电子器件是所有电子设备的核心，而半导体材料则是电子器件的基础。材料的进步又是牵引电子器件发展的重要动力。晶体管被通俗地叫做半导体，就因为它是使用半导体材料制成的。没有半导体材料，便没有今天的分立器件和集成电路。正是半导体材料Ge(锗)放大作用的发现，开辟了半导体材料新的一页，创造了固体器件的崭新时代，形象地称为新石器时代。 Si(硅)是今天使用最多的半导体材料，随着晶体管结构、微细化技术和多层布线技术的应用，集成电路达到了高速度、低功耗、大容量、高集成等特性。Si圆片尺寸正向12英寸(300mm)过渡，目前还在开展铜布线、低K介电材料的新应用，以进一步提高Si基器件的性能。 高速逻辑电路生产厂商还相继采用了SOI(绝缘体硅)，特别用于MEMS(微电子机械系统)的制作。 GaAs和GaP主要用于制作各种半导体激光，GaAs近年常受到人们怀疑，InP受到光通信技术的驱动，将会有所增长。蓝色LED及激光的制作需要用到蓝宝石、SiC和GaN等，SiC具有耐高温特性，还用于制作功率器件。 Ge是最早使用的半导体材料，因其能隙较小，工作温度只能达到90℃，加上其表面无法生成稳定的氧化层，因而不久就让位于能隙较大的Si，它的工作温度可高达200℃，并可形成一个稳定的SiO2氧化层。迄今为止，Si是使用最为广泛的半导体材料，所以也常用Si器件代替半导体器件的。 Si

     Si通过拉晶、切片、抛光、清洗等制作成晶圆片(wafer)或称圆片而投入市场，用以加工制作集成电路。2002年世界圆片市场虽有起伏，但在分立器件和LCD驱动集成电路的牵引下，仍比上年成长了19%，达47.8亿平方英寸，合计1.5亿片。 观察各地区需求，日本和亚太地区(以2002年为例)是数一数二的最大市场(表2)，增长也最快，亚太Si圆片需求量成长了34.4%，日本20.4%。美国和欧洲都仅有个位数的增长。 展望未来，Si材料还将继续增长，到2007年才会稍见下降，预计2002~2007年，将以平均每年8.5%的速度增长，届时可达71.8亿平方英寸。同期Si圆片将从1.5亿片增长到1.7亿片，年均增长率3.4%。 2007年各大地区中变化最大的是日本和亚太地区。日本近年因经济不景，半导体产业被迫重组，投资受抑，甚至退出原来经营领域，也有的转向IP经营，软件和服务或者委托加工，本土生产减少，材料需求疲弱，预计到2007年所需Si材料的年均增长率仅6.8%,为世界各地区最低，其所占世界市场份额也随之减少到27.7%。 亚太地区由于代工业集中于此，加上世界大厂生产纷纷向这里转移或与当地厂商开展合作，都成为推进Si材料需求的驱动力，预计到2007年的年均增长率达12.2%，届时的世界市场份额可上升到占33.2%。同时，台积电、联电、三星等公司为争得先机，积极上马12英寸圆片生产线，故其2002~2007年间所需12英寸圆片材料的年均增长率高达34.8%。 美国由于三星、台积电、Infineon和philips等公司赴该国设厂，加上原有产能扩充，预计2002~2007年Si圆片需求量的年均增长率可维持9.5%左右，将保持已有的市场份额。欧洲因Infineon 、Intel、AMD、Motorola、TI等半导体公司的需求，预计同期也可维持9.3%的年均增长率，市场份额也没有变化。 据Gartner Dataquest公司预测，世界半导体业2004年将迈入12英寸圆片时代，到2007年其年均增长率可望接近51%，8英寸圆片只在7.1%左右，其他3英寸、4英寸和6英寸圆片增幅更小，甚至会出现负增长。 现在使用最多的是外延硅圆片，2002年约有70%用于CMOS逻辑电路和闪存制作，15%用于DRAM，其余15%用于分立器件。但它的弱点是价格较高，因此出现了热处理圆片、绝缘体硅(SOI)等新的硅材料。