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2022半導(dǎo)體行業(yè)研究報(bào)告

2022-09-21
來源: 行業(yè)研究報(bào)告

  一,、景氣度持續(xù)向上,,半導(dǎo)體材料國產(chǎn)替代空間廣闊

  (一)半導(dǎo)體材料是產(chǎn)業(yè)底層基礎(chǔ),,全球市場規(guī)模近 600 億美元

  半導(dǎo)體材料處于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈上游,,是整體半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的底層基礎(chǔ)。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈整體可被分為上,、中,、下游三個(gè)板塊,其中上游為半導(dǎo)體的支撐產(chǎn)業(yè),,由半導(dǎo)體材料和半導(dǎo)體設(shè)備 構(gòu)成,;中游為半導(dǎo)體制造產(chǎn)業(yè)鏈,包含 IC 的設(shè)計(jì),、制造和封測三個(gè)環(huán)節(jié),,其生產(chǎn)的產(chǎn)品主要包括集成電路、分立器件、光電子器件和傳感器,;下游則為半導(dǎo)體的具體應(yīng)用領(lǐng)域,,涉及消費(fèi) 電子、移動(dòng)通信,、新能源,、人工智能和航空航天等領(lǐng)域。半導(dǎo)體制造企業(yè)又可以根據(jù)運(yùn)作模式分為 IDM(Integrated DeviceManufacture)和 Foundry 兩種,,IDM 是指集芯片設(shè)計(jì),、制造、封裝測試到銷售等多個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)于一身的垂直整合模式,,能夠協(xié)同優(yōu)化各個(gè)環(huán)節(jié),,充分發(fā)掘技術(shù)潛力,代表企業(yè)有三星,、德州儀器(TI),;Foundry 是指只負(fù)責(zé)制造環(huán)節(jié)的代工廠模式,該類 模式不承擔(dān)由市場調(diào)研失誤或產(chǎn)品設(shè)計(jì)缺陷所帶來的決策風(fēng)險(xiǎn),,但相對前者更受制于公司間的競爭關(guān)系,,代表企業(yè)包括臺(tái)積電、格羅方德和中芯國際等,。在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中,,半導(dǎo)體材料位 于上游發(fā)揮著其特有的產(chǎn)業(yè)支撐作用,是整體半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的底層基礎(chǔ),。

  根據(jù)半導(dǎo)體制造的工藝流程,,半導(dǎo)體材料可以被分為制造材料和封裝材料兩大類。制造材 料主要包括硅片,、化合物半導(dǎo)體,、光刻膠、光掩模,、電子特氣,、CMP 材料、濺射靶材和濕電 子化學(xué)品,,用于 IC 制造,;封裝材料主要包括封裝基板、鍵合金絲,、引線框架,、塑封材料等等, 用于 IC 封裝測試,。

  全球半導(dǎo)體材料市場規(guī)模持續(xù),,中國大陸成為全球第二大半導(dǎo)體材料市場。根據(jù) SEMI 統(tǒng)計(jì),,2015 年全球半導(dǎo)體材料市場規(guī)模 433 億美元,,2020 年達(dá)到 553 億美元,年復(fù)合增速達(dá) 5.01%,,其中晶圓制造材料復(fù)合增速達(dá) 7.78%,。2021 年全球半導(dǎo)體材料市場預(yù)計(jì)可達(dá)到 565 億 美元,同比增長 4.82%,,繼續(xù)保持增長趨勢,。分地域看,2020 年中國臺(tái)灣地區(qū)半導(dǎo)體材料市 場規(guī)模為 123.8 億美元,,繼續(xù)位居全球第一,,中國大陸市場規(guī)模超過韓國達(dá) 97.63 億美元,躍居全球第二,,其次是韓國市場規(guī)模為 92.31 億美元,,前三占比合計(jì)超總市場規(guī)模的一半。

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  晶圓制造材料占比逐步提高,,硅片是最大的半導(dǎo)體材料單一市場,。從半導(dǎo)體材料結(jié)構(gòu)分布來看,2020 年晶圓制造材料規(guī)模達(dá) 349 億美元,,占總材料比重從 2015 年的 55%增長到 2020 年的 63%,。根據(jù) SEMI 數(shù)據(jù),2020 年硅片市場規(guī)模達(dá) 122 億美元,,占據(jù)晶圓制造材料總規(guī)模的 35%,,遠(yuǎn)超其他制造材料穩(wěn)居第一,是最大的半導(dǎo)體材料單一市場,,電子特氣和光掩模市場規(guī)模位列第二,、三位,分別為 45 和 42 億美元,,而其他制造材料占比均不足 10%,。

