无惧日本韩国半导体的快速突围
氟化氢又被叫做化骨水,是半导体制造中不可或缺的材料。而早前日本政府宣布对氟化氢在内的三种材料出口韩国进行管制,让三星、SK海力士、LGD等企业陷入窘境,大家都在寻找其他可替代的方案。
韩国虽然是存储器和OLED强国,但是生产材料、设备大多也依赖国外。尤其是韩国的原材料产业,天时、地利、人和都不具备,氟化氢等原材料的国产化进展缓慢。这次日本的出口管控,给韩国半导体产业敲响了警钟,窘迫之后,韩国半导体企业迅速开启了突围之路。
日本限制氟化氢出口 韩国半导体生产惨遭锁喉
7月4日,日本政府开始对包含氟化氢在内的3项材料进行出口管制,随后三星、SK海力士开始四处寻找替代对策。目前韩国相关企业虽有氟化氢精炼技术,但和日本企业相比仍有差距,日本企业掌握了氟化氢的关键精炼技术,一限制出口,就好像一把刀架在韩国半导体的脖子上,就算韩国半导体企业现在开始积极与韩国中小企业合作,短期内也无法逐一调整所有半导体制程。
事实上,氟化氢在到达三星、SK海力士半导体工厂,投入蚀刻或洗净制程前,还得经过许多过程。半导体制造使用液体与气体氟化氢,液状产品为蚀刻液,气状产品为蚀刻气体,氟化氢主要扮演去除氧化膜物质功能,使堆叠层保持干净平滑,如果不使用氟化氢进行清洁,每次制程皆可能发生污染,影响芯片功能。
传统制造氟化氢方式,是利用萤石与硫酸反应产生气体,之后再经过蒸馏、降温等方式取得液态氟化氢。萤石又被称为氟石,算是一种「类稀土」,中国萤石开采量约达全球的6成。
一般而言,石油化学制造使用99.9%的氟化氢,但半导体制造须使用99.999%以上的氟化氢。韩国企业多从日本进口高纯度氟化氢。使用超高纯度氟化氢可提升半导体良率,但超高纯度氟化氢并不便宜,相同容量的氟化氢纯度从99.9%提升至99.99%,产品价格可能相差30%。
目前,全球各大化工厂积极研发各种方法,制造符合工业级需求的高纯度氟化氢。目前高纯度氟化氢多由日本企业供应,液体及气体氟化氢主要由Stella Chemifa、森田化学(Morita Chemical)及昭和电工主宰市场。
缺少大企业及政府支持 韩国氟化氢原地踏步
韩国有部分企业虽然有氟化氢制造技术,但是无法大量生产,主要原因就是需求匮乏。长期以来,韩国大企业多与日本企业进行交易,中小型企业如想抢单,须在价格或品质上下功夫。然而,身为后方追兵的韩国中小企业,在提升品质与压低价格上屡屡遭遇挫败,徒有技术却迟迟无法将其规模化。
身为买方的韩国大企业,认为日本的技术更好、价格更便宜,长期以来都采购日本产品。而这种采购方式,也导致了氟化氢供应主导权掌握日本手中,成为日本钳制韩国半导体产业的利器。
韩媒国民日报日前报导,早在2011年7月曾有一家韩国中小企业,提出超高纯度氟化氢生产技术专利,其运用超音波震动器,可精炼出半导体蚀刻制程用超高纯度氟化氢,纯度达99.999999999%以上。
韩国中小企业与大企业合作不成的部分原因,也与韩国政府加强化学物质工厂设置管理有关。2012年韩国龟尾市发生8公吨氢氟酸外泄事件,之后韩国政府大幅提高化学工厂设置条件及标准。
2015年韩国修正《化学物质管理法》及《化学物质登录及评价法》,不但有害化学物的登录与管理趋于严格,相关设施的设置标准,也从原本的79项增至413项,测试不同化学品程序变得繁琐,采用新化学物质时须向主管单位进行报备,这样就有了业务机密外泄的风险,也影响相关投资者投资的意愿。韩国业界因此认为从日本进口,不但便宜、品质好,又可省下不少麻烦,因此没有积极投入氟化氢国产化。
