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在AI、汽車、新能源等領(lǐng)域的強(qiáng)勁需求推動下，TECHCET預(yù)計2024年全球半導(dǎo)體材料市場規(guī)?；?qū)⒃賱?chuàng)新高，達(dá)約730億美金，預(yù)計2028年市場規(guī)模將達(dá)到880億美元以上。
全球半導(dǎo)體材料市場規(guī)模：
資料來源：TECHCET
半導(dǎo)體材料是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的重要支撐。國內(nèi)整體半導(dǎo)體材料國產(chǎn)化率較低，整體國產(chǎn)化率約30%。隨著晶圓廠產(chǎn)能持續(xù)擴(kuò)充、國產(chǎn)化率提升等因素共同驅(qū)動，有望加速國內(nèi)廠商導(dǎo)入。
半導(dǎo)體材料行業(yè)概覽
材料和設(shè)備是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的基石，一代技術(shù)依賴于一代工藝，一代工藝依賴一代材料和設(shè)備來實現(xiàn)。
半導(dǎo)體材料處于整個半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的上游環(huán)節(jié)，對半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展起著重要支撐作用。
半導(dǎo)體材料具有產(chǎn)業(yè)規(guī)模大、細(xì)分行業(yè)多、技術(shù)門檻高、研發(fā)投入大、研發(fā)周期長等特點(diǎn)。
又因其具有極大的附加值和特有的產(chǎn)業(yè)生態(tài)支撐作用而往往成為國家之間博弈的籌碼。
在全球晶圓廠擴(kuò)產(chǎn)背景下，中國大陸作為晶圓制造產(chǎn)能的新興領(lǐng)域，將進(jìn)一步拉動上游半導(dǎo)體材料需求。
半導(dǎo)體材料是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中細(xì)分領(lǐng)域最多的環(huán)節(jié)，材料品類多達(dá)上百種。
種類繁多的芯片生產(chǎn)所需材料構(gòu)成了半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)。
在半導(dǎo)體整個生產(chǎn)周期中，半導(dǎo)體材料雖處于產(chǎn)業(yè)鏈上游，但從晶圓廠擴(kuò)產(chǎn)角度看，半導(dǎo)體材料采購是在晶圓廠建設(shè)完工并下達(dá)訂單后開始進(jìn)行，因此半導(dǎo)體材料屬于半導(dǎo)體周期偏后的環(huán)節(jié)。
按應(yīng)用環(huán)節(jié)劃分，半導(dǎo)體材料主要分為晶圓制造材料和封裝材料。
晶圓制造主要材料包括硅片、光掩模、光刻膠、光刻膠輔助材料、濕電子化學(xué)品、拋光材料、電子特氣、拋光材料、靶材及其他材料。
封裝材料包括：引線框架、封裝基板、陶瓷基板、鍵合絲、包裝材料及芯片粘接材料等。
據(jù)SEMI數(shù)據(jù)，全球半導(dǎo)體材料價值量占比前六分別為：硅片（37%）、電子特氣（13%）、光掩膜（13%）、CMP（7%）、光刻膠（5%）和濺射靶材（3%），其他種類材料合計占比約22%。
