖維傳感器具有靈敏度高、抗干擾能力強的優(yōu)點，在環(huán)境監(jiān)測、工業(yè)制造、航空航天裝備等領(lǐng)域應用廣泛。2022年的全球光導纖維市場規(guī)模約為58億美元，預計到2030年將增長至115億美元。未來，光導纖維材料和技術(shù)將進一步發(fā)展，支撐新一輪產(chǎn)業(yè)變革。
（二） 壓電晶體材料
壓電效應指某些電介質(zhì)在沿一定方向上受到外力作用而變形時，內(nèi)部產(chǎn)生極化并在兩個相對表面上出現(xiàn)正負相反電荷的現(xiàn)象，可分為直接壓電效應（機械應力產(chǎn)生電荷）、逆壓電效應（電場引起材料形狀變化）。壓電晶體材料主要有兩類：天然存在的壓電材料，如石英；人工合成的壓電材料，如LiTaO3、LiNbO3等。人工合成的材料通常具有更優(yōu)異的壓電性能，可滿足特定應用的需求。LiTaO3、LiNbO3均屬于鈮酸鹽類，壓電性能優(yōu)異，兼有良好的電光特性、非線性光學特性，在光通信、激光技術(shù)、聲表面波設(shè)備等領(lǐng)域應用前景廣闊。LiTaO3具有高的曲率系數(shù)、良好的化學穩(wěn)定性，常用于制造聲表面波器件、光學調(diào)制器等。LiNbO3具有LiTaO3的大部分優(yōu)點，還因其獨特的非線性光學性在光學頻率倍增、光學調(diào)制、非線性光學研究等領(lǐng)域得到廣泛應用。受電子和通信領(lǐng)域需求的推動，2022年的全球壓電材料市場規(guī)模達到200億美元。我國壓電材料行業(yè)以陶瓷、晶體材料生產(chǎn)為主；在晶體材料方面，石英壓電晶體是較為成熟的產(chǎn)品，但更高端的LiTaO3、LiNbO3晶體發(fā)展水平不高，主要市場份額被日本企業(yè)占據(jù)。
壓電晶體材料的應用領(lǐng)域涉及壓電傳感器／執(zhí)行器、能量采集、生物醫(yī)學應用、光電技術(shù)、通信技術(shù)等。在通信技術(shù)領(lǐng)域，LiNbO3等材料用于制造光學調(diào)制器，成為光導纖維通信系統(tǒng)中不可或缺的組件。新一代移動通信技術(shù)的發(fā)展，進一步帶動高性能光學調(diào)制器的需求。在能量采集領(lǐng)域，壓電晶體材料可將機械振動能轉(zhuǎn)化為電能，為穿戴設(shè)備、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)等提供能源解決方案。在生物醫(yī)學領(lǐng)域，壓電材料用于制造壓電傳感器／執(zhí)行器，在藥物遞送、醫(yī)學成像、病理研究等方面前景廣闊。應用LiNbO3材料的非線性光學特性可促進激光技術(shù)發(fā)展，如作為激光頻率轉(zhuǎn)換的媒介、在全固態(tài)激光器中作為調(diào)Q開關(guān)等。盡管壓電晶體材料在多個領(lǐng)域展現(xiàn)出應用潛力，但仍面臨一些技術(shù)挑戰(zhàn)，如提高材料性能、降低生產(chǎn)成本、優(yōu)化制造工藝等。壓電晶體材料特別是LiTaO3和LiNbO3，將在全球通信技術(shù)產(chǎn)業(yè)中發(fā)揮重要作用，促進經(jīng)濟社會發(fā)展。
七、我國關(guān)鍵電子材料未來發(fā)展方向與應對建議
（一） 我國關(guān)鍵電子材料未來發(fā)展方向
