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上期主要进行了芯片分类，此篇主要集中概述芯片制造过程中的关键材料难点，根据上图的芯片制作过程可知，芯片产业链主要分为芯片设计-晶圆制造-封装测试，其中关键材料主要集中在硅材料（包括未来的第三代半导体材料）、高纯特气、靶材、光刻胶、光掩膜版材料、抛光材料、湿电子化学以及封装材料等，同时每一个制造环节对应的设备端也是一个难点，这个难点留下一篇再进行详述。
针对晶圆制造部分，根据工艺节点分类，国内企业目前仍停留在传统制程（＞28nm），如中芯国际等，而国外，主要集中在美国的英特尔、韩国的三星和台湾的台积电，主要占领了先进制程，以美国为首的制裁中国企业芯片突围，则是卡住先进制程这块，在《芯片简史》中有一段话尤其形象：“2019年9月，华为发布了全球首款5G SoC 芯片麒麟990，用台积电公司的7纳米工艺制成。后来，华为遭到美国数轮制裁，2020年被排除在台积电的客户之外。在美国禁令生效的日期2020年9月15日前，台积电公司为华为加工的最后一批5G芯片启程运往了深圳。”按照材料分类的话，大部分仍然集中在硅材料（90%市场份额），其余材料主要是第三半导体，如氮化硅、氮化镓以及砷化镓等；按照应用领域分类的话，上文已经进行详细介绍，可翻阅：链接
根据芯片先进封装的上图结构，我们可以发现芯片材料不仅仅是组成芯片的硅材料，更多的是封装芯片用上的其他材料，比如临时键合材料、底部填充胶、液态塑封料、光敏聚酰亚胺、热界面材料、阻焊油墨、基层绝缘胶膜以及埋入式电容等，以下具体介绍一下这些材料的用处。
如下图所示：芯片下面用焊盘支撑住，而临时键合胶主要用于暂时稳固芯片作用，当用塑封材料二次固定芯片之后，临时键合胶就可以通过紫外光进行分离，然后将芯片倒置，再再芯片表面上做RDL（即芯片与基板之间的连接，起到信号引导和分配作用）和植入锡球。
如下图：紧接着RDL和植入锡球之后，底部填充胶主要用于填充锡球空余部分，固定芯片与底部的连接。底部填充胶是一种高流动性、高纯度的单组份环氧树脂灌封材料，经加热固化后形成牢固的填充层。它的主要作用是降低芯片与基板之间因热膨胀系数差异所造成的应力冲击，提高元器件结构强度和可靠性。
如下图：传统的聚酰亚胺需要经过光刻胶涂覆以及除胶过程，而光敏聚酰亚胺（PSPI）则因为额外的光敏作用而省去了以上涂胶和去胶的过程，主要起到光刻胶和固定芯片的作用。因此，PSPI大大简化了集成电路的制造工艺，并提供了光刻胶图形的精度。
如下图：热界面材料主要分布在芯片与外部之间（可能是PSPI材料）和以及封装芯片材料与外界连接之间（下图中的散热材料）等两处，起到降低芯片间界面热阻、提高芯片散热能力以及电子元器件精准控温等作用。
如下图：阻焊油墨材料主要涂覆在PCB板上，在IC焊角周围分布，主要防止导体电路的物理性断线、只在必须焊接的部分进行焊接、避免焊料浪费、减少对焊接槽的料铜污染、防止因灰尘、水分等外界环境因素造成绝缘恶化、腐蚀、具有高绝缘性，使电路的高密度化成为可能。
如下图：封装好的芯片与PCB之间的连接需要通过积层绝缘胶膜，它作为一种过渡材料，主要将芯片内部密密麻麻的线路分散开。剩下的最后一个埋入式电容，主要是与PCB板结合的材料，此篇不做重点讨论。
以上芯片以及芯片封装材料介绍完之后，可以发现封装材料才是整个芯片制作过程中的难点，而芯片封装材料大部分都是塑料材料（80%），极少一部分是陶瓷及金属材料。其中传统封装虽然目前仍然有60%的市场份额，但未来一定是先进封装的天下，而这些材料是国内企业必须攻克的难关，先进封装也分很多种类型，如BGA、FC、WLP、SIP、3D封装等，见下图，不一一介绍了。
