研判！2025年中國(guó)二維半導(dǎo)體材料行業(yè)發(fā)展背景、相關(guān)政策、市場(chǎng)規(guī)模及未來(lái)趨勢(shì)分析：二維半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)應(yīng)用逐步推進(jìn)[圖]

內(nèi)容概要：二維材料是一大類材料的統(tǒng)稱，指的是在一個(gè)維度上材料尺寸減小到極限的原子層厚度，而在其他兩個(gè)維度，材料尺寸相對(duì)較大。最典型也是最早實(shí)驗(yàn)證明的二維材料是石墨烯。2004年，K. S. Novoselov等人在Science雜志發(fā)表文章，報(bào)道了通過(guò)機(jī)械剝離的方法從高取向的裂解石墨中獲得了石墨烯，且證明了其獨(dú)特優(yōu)異的電學(xué)性質(zhì)。自此之后，以石墨烯為代表的二維材料獲得了快速的發(fā)展，新的二維材料如雨后春筍般涌現(xiàn)。得益于其原子層厚度方向上的量子局限效應(yīng)，這些二維材料展示出與其對(duì)應(yīng)的三維結(jié)構(gòu)截然不同的性質(zhì)，因此受到了科學(xué)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。面對(duì)摩爾定律逼近物理極限的全球性挑戰(zhàn)，具有單個(gè)原子層厚度的二維半導(dǎo)體是目前國(guó)際公認(rèn)的破局關(guān)鍵。臺(tái)積電、英特爾和 IMEC等大型企業(yè)紛紛加速布局二維半導(dǎo)體賽道，在二維半導(dǎo)體材料研究和集成方面投入了大量資金，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)由實(shí)驗(yàn)室邁向規(guī)模化。數(shù)據(jù)顯示，2024年全球二維半導(dǎo)體材料市場(chǎng)規(guī)模達(dá)18億美元，其中石墨烯為最大細(xì)分市場(chǎng)，這主要得益于其優(yōu)越的導(dǎo)電性和機(jī)械強(qiáng)度，占比45%。過(guò)渡金屬二硫族化合物(TMDs)因其獨(dú)特的電子性質(zhì)和在各種應(yīng)用中的多功能性而成為第二大細(xì)分市場(chǎng)，占比30%。隨著制備技術(shù)的成熟與跨學(xué)科融合的深化，二維材料有望在光電子、量子計(jì)算、柔性電子等領(lǐng)域引發(fā)新一輪產(chǎn)業(yè)革命，重塑全球半導(dǎo)體競(jìng)爭(zhēng)格局。

上市企業(yè)：德?tīng)栁磥?lái)(002631)、芯原股份（688521）、華麗家族（600503）、翔豐華（300890）、中國(guó)西電（601179）

相關(guān)企業(yè)：南京牧科納米科技有限公司、廈門烯成石墨烯科技有限公司、深圳六碳科技有限公司、深圳烯材科技有限公司、廣東晟鵬科技有限公司、南京牧科納米科技有限公司、上海研倍新材料科技有限公司、深圳市納設(shè)智能裝備股份有限公司、蘇州基元科技有限公司

關(guān)鍵詞：二維半導(dǎo)體材料、半導(dǎo)體材料、二維半導(dǎo)體、石墨烯

一、二維半導(dǎo)體材料行業(yè)相關(guān)概述

二維材料是一大類材料的統(tǒng)稱，指的是在一個(gè)維度上材料尺寸減小到極限的原子層厚度，而在其他兩個(gè)維度，材料尺寸相對(duì)較大。最典型也是最早實(shí)驗(yàn)證明的二維材料是石墨烯。2004年，K. S. Novoselov等人在Science雜志發(fā)表文章，報(bào)道了通過(guò)機(jī)械剝離的方法從高取向的裂解石墨中獲得了石墨烯，且證明了其獨(dú)特優(yōu)異的電學(xué)性質(zhì)。自此之后，以石墨烯為代表的二維材料獲得了快速的發(fā)展，新的二維材料如雨后春筍般涌現(xiàn)。得益于其原子層厚度方向上的量子局限效應(yīng)，這些二維材料展示出與其對(duì)應(yīng)的三維結(jié)構(gòu)截然不同的性質(zhì)，因此受到了科學(xué)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。