半導(dǎo)體材料價值量示意圖：
01硅片
硅片是制作集成電路的重要材料，貫穿了芯片制作的全過程。通過對硅片進(jìn)行光刻、離子注入等手段，可以制成集成電路和各種半導(dǎo)體器件。
半導(dǎo)體硅片是由硅單晶錠切割而成的薄片，又稱硅晶圓片，是半導(dǎo)體基底材料。
其質(zhì)量和數(shù)量不僅是制造芯片的關(guān)鍵材料，同時也制約下游終端領(lǐng)域行業(yè)的發(fā)展。
硅片按加工程度可分為研磨片、拋光片和外延片。
硅研磨片是對硅單晶錠進(jìn)行切割、研磨等加工得到的厚度小于1mm的圓形晶片，是制作硅拋光片及硅外延片的中間產(chǎn)品，也可以用于制作分立器件芯片。
硅拋光片由硅研磨片經(jīng)過后續(xù)拋光、清洗等精密加工而成，主要應(yīng)用于集成電路和分立器件制造。
硅外延片是指在硅單晶襯底上外延生長一層或多層硅單晶薄膜的材料，用于制造半導(dǎo)體分立器件和集成電路。
當(dāng)前全球市場主流的產(chǎn)品是200mm（8英寸）、300mm（12英寸）直徑的半導(dǎo)體硅片，下游芯片制造行業(yè)的設(shè)備投資也與200mm和300mm規(guī)格相匹配。
200mm及以下半導(dǎo)體硅片的需求主要來源于功率器件、電源管理器、非易失性存儲器、MEMS、顯示驅(qū)動芯片與指紋識別芯片等。
300mm半導(dǎo)體硅片的需求主要來源于存儲芯片、圖像處理芯片、通用處理器芯片、高性能FPGA與ASIC，終端應(yīng)用主要為智能手機(jī)、計算機(jī)、云計算、人工智能、SSD等較為高端領(lǐng)域。
當(dāng)前半導(dǎo)體硅片向大尺寸方向不斷發(fā)展，大尺寸硅片成為行業(yè)主流，產(chǎn)量明顯增長。
半導(dǎo)體硅片技術(shù)門檻較高、設(shè)備投資較大，具備行業(yè)壁壘。
市場高度集中，其中海外廠商占據(jù)主導(dǎo)地位。
全球半導(dǎo)體硅片市場份額主要被日本信越化學(xué)、日本勝高（SUMCO）、中國臺灣環(huán)球晶圓、德國世創(chuàng)（Siltronic）、韓國鮮京矽特隆五家龍頭企業(yè)壟斷。
全球半導(dǎo)體硅片市場競爭格局：
中國大陸硅片供應(yīng)商主要有滬硅產(chǎn)業(yè)、中環(huán)股份、立昂微、中欣晶圓、眾合科技、中晶科技、揚(yáng)杰科技、有研半導(dǎo)體、上海合晶、金瑞泓和南京國盛等。
滬硅產(chǎn)業(yè)硅片全系列布局，目前產(chǎn)品類型涵蓋300mm拋光片及外延片、200mm及以下拋光片及外延片、SOI硅片、壓電薄膜襯底材料等，12英寸片已進(jìn)入中芯國際供應(yīng)鏈。
立昂微成立于2002年，公司創(chuàng)始人是我國半導(dǎo)體材料學(xué)科開拓者闕端麟院士。半導(dǎo)體硅片產(chǎn)品實現(xiàn)了6英寸到12英寸、輕摻到重?fù)?、N型到P型等領(lǐng)域全覆蓋，客戶包括中芯國際、華潤微、華虹宏力、士蘭微等國內(nèi)主要晶圓廠及IDM廠商。
神工股份是國內(nèi)硅料龍頭廠商，重點(diǎn)布局8英寸輕摻。8英寸輕摻低缺陷硅片對標(biāo)海外硅片龍頭信越化學(xué)，目前已有硅片產(chǎn)品定期出貨至日本客戶。
2023年半導(dǎo)體硅片出貨量12,602百萬平方英寸，同比下滑14.3%；銷售額123億美元，同比下滑10.9%。