  (二)國產(chǎn)替代空間廣闊,大陸市場規(guī)模超 100 億美元

  中國大陸半導(dǎo)體材料市場規(guī)模增速遠(yuǎn)超全球平均水平,。2020 年,,中國大陸半導(dǎo)體材料市 場規(guī)模全球占比為 17.65%,相較 2016 年上升了 7.65 個(gè)百分點(diǎn),,僅次于中國臺(tái)灣(22.39%) 位列全國第二,。回望 2009-2019 年全球半導(dǎo)體材料銷售額,,中國大陸半導(dǎo)體材料銷售額從 32.70 億美元增長至 86.90 億美元,,年復(fù)合增長率為 10.27%,,同比增速整體高于全球。根據(jù) SEMI 統(tǒng)計(jì),,2020 年中國大陸市場規(guī)模同比增速達(dá) 12%,,高出全球增速 7.1 個(gè)百分點(diǎn),市場增長勢頭強(qiáng)勁,。

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  國內(nèi)廠商加速布局,,諸多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)從 0 到 1 突破,半導(dǎo)體材料有望迎來國產(chǎn)化突破,。由于高端產(chǎn)品的技術(shù)壁壘,,我國半導(dǎo)體材料多集中于中低端領(lǐng)域。而自中美貿(mào)易摩擦以來,,半導(dǎo) 體材料國產(chǎn)化的訴求愈發(fā)強(qiáng)烈,。迎合國內(nèi)對高端半導(dǎo)體材料日益增長的需求,國內(nèi)半導(dǎo)體材料 企業(yè)加速布局產(chǎn)品技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)能擴(kuò)張,。雅克科技,、滬硅產(chǎn)業(yè)、南大光電等均募資投入研發(fā)制造,。(1)雅克科技非公開發(fā)行不超過 12 億元加速半導(dǎo)體關(guān)鍵材料光刻膠及光刻膠配套試劑的研發(fā),,投資 2.88 億元擴(kuò)大集成電路新型材料球形硅微粉的產(chǎn)能。(2)滬硅產(chǎn)業(yè)定向募集 50 億 元用于 300mm 高端硅片研發(fā),、300mm 高端硅基材料研發(fā),,加快高端半導(dǎo)體材料研發(fā)進(jìn)度。(3) 南大光電研發(fā) ArF 光刻膠產(chǎn)品并于 2021 年底建成投產(chǎn),,可實(shí)現(xiàn)年化 25 噸產(chǎn)能,,保證集成電 路制造材料的有效供應(yīng)。

  (三)全球晶圓廠擴(kuò)產(chǎn)趨勢下,,半導(dǎo)體材料景氣度持續(xù)向上

  制程的進(jìn)步推動(dòng)半導(dǎo)體材料價(jià)值量增加,,需求相應(yīng)進(jìn)一步提升。摩爾定律是指集成電路上可容納的元器件的數(shù)目,,約每隔 18-24 個(gè)月便會(huì)增加一倍,,性能也將提升一倍。在摩爾定律下,,芯片工藝制程的技術(shù)節(jié)點(diǎn)不斷向前邁進(jìn),,半導(dǎo)體制造材料的成本也不斷上升,從而推動(dòng)半 導(dǎo)體材料的需求提升,。根據(jù) IBS 數(shù)據(jù)顯示,,每當(dāng)向前推進(jìn)一個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí),流片成本將提升 50%,, 其中很大部分是由于半導(dǎo)體制造材料價(jià)值提升所致,。以光掩模為例,,在 16/14nm 制程中,所用掩模成本在 500 萬美元左右,,到 7nm 制程時(shí),,掩膜成本迅速升至 1500 萬美元。

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  全球晶圓廠擴(kuò)產(chǎn)趨勢明顯,,大陸新增產(chǎn)能尤為可觀,拉動(dòng)半導(dǎo)體材料需求,。根據(jù) SEMI 數(shù)據(jù)顯示,,2017-2020 年全球新增半導(dǎo)體產(chǎn)線共計(jì) 62 條,其中中國大陸有 26 條產(chǎn)線,,占比超 40%,。此外,全球半導(dǎo)體制造商將于 2021 年底前開始建設(shè) 19 座新的高產(chǎn)能晶圓廠,,并在 2022 年再開工建設(shè) 10 座,,以滿足市場對芯片的加速需求。其中,,中國和中國臺(tái)灣地區(qū)將各建有 8 座,,處于全球新建晶圓廠數(shù)量領(lǐng)先地位,其次是美洲緊隨其后,,共建有 6 座,。在 8 英寸晶圓方 面,SEMI 預(yù)計(jì) 2021 年全球 8 英寸晶圓廠設(shè)備支出將進(jìn)一步擴(kuò)大,,逼近 40 億美元,,而中國大陸將以 200mm的產(chǎn)能居全球領(lǐng)先地位,其市場份額將達(dá)到 18%,,其次是日本和中國臺(tái)灣地區(qū),, 分別達(dá)到 16%。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(dòng)上游半導(dǎo)體材料需求。