除石墨烯之外，其他的二維材料還包括：?jiǎn)卧氐墓柘?、鍺烯、錫烯、硼烯和黑磷等，過(guò)渡金屬硫族化合物如MoS2、WSe2、ReS2、PtSe2、NbSe2等，主族金屬硫族化合物如GaS、InSe、SnS、SnS2等，以及其他二維材料如h-BN、CrI3、NiPS3、Bi2O2Se等。這些二維材料具有完全不同的能帶結(jié)構(gòu)以及電學(xué)性質(zhì)，覆蓋了從超導(dǎo)體、金屬、半金屬、半導(dǎo)體到絕緣體等材料類型。同時(shí)，他們也具有優(yōu)異的光學(xué)、力學(xué)、熱學(xué)、磁學(xué)等性質(zhì)。通過(guò)堆垛種類不同的二維材料，可以構(gòu)筑功能性更強(qiáng)的材料體系。因此，這些材料有望在高性能電子器件、光電子器件、自旋電子器件以及能源轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)等領(lǐng)域得到應(yīng)用。

相關(guān)報(bào)告：智研咨詢發(fā)布的《2025年中國(guó)二維半導(dǎo)體材料行業(yè)市場(chǎng)現(xiàn)狀分析及發(fā)展戰(zhàn)略研判報(bào)告》

二、二維半導(dǎo)體材料行業(yè)發(fā)展背景

半導(dǎo)體材料是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中重要一環(huán)，直接關(guān)系著半導(dǎo)體的性能。2024年全球半導(dǎo)體材料市場(chǎng)收入規(guī)模達(dá)675億美元，同比增長(zhǎng)3.8%，但這一數(shù)字仍低于2022年的歷史高點(diǎn)。市場(chǎng)復(fù)蘇主要得益于整體半導(dǎo)體行業(yè)回暖，以及高性能計(jì)算（HPC）和高帶寬存儲(chǔ)器（HBM）制造對(duì)先進(jìn)材料需求的持續(xù)增長(zhǎng)。半導(dǎo)體材料分為晶圓制造材料和封裝材料兩大領(lǐng)域。其中，晶圓制造材料收入達(dá)429億美元，同比增長(zhǎng)3.3%；封裝材料收入246億美元，增幅達(dá)4.7%。CMP化學(xué)機(jī)械拋光、光刻膠及其輔助材料等細(xì)分市場(chǎng)表現(xiàn)尤為突出，實(shí)現(xiàn)了兩位數(shù)的強(qiáng)勁增長(zhǎng)。

從地區(qū)來(lái)看，中國(guó)臺(tái)灣、中國(guó)大陸和韓國(guó)仍然是半導(dǎo)體材料的前三大市場(chǎng)，合計(jì)占全球市場(chǎng)份額的65%。其中中國(guó)臺(tái)灣以200.9億美元的市場(chǎng)規(guī)模位居全球第一。中國(guó)大陸在2024年半導(dǎo)體材料市場(chǎng)規(guī)模為134.58億美元，位居全球第二，同比增長(zhǎng)5.3%。歷經(jīng)多年發(fā)展，我國(guó)已實(shí)現(xiàn)大多數(shù)半導(dǎo)體材料的布局或量產(chǎn)，在硅片、電子特氣、光刻膠等多種關(guān)鍵半導(dǎo)體材料方面，我國(guó)企業(yè)穩(wěn)健布局產(chǎn)能與技術(shù)研發(fā)，未來(lái)有望逐步實(shí)現(xiàn)規(guī)模增長(zhǎng)與技術(shù)迭代，半導(dǎo)體材料國(guó)產(chǎn)化率將持續(xù)提升。