智能移動設(shè)備、智能穿戴、IoT等新興技術(shù)的快速發(fā)展，對電子材料的性能、可靠性、精度等提出了更高要求。我國在高技術(shù)領(lǐng)域面臨著更為激烈的國際競爭，而蓬勃發(fā)展的新技術(shù)路線可能革新甚至顛覆傳統(tǒng)技術(shù)發(fā)展范式。以移動通信為例，當前我國第五代移動通信產(chǎn)業(yè)生態(tài)逐步擴大，但在網(wǎng)絡(luò)覆蓋廣度／深度、融合應用、核心技術(shù)等方面仍存在一些不足，不完全適應經(jīng)濟社會高質(zhì)量發(fā)展的需要；6G技術(shù)研發(fā)業(yè)已鋪開，然而6G理論創(chuàng)新、新模式生態(tài)構(gòu)建等尚待突破，高端芯片的研發(fā)與制造面臨諸多難題，迫切需要關(guān)鍵電子材料產(chǎn)業(yè)“補短板、填空白”，支撐新技術(shù)路線的重大創(chuàng)新，同步在全球產(chǎn)業(yè)鏈上構(gòu)建比較優(yōu)勢并形成市場競爭力。
我國IC材料的發(fā)展方向是技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)升級。一方面，加速關(guān)鍵材料的國產(chǎn)化，特別是在高端芯片制造領(lǐng)域，推進硅片、光刻膠、電子特氣等關(guān)鍵材料的國產(chǎn)替代。另一方面，在后摩爾時代，半導體制程節(jié)點的進步趨緩，單純依靠工藝提升難以滿足芯片性能需求，需要通過創(chuàng)新新型材料和器件結(jié)構(gòu)來提升芯片性能，尤其是加快開發(fā)適應IC工藝的新型材料；同時加強我國IC行業(yè)關(guān)鍵設(shè)備的國產(chǎn)化能力，完善IC行業(yè)相關(guān)核心產(chǎn)業(yè)鏈的本土化建設(shè)，為國產(chǎn)IC產(chǎn)品進入高端市場確立關(guān)鍵基礎(chǔ)。
國內(nèi)OLED顯示行業(yè)的發(fā)光材料仍需大量進口，關(guān)鍵材料的供應主要被美國、日本、韓國企業(yè)主導。我國在紅、綠光材料的研發(fā)上已逐漸取得突破，但藍光材料的發(fā)展仍然與國外企業(yè)存在顯著差距。未來需聚焦藍光材料進行突破，逐步實現(xiàn)我國OLED顯示行業(yè)發(fā)光材料的國產(chǎn)化替代。同時積極研發(fā)新材料、新型器件結(jié)構(gòu)，加快突破提升顯示性能的關(guān)鍵材料與技術(shù)，如低功耗驅(qū)動技術(shù)、AI系統(tǒng)集成技術(shù)、柔性制造技術(shù)等。以新一代高視覺維度的光場顯示需求為牽引，采取涵蓋材料、器件、模組、算法、整機的全鏈條協(xié)調(diào)和同步開發(fā)思路，推進全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新；突破納米LED顯示相關(guān)的核心材料與關(guān)鍵技術(shù)，形成先發(fā)優(yōu)勢，搶占未來顯示技術(shù)與產(chǎn)業(yè)制高點。
得益于晶硅光伏整個產(chǎn)業(yè)鏈的快速發(fā)展，我國晶硅光伏的光電轉(zhuǎn)換效率不斷打破紀錄，成本快速降低，逐漸取得國際市場領(lǐng)先地位；未來需要逐步淘汰落后產(chǎn)能，降低晶硅光伏相關(guān)電子材料生產(chǎn)的能耗，發(fā)揮光伏技術(shù)的環(huán)保和節(jié)能優(yōu)勢。作為未來光伏技術(shù)的重要發(fā)展方向，鈣鈦礦太陽能電池相關(guān)材料及器件將進入快速發(fā)展階段，我國在此領(lǐng)域已達到與國際同行相當?shù)募夹g(shù)水平，未來將在具有更高穩(wěn)定性的材料及器件工藝上獲得更大進展。在有機光伏材料及器件研究方面，我國具有領(lǐng)先優(yōu)勢，未來將聚焦支撐有機光伏技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的材料及器件展開研究。