  二,、需求推動(dòng)下硅片量價(jià)齊升,,國產(chǎn)替代蓄勢待發(fā)

  (一)硅片是半導(dǎo)體制造的基石,,高純度大尺寸為主流方向

  硅片是以多晶硅為原材料,,利用單晶硅制備方法形成硅棒,而后經(jīng)過切割而來,。一方面,, 硅材料具備單向?qū)щ娞匦?、熱敏特性、光電特性,、摻雜特性等優(yōu)良性能,,可生長成為大尺寸高 純度晶體,契合下游半導(dǎo)體應(yīng)用需求,;另一方面,,硅材料以二氧化硅和硅酸鹽方式廣泛存在于礦物、巖石中,,儲(chǔ)量豐富,、獲取成本低,故而成為當(dāng)下應(yīng)用最廣泛,、最重要的半導(dǎo)體基礎(chǔ)材料,。硅作為第一代半導(dǎo)體材料,占據(jù)目前絕大部分應(yīng)用市場份額,。從半導(dǎo)體器件的產(chǎn)值來看,, 全球 95%以上的半導(dǎo)體器件和 99%以上的集成電路采用硅作為襯底材料。雖然第二代和第三 代材料相比其存在一定的優(yōu)勢,,但目前來看,,硅材料在相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)依然會(huì)維持其主流半導(dǎo)體材料的地位。

  根據(jù)晶胞的排列方式,,硅可被劃分為單晶硅和多晶硅,。其中,單晶硅的晶胞是有序,、有 規(guī)律的,,而多晶硅的晶胞是無序、無規(guī)律的,。相比于多晶硅,,單晶硅由于其晶胞規(guī)則有序,導(dǎo) 電能力較強(qiáng),,同時(shí)光電轉(zhuǎn)換效率更高,,被廣泛應(yīng)用于太陽能和電子領(lǐng)域。從制作工藝來講,,多 晶硅是單晶硅的上游材料,,單晶硅棒是利用直拉法或區(qū)熔法對多晶硅的原子結(jié)構(gòu)進(jìn)行重組而獲 得。上游多晶硅原料的主要成本為電力,,國內(nèi)半導(dǎo)體硅料的主要廠商為黃河水電,,國際企業(yè)主要有德國瓦克。

  硅片根據(jù)其下游應(yīng)用可以主要分為半導(dǎo)體硅片和光伏硅片,,半導(dǎo)體硅片比光伏硅片的要 求更高,,其中純度為最大不同,,純度要求決定制作工藝的難易。光伏領(lǐng)域同時(shí)使用單晶硅及多晶硅,,純度要求為 99.9999%左右(4-6N),,由于對純度、曲翹度等參數(shù)要求較低,,其制造過 程也相對簡單,。半導(dǎo)體領(lǐng)域只使用單晶硅,隨著其制程的不斷縮小,,芯片制造工藝對硅片缺陷 密度與缺陷尺寸的容忍度也在不斷降低,,要求其純度達(dá)到 99.999999999%(11N)以上,以通 過國際主流晶圓廠的審核認(rèn)證,。半導(dǎo)體硅片技術(shù)要求高,,疊加下游需求旺盛因素,,通常附加值 也較高,,因此更具投資潛力。

  成本驅(qū)動(dòng)下,,半導(dǎo)體硅片呈現(xiàn)向大尺寸發(fā)展趨勢,,但 300mm 級半導(dǎo)體硅片在長時(shí)間內(nèi)依 然會(huì)保持主流地位。半導(dǎo)體硅片是圓形,,因此也叫“硅晶圓”或者“晶圓”,。晶圓是芯片制造 的“基底”,所有的芯片都是在這個(gè)“基底”上制造,,根據(jù)不同尺寸主要分為 300mm(12 英 寸),、200mm(8 英寸)、150mm(6 英寸),、125mm(5 英寸),、100mm(4 英寸)等規(guī)格。一方面,,更大尺寸的硅片意味著可制造的芯片數(shù)量更多,,相應(yīng)的生產(chǎn)效率更高;另一方面,,由 于硅片是圓形,,因此制造方形芯片時(shí)不可避免地會(huì)浪費(fèi)硅片圓形邊緣,圓形半徑越大,,邊緣浪 費(fèi)將更低,,300mm 半導(dǎo)體硅片可使用面積達(dá)到 200mm 硅片兩倍以上,可使用率達(dá)到 2.5 倍左 右,。因此,,硅片尺寸越大,,對晶圓廠意味著更低的生產(chǎn)成本。自 1970 年研發(fā)出 50mm 尺寸起,, 每隔 5 年左右半導(dǎo)體硅片尺寸便向前發(fā)展一個(gè)等級,,并于 2000 年前后發(fā)展到 300mm 等級。目前,,450mm 硅片由于投資數(shù)額巨大且目前良率不理想,,所以目前主流硅片還將維持在 300mm 等級。

