赛迪专家：我国亟需开展5G关键材料的前瞻布局

“2019 年下半年，我国5G 将进入实质性商用阶段，但是关键元器件和相关材料主要由境外企业掌控，成为我国5G发展的短板。”工信部赛迪研究院申胜飞等专家近日对我国5G领域关键材料的发展现状进行了调研分析。

分析结果显示，目前我国5G所需的电子元器件、光纤传输和电子屏蔽导热封装关键材料，对外依存度分别高达90%、80%和92%，相应的材料制备技术被国外垄断，并严禁对我国转让。因此，我国亟需对相关材料技术水平、产业化状况进行系统梳理，提前布局，集中攻关，力争做到核心、关键材料自主可控，确保我国5G信息产业安全健康发展。

关键材料依赖进口

赛迪研究院的专家介绍，5G通信需要大量的中高频器件，主要包含滤波器、功率放大器、天线、低噪声放大器、射频开关等。GaAs、GaN和SiC等化合物半导体材料是制备这些器件的核心关键材料。据法国市场研究公司Yole的报告称，预计到2021年GaAs、GaN和SiC器件的市场规模将分别达到130亿美元、6亿美元和5.5亿美元。

目前,GaAs、GaN和SiC的制备技术和市场主要被美国、日本和欧洲等垄断。其中，GaAs晶圆材料95%的市场份额被美国晶体技术、日本住友电工、德国弗莱贝格化合物材料3家公司占有，三安科技、先导材料等国内企业仅拥有5%的市场份额；GaN材料主要生产企业是美国Cree、日本住友电工和日立电缆，我国苏州纳维、东莞中镓仅具备初步小规模生产能力；SiC材料全球85%以上的市场份额被美国Cree和德国Si Crystal占据。

光纤是支持信息传输的基石。5G时代的“基站致密化+前传光纤网络”模式，将推动光纤的需求迅猛增长。据预测，未来5G光纤需求，在不考虑光纤复用的情况下，将达到4G光纤需求的16倍。据相关研究机构预测，2018—2020年光纤需求分别为3.8亿芯千米、4.2亿芯千米和4.8亿芯千米，增速分别为28.4%、10.5%和14.3%。

虽然，我国光纤产能充足，但上游核心原材料包括石英套管、高纯四氯化硅、高纯四氯化锗等主要依赖进口，目前国内企业供给率不足20%。据统计，2017年国内高纯四氯化硅需求达4万吨左右，其中，进口量为3.3万吨左右，进口额达16亿美元。

在5G通信中，通信器件的功耗和电磁辐射将显著增加，对设备的电磁屏蔽和导热技术提出了新的要求，而设备封装的关键核心是材料技术。目前，电子屏蔽导热封装材料的上游核心原材料（PI膜、导热硅胶、导电颗粒等）主要技术和市场被3M、莱尔德、汉高、富士等欧、美、日、韩企业所垄断。国内的代表企业中石科技、飞荣达等主要偏重电磁屏蔽导热器件和应用方案的设计，但还未掌握关键上游核心原材料生产技术。

据BCCResearch预测，到2020年全球EMI/RFI屏蔽和导热封装市场规模将到达74亿美元和11亿美元，年复合增长率分别为6%和7%。在电磁屏蔽及导热器件成本构成中，原材料占比超过70%。

面临三大瓶颈

赛迪研究院的专家提出，我国发展5G领域关键材料正面临三大瓶颈。

首先，核心技术有待突破。一是元器件材料的品质低、稳定性差，以GaAs晶圆为例，美国、日本和德国已经在微电子芯片级分别开展6英寸生产，而我国只能生产4英寸级的电阻LED低端晶片。二是光纤产业上游光预制棒生产原料制备技术一直面临封锁，高纯沉淀用和合成用石英套管制备技术主要被德国、美国、和日本垄断，高纯四氯化硅制备技术主要由德国的默克和赢创掌握。三是电子屏蔽导热材料，上游核心原材料依然面临技术封锁。国内企业还是以电磁屏蔽导热器件和方案设计为主，关键上游材料的核心技术由3M、汉高、富士等企业掌握。

其次，部分产品产能不足。一方面，在元器件关键材料领域，化合物半导体材料虽然在国内实现量产，但产能较小。据统计，GaAs、GaN和SiC三种衬底材料的月产量不足5万片。目前，我国8英寸和12英寸硅片市场需求约在500万片/月，其中功率器件用衬底约为50万/片左右。据预测，到2020年将有1/3的功率器件衬底材料被化合物半导体材料取代，我国半导体衬底材料的需求量至少为16万片/月。另一方面，在电子屏蔽导热材料方面，我国一直是消费大国，但是在核心上游材料却是进口大国。例如在导热屏蔽材料应用中的PI薄膜，我国多数企业生产规模均为百吨级，而国外基本都是千吨级。我国仅在中低端聚酰亚胺薄膜及聚酰亚胺纤维等少数领域实现了量产，高端材料产品一直稀缺。

再者，生产应用脱节。一是相关材料的供应信息不明确，与国外产品相比，国内相关材料产品供应时，缺少生产使用的加工标准、参数等信息。下游应用企业在没有使用经验情况下，认为冒然使用会在生产上存在较大风险。二是在材料的研发生产和设计指标与下游的应用标准不一致，国内研究机构在材料产品研究推广时，重视性能参数的比拼，忽略生产实用性，导致生产出来的材料无法使用。三是国内生产的相关材料缺少相关第三方认证和科学的评估体系。生产的材料得不到有效的应用检验，导致企业在生产使用过程中缺乏信心，于是宁愿选择价格较高的进口产品维持现状。

基于上述现状，专家建议，加强协同攻关，突破关键技术；注重产能布局，提升产业保障力；强化供产需衔接，推动自主化进程。（夏小禾）