
聚酰亚胺(PI)作为先进半导体封装中的核心材料,传统PI固化工艺通常需要300-350℃高温,这对设备、能耗及材料相容性提出了较高要求。近年来,通过引入可光交联聚酰胺酯(pc-PAE)树脂及咪唑(IMZ)催化剂,低温固化光敏聚酰亚胺(PSPI)的固化温度已降至230℃以下,为半导体封装与新型显示领域提供了更优解决方案。
市场格局与国产化进展
目前,全球PSPI市场主要由日本东丽、美国HDM等企业主导,技术壁垒高,国内长期依赖进口。2023年,全球PSPI市场规模约为21亿元,预计到2030年将达到120亿元,但国产化率不足5%。随着明士新材料、艾森股份等本土企业在低温固化PSPI领域取得技术突破,国产替代进程正在加快。
明士新材料近期实现低温固化PSPI规模化生产,固化温度降至250℃以下,材料分辨率可达0.1μm,介电常数≤3.0(1MHz),满足28nm及以下先进制程需求。该产品已应用于HBM3高带宽存储芯片封装、3D IC集成等领域,并获多家封测龙头验证。预计2025年一季度中试线投产,年产能规划5000吨,生产成本较进口产品下降30%。
艾森股份建成国内首条正性PSPI量产线,分辨率达到3μm,顺利通过中芯国际、长电科技等客户认证,2024年实现本土晶圆厂订单落地,打破国际在正性材料领域的垄断。同时推出低温交联型PSPI,针对2.5D/3D TSV通孔绝缘层需求,2025年产能将达到500吨/年。
湖北鼎龙面向OLED显示开发半导体级低温固化PSPI,提出优化边缘光刻清晰度的新技术方案,并与长江存储合作拓展3D NAND堆叠封装,预计2026年实现小批量供货。
常州强力新材、深圳瑞华泰等企业则致力于开发低吸湿性PSPI、提升材料耐热性能和适配晶圆级封装。
应用渗透与市场趋势
2023年,全球PSPI市场规模达到38亿元,东丽、HDM、富士胶片三家企业合计占据77%市场。中国市场规模为13亿元,低温型PSPI市场国产化率快速提升,2024年明士与艾森合计市占率达到8%,预计2025年突破20%。
在高端封装领域,低温PSPI已实现国产替代突破。明士材料的低温PSPI应用于联发科5G芯片Fan-out WLP封装,艾森PSPI支持2μm线宽,适配Chiplet互连、2.5D集成。
在显示领域,京东方、TCL采用国产PSPI实现OLED像素定义层,6.7英寸柔性屏像素隔离精度达100nm,良率达98.5%。
在功率器件领域,强力新材PSPI用于IGBT绝缘层,耐受175℃高温,提升器件可靠性30%。
行业瓶颈与发展建议
当前,国际龙头单厂PSPI产能可达2000吨/年以上,而国内企业平均产能尚不足200吨,产业化规模与效率仍需提升。同时,部分关键单体如ODPA二酐原料高度依赖进口,国产化率仅60%,有待加快全产业链配套布局。
展望
低温固化PSPI的国产化不仅在材料技术层面实现突破,更是半导体封装产业链自主可控的关键环节。随着行业龙头批量供应及政策扶持,预计未来三到五年内,国产低温PSPI有望完成从验证导入到大规模应用的跨越,逐步改善全球供应格局。材料性能的持续进步也将为本土先进封装、柔性电子等新兴应用提供坚实支撑。