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電子化學(xué)品:藏在6.5萬億產(chǎn)業(yè)里的“納米級掃地僧“
2024年,中國精細(xì)化工產(chǎn)業(yè)規(guī)模突破 6.5萬億元,占據(jù)整個化工行業(yè)的 58%。在這個龐大的體系中,電子化學(xué)品作為技術(shù)含金量較高的領(lǐng)域,目前雖然只占約 10% 的份額(約6500億元),但增速遙遙領(lǐng)先——年增長率超過 20%!在芯片國產(chǎn)化和新能源爆發(fā)的雙重推動下,預(yù)計到2027年,電子化學(xué)品市場規(guī)模將飆升至 1.2萬億元,成為攻克“卡脖子”技術(shù)(如光刻膠、高純特氣)和支撐半導(dǎo)體、新型顯示產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵引擎。
那么,精細(xì)化工和電子化學(xué)品到底是什么關(guān)系呢? 簡單來說,精細(xì)化工就像是電子化學(xué)品賴以生存和發(fā)展的“土壤”和“工具箱”。電子化學(xué)品能達到今天這樣令人驚嘆的純度和性能,每一步都離不開精細(xì)化工技術(shù)的突破。
想象一下芯片制造這個精密的過程,它對化學(xué)品的純凈度要求近乎苛刻。 比如,在芯片上“雕刻”納米級電路時,需要用硫酸、氫氟酸等溶劑反復(fù)清洗硅片。這些液體必須純凈到難以想象的程度——哪怕里面混入了十億分之一(0.1 ppb)的鈉、鐵等金屬離子(相當(dāng)于在一個標(biāo)準(zhǔn)游泳池里掉進幾粒鹽),就足以讓價值不菲的芯片短路報廢!
為了達到這種“變態(tài)級”的純凈,精細(xì)化工專家們通過精密蒸餾和特殊的離子交換膜,把普通的工業(yè)原料變成符合國際標(biāo)準(zhǔn)(G5級)的超凈化學(xué)品。生產(chǎn)過程中,實時用激光粒度儀或液體顆粒計數(shù)器檢測液體中的顆粒數(shù)量和尺寸分布。一旦發(fā)現(xiàn)顆粒超標(biāo)(如>0.1μm顆粒數(shù)突增),系統(tǒng)立刻報警。正是依靠這些精細(xì)化工的核心技術(shù),像晶瑞電材、江化微這樣的中國企業(yè),才能生產(chǎn)出滿足28納米甚至14納米先進芯片制造要求的超高純清洗液,成功突破了國外的長期壟斷。
芯片制造還有一道關(guān)鍵工序叫化學(xué)機械拋光(CMP),需要用到像“納米砂紙”一樣的拋光液。拋光液里含有非常細(xì)的研磨顆粒,如二氧化硅研磨顆粒必須控制在50-130納米之間,銀顆粒粒徑需在20-50納米之間,且這些顆粒都必須均勻分散,不能抱團(團聚)或沉淀,否則會在芯片表面劃出傷痕或造成不平整。如何讓這些納米顆粒乖乖聽話?精細(xì)化工的專家們有兩件法寶:一是通過動態(tài)光散射(DLS)納米粒度儀或電鏡,精確測量不同工藝下納米顆粒的尺寸分布,找到合成條件;二是通過設(shè)計和添加特殊的表面活性劑、分散劑等“精細(xì)助劑”,就像給納米顆粒穿上特定的“外衣”并施加“排斥力”,讓它們能長期穩(wěn)定地懸浮在液體中,保持顆粒大小均勻一致。
NS-90Z Plus測試拋光液粒徑報告
無論是在超高純化、精密分子合成,還是在納米控制等核心能力上,精細(xì)化工技術(shù)的成熟和規(guī)模化生產(chǎn)能力的提升,使得生產(chǎn)電子化學(xué)品的成本將逐漸降低,效率將逐步提高。只有精細(xì)化工企業(yè)能穩(wěn)定、高質(zhì)量地提供關(guān)鍵單體、高純?nèi)軇⒑诵闹鷦┑龋瑖a(chǎn)電子化學(xué)品企業(yè)才能真正建立起自主可控的供應(yīng)鏈,實現(xiàn)國產(chǎn)替代,進而支撐我國龐大的電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展。