国产替代正当时,半导体材料的中国机遇

全球半导体材料市场广阔,亚洲成为全球最大的半导体材料市场:

日前,《2019年中国第三代半导体材料产业演进及投资价值研究》白皮书在2019世界半导体大会期间发布。报告指出,2018年在5G、新能源汽车、绿色照明等新兴领域蓬勃发展以及国家政策大力扶持的双重驱动力下,我国第三代半导体材料市场继续保持高速增长,总体市场规模已达到5.97亿元,同比增长47.3%。

   
根据Semi统计数据,2016年全球半导体材料整体销售额达到443亿美元,其中,半导体制造材料和封装材料市场规模分别为247亿美元和196亿美元。在所有半导体制造材料中,硅片及硅基材是最重要的半导体制造材料。近几年,全球半导体材料市场规模保持每年430-440亿美元的市场销售额,整体比较稳定。按全球地区分布来看,其中,中国台湾地区市场份额最大,为43.37亿美元,占比接近10%,亚洲地区(中国台湾地区、韩国、日本、中国大陆等国家与地区)占比之和为30.17%,成为全球最大的半导体材料市场。

预计未来三年中国第三代半导体材料市场规模仍将保持20%以上的平均增长速度,到2021年将达到11.9亿元。第三代半导体材料具有优越的性能和能带结构,广泛于射频器件、光电器件、功率器件等制造,目前已逐渐渗透5G通信和新能源汽车等新兴领域市场,被认为是半导体行业的重要发展方向。

    国内半导体投资不断,中国半导体材料市场持续增长:

澳门新萄京赌场网址,目前,全球70-80%的第三代半导体材料碳化硅产量来自美国。中美贸易摩擦持续发酵背景下,第三代半导体材料国产化替代进程望加速。

   
根据Semi数据,预计2017年到2020年期间,中国大陆将有26座新晶圆厂投产,整个投资计划占全球新建晶圆厂高达42%,成为全球新建投资最大的地区。我们认为晶圆制造厂的不断投产,将会带动半导体材料市场的持续增长。根据ICMtia数据,2016年中国半导体材料整体销售额达到648亿元,其中,半导体制造材料和封装材料市场规模分别为330亿元和318亿元。在半导体材料制造材料细分市场中,硅和硅基材料占比最大,2016年中国硅和硅基材料市场规模为118.9亿元,占比36%。

半导体材料:技术壁垒高,高端依赖进口

    半导体材料是产业基石,国产替代迫在眉睫:
在半导体材料领域,高端产品技术壁垒高,市场主要被美、日、欧、韩、中国台湾地区等少数国际大公司垄断。我国半导体材料在国际分工中多处于中低端领域,国内大部分产品自给率较低,主要依赖于进口,半导体材料关乎产业安全,国产替代迫在眉睫。在靶材方面,国内企业江丰电子已经具备较强的竞争力,江丰电子改变了中国半导体靶材完全依赖进口的局面,其产品已经打入主流国际市场;在大硅片方面,主要依赖进口,前六大厂商全球市占率超过90%,国内企业有新昇半导体,竞争力还明显不足;电子气体方面,国内雅克科技收购的科美特和江苏先科具备一定的研发能力,未来有望受益国内半导体市场发展;光刻胶方面,国内企业产品目前还主要用于PCB领域,代表企业有晶瑞股份、科华微电子;在工艺化学品方面,国内企业江化微、晶瑞股份有一定研发能力,竞争力正在逐步提升。我们认为受益于国家政策大力支持以及大基金和地方资本长期持续投入,国内半导体制造产业将逐步崛起,作为晶圆制造上游,国内半导体材料产业将会进入快速发展期。

半导体材料是指电导率介于金属与绝缘体之间的材料,半导体材料的电导率在欧/厘米之间,一般情况下电导率随温度的升高而增大。半导体材料是制作晶体管、集成电路、电力电子器件、光电子器件的重要材料。

    受益标的:江丰电子、雅克科技、晶瑞股份、江化微。

半导体材料市场可以分为晶圆材料和封装材料市场。其中,晶圆材料主要有硅片、光掩膜、光刻胶、光刻胶辅助设备、湿制程、溅射靶、抛光液、其他材料。封装材料主要有层压基板、引线框架、焊线、模压化合物、底部填充料、液体密封剂、粘晶材料、锡球、晶圆级封装介质、热接口材料。

   
风险提示:国内半导体产线投资力度和进度不及预期;国内半导体材料研发进度不及预期。

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半导体材料自给率低

在半导体材料领域,由于高端产品技术壁垒高,国内企业长期研发投入和积累不足,我国半导体材料在国际分工中多处于中低端领域,高端产品市场主要被欧美日韩台等少数国际大公司垄断,比如:硅片全球市场前六大公司的市场份额达90%以上,光刻胶全球市场前五大公司的市场份额达80%以上,高纯试剂全球市场前六大公司的市场份额达80%以上,CMP材料全球市场前七大公司市场份额达90%。

国内大部分产品自给率较低,基本不足30%,并且大部分是技术壁垒较低的封装材料,在晶圆制造材料方面国产化比例更低,主要依赖于进口。另外,国内半导体材料企业集中于6英寸以下生产线,目前有少数厂商开始打入国内8英寸、12英寸生产线。