半導(dǎo)體材料的發(fā)展經(jīng)歷了從第一代到第三代的演變，而二維半導(dǎo)體材料作為新興領(lǐng)域，自2004年石墨烯的發(fā)現(xiàn)后逐漸成為研究熱點(diǎn)。傳統(tǒng)半導(dǎo)體材料以硅（Si）和鍺（Ge）為代表的第一代材料主導(dǎo)了集成電路產(chǎn)業(yè)；第二代化合物半導(dǎo)體（如砷化鎵GaAs）則在光電子和通信領(lǐng)域嶄露頭角；第三代寬禁帶半導(dǎo)體（如碳化硅SiC、氮化鎵GaN）因高溫、高頻特性被用于新能源和5G領(lǐng)域。然而，隨著器件微型化和柔性電子需求的增加，傳統(tǒng)半導(dǎo)體材料的物理極限逐漸顯現(xiàn)，二維半導(dǎo)體材料因其原子級(jí)厚度、優(yōu)異的電學(xué)與光學(xué)特性成為突破方向。二維半導(dǎo)體材料的研究始于石墨烯，但其零帶隙特性限制了其在邏輯器件中的應(yīng)用。隨后，過(guò)渡金屬二硫族化合物（TMDCs，如MoS?、WS?）被發(fā)現(xiàn)具有可調(diào)帶隙（1-2 eV），成為二維半導(dǎo)體的代表。2010年后，單層MoS?晶體管的成功制備標(biāo)志著二維半導(dǎo)體進(jìn)入實(shí)用化階段。

三、二維半導(dǎo)體材料行業(yè)市場(chǎng)現(xiàn)狀

1、相關(guān)政策

我國(guó)將二維半導(dǎo)體材料納入前沿材料，出臺(tái)多項(xiàng)鼓勵(lì)政策，給予大力支持。2023年8月，國(guó)家工信部、國(guó)資委聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于印發(fā)前沿材料產(chǎn)業(yè)化重點(diǎn)發(fā)展指導(dǎo)目錄（第一批）的通知》，文件明確將二維半導(dǎo)體材料、超導(dǎo)材料以及超材料等納入前沿材料產(chǎn)業(yè)目錄。在工信部、生態(tài)環(huán)境部等部門2024年12月發(fā)布的《標(biāo)準(zhǔn)提升引領(lǐng)原材料工業(yè)優(yōu)化升級(jí)行動(dòng)方案（2025—2027年）》中提出重點(diǎn)開(kāi)展超材料、超導(dǎo)材料、二維半導(dǎo)體材料等前沿新材料標(biāo)準(zhǔn)制修訂。

2、市場(chǎng)現(xiàn)狀

面對(duì)摩爾定律逼近物理極限的全球性挑戰(zhàn)，具有單個(gè)原子層厚度的二維半導(dǎo)體是目前國(guó)際公認(rèn)的破局關(guān)鍵。臺(tái)積電、英特爾和 IMEC等大型企業(yè)紛紛加速布局二維半導(dǎo)體賽道，在二維半導(dǎo)體材料研究和集成方面投入了大量資金，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)由實(shí)驗(yàn)室邁向規(guī)模化。數(shù)據(jù)顯示，2024年全球二維半導(dǎo)體材料市場(chǎng)規(guī)模達(dá)18億美元，其中石墨烯為最大細(xì)分市場(chǎng)，這主要得益于其優(yōu)越的導(dǎo)電性和機(jī)械強(qiáng)度，占比45%。過(guò)渡金屬二硫族化合物(TMDs)因其獨(dú)特的電子性質(zhì)和在各種應(yīng)用中的多功能性而成為第二大細(xì)分市場(chǎng)，占比30%。

在政府部門加大政策支持力度、研發(fā)單位加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)等因素驅(qū)動(dòng)下，中國(guó)在二維半導(dǎo)體材料、二維半導(dǎo)體研究領(lǐng)域處于國(guó)際前列，技術(shù)不斷突破。如2023年7月，我國(guó)研究者提出模塊化局域元素供應(yīng)生長(zhǎng)技術(shù)，成功實(shí)現(xiàn)了半導(dǎo)體性二維過(guò)渡金屬硫族化合物晶圓批量化高效制備，晶圓尺寸可從2英寸擴(kuò)展至與現(xiàn)代半導(dǎo)體工藝兼容的12 英寸，有望推動(dòng)二維半導(dǎo)體材料由實(shí)驗(yàn)研究向產(chǎn)業(yè)應(yīng)用過(guò)渡，為新一代高性能半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展奠定了材料基礎(chǔ)。2025年2月，西湖大學(xué)工學(xué)院孔瑋研究員提出了一種新策略，實(shí)現(xiàn)了以二硫化鉬為代表的二維半導(dǎo)體單晶晶圓在商用絕緣體襯底上的外延生長(zhǎng)，為基于二維半導(dǎo)體的大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用提供了堅(jiān)實(shí)的材料基礎(chǔ)。2025年4月，復(fù)旦大學(xué)集成芯片與系統(tǒng)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室周鵬、包文中聯(lián)合團(tuán)隊(duì)成功研制全球首款基于二維半導(dǎo)體材料的32位RISC-V架構(gòu)微處理器“無(wú)極（WUJI）”，該成果突破二維半導(dǎo)體電子學(xué)工程化瓶頸，首次實(shí)現(xiàn)5900個(gè)晶體管的集成度，是由復(fù)旦團(tuán)隊(duì)完成、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)產(chǎn)技術(shù)，使我國(guó)在新一代芯片材料研制中占據(jù)先發(fā)優(yōu)勢(shì)，為推動(dòng)電子與計(jì)算技術(shù)進(jìn)入新紀(jì)元提供有力支撐。

