电子信息材料发展历程
电子信息材料是电子信息技术的基础和先导，是21世纪最重要和最具发展潜力的领域，是电子信息领域孕育新技术、新产品、新装备的“摇篮”，是重要的基础性、先导性产业，支撑了电子信息技术的发展。根据电子信息技术发展，电子信息材料的发展先后经历早期电子元器件材料、半导体微电子材料、新一代电子信息技术材料和未来电子信息技术材料四个阶段。
1.早期电子元器件材料
早期电子信息材料的发展主要在20世纪初至20世纪40年代，包括电子管、晶体管等电子元器件用材料，材料体系围绕电、磁、热等为主进行转换。主要包括通过冶炼提纯制备的铜、铝、铁、镍等导电金属材料，合成熔炼形成的铝镍钴、镍、铬、稀土磁体等磁性材料，银铂、铝箔、蜡质等电容材料及合金电阻材料。从型材来看，早期的电子信息材料主要是以块、线、箔为主，材料的形状较大较笨重；从材料功能来看，主要是电、磁的传导与调制，材料功能较为单一；从材料品种来看，早期电子信息材料主要以铜、铝、铁等纯金属材料、合金材料和部分无机非材料为主；从材料品质和功能来看，早期电子信息材料的成分纯度较低，基本无微晶结构调制和研制，材料的功能单一。
2.半导体微电子材料
中期电子信息技术材料的发展主要在20世纪50年代至21世纪年初，围绕集成电路产业、微电子、光电子、磁存储等产业发展，主要是以硅、锗半导体材料、红宝石、磁阻材料为代表的材料体系，以及微电子加工所需的电子浆料、光刻胶、封装材料等。材料的功能增加为电、磁、光、声、力等多场的转换。此时期随着电子器件向体积小、重量轻、功耗低、可靠性方向发展，电子信息材料开始向着微型化、薄膜化方向发展。半导体材料及微电子制程所用的光刻胶、封装胶及印刷浆料等成为电子信息材料的主要材料。
3.新一代电子信息材料
新一代电子信息材料的发展始于21世纪初，是以新一代移动通信、物联网、新型显示技术和人工智能等新一代电子信息技术为应用的电子信息材料。主要包括大尺寸电子硅片、euv级光刻胶、超纯金属等集成电路材料，氮化镓、氮化硅等第三代半导体材料和金属氧化物超宽禁带半导体材料，超高清显示、柔性显示材料，软磁、硬磁等磁性材料及高分子导电材料等。随着电子信息技术的不断迭代，新一代电子信息材料不仅能够实现对电、热、磁、光、力、声等信息的处理与转换，而且通过材料的复合技术实现了材料对多场的耦合反馈。从材料的成分和型态上呈现超纯、超薄、超导方向发展。
4.未来电子信息材料
未来电子信息材料主要是面向后摩尔时代、未来网络、量子技术、脑机感知接口等未来电子信息产业领域的应用及有个加工技术，主要包括量子点、离子液体、磁流体材料、超材料及硅基多材料体系融合集成等。
全球产业发展及技术动态
（一）海外主要国家发展情况
1.美国：布局并加速未来电子信息材料研究进展，以保持全球领先地位
2024年3月，美国白宫科技政策办公室（ostp）发布《国家微电子研究战略》（以下简称战略），概述了美国微电子及其关键材料研究领域，未来五年的发展目标、关键需求和行动方案。从以下10个方面进行了未来电子信息材料研究布局：（1）新兴有机和无机材料，包括二维（2d）材料；量子材料；用于高能效电子产品和极端环境的宽带隙和超宽带隙材料；优化高带宽互连的材料；超高频操作材料（光学、电气和机电）；实现非冯·诺依曼架构的材料；生物-非生物混合系统。（2）电子器件制备过程中的无缝集成到现有工艺流程中的材料。（3）改进现有块状衬底材料，并加快新衬底材料的开发和部署。（4）规范化半导体材料数据基础设施。（5）新的建模、表征和计量方法。（6）新型和新兴材料的可制造合成工艺和生产工具研发。（7）新的材料测量方法和标准，以确保纯度、物理特性和来源。（8）在全生命周期中提高加工、制造和供应链的可持续性和循环性（再利用、回收）。（9）可以兼容非常规材料或工艺的制造设施。（10）可以原型证明和规模化生产新型和非常规材料的新工艺设施。同时，支持iii-v族半导体（以及由其制备的量子点和量子阱材料）、薄膜铌酸锂、绝缘体上碳化硅、金刚石、多铁性材料和压电材料等关键材料研发，支持材料开发前沿领域的美国研究机构扩大为国内研究人员。
2.欧盟：提出战略举措，提升欧洲在先进电子信息材料领域的全球地位
欧盟期望在材料科学与工程的多个研究方向成为国际领导者，将未来电子信息材料列为关键技术之一。2021年9月，欧盟发布新兴技术关注清单，将石墨烯、碳纳米管、mofs、量子点、涂层材料、光学伪装材料、超材料等列入关键清单。2022年12月，欧洲材料联盟组织发布《材料2030路线图》，提出推动材料开发数字化，加速材料设计与开发；加强新材料加工和放大的支撑活动等行动建议。路线图规定了电子电器材料、新能源材料等优先事项。2024年2月27日消息，欧盟提出一项全新战略举措《先进材料工业领导力交流》，以期加强欧洲在材料领域全球地位。具体行动包括：加强欧洲材料领域创新生态建设；加速将电子信息材料等未来材料推向市场，包括推出“材料共享”行动。