不过就在日本对韩国施行出口管制后,韩国大企业和政府的态度,开始出现明显转变。韩国政府开始接受业界建议,推动氟化氢新技术开发,计划给予大企业20~30%、中型企业20~ 40%、中小企业30~40%研发费用税制减免,也考虑将半导体产相关业,从1周52小时工时制中排除。
韩国政府目前计划,缩短化学物质许可时间,扶持新化学物质上市。透过政府政策扶持、大企业增加投资,以及中小企业投入研发生产等,韩国正在加速建构价值链与实现国产化,也许最快半年~1年,韩国去日本化成果将会逐渐浮现。
掌握关键原料与技术 日企业优势短期难撼动
所谓君子报仇3年不晚,像Stella Chemifa、森田化学,成立至今已有百年历史,投入研发氟化氢时间少说也有数十年,三星、SK海力士、LGD近日虽传出大力推动氟化氢国产化,但韩厂与日厂间的技术差距短期难以克服,尽管如此,韩国氟化氢等关键材料国产化势在必行。
1916年Stella Chemifa创立于大阪,1994年与韩国Soulbrain等企业,于韩国忠清南道公州设立生产公司FECT,制造半导体生产用高纯度氟化学物质(氟化氢、NH4F等)。Stella Chemifa官网显示,由于具有业界最独家的优异精炼技术,成功精炼出12N (99.9999999999%)纯度氟化氢,获得全球半导体业者极高评价。
创立于1917年森田化学,在韩国也设有生产工厂。森田化学为日本第一家将氟化氢商用化的企业,2010年与ENF Technology、三星物产及KAI等,在忠清南道牙山合资设立FEM Technology,主要从森田化学进口原料再加工,成品供应韩国企业。
生产氟化氢的日本材料企业,虽然在韩国设有合资或子公司,但原料却要从日本进口,因日本企业对核心技术外流高度警戒。目前已有不少韩国企业投入国产化研发,打算从中国进口原料加以精炼,例如Soulbrain等致力国产化蚀刻液,SK Materials拟采自行研发技术生产蚀刻气体,但想追上日本的技术、品质与产量,仍然需一段时间,韩国政府与企业须有制定中长期计划与长期抗战的心理准备。
开始突围 三星、LG Display已开始采用国产氟化氢
在受到日本的限制后,韩国各界采用各种方法开始了自救,不得不说韩国企业的执行力真的强。据消息透露,韩国面板大厂LG Display已完成采用国产高纯度氟化氢的测试,并开始应用于制程,比该公司原先预期提前一个月。
《BusinessKorea》9月2日报导,据业界消息人士1日透露,LG Display最近完成国产高纯度氟化氢的最终测试流程,已开始用于产线之中,且产量和成本均符合该公司的需求。
此外,三星旗下面板事业Samsung Display也预计在9月完成国产高纯氟化氢的测试,并很可能在最终测试完成后,立即用于量产面板。
另据一位韩国政府官员表示,国产氟化氢的成功将使得韩国大大降低对日本氟化氢的依赖,目前需要解决的就是后续量产的问题。
结语
长期以来,韩国大企业与中小企业合作并不密切,加上韩国氟化氢设厂屡遭民间团体反对,氟化氢国产化陷入停滞。但这次日本政府对出口韩国关键材料进行管制却直接推动了这一进程。
从日韩的对立情况来看,两国的关系不太可能在短时间内修复,日本还会继续通过管制措施制裁韩国,但是韩国已经选择了要突出重围,决定在重要材料上转向国产自主,预计在未来5年里投入5万亿韩元(约合295亿人民币)实现100多种重要材料及装备的国产化,氟化氢只是这突围战中的一小步。