二維半導(dǎo)體憑借原子級(jí)厚度（0.3-10nm）與范德華異質(zhì)集成特性，在通道工程、接觸工程、柵堆疊及集成技術(shù)四大維度實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)性突破。二維通道技術(shù)層面，早期通過(guò)機(jī)械剝離法獲取二維材料，后發(fā)展至化學(xué)氣相沉積（CVD）生長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)材料可控合成；隨著技術(shù)迭代，晶圓級(jí)生長(zhǎng)技術(shù)成熟，涵蓋籽晶生長(zhǎng)、外延生長(zhǎng)等工藝，當(dāng)前正朝著單晶晶圓級(jí)生長(zhǎng)目標(biāo)推進(jìn)，以滿足大規(guī)模器件制備需求。二維接觸技術(shù)方面，從傳統(tǒng)接觸結(jié)構(gòu)起步，歷經(jīng)源漏摻雜、邊緣接觸探索，發(fā)展出范德華（vdW）接觸、半金屬接觸及P型范德華接觸等創(chuàng)新結(jié)構(gòu)，優(yōu)化器件電學(xué)接觸性能。二維柵堆疊技術(shù)領(lǐng)域，圍繞高κ氧化物/二維通道體系，衍生出UV-O?處理、金屬（氧化物）中間層、納米霧中間層、有機(jī)分子中間層等技術(shù)路徑，提升柵極堆疊的絕緣性與電學(xué)調(diào)控能力。二維集成技術(shù)層面，從實(shí)驗(yàn)室階段的二維材料NMOS、PMOS基礎(chǔ)器件，逐步發(fā)展至二維FinFET、二維微處理器，再到二維多層堆疊FET、二維CFET集成，實(shí)現(xiàn)從基礎(chǔ)器件研發(fā)到晶圓廠（FAB）級(jí)兼容工藝的跨越。這一技術(shù)演進(jìn)路徑，不僅彰顯了二維半導(dǎo)體突破傳統(tǒng)物理極限的潛力，更為半導(dǎo)體行業(yè)未來(lái)發(fā)展提供了關(guān)鍵技術(shù)指引。

四、二維半導(dǎo)體材料發(fā)展趨勢(shì)

二維半導(dǎo)體材料憑借其獨(dú)特的物理特性與廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景，已成為后摩爾時(shí)代的重要技術(shù)方向。從基礎(chǔ)研究到產(chǎn)業(yè)化，中國(guó)在政策支持與市場(chǎng)需求的雙重驅(qū)動(dòng)下，正加速突破關(guān)鍵技術(shù)瓶頸。未來(lái)，隨著制備技術(shù)的成熟與跨學(xué)科融合的深化，二維材料有望在光電子、量子計(jì)算、柔性電子等領(lǐng)域引發(fā)新一輪產(chǎn)業(yè)革命，重塑全球半導(dǎo)體競(jìng)爭(zhēng)格局。

以上數(shù)據(jù)及信息可參考智研咨詢（www.thewallstreetmoneymachine.com）發(fā)布的《2025年中國(guó)二維半導(dǎo)體材料行業(yè)市場(chǎng)現(xiàn)狀分析及發(fā)展戰(zhàn)略研判報(bào)告》。智研咨詢是中國(guó)領(lǐng)先產(chǎn)業(yè)咨詢機(jī)構(gòu)，提供深度產(chǎn)業(yè)研究報(bào)告、商業(yè)計(jì)劃書(shū)、可行性研究報(bào)告及定制服務(wù)等一站式產(chǎn)業(yè)咨詢服務(wù)。您可以關(guān)注【智研咨詢】公眾號(hào)，每天及時(shí)掌握更多行業(yè)動(dòng)態(tài)。