大硅片:硅片也称硅晶圆,是最主要的半导体材料,主要包括抛光片、退火片、外延片、节隔离片和绝缘体上硅片,其中抛光片是用量最大的产品,其他的硅片产品也都是在抛光片的基础上二次加工产生的。硅晶圆片的市场销售额占整个半导体材料市场总销售额的32%~40%。

硅片直径主要有3英寸、4英寸、6英寸、8英寸、12英寸,目前已发展到18英寸等规格。直径越大,在一个硅片上经一次工艺循环可制作的集成电路芯片数就越多,每个芯片的成本也就越低。因此,更大直径硅片是硅片制各技术的发展方向。但硅片尺寸越大,对微电子工艺设各、材料和技术的要求也就越高。

硅片具有极高的技术壁垒,全球市场呈现出寡头垄断的格局,日本信越和SUMCO(由三菱硅材料和住友材料Sitix分部合并而来)一直占据主要市场份额,双方约各占30%左右,其他主要公司有德国Siltroni(c德国化工企业Wacker的子公司)、韩国LGSiltron、美国MEMC和台湾中美硅晶制品SAS四家公司。上述6家供应商合计占据全球90%以上的市场份额。

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目前,国内8寸的硅片生产厂商仅有有研新材、金瑞泓等少数厂商,远没有满足国内市场,12寸硅片目前基本上采用进口,过去可以说是国内半导体产业链上缺失的一环。

上海新阳参股的上海新昇实现300毫米半导体硅片的国产化。公司自2017年第二季度开始有挡片、空片、陪片等测试片的销售,并向中芯国际、上海华力微、武汉新芯等晶圆制造企业提供正片进行认证。

2018年一季度末,上海新昇300mm硅片正片通过上海华力微电子有限公司的认证并开始销售。2018年12月20日,上海新阳在互动平台上透露,上海新昇公司大硅片已通过中芯国际认证。上海新昇2018年底月产能达到10万片,2020年底前将实现月产30万片产能目标,最终将达到100万片的产能规模。

目前,硅片主流产品是12英寸,根据SUMCO的预测,300mm总需求将会从2018年的600万片/月增加到到2021年的720万片/月,复合增速约为6%。从2013-2018年,全球硅片出货量稳步增长,2018年全球硅片出货量为12733百万平方英尺,同比增长7.82%。

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超净高纯试剂:又称湿化学品,是指主体成分纯度大于99.99%,杂质离子和微粒数符合严格要求的化学试剂。主要以上游硫酸、盐酸、氢氟酸、氨水、氢氧化钠、氢氧化钾、丙酮、乙醇、异丙醇等为原料,经过预处理、过滤、提纯等工艺生产的得到纯度高产品。在半导体领域主要用于芯片的清洗和腐蚀,同时在硅晶圆的清洗中也起到重要作用。其纯度和洁净度对集成电路成品率、电性能及可靠性有十分重要的影响。

SEMI(国际半导体设备和材料协会)专门制定、规范超净高纯试剂的国际统一标准-SEMI标准。按照SEMI等级的分类,G1等级属于低档产品,G2等级属于中低档产品,G3等级属于中高档产品,G4和G5等级则属于高档产品。随着集成电路制作要求的提高,对工艺中所需的湿电子化学品纯度的要求也不断提高。对于半导体材料领域,12寸制程中湿电子化学品技术等级需求一般在G3级以上。

应用于半导体的超净高纯试剂,全球主要企业有德国巴斯夫,美国亚什兰化学、Arch化学,日本关东化学、三菱化学、京都化工、住友化学、和光纯药工业,台湾鑫林科技,韩国东友精细化工等,上述公司占全球市场份额的85%以上。

目前,国内生产超净高纯试剂的企业中产品达到国际标准且具有一定生产量的企业有30多家,国内超净高纯试剂产品技术等级主要集中在G2级以下,国内江化微、晶瑞股份等企业部分产品已达到G3、G4级别,晶瑞股份超纯双氧水已达G5级别,部分产品已经实现进口替代。

我国内资企业产超净高纯试剂在6英寸及6英寸以下晶圆市场上的国产化率已提高到80%,而8英寸及8英寸以上晶圆加工的市场上,其国产化率由2012年约8%左右缓慢增长到2014年的10%左右。超净高纯试剂产能方面,晶瑞股份产能3.87万吨,江化微产能3.24万吨。

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电子气体:电子气体在电子产品制程工艺中广泛应用于薄膜、蚀刻、掺杂等工艺,被称为半导体、平面显示等材料的“粮食”和“源”。电子特种气体又可划分为掺杂气、外延气、离子注入用气、LED用气、蚀刻用气、化学汽相沉淀用气、载运和稀释气体等几大类,种类繁多,在半导体工业中应用的有110余种电子气体,常用的有20-30种。

电子特种气体行业集中度高,主要企业有美国空气化工、美国普莱克斯、德国林德集团、法国液化空气和日本大阳日酸株式会社,五大气体公司占有全球90%以上的市场份额,上述企业也占据了我国电子特种气体的主要市场份额。

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