電容／電阻產(chǎn)品的性能受到通信設(shè)備、計算機、汽車電子等領(lǐng)域的發(fā)展牽引，國內(nèi)的高端電容／電阻行業(yè)發(fā)展水平與國際先進相比仍存在一定的差距。圍繞電容／電阻產(chǎn)品微型化、高度集成化的發(fā)展趨勢，加大高性能新材料、新工藝的研發(fā)投入，切實提升電容／電阻行業(yè)的技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量，將有助于我國電容／電阻產(chǎn)業(yè)更好地參與國際市場競爭。近年來，國內(nèi)在介電陶瓷、新型CPs等電容／電阻關(guān)鍵材料方面進展迅速，相關(guān)行業(yè)有望在國際市場上擴大占比。此外，在全球環(huán)保意識逐漸提高的背景下，綠色環(huán)保的電容／電阻產(chǎn)品更受市場歡迎，未來需要改善包括生產(chǎn)、使用、回收等環(huán)節(jié)在內(nèi)的全生命周期環(huán)保性能，提高國際市場競爭力。
6G技術(shù)深入發(fā)展，未來將逐步實現(xiàn)“空天地”一體化的全球覆蓋以及超高速率、超低時延、超大連接密度的通信能力。新型通信材料需具備極低的介電損耗、優(yōu)異的機械性能、良好的加工性能，以滿足高頻線路板、天線等部件的制造需求；也需發(fā)展液晶聚合物、聚醚酰亞胺等高性能材料，適應高頻線路板、天線、濾波器腔體等產(chǎn)品的技術(shù)要求。著眼通信技術(shù)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展目標，應鼓勵科研機構(gòu)與生產(chǎn)企業(yè)開展協(xié)同創(chuàng)新研究，高效運用全產(chǎn)業(yè)鏈資源，全面突破產(chǎn)業(yè)鏈上的瓶頸環(huán)節(jié)。
（二） 我國關(guān)鍵電子材料發(fā)展建議
我國關(guān)鍵電子材料產(chǎn)業(yè)基本形成了從基礎(chǔ)研究到產(chǎn)業(yè)應用的完整產(chǎn)業(yè)鏈，在半導體材料、新型顯示材料、動力電池材料等重點方向取得了顯著成就。不可忽視的是，我國關(guān)鍵電子材料的整體發(fā)展與國際領(lǐng)先水平相比仍存在一定的差距，突出表現(xiàn)在高端材料技術(shù)自主性不足、產(chǎn)業(yè)鏈高端環(huán)節(jié)的核心技術(shù)掌控力不強、國際市場上的品牌影響力與標準制定權(quán)較弱。需要圍繞高端化、綠色化、自主化、智能化發(fā)展方向，重點突破第三代半導體材料（SiC和GaN）、先進封裝材料、新型顯示材料、高性能儲能材料等關(guān)鍵類型，推動我國關(guān)鍵電子材料產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。① 突出高端化發(fā)展，突破材料性能極限。以第三代半導體應用為關(guān)鍵方向，加速SiC襯底缺陷控制技術(shù)攻關(guān)，推進8 in GaN同質(zhì)外延晶圓產(chǎn)業(yè)化，開發(fā)β-Ga2O3、金剛石等超寬禁帶半導體材料。在先進封裝領(lǐng)域，重點突破2.5D/3D集成用low-α射線封裝基板、導熱系數(shù)>15 W/m·K的熱界面材料、屏蔽效能≥80 dB的芯片級電磁屏蔽材料。在新型顯示材料方面，著力提升Micro LED巨量轉(zhuǎn)移良率、量子點電致發(fā)光材料壽命。② 追求綠色化發(fā)展，構(gòu)建低碳制造體系。開發(fā)原子層沉積等原子級制造技術(shù)，將薄膜沉積材料利用率從傳統(tǒng)CVD的30%提升至95%。推廣超臨界CO2清洗工藝替代高污染酸堿清洗，實現(xiàn)晶圓制備廢水減排90%以上。建立電子材料再生利用體系，確保Au、Pd等貴金屬回收率>99%，突破La、Ce等稀土元素閉環(huán)循環(huán)技術(shù)，力爭到2030年電子材料綜合循環(huán)利用率超過50%。③ 實施自主化發(fā)展，增強供應鏈能力。