预计2002~2007年间外延硅圆片将平衡成长，年均增长率近10%。SOI自1999年IBM成功应用在它的PowerPC产品之后，市场不断扩大，除高速、节电器件之外，也应用于高压以及汽车、航空等高温器件。2002年SOI圆片需求量达6000万平方英寸，预计到2007年间每年将以47%的速度快速增长，针对12英寸硅圆片，相信有它一席之地。 Si圆片生产厂商日本信越半导体几年稳居龙头宝座，住友金属和三菱材料硅圆片事业部合并而成的SUMCO公司居第二。中国台湾的合晶(Waferwork)公司发展迅速，2002年从第12位挤进前10，跃进到第9位。 化合物材料

     化合物半导体材料包括GaAs、InP和SiGe等具有比Si更优良的电特性，更高的工作频率、更好的信号接收、更佳的信号处理和更大的电源利用效率等，但因不易生产和价格较高，故而虽有很大应用潜力，但尚未对Si材料造成很大威胁。 上世纪90年代开始供应化合物半导体材料，市场很小，直到1998年方超过10亿美元，2000年由平转旺，一举上升到26亿美元。2001年同样受到重大挫折，陡落20%，下降到21亿美元，2002年强劲反弹，成长28%，达27亿美元，2003年预计将大幅攀升40%，可达38亿美元。2002~2006年间将以每年28%的速度快速成长，届时将达72亿美元。 化合物半导体中，以GaAs为代表的Ⅲ-V族占主要地位，据统计，在2001年的世界化合物半导体材料市场上，GaAs和其他Ⅲ-V族化合物半导体材料占84%，计17.6亿美元，预计到2006年在SiGe的侵袭下市场份额将下降到占62%，计44.6亿美元，但其年均增长率仍达到20%。 SiGe的优势是与现行Si工艺兼容，只须对已有Si圆片生产线稍作改进，便可加工，节省大量成本。再，CMOS技术的低功耗和高集成，并能与高速SiGe HBT(异质结双级晶体管)在BiCMOS工艺中融合一起。这在无线通信中，SiGe工艺允许RF和基频电路集成在同一芯片上，绕开IF级路，无线电信号转换成可由基频DSP处理的信号。这种直接转换和无IF设计技术，可望成为SiGe技术扩大应用的重大推动力。 InP集成电路的性能有可能超过其他半导体材料，因而近来渐受青睐。它的高电子迁移率使其截止频率高达250GHz，因而其集成电路在光纤通信中能支持40Gb/s的速度，甚至80Gb/s或更高。InP比GaAs功耗低(InP HBT的基一射结电压为0.7V，GaAs HBT为1.4V)，噪声和线性也都有改善。 世界主要化合物半导体厂商如表5所示。Vitesse一度处于领先地位，但近年因受到网络设备业不景的影响而地位下降。公司对低于2.5Gb/s速度较慢的器件放弃GaAs而改用CMOS技术，扩大了它的工艺范围。RF Micro Devices公司受益于手机中的功率放大器由GaAs MESFET改用GaAs HBT而地位有所上升。公司的经营领域也超出了手机而进入无线网络、机顶盒等产品。 TriQuint公司在各大化合物半导体厂商中经营领域最为广泛、从射频、毫米波到模拟、数字、混合信号电路等各种产品，应用于无线通信、远程通信、数据通信和航空航天各领域。 IBM生产的SiGe集成电路原系自用，但自1998年公开后，许多公司包括Alcatel、AMCC、Intersil、Leica、NS、Nortel、Conexant、Qualcomm、RF Micro Devices、Sierra和Taktronix等都委托IBM公司代工。 纯化合物半导体公司也已出现。台积电、联电都想做GaAs和InP的代工，也有些公司计划集中供应GaAs和/或InP集成电路。 封装和装配材料