 ?。ǘ┬枨笸苿?dòng)下硅片量價(jià)齊升,,2021 硅晶圓出貨面積預(yù)計(jì)創(chuàng)新高

  下游需求帶動(dòng)硅片需求持續(xù)增長,2021 年出貨面積將創(chuàng)新高,,硅片價(jià)格將保持高位,。半 導(dǎo)體硅片在半導(dǎo)體制造材料中占比為 37%,是占比最高的半導(dǎo)體材料,。90%的芯片都需要硅片 作為基礎(chǔ),,所以半導(dǎo)體硅片市場規(guī)模與半導(dǎo)體市場規(guī)模變化趨勢具有一致性。隨著半導(dǎo)體市場 規(guī)模的增長,,對應(yīng)全球硅片出貨面積從 2011 年的 90 億平方英寸增至 2020 年的 125 億平方英 寸,,CAGR 為 3.7%。從硅片價(jià)格來看,,自 2011 年開始,,全球半導(dǎo)體硅片價(jià)格因產(chǎn)能過剩持續(xù) 下滑,直至 2016 年拐點(diǎn)出現(xiàn),,2017 年重回上升通道,,2019 年價(jià)格升至 0.95 美元/平方英寸??紤]后疫情時(shí)代下各應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Ω黝愋酒枨筇嵘?,硅片供?yīng)持續(xù)緊張,全球半導(dǎo)體硅片大廠 陸續(xù)展現(xiàn)漲價(jià)意愿,。2020 年 12 月,,環(huán)球晶圓表示公司目前全產(chǎn)能滿載,并透露已調(diào)漲 300mm 晶圓現(xiàn)貨價(jià),,其余產(chǎn)品現(xiàn)貨價(jià)也將逐步調(diào)漲,。2021 年 3 月全球第一大半導(dǎo)體硅片廠商信越化 學(xué)宣布從 2021 年 4 月起對其所有硅產(chǎn)品的銷售價(jià)格提高 10%-20%,主要是原材料金屬硅的 成本上升和中國市場需求的強(qiáng)勁增長導(dǎo)致供應(yīng)短缺,??紤]到全球晶圓廠大幅擴(kuò)產(chǎn)帶來的增量需求,預(yù)計(jì)硅片價(jià)格仍將保持高位。

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  12 英寸硅片出貨量比重超過 60%,,未來仍將繼續(xù)提升,。隨著終端芯片的先進(jìn)制程占比持續(xù)增加,對 12 英寸硅片的需求也相應(yīng)擴(kuò)張,,全球 12 英寸半導(dǎo)體硅片占總體出貨量的比重從 2010 年的 50%增至 2020 年的 63%,,整體呈現(xiàn)穩(wěn)定上升趨勢。由此可預(yù)計(jì)未來下游晶圓廠將繼 續(xù)集中于 12 英寸硅片的研發(fā)和擴(kuò)產(chǎn),,12 英寸硅片出貨占比還將進(jìn)一步增加,。

  晶圓廠大幅擴(kuò)產(chǎn),隨著新增產(chǎn)能釋放硅片需求也將繼續(xù)增長,。據(jù) SEMI 統(tǒng)計(jì),,全球半導(dǎo)體制造商將在今年年底前開始建造 19 座新的高產(chǎn)能晶圓廠,并在 2022 年再開工建設(shè) 10 座,,這 29 家晶圓廠的設(shè)備支出預(yù)計(jì)在未來幾年將超過 1400 億美元,,以 200mm 尺寸晶圓等效計(jì)算, 這 29 家晶圓廠每月可生產(chǎn) 260 萬片,。根據(jù)芯思想統(tǒng)計(jì),,截止到 2021Q2,中國內(nèi)地 12 英寸,、8 英寸和 6 英寸及以下的晶圓制造線共有 200 條,,已經(jīng)投產(chǎn)的 12 英寸晶圓制造線有 27 條,,合計(jì) 裝機(jī)月產(chǎn)能約 118 萬片,,已經(jīng)投產(chǎn)的 8 英寸晶圓制造線共有 28 條,合計(jì)裝機(jī)月產(chǎn)能約 120 萬 片,;已經(jīng)投產(chǎn)的 6 英寸及以下晶圓制造線裝機(jī)產(chǎn)能約 400 萬片約當(dāng) 6 英寸產(chǎn)能,。在建未完工、 開工建設(shè)或簽約的 12 英寸晶圓制造線 29 條,,相關(guān)投資金額高達(dá) 6000 億元,,規(guī)劃月產(chǎn)能達(dá) 132 萬片,在建未完工,、開工建設(shè)或簽約的 8 英寸晶圓制造線 10 條,,規(guī)劃產(chǎn)能 27 萬片/月,預(yù)計(jì) 2022-2023 年將迎來新增產(chǎn)能集中釋放,。

