芯片制造涉及多种关键原材料，按制造环节分类如下：

一、核心基底材料

1. 硅晶圆（Silicon Wafer）
   • 占比90%以上：高纯度单晶硅（纯度99.9999999%，9N级）。
   • 尺寸：主流为12英寸（300mm），先进制程已用18英寸研发。
   • 替代材料：
     • 碳化硅（SiC）：耐高压高温，用于功率器件（电动车、5G基站）。
     • 氮化镓（GaN）：高频高效，用于快充、射频芯片。

二、芯片制造关键材料

1. 光刻环节

• 光刻胶（Photoresist）：
  • 类型：g线/i线（成熟制程）、KrF（248nm）、ArF（193nm，7nm以下用EUV光刻胶）。
  • 国产化：中国南大光电、上海新阳已量产ArF光刻胶。
• 掩模版（Photomask）：石英基板+铬图案，制程“模板”。

2. 刻蚀与沉积

• 高纯特种气体：
  • 三氟化氮（NF₃）、六氟化钨（WF₆）用于刻蚀；硅烷（SiH₄）用于沉积。
• 溅射靶材：
  • 钛（Ti）、钽（Ta）、铜（Cu）等金属，用于互联导线。

3. 互连与绝缘

• 金属互联层：
  • 铜（Cu，取代铝成为主流）、钴（Co，3nm以下用）。
• 介电材料：
  • 二氧化硅（SiO₂）→ 低k介质（降低信号延迟）→ 高k介质（铪基氧化物，替代栅极氧化层）。

4. 封装材料

• 基板：有机树脂（ABF载板）、陶瓷（氧化铝）。
• 键合线：金线（高可靠）、铜线（低成本）、银合金线（折中方案）。
• 封装树脂：环氧塑封料（EMC），保护芯片免受物理/化学损伤。

三、支撑性材料

• 超纯水（UPW）：清洗晶圆，电阻率需达18 MΩ·cm。
• CMP抛光液/垫：纳米级研磨粒子（如二氧化硅、氧化铈）平坦化表面。
• 光刻机透镜材料：人造氟化钙（CaF₂），EUV光刻核心组件。

四、关键原材料供应链

五、技术趋势

• 下一代材料：
  • 二维材料（如二硫化钼）用于1nm以下晶体管沟道。
  • 铋（Bi）替代硅在量子芯片中的应用。
• 循环利用：从电子废料中回收金、钯等贵金属（1吨手机芯片≈含金量是金矿的70倍）。

关键点：硅基材料仍是绝对主流，但化合物半导体（SiC/GaN）在特定领域快速渗透；中国在靶材、气体等领域已突破，光刻胶、高端晶圆仍依赖进口。