     据Electronic Trend Publications发表的数字，2003年世界集成电路封装和装配材料市场规模预估为149亿美元，比上年增长11.2%，预计2002~2007年的年均增长率为7.9%，届时可望达到195.6亿美元。其所用材料约占整个封装事业的四成左右(图3)，可见地位之重要。随着集成电路业的发展，封装材料今后仍具有成长空间，但也受到制程、材料要求特性如异质材料间热膨胀系数匹配、机械强度、低吸湿、耐腐蚀、低污染、易加工以及低成本的挑战。 引线架 据日本富士总研统计，2002年世界引线架需求量为490亿个，较上年略升4%，同时因受降价影响，营业额较上年下降了0.5%，计共3020亿日元，2003年需求量可望增长4%，达510亿个，营业额3060亿日元。传统引线架已非主流产品，今后成长趋缓。 世界引线架由日本厂商供应的约占六七成，住友金属居首，其他还有大日本印刷、凸版印刷、日立电线及韩国三星Techwin等。近年日本已把中低端产品移至海外生产。 各向导电膜(Anistropic Conductive Film-ACF) 2002年世界ACF销量为8500万米，比上年增长47.8%，销量值也上升30.1%，达255亿日元。日本富士总研所预测，2003年销量将大幅上扬35.4%，达1.15亿米，销售值增长22%，达311亿日元。ACF约有九成应用于LCD驱动集成电路，市场集中在日本、韩国及中国大陆。日立化成公司独占市场62.4%，Sony Chemical占35.3%，两家合计即占97.7%，君临天下。 银浆 世界2002年银浆销量为57.5吨，销售值115亿日元，预计2003年将分别增长4.7%和4.3%，达60.2吨和120亿日元，今后市场将呈小幅成长趋势。美国Ablestik公司独占世界市场55.7%，日本的日立化成和住友电木随后，分别占15.7%和13.9%。 环氧树脂 2002年世界销售环氧树脂共9.7万吨，销售值915亿日元，分别比上年略降5%左右。预计2003年将继续下降5%上下，计共9.2万吨和865亿日元。

     日本生产厂商独揽世界市场，2002年住友电木一家即占43.3%，随后依次为日东电工(占23.7%)、日立化成(13.4%)、信越化学(8.2%)、京磁化学(7.2%)、其他包括Toray、松下电工等占4.2%。 底层填料 2002年世界底层填料销量45吨，销售值406亿日元，分别比上年增长21.6%和19.4%。2003年将续增15.5%和12.8%，达52吨和458亿日元。未来在倒装、圆片级、芯片规模等先进封装的牵引下，底层填料可望逐年上扬。 主要厂商多在日本，信越化学2002公司年独占世界市场35.6%，Henkel占17%，Namics 8.9%，其余京磁化学和Ipros都约占4.4%。 金丝 2002年世界销售金丝72亿米，比上年增长5.9%，销售值则微降0.4%，共1152亿日元，预计2003年销售将增长12.5%，达81亿米，销售值上升11%，达1279亿日元。 金丝供应也以日本厂商为主，田中电子工业独占2002年世界市场37.5%，日铁微金属26.4%，住友金属矿山22.2%，三家合计占八成以上。目前金丝主要用于集成电路装配，约占75%，主流规格为25~30mm金丝，约占市场七成，其次是20~24mm丝，占26%，多用于分立器件。 锡球 随着BGA(焊球阵列)和CSP(芯片规模)封装的发展，2002年世界锡球市场表现亮丽，销量大幅成长50%，达6210亿个(其中BGA锡球占84%，5216亿个；CSP锡球占14%，870亿个)。销售值同样飙升41.2%，达93.2亿日元。预计2003年将继续分别劲升60%和50%，达9936亿个和140.2亿日元。 日本千住金属占世界市场38.6%，其次为美国α合金约占36.7%，新日铁10%，三家合计占世界市场八成以上。 （转自 电子产品世界）