據(jù)SUMCO公告顯示，2024-2026年半導(dǎo)體硅片長期協(xié)議價將調(diào)漲。
資料來源：SUMCO公告，信越化學(xué)公告
02電子特氣
電子特種氣體屬于工業(yè)氣體的重要分支，是電子工業(yè)生產(chǎn)中關(guān)鍵的基礎(chǔ)和支撐性材料之一，其使用穿透半導(dǎo)體制造的整個過程。
電子特氣是在半導(dǎo)體制造流程中所采用的高純度特種氣體，對純度和雜質(zhì)含量的嚴(yán)苛要求，占據(jù)晶圓制造成本的14%，具有較高的經(jīng)濟(jì)價值。
電子特氣在光刻、刻蝕等多個環(huán)節(jié)發(fā)揮關(guān)鍵作用。
相較于一般工業(yè)氣體技術(shù)，電子特氣壁壘更高，深度提純的難度也更大。
全球市場格局來看，目前全球電子特氣市場被美國空氣化工、德國林德集團(tuán)、法國液化空氣以及日本酸素（原大陽日酸）等四家主要?dú)怏w供應(yīng)商高度壟斷。
近年來國內(nèi)電子特氣國產(chǎn)化替代進(jìn)程加快，以華特氣體、金宏氣體、雅克科技、中船特氣、昊華科技和南大光電為代表的企業(yè)在不同種類的細(xì)分氣體領(lǐng)域皆有突破。
六氟丁二烯具有優(yōu)秀的刻蝕性能和環(huán)保特性，是當(dāng)前國內(nèi)眾多廠商的重點(diǎn)布局方向。當(dāng)前國產(chǎn)化率仍然相對較低，目前僅有中船特氣、中巨芯等少數(shù)幾家企業(yè)具備生產(chǎn)4N以上電子級產(chǎn)品的能力。
華特氣體核心業(yè)務(wù)包括高純光刻氣、氟、氫類電子特氣，公司是國內(nèi)唯一通過ASML光刻氣認(rèn)證的企業(yè)。
昊華科技研制的高純度含氟電子氣體四氟化碳和六氟化硫產(chǎn)品已在國內(nèi)集成電路企業(yè)批量使用，實現(xiàn)了進(jìn)口替代。
中船特氣核心業(yè)務(wù)包括三氟化氮/六氟化鎢等含氟電子特氣等，已經(jīng)具備電子特種氣體及含氟新材料等50余種產(chǎn)品的生產(chǎn)能力，主要產(chǎn)品三氟化氮純度達(dá)到5N，六氟化鎢達(dá)到6N。
凱美特氣核心業(yè)務(wù)包括食品級二氧化碳、光刻氣等，公司生產(chǎn)半導(dǎo)體、航天等領(lǐng)域急需的超高純氣體和多元混配氣；和遠(yuǎn)氣體核心業(yè)務(wù)為大宗氣體、超純氨，主營業(yè)務(wù)包括稀有氣體、電子級空分產(chǎn)品等；南大光電氫類電子特氣產(chǎn)品由控股子公司全椒南大光電生產(chǎn)，純度已達(dá)到6N級別；金宏氣體提供液態(tài)二氧化碳、超純氨等。
TECHCET預(yù)計，2025年全球電子特氣市場規(guī)模將達(dá)到60.2億美元，2023-2025年年均復(fù)合增速約6.4%。
03光掩模版
掩膜版是微電子制造中光刻工藝所使用的圖形母版。
通過光刻制版工藝，將微米級和納米級的精細(xì)圖案刻制于掩膜基板上制作成光掩膜版。
光掩膜版的功能類似于傳統(tǒng)照相機(jī)的底片，用光刻機(jī)在原材料上刻蝕出相應(yīng)的圖形，把不需要的金屬層和膠層洗去，即得到成品。
光掩膜基板的生產(chǎn)完成后，進(jìn)入光掩模版制造商，在玻璃基板基礎(chǔ)上進(jìn)行研磨、拋光、鍍鉻、涂膠等生產(chǎn)環(huán)節(jié)，需要較高的技術(shù)門檻，而后才能成為合格的電子元器件。