3.日本：积极部署数据驱动的材料开发，加速平台和智能化研发模式，加速未来信息材料研发效率
日本重点支持半导体与计算技术、先进材料等关键项目，围绕实验与理论/数据科学融合的创新材料开发方法，β-氧化镓sbd商业化、超材料、软磁材料、高性能电容、高性能电机磁性材料，以及高介电常数材料、高饱和磁通的氧化铁材料等。
（二）技术趋势
全球电子信息材料产业技术发展呈现以下四个方面的趋势：
1.低维调制技术
微纳电子器件和光电器件的高度模块化、集成化、高频化及小型化，对电子信息材料的导电、导热、磁通量、介电等电学性能有了新的要求。低维调制技术是基于分子热力学、分子动力学等理论，通过对材料制备过程中的外场控制，对分子组装过程进行调整，制备出至少在一个维度上尺寸处于纳米尺寸的新型低维纳米电子信息材料技术，制备的材料主要包括零维、一维和二维结构。材料性质呈现为大比表面积、低电子散射、电子带隙蓝移等，实现高速计算、高效能量转化、高灵敏度检测等功能。2024年4月5日，一项发表在国际学术期刊《先进材料》的研究成果显示，日本研究团队成功研发出一种具有突破性的半导体纳米通道器件。这款器件在施加磁场的条件下，能够实现电阻值的显著变化，最高可达250倍。
2.新型多材复合技术
随着电子设备的多功能化和集成化，对电子材料的要求也趋向多元化。通过共融、压层、共溅、纺织等技术，研发制备具有多种功能(如导电、导热、磁性、光学性能等)的复合材料，满足复杂电子设备的需求，提高设备的性能和可靠性是电子信息材料发展的最新态势。
趋势研判
（一）微观尺度上控制成分和结构，是未来电子信息材料制备技术的重要发展趋势
以原子、分子、电子为起始物质进行材料制备合成，在微观尺度上控制成分和结构，是现代先进电子信息材料制备技术的重要发展趋势。电子信息材料的研究方向将向细观方向（纳米尺寸及原子量级）发展。观测精度的不断提升和视场的不断扩大，使得跨尺度耦合研究成为可能。
（二）智能化材料设计与制备技术，将提升未来电子信息材料的研发效率和应用水平
随着人工智能、材料基因工程等智能化材料设计与制备技术的应用，未来电子信息材料的研发效率与应用水平将不断提升。通过智能化的算法和模型，实现材料性能的高效预测、结构的智能搜索、量子化技术的精确优化和高通量筛选。
（三）未来电子信息材料技术路线呈现多元化，研发的不确定性增强
随着人工智能、机器学习、脑科学、材料基因组及凝聚态物理等领域的不断进步，未来电子信息新材料技术不断涌现。但在实现关键突破之前，很难判断哪一种技术路线最优。例如，量子芯片原材料较丰富，可能是超导体、半导体、绝缘体或者金属等新材料。在新型存储器领域，铁电介质、氧化物半导体等新型存储材料都有可能实现存储容量、存储可靠性的大幅提升，都具有实现三维内存的潜力。
促进我国电子信息材料发展建议
（一）加强新材料前沿方向基础研究
随着我国科研水平的不断提升，对物质本质的理解逐步深入，对电子信息材料问题的研究更加前沿，相关探索工作正逐渐步入“无人区”。这意味着需要承担更大的试错成本，但也存在着取得先发优势的机遇。同时，还需继续瞄准世界科技前沿方向，前瞻布局基础研究，重视原始创新和颠覆性技术创新，抢占未来电子信息材料竞争的制高点。此外，还需支持集成电路、新型显示和移动通信等关键战略材料领域的基础研究，持续提升有关材料性能，支撑高端化应用。
（二）重视以问题为导向的未来电子信息材料开发
我国整个新材料领域的基础研究需以原创性思想、变革性实践、突破性进展、标志性成果为导向，关注从国家重大战略需求、经济发展主战场中提炼出核心关键问题，强化以应用目标为导向的材料应用基础研究，努力在包括基础材料在内的多种底层技术上实现更多“从0到1”的原创性突破。建议关注的问题包括：未来电子多种材料薄膜与微结构力学；后摩尔时代半导体能耗边界与速度极限；无机/有机相互作用机理等。
（三）加强电子信息材料基础研究的组织协同
推动政府部门、大学、科研机构、企业等创新主体之间搭建协同合作网络，共同解决新材料基础研究的原理性、机理性共性问题。重视并推进材料创新研发范式变革，有效利用机器学习、材料基因组等数字技术搭建“数据驱动型”未来电子信息材料研发示范平台，建设专有理论模拟数据库和结构数据库等，建立存储、利用等材料数据的全流程处理标准等。