接下来，我们来具体分析下国内外芯片相关的材料之间的差距。如下表格所示，硅片材料主要集中在日本、韩国和台湾，这些企业主要提供高纯度的硅材料，而国内则由于提纯硅的技术积累不足，以及先进的拉晶设备都需要进口，导致生产出的硅材料仅用于14nm/28nm制程使用。国内外企业市值将近有5~10倍的差距，而国外企业，如信越化学，在攻克了硅材料之后，继续往光刻胶、光掩模等材料布局，这些发展轨迹可供国内企业参考。
第三代半导体，国内外差距其实并不大，基本上是一起起跑，国内完全有可能弯道超车。在光刻胶领域，日本基本上是霸主，其次是美国和德国，这些企业基本上形成了半导体及元器件等材料非常全面的综合性企业，市值基本上超过了2000多亿，而国内则处于攻克某款光刻胶材料的阶段，比如鼎龙在PSPI材料上有所突破，其他企业则主要是弥补国内中低端芯片产品所需光刻胶的产能空缺，国内光刻胶等相关企业的市值与国外差距达到10倍以上，可见光刻胶材料的薄弱，其中KrF/ArF光刻胶国产化率不足20%，高端光刻胶仍需从日本信越化学、JSR采购。
光掩膜主要是承载光刻过程中的精密图案的转移，国内外差距也就是传统制程与先进制程的差距（28nmVS7nm），同时从市值上也可以看出，集中在这些业务上的企业并不是很大，分出部分精力进行研发即可。同时，在清洗以及去胶等工序中所用到的电子特气，国内企业众多，关键难点是提纯、混配精度和设备自主化等，并且需要本土晶圆厂协同验证，与光掩膜一样，是整个制程协同发展的问题。
与光刻胶一样，抛光材料也集中的是大企业，主要由美国占据，耳熟能详的杜邦和陶氏化学也在其列，市值超过了2500亿，而国内处于突破关键技术的瓶颈阶段，其中安集科技小有成就，抛光液市场份额达到8%，鼎龙股份则有望在半导体诸多材料领域愈战愈勇。国内外企业市值差距将近达到6倍，国际主要在7nm以下先进制程抛光液/垫供应，EUV工艺配套材料等成熟应用。
光刻胶、光掩膜、抛光材料以及湿电子化学等材料基本上可以由一家企业集中研发，比如日本的信越化学，美国的陶氏化学等，国内主攻湿电子化学的主要是一些小企业，如江化微，市值仅70亿，稍微大一点儿的巨化股份，仅仅是从化工等赚钱业务中拨出一部分投资是湿电子化学，与国外市值差距也达到了3倍以上，在7nm制程上严重依赖国外进口。溅射靶材也是如此，其中全球前几家企业市场份额合计达到了80%以上，突破难点也是集中在7nm制程上。
封装材料，就是上头主要介绍的除去硅片材料之外的其他材料，虽然相关上市企业不多，但是很关键，国外集中在这块的企业市值其实并不高，但是却掌握了关键的技术，国内一般都是未上市的小企业，其中封装材料的下游，即应用端则都是比较大的企业，封装材料是国内极其薄弱的环节，主要是因为盈利空间小，代价高，所以能够集中研发的主要是政府机构，比如中科院体系等。除了制程未跟上，导致验证困难外，原材料和设备同样受限，90%以上的高端环氧塑封料市场被日美企业垄断，芯片级电子胶黏剂（如底部填充材料）几乎完全依赖进口；封装材料生产所需的高精度CVD设备、光刻机等关键设备主要从德国爱思强、荷兰ASML等企业进口，国内设备厂商（如北方华创）在温度控制、真空度等核心参数上尚未突破技术壁垒。
前期进行芯片分类分析过程中，可以发现其中弯道超车的赛道主要有AI等相关的NPU芯片以及程序的设计，而此篇针对芯片产业链中的材料端分析，可以发现大部分难点主要集中在先进制程的落后上，尤其是国内设计出的高端芯片以及材料需要台积电、三星以及美国英特尔等先进制程的晶圆厂验证才能获得突破，这是最大的痛点，其次是原材料来源以及相关的高精尖的设备，严重依赖进口，这也导致了材料研发的困难。那么关于制程落后，无法验证，以及原材料来源及设备等技术难题，国内将如何突围，此问题留给下篇芯片设备分类分析之后再集中解答。