半導(dǎo)體光掩模競爭格局整體為美日龍頭企業(yè)主導(dǎo)，行業(yè)集中度較高。
全球前三大半導(dǎo)體光掩模廠商分別為美國?？四崴埂⒋笕毡居∷⒑腿毡就拱嬗∷?，合計占據(jù)半導(dǎo)體掩膜版80%以上的市場份額。
由于各大廠對于光掩模的生產(chǎn)技術(shù)實行較為嚴(yán)格的封鎖，半導(dǎo)體光掩模市場尤其是精密加工領(lǐng)域壟斷嚴(yán)重。
國內(nèi)僅有少數(shù)企業(yè)如無錫華潤、無錫中微能生產(chǎn)0.13μm以上的光掩模，而對于HTM、GTM、PSM等光掩模幾乎都依賴進(jìn)口。
此外，清溢光電深圳工廠當(dāng)前的半導(dǎo)體芯片用掩膜版量產(chǎn)能力在0.25um工藝水平，并預(yù)計未來量產(chǎn)能力由0.25um提升至0.13um工藝的量產(chǎn)能力；菲利華是國內(nèi)首家具備生產(chǎn)G8代大尺寸光掩膜版基材能力的企業(yè)，目前已推出從G4到G8代的系列產(chǎn)品，是國內(nèi)唯一可以生產(chǎn)大規(guī)格光掩膜基板的企業(yè)。
04光刻膠
光刻膠是光刻工藝中的核心材料，對芯片制造良率影響較大，一般需與配套試劑配合使用。
光刻膠分為半導(dǎo)體光刻膠、平板顯示光刻膠和PCB光刻膠，其技術(shù)壁壘依次降低。
由于光刻膠定制化屬性較強(qiáng)，是當(dāng)前國產(chǎn)替代率較低的晶圓制造材料。
全球光刻膠市場主要被JSR、東京應(yīng)化、杜邦、信越化學(xué)、住友及富士膠片等制造商壟斷，尤其是在半導(dǎo)體光刻膠的高端的KrF和ArF領(lǐng)域，市場集中度更高。
半導(dǎo)體光刻膠國產(chǎn)化率較低，g/i線光刻膠國產(chǎn)化率約為20%，KrF光刻膠低于5%，ArF光刻膠幾乎依靠進(jìn)口。
當(dāng)前國內(nèi)光刻膠企業(yè)多分布在技術(shù)難度較低的PCB光刻膠領(lǐng)域，占比超9成，而技術(shù)難度最大的半導(dǎo)體光刻膠市場，國內(nèi)僅有彤程新材（北京科華）、華懋科技（徐州博康）、南大光電、晶瑞電材和上海新陽等少數(shù)幾家。
國內(nèi)光刻膠產(chǎn)業(yè)鏈上下游布局相關(guān)廠商還包括雅克科技、永太科技、江化微、芯源微、七彩化學(xué)、萬潤股份、世名科技、華特氣體、新萊應(yīng)材、盛劍環(huán)境、廣信材料、八億時空、晶瑞電材、飛凱材料等。
據(jù)Techcet預(yù)測，2024年全球半導(dǎo)體光刻膠市場規(guī)模將達(dá)到25.7億美元。
05濕電子化學(xué)品
在晶圓制造材料價值組成中，濕電子化學(xué)品約占10%，包括化學(xué)試劑和光刻膠配套試劑。
濕電子化學(xué)品是微電子、光電子濕法工藝制程中使用的液體化工材料。
按用途可分為通用化學(xué)品(超凈高純試劑)和功能性化學(xué)品(以光刻膠配套試劑為代表)。
濕電子化學(xué)品在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域的應(yīng)用主要包括集成電路和分立器件制造用晶圓的加工，包括前端加工與后端封測環(huán)節(jié)，其中濕電子化學(xué)品主要用于清洗、光刻和蝕刻工藝。