 ?。ㄈ┬袠I(yè)格局呈寡頭壟斷,國產(chǎn)替代蓄勢待發(fā)

  全球半導(dǎo)體硅片行業(yè)市場主要由四家廠商占據(jù),,占比高達(dá) 86.6%,,整體呈現(xiàn)寡頭壟斷格 局。半導(dǎo)體硅片行業(yè)市場集中度較高,,根據(jù) SEMI 數(shù)據(jù),,2020 年全球前五大半導(dǎo)體硅片廠商 分別為日本的信越化學(xué),、日本盛高(SUMCO)、中國臺(tái)灣地區(qū)的環(huán)球晶圓,、德國 Siltronic AG 以 及韓國的 SK Siltron,。其中,日本的信越化學(xué)和 SUMCO 合計(jì)份額為 49.04%,,前五大廠商一共 占據(jù)全球半導(dǎo)體硅片市場超過 85%的份額,,但相較 2019 年市場占比總和有所下降。2021 年 2 月,,環(huán)球晶圓公開收購 Siltronic AG 50.8%股份,,按合并后營收規(guī)模來看,環(huán)球晶圓市場份額 居第二位,,占比 26.26%,,此后半導(dǎo)體硅片市場寡頭變?yōu)樗募摇?/p>

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  國內(nèi)硅片企業(yè)加速追趕,國產(chǎn)替代空間巨大,。目前全球各半導(dǎo)體硅片大廠已陸續(xù)實(shí)現(xiàn) 8 英寸和 12 英寸半導(dǎo)體硅片的量產(chǎn),,且正在積極研發(fā) 12 英寸以上的更大尺寸的硅片。而我國目 前只有極少企業(yè)擁有 12 英寸的半導(dǎo)體硅片制造技術(shù),,國產(chǎn)化率不足 1%,,8 英寸硅片國產(chǎn)化率僅達(dá) 10%,國內(nèi)晶圓廠的硅片國產(chǎn)替代需求十分旺盛,。隨著硅片市場需求的逐步擴(kuò)大和半導(dǎo)體硅片制作技術(shù)的不斷突破,,國內(nèi)廠商持續(xù)擴(kuò)張產(chǎn)能,滬硅產(chǎn)業(yè),、中環(huán)股份和立昂微為國內(nèi)硅片制造龍頭,,產(chǎn)銷逐年上漲。

  立昂微是我國較早一批專業(yè)從事半導(dǎo)體硅片和半導(dǎo)體功率器件研發(fā),、生產(chǎn)和銷售的企業(yè)之 一,,主營業(yè)務(wù)包括半導(dǎo)體硅片、半導(dǎo)體功率器件,、化合物半導(dǎo)體射頻芯片三大板塊,,以產(chǎn)業(yè)鏈 上下游一體化作為核心競爭優(yōu)勢。立昂微子公司浙江金瑞泓,、衢州金瑞泓主要從事 8 英寸及以 下半導(dǎo)體硅片業(yè)務(wù),,主要產(chǎn)品包括硅研磨片、硅拋光片,、硅外延片等,;子公司金瑞泓微電子主 要從事 12 英寸半導(dǎo)體硅片業(yè)務(wù)。就具體規(guī)格而言,公司 6 英寸硅片產(chǎn)線長期處于滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn) 狀態(tài),,8 英寸硅片產(chǎn)線的產(chǎn)能充分釋放,,12 英寸硅片在關(guān)鍵技術(shù)、產(chǎn)品質(zhì)量以及客戶供應(yīng)上 取得重大突破,,并預(yù)計(jì)將在 2021 年底達(dá)到年產(chǎn) 180 萬片規(guī)模的產(chǎn)能,。營收方面,2017-2020 年公司半導(dǎo)體硅片業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)的收入占主營業(yè)務(wù)收入的比例分別為 52.30%,、65.62%,、64.21%和 65.6%。

  三,、國產(chǎn)光刻膠技術(shù)有所突破,,供需矛盾下迎來新機(jī)遇

  (一)光刻膠是半導(dǎo)體制造關(guān)鍵材料,,產(chǎn)業(yè)鏈涉及范圍廣泛

  光刻膠又稱光致抗蝕劑,,由成膜劑、光敏劑,、溶劑和添加劑等主要化學(xué)品成分和其他助劑組成,,是半導(dǎo)體制造的關(guān)鍵性材料。光刻膠通常應(yīng)用在光刻工藝中,,光刻工藝歷經(jīng)硅片表面脫水烘烤,、旋轉(zhuǎn)涂膠、軟烘,、曝光,、曝光后烘烤、顯影,、堅(jiān)膜烘烤,、顯影檢查等工序,。在光 刻過程中,,光刻膠被均勻涂布在襯底上,經(jīng)過曝光,、顯影與刻蝕等工藝,,將掩膜版上的圖形轉(zhuǎn)移到襯底上,形成與掩膜版完全對應(yīng)的幾何圖形,。光刻工藝約占整個(gè)芯片制造成本的 35%,, 耗時(shí)占整個(gè)芯片工藝的 40-50%,是半導(dǎo)體制造中最核心的工藝,。