針對12 in硅片用超高純石英坩堝（純度>99.999 9%）、光刻膠用光敏劑（深紫外光刻膠國產(chǎn)化率<5%）、CMP拋光墊（市場份額<10%）等亟待提升的材料類型，建立材料 ? 設(shè)備 ? 工藝協(xié)同創(chuàng)新機制，構(gòu)建極端環(huán)境材料數(shù)據(jù)庫，提升自主設(shè)計能力。采用集中突破的方式，合理支持被國外壟斷的關(guān)鍵電子材料的創(chuàng)新性研發(fā)，推動龍頭企業(yè)與科研機構(gòu)之間的有組織科研，推動我國企業(yè)在該類電子材料方向上的技術(shù)突破；逐步在行業(yè)供應鏈體系中實現(xiàn)相關(guān)材料的國產(chǎn)化替代，最終形成覆蓋材料、設(shè)備、產(chǎn)品的本土化供應鏈體系。④ 著力智能化發(fā)展，革新材料研發(fā)范式。建設(shè)電子材料基因工程平臺，集成高通量計算、自動合成、智能表征等系統(tǒng)，將新材料研發(fā)周期從10年縮短至2~3年。開發(fā)材料數(shù)字孿生系統(tǒng)，實現(xiàn)從原子尺度模擬（密度泛函理論計算）到宏觀性能預測的多尺度建模能力。
建議培育創(chuàng)新鏈強化、產(chǎn)業(yè)鏈整合、生態(tài)鏈協(xié)同的“三鏈融合”創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)，即強化基礎(chǔ)研究與應用研究創(chuàng)新鏈，構(gòu)建“材料 ? 器件 ? 系統(tǒng)”垂直整合產(chǎn)業(yè)鏈，打造“產(chǎn)學研用”協(xié)同生態(tài)鏈；設(shè)立國家級電子材料創(chuàng)新平臺，推動國產(chǎn)材料驗證導入機制，布局顛覆性材料技術(shù)專利池，加速突破瓶頸技術(shù)；同步建設(shè)綠色制備工藝研發(fā)與循環(huán)利用體系，兼顧產(chǎn)業(yè)發(fā)展與“雙碳”目標。① 合理加大基礎(chǔ)研究的投入，保障高端電子材料的前沿和基礎(chǔ)技術(shù)方向發(fā)展亟需，加強自主創(chuàng)新能力和技術(shù)積累。② 完善產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同機制，強化“產(chǎn)學研”合作，促進科研成果的高效轉(zhuǎn)化與快速應用，建設(shè)具有國際競爭力的高端電子材料產(chǎn)業(yè)集群。③ 實施包括基礎(chǔ)材料突破、裝備配套突破、標準體系突破、專利布局突破在內(nèi)的“四維突破”技術(shù)攻堅計劃，積極參與國際標準的制定與推廣，增強我國企業(yè)在全球市場中的影響力。④ 建立市場牽引、政策保障“雙輪驅(qū)動”的產(chǎn)業(yè)推進機制，加快重點領(lǐng)域國產(chǎn)材料替代，設(shè)立電子材料產(chǎn)業(yè)基金，對突破“卡脖子”技術(shù)的企業(yè)提供優(yōu)先支持。⑤ 人才自培和引進并舉，豐富人才培養(yǎng)的層次性，如建立電子材料卓越工程師學院、實施“新材料青年科學家計劃”、設(shè)立國際材料人才驛站等，保障產(chǎn)業(yè)技術(shù)攻關(guān)和創(chuàng)新需求。⑥ 在開拓電子材料領(lǐng)域的前沿材料方向，如新型半導體材料（低k介電材料和高k柵電介質(zhì)）、鐵電材料（鉿鋯氧化物）、單壁碳納米管材料、二維材料、納米銅漿等，精準部署科研攻關(guān)項目，積極搶占行業(yè)未來發(fā)展制高點。
作者：張立群，李祥高
來源：全球關(guān)鍵電子材料應用進展與我國未來發(fā)展方向. 中國工程科學. 2025, 27(2): 249-268.
論文反映的是研究成果進展，不代表《中國工程科學》雜志社的觀點。