全球关键电子材料应用进展与我国未来发展方向
前言
电子材料是用于制造电子器件、集成电路、光电子设备、其他电子系统的关键功能材料，在半导体、显示技术、通信、能源存储与转换等领域具有广泛应用，也成为人工智能、物联网、先进传感、量子计算等前沿科技领域发展的关键支撑；关键电子材料技术的创新发展直接影响电子产业链的技术进步和市场竞争力，在国际科技竞争趋于激烈的背景下已经成为支撑国家战略性新兴产业发展的核心要素。
本文全面梳理了全球关键电子材料应用进展情况，涉及集成电路、显示技术、光伏新能源、高端电容／电阻、通信技术等产业，涵盖半导体硅材料、电子特气、光刻胶、湿电子化学品、化学机械抛光材料、第三代半导体材料，液晶显示用材料、有机发光二极管材料、激光显示材料、微发光二极管材料、次毫米发光二极管材料，晶硅太阳能电池材料、钙钛矿太阳能电池材料、有机太阳能电池材料，介电陶瓷材料、聚合物薄膜材料、铝箔材料、导电聚合物材料、电极浆料，光导纤维材料、压电晶体材料等细分类型。
研究认为，智能移动设备、智能穿戴、物联网等新兴技术快速发展，对电子材料的性能、可靠性、精度等提出了更高要求；我国高端电子材料与国际领先水平相比仍有差距，表现为高端材料技术自主性不足、国际影响力与标准制定权较弱等；未来需围绕电子信息行业高端化、绿色化、自主化、智能化的发展方向，攻关集成电路、新型显示、高端电容／电阻、未来通信行业的高端电子材料并逐步实现国产化替代，推动我国关键电子材料技术与产业高质量发展。
01、集成电路产业关键电子材料应用发展
02、显示技术产业关键电子材料应用进展
03、光伏新能源产业关键电子材料应用进展
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04、高端电容/电阻产业关键电子材料应用进展
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05、通信技术产业关键电子材料应用进展
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06、未来发展方向
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▲智能移动设备、智能穿戴、IoT等新兴技术的快速发展，对电子材料的性能、可靠性、精度等提出了更高要求。我国在高技术领域面临着更为激烈的国际竞争，而蓬勃发展的新技术路线可能革新甚至颠覆传统技术发展范式。以移动通信为例，当前我国第五代移动通信产业生态逐步扩大，但在网络覆盖广度／深度、融合应用、核心技术等方面仍存在一些不足，不完全适应经济社会高质量发展的需要；6G技术研发业已铺开，然而6G理论创新、新模式生态构建等尚待突破，高端芯片的研发与制造面临诸多难题，迫切需要关键电子材料产业“补短板、填空白”，支撑新技术路线的重大创新，同步在全球产业链上构建比较优势并形成市场竞争力。
▲我国IC材料的发展方向是技术创新与产业升级。一方面，加速关键材料的国产化，特别是在高端芯片制造领域，推进硅片、光刻胶、电子特气等关键材料的国产替代。另一方面，在后摩尔时代，半导体制程节点的进步趋缓，单纯依靠工艺提升难以满足芯片性能需求，需要通过创新新型材料和器件结构来提升芯片性能，尤其是加快开发适应IC工艺的新型材料；同时加强我国IC行业关键设备的国产化能力，完善IC行业相关核心产业链的本土化建设，为国产IC产品进入高端市场确立关键基础。
▲国内OLED显示行业的发光材料仍需大量进口，关键材料的供应主要被美国、日本、韩国企业主导。我国在红、绿光材料的研发上已逐渐取得突破，但蓝光材料的发展仍然与国外企业存在显著差距。未来需聚焦蓝光材料进行突破，逐步实现我国OLED显示行业发光材料的国产化替代。同时积极研发新材料、新型器件结构，加快突破提升显示性能的关键材料与技术，如低功耗驱动技术、AI系统集成技术、柔性制造技术等。以新一代高视觉维度的光场显示需求为牵引，采取涵盖材料、器件、模组、算法、整机的全链条协调和同步开发思路，推进全产业链协同创新；突破纳米LED显示相关的核心材料与关键技术，形成先发优势，抢占未来显示技术与产业制高点。
▲得益于晶硅光伏整个产业链的快速发展，我国晶硅光伏的光电转换效率不断打破纪录，成本快速降低，逐渐取得国际市场领先地位；未来需要逐步淘汰落后产能，降低晶硅光伏相关电子材料生产的能耗，发挥光伏技术的环保和节能优势。作为未来光伏技术的重要发展方向，钙钛矿太阳能电池相关材料及器件将进入快速发展阶段，我国在此领域已达到与国际同行相当的技术水平，未来将在具有更高稳定性的材料及器件工艺上获得更大进展。在有机光伏材料及器件研究方面，我国具有领先优势，未来将聚焦支撑有机光伏技术产业化的材料及器件展开研究。
▲电容／电阻产品的性能受到通信设备、计算机、汽车电子等领域的发展牵引，国内的高端电容／电阻行业发展水平与国际先进相比仍存在一定的差距。围绕电容／电阻产品微型化、高度集成化的发展趋势，加大高性能新材料、新工艺的研发投入，切实提升电容／电阻行业的技术水平和产品质量，将有助于我国电容／电阻产业更好地参与国际市场竞争。近年来，国内在介电陶瓷、新型CPs等电容／电阻关键材料方面进展迅速，相关行业有望在国际市场上扩大占比。此外，在全球环保意识逐渐提高的背景下，绿色环保的电容／电阻产品更受市场欢迎，未来需要改善包括生产、使用、回收等环节在内的全生命周期环保性能，提高国际市场竞争力。
▲6G技术深入发展，未来将逐步实现“空天地”一体化的全球覆盖以及超高速率、超低时延、超大连接密度的通信能力。新型通信材料需具备极低的介电损耗、优异的机械性能、良好的加工性能，以满足高频线路板、天线等部件的制造需求；也需发展液晶聚合物、聚醚酰亚胺等高性能材料，适应高频线路板、天线、滤波器腔体等产品的技术要求。着眼通信技术产业高质量发展目标，应鼓励科研机构与生产企业开展协同创新研究，高效运用全产业链资源，全面突破产业链上的瓶颈环节。
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来源：张立群,李祥高. 全球关键电子材料应用进展与我国未来发展方向[J]. 中国工程科学, 2025, 27(2): 249-268 DOI:10.15302/J-SSCAE-2024.09.017