  根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域的不同,,光刻膠可分為 PCB 光刻膠、LCD 光刻膠和半導(dǎo)體光刻膠。其中,, PCB 光刻膠的技術(shù)壁壘最低,,主要包括干膜光刻膠、濕膜光刻膠和光成像阻焊油墨,,應(yīng)用于 微細(xì)圖形加工中,。LCD 光刻膠主要包括彩色光刻膠和黑色光刻膠、觸摸屏光刻膠,、TFT-LCD 光 刻膠,,可被用于制備彩色濾光片,沉積 ITO 制作等,。半導(dǎo)體光刻膠的技術(shù)門檻較高,,具體可 被細(xì)分為 g 線、i 線,、KrF,、ArF 和 EUV 線,隨著其曝光波長依次遞減其極限分布率依次上升,, 從而可適用于更加先進(jìn)的芯片制程,。

  (二)半導(dǎo)體光刻膠市場規(guī)模近 20 億美元,海外企業(yè)長期壟斷

  全球光刻膠市場整體呈持續(xù)擴(kuò)張趨勢,。根據(jù) Cision 統(tǒng)計(jì),,全球整體光刻膠市場規(guī)模 2019 年達(dá)到 91 億美元,預(yù)計(jì) 2022 年全球市場可達(dá)到 105 億美元的市場規(guī)模,,年均復(fù)合增長率達(dá)到 5%,。從結(jié)構(gòu)占比看,半導(dǎo)體光刻膠占比最高,,達(dá)到 27%,, LCD 和 PCB 光刻膠比例相當(dāng),占 比均為 24%,。

  半導(dǎo)體光刻膠市場增速高于整體,,尤其高端半導(dǎo)體光刻膠需求旺盛,中國半導(dǎo)體光刻膠 市場高速增速,。近 5 年,,全球半導(dǎo)體光刻膠市場呈快速增長趨勢,市場規(guī)模從 2015 年的 13 億美元提高到 2020 年的約 21 億美元(不包括 EUV 光刻膠),,其中負(fù)膠和 g 線光刻膠市場規(guī) 模增長幅度較小,,高端半導(dǎo)體光刻膠 ArF、KrF 光刻膠市場規(guī)模占比逐步提升,,合計(jì)占比超過 總體的 75%,。中國半導(dǎo)體光刻膠市場規(guī)??焖僭鲩L,從 2015 年約 10 億元提高到 2020 年的約 25 億元,,復(fù)合增速達(dá)到 20%,。

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  在半導(dǎo)體光刻膠細(xì)分領(lǐng)域,日本市場仍具有較高話語權(quán),,尤其是 ArF 光刻膠和 EUV 光 刻膠領(lǐng)域,。日本 JSR、信越化學(xué),、東京應(yīng)化和住友化學(xué)占據(jù) ArF 光刻膠市場前四,,市占率分別 為 25%、23%,、20%和 15%,,合計(jì)市場份額高達(dá) 83%。而在 EUV 光刻膠領(lǐng)域,,日本企業(yè)合計(jì) 市場占比近 90%,,掌握極高主導(dǎo)權(quán),其中日本 JSR 作為可實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的廠商之一,,將于 2021 年 10 月底完成對美國 Inpria 的收購,,繼續(xù)增強(qiáng)技術(shù)優(yōu)勢。Inpria 一直致力于開發(fā)基于金屬的 EUV 光刻膠,,該金屬基光刻膠在干蝕刻過程中的圖案轉(zhuǎn)移性能方面優(yōu)于傳統(tǒng)光刻膠,,非常適合半導(dǎo) 體量產(chǎn)工藝。此外,,在 g/i 線光刻膠和 KrF 光刻膠,,日本也分別占據(jù)全球 64%和 74%的份額。

  (三)供需關(guān)系變化帶來新機(jī)遇,,國產(chǎn)替代迎來機(jī)遇期

  放眼全球市場,,晶圓擴(kuò)產(chǎn)增與先進(jìn)制程占比提升增加光刻膠需求,海外供應(yīng)鏈不穩(wěn)定加 劇供需緊張關(guān)系,。從需求端來看,,光刻工藝是芯片制作過程中不可缺少的一環(huán),光刻膠在半 導(dǎo)體制造材料中占有穩(wěn)定比例,,光刻膠及光刻膠輔助材料合計(jì)占比可達(dá)總成本的 14%,。隨著 下游各大晶圓廠紛紛擴(kuò)產(chǎn),對半導(dǎo)體光刻膠的需求也相應(yīng)逐年提升,。此外,隨著芯片制程逐漸 往先進(jìn)制程發(fā)展,,高價(jià)值量的 ArF,、KrF 光刻膠市場占比也會(huì)相應(yīng)提升,,從而帶動(dòng)整個(gè)光刻膠市場規(guī)模的進(jìn)一步增長。2021 年 2 月 13 日,,日本福島地震事件使信越化學(xué)在當(dāng)?shù)氐?KrF 生產(chǎn) 線受到較大破壞,,導(dǎo)致其對中國大陸多家一線晶圓廠限制供貨 KrF 光刻膠,并通知對更小規(guī) 模晶圓廠停止供貨 KrF 光刻膠,,反映出海外供應(yīng)鏈給供給端帶來的不穩(wěn)定性,。