市場格局方面來看，全球范圍內(nèi)從事濕電子化學(xué)品研究開發(fā)及大規(guī)模生產(chǎn)的廠商主要集中在美國、德國、日本、韓國以及中國臺灣地區(qū)。
美國陶氏杜邦、Entegris、德國巴斯夫、Merck、日本東京應(yīng)化等外國公司在特定品種上具有市場份額優(yōu)勢。
目前，8英寸晶圓制造多使用G3、G4等級濕電子化學(xué)品，由于加工方式發(fā)生改變，12英寸晶圓對濕電子化學(xué)品的等級提出了更高的要求，普遍需要G4-G5等級。
國內(nèi)濕電子化學(xué)品達(dá)到國際標(biāo)準(zhǔn)且具有一定規(guī)模生產(chǎn)能力的企業(yè)中，技術(shù)水平多集中在G3以下（國產(chǎn)化率為80%），G3及以上的濕電子化學(xué)品國產(chǎn)化率僅為10%左右，極少數(shù)企業(yè)個別產(chǎn)品達(dá)到G4級別，國產(chǎn)替代空間廣闊。
國內(nèi)廠商中，江化微的濕電子化學(xué)品已成功導(dǎo)入多家12英寸半導(dǎo)體晶圓廠，穩(wěn)步提升國產(chǎn)化水平；晶瑞電材的雙氧水、硫酸、氨水產(chǎn)品符合SEMIG5標(biāo)磚，半導(dǎo)體用量最大的高純濕化學(xué)品將整體達(dá)到國際先進(jìn)水平，主導(dǎo)產(chǎn)品已獲中芯國際、華虹宏力、長江存儲、士蘭微等國內(nèi)半導(dǎo)體客戶的采購。
濕化學(xué)品主要廠商還包括上海新?lián)P、格林達(dá)、巨化股份、光華科技、新宙邦、興發(fā)集團(tuán)、多氟多、安集科技、雅克科技、飛凱材料、中巨芯等。
主要半導(dǎo)體材料廠商產(chǎn)品及在研發(fā)情況：
資料來源：SEMI、廣發(fā)證券、行行查
06 CMP拋光材料
CMP拋光材料包括拋光液（占拋光材料約50%）、拋光墊和鉆石碟。
對于邏輯芯片，制程的縮小意味著光刻次數(shù)和刻蝕次數(shù)增加，也帶動CMP工藝步驟數(shù)增加。7nm制程需要30次CMP工藝步驟，較14nm制程大幅提升。
對于存儲芯片，隨著2DNAND向3DNAND轉(zhuǎn)變，CMP的工藝步驟幾乎翻倍，帶動了鎢拋光液及其他拋光液需求的持續(xù)快速增長
CMP國產(chǎn)化率較低，安集科技掌握拋光液核心技術(shù)，全球占率約7%；鼎龍股份主攻拋光墊，公司率先打破拋光墊海外廠商壟斷，同時拋光液、清洗液也已開始起量銷售。
07靶材
靶材是沉積薄膜的重要原料，主要應(yīng)用于面板顯示、半導(dǎo)體、磁記錄薄膜、太陽能領(lǐng)域，其中應(yīng)用于半導(dǎo)體的靶材純度要求最高。
半導(dǎo)體用金屬靶材主要包括超高純鋁靶、鈦靶、鉭靶等。
全球半導(dǎo)體靶材市場呈現(xiàn)寡頭壟斷格局，其中日礦金屬、霍尼韋爾、東曹和普萊克斯四家企業(yè)占據(jù)了全球80%的市場份額。
國內(nèi)靶材供應(yīng)商有江豐電子、有研新材、阿石創(chuàng)、隆華科技等。
江豐電子對標(biāo)霍尼韋爾，產(chǎn)品包括鋁鈀、鈦靶、銅鈀等；有研新材產(chǎn)品則包括12寸高純金屬靶材。
從遠(yuǎn)期內(nèi)資晶圓產(chǎn)線的建設(shè)情況來看，國產(chǎn)半導(dǎo)體材料的需求前景樂觀。內(nèi)資晶圓產(chǎn)能的大幅擴(kuò)張將帶動對上游半導(dǎo)體材料的需求，有望為國內(nèi)半導(dǎo)體材料公司帶來廣闊的訂單增量。