  半導(dǎo)體光刻膠行業(yè)過去主要面臨原材料、設(shè)備,、技術(shù)和客戶認(rèn)證四大壁壘,。原材料壁壘 和設(shè)備壁壘主要是指光刻膠上游產(chǎn)業(yè)鏈的資源主要被海外壟斷,國內(nèi)供給和定價(jià)受限,,以致前 期投資規(guī)模巨大,。除進(jìn)口基本原料外,大部分光刻膠專用試劑和配方由于技術(shù)限制目前無法實(shí) 現(xiàn)國產(chǎn)化,。高端光刻設(shè)備方面,,荷蘭 ASMAL、韓國 NIKON,、CANON 三家大廠實(shí)現(xiàn)寡頭壟 斷,,市場規(guī)模合計(jì)占比超九成且定價(jià)昂貴,單臺(tái) EUV 光刻機(jī)售價(jià)可超過 1 億歐元,,致使國內(nèi) 高端光刻機(jī)面臨嚴(yán)重短缺的局面,。技術(shù)壁壘是進(jìn)入光刻膠行業(yè)的最大壁壘,主要是指研發(fā)光刻 膠產(chǎn)品所面臨的各種難題,,包括差異化需求的產(chǎn)品配方,,高品質(zhì)的化學(xué)品用料以及復(fù)雜的工藝 過程和嚴(yán)格的參數(shù)結(jié)果要求等等??蛻粽J(rèn)證壁壘主要在于企業(yè)打破技術(shù)壁壘之后會(huì)面臨較長的 客戶認(rèn)證周期,,認(rèn)證周期和下游客戶對原有生產(chǎn)廠商的黏性無疑給光刻膠生產(chǎn)廠商帶來較大的 資金壓力。

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  國內(nèi)半導(dǎo)體光刻膠企業(yè)主要有晶瑞電材,、南大光電,、北京科華、上海新陽和徐州博康,。晶瑞電材是老牌半導(dǎo)體光刻膠供應(yīng)商之一,,其 i 線光刻膠近年來持續(xù)向中芯國際等企業(yè)供貨, KrF 光刻膠正在客戶驗(yàn)證階段(已完成中試),,ArF 高端光刻膠研發(fā)工作于 2020 年下半年已正 式啟動(dòng),。南大光電專注于 ArF 光刻膠的研發(fā)與生產(chǎn),其年產(chǎn) 25 噸 ArF 光刻膠生產(chǎn)線已于 2021 年 7 月通過專家組績效評價(jià)驗(yàn)收,。北京科華是唯一被 SEMI 列入全球光刻膠八強(qiáng)的中國光刻膠 公司,,國內(nèi)客戶包括中芯國際,、上海華力微電子等主流集成電路企業(yè),在 G/I 線和 KrF 高端光 刻膠已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),,ArF 光刻膠項(xiàng)目還仍在推進(jìn)中,。上海新陽 KrF 厚膜膠已通過下游客戶驗(yàn)證并取得訂單,ArF 光刻膠尚處于客戶認(rèn)證當(dāng)中,。徐州博康 KrF 光刻膠已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),,并開始小批量 供應(yīng) ArF 光刻膠。關(guān)于 EUV 光刻膠,,目前北京科華進(jìn)入早期研發(fā)階段,,晶瑞電材、南大光電 等大部分企業(yè)還沒有相關(guān)研發(fā)計(jì)劃,。

  四,、光掩模是光刻工藝底片,臺(tái)灣市場規(guī)模領(lǐng)跑多年

 ?。ㄒ唬┕庋谀J枪饪坦に嚨灼?,主流發(fā)展趨勢為高精度

  光掩模是指微電子制造中光刻工藝所使用的圖形轉(zhuǎn)移工具或母版,其功能類似于傳統(tǒng)照 相機(jī)的“底片”,。在光刻步驟,,利用掩膜版上已設(shè)計(jì)好的圖案,通過顯影,、刻蝕,、脫模、清洗 等環(huán)節(jié)進(jìn)行圖形復(fù)制,,從而實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn),。根據(jù)光掩模基板的制作材料不同,,可將光掩模分為 石英基板和蘇打基板等,;根據(jù)光掩模的用途不同,可將其分為半導(dǎo)體光掩模,、平板顯示光掩模,、 電路板光掩模和觸控用光掩模等。

  光掩模主要由透光的基板和不透光的遮光膜組成,,石英基板和鉻為主流選擇,。基板材料 包括樹脂基板和玻璃基板,,其中由石英玻璃制成的基板具有高純度,、反射率、低熱膨脹率的特 點(diǎn),,在使用環(huán)境上相對于其他材料對工藝生產(chǎn)環(huán)境的要求較低,、壽命較長,,主要應(yīng)用于集成電 路和平板顯示器等領(lǐng)域,。在光掩模玻璃基板需求量材料分布占比中,,石英玻璃占比不斷提升, 由 2015 年的 27%提升至 2020 年的 42%,。在光掩模制造成本中,,直接材料占比達(dá) 67%,而基 板占直接材料的比重高達(dá) 90%,,因此基板占光掩??傊圃斐杀镜谋壤蛇_(dá) 60.3%。遮光膜可分 為乳膠遮光膜和硬質(zhì)遮光膜(包括鉻,、硅,、氧化鐵),其中鉻精度最高,,耐用性更好,,廣泛應(yīng) 用于平板顯示、IC(集成電路),、印刷線路板和精細(xì)電子元器件,。

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  (二)半導(dǎo)體光掩模市場持續(xù)增長,,中國臺(tái)灣市場規(guī)模最大

  下游硅晶圓需求和芯片制程的進(jìn)步推動(dòng)半導(dǎo)體光掩模市場不斷擴(kuò)張,。從下游應(yīng)用需求占比來看,光掩模具體應(yīng)用于 IC,、LCD,、OLED 和 PCB 等領(lǐng)域,其中光掩模在 IC 領(lǐng)域需求占 比最高,,達(dá) 60%,,其次為 LCD(液晶顯示屏)領(lǐng)域,達(dá) 23%,??紤]到全球晶圓廠擴(kuò)產(chǎn)大勢, 對半導(dǎo)體光掩模的需求有望將進(jìn)一步增長,。此外,,隨著半導(dǎo)體芯片工藝制程的技術(shù)節(jié)點(diǎn)不斷邁進(jìn),晶圓線寬不斷減小,,同體積芯片所能容納基礎(chǔ)單元結(jié)構(gòu)更多,,所需要的光掩模數(shù)量也相應(yīng)增加。

  中國臺(tái)灣是半導(dǎo)體光掩模最大市場,。2019 年,,全球半導(dǎo)體光掩模市場整體呈增長態(tài)勢,,規(guī)模為 41 億美元,2022 年預(yù)計(jì)達(dá) 44 億美元,。從地區(qū)分布來看,,2019 年全球前三大半導(dǎo)體光 掩模市場依次為中國臺(tái)灣、韓國和北美,,占比分別為 37.92%,、20.91%和 19.33%。2012 年以來,, 中國臺(tái)灣一直是半導(dǎo)體光掩模最大市場,。近年來中國臺(tái)灣和大陸地區(qū)為全球晶圓主要擴(kuò)產(chǎn)地,而在光掩模下游客戶選取供應(yīng)商時(shí),,除了考量質(zhì)量和價(jià)格因素外,,運(yùn)輸成本和交貨速度也是光 掩模制造商的一大競爭力因素。

  (三)美日企業(yè)主導(dǎo)全球市場,,國內(nèi)企業(yè)奮起直追

  半導(dǎo)體光掩模競爭格局為美日龍頭企業(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?、大日本印刷和日本凸版印刷,其中福尼克斯的市場份額約為 13億美元,,約占總市場規(guī)模的 35%,,CR3 合計(jì)占據(jù) 85%的市場份額。由于各大廠對于光掩模的 生產(chǎn)技術(shù)實(shí)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,。

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  近年來,,國內(nèi)一些企業(yè)通過不斷的技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)品升級,開始追趕海外龍頭企業(yè)的研究 步伐,。清溢光電是國內(nèi)成立最早,、規(guī)模最大的光掩模生產(chǎn)企業(yè)之一,主要從事光掩模的研發(fā),、 設(shè)計(jì),、生產(chǎn)和銷售業(yè)務(wù)。2020 年公司實(shí)現(xiàn)營業(yè)收入 4.87 億元,同比增長 1.57%,,實(shí)現(xiàn)歸母凈 利潤 0.76 億元,,同比增長 8.55%。公司主營業(yè)務(wù)根據(jù)基材不同分為石英掩膜版,、蘇打掩膜版,, 占比分別為 82.13%和 16.98%。半導(dǎo)體光掩模方面,,其深圳工廠當(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(jì)未來量產(chǎn)能力由 0.25um 提升至 0.13um 工藝的量產(chǎn)能力,。

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