半導(dǎo)體行業(yè)離不開這些材料，國產(chǎn)替代正當時
半導(dǎo)體工藝復(fù)雜，技術(shù)壁壘極高。芯片生產(chǎn)大體可分為硅片制造、芯片制造和封裝測試 三個流程。其中硅片制造包括提純、拉單晶、磨外圓、切片、倒角、磨削、CMP、外延 生長等工藝，芯片制造包括清洗、沉積、氧化、光刻、刻蝕、摻雜、CMP、金屬化等工 藝，封裝測試包括減薄、切割、貼片、引線鍵合、模塑、電鍍、切筋成型、終測等工藝。 整體而言，硅片制造和芯片制造兩個環(huán)節(jié)技術(shù)壁壘極高。
材料之于半導(dǎo)體的重要性
半導(dǎo)體原材料是集成電路產(chǎn)業(yè)的基石，處于整個行業(yè)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)體材料主要應(yīng)用于晶圓制造與芯片封裝環(huán)節(jié)，具有產(chǎn)業(yè)規(guī)模大、細分領(lǐng)域多、技術(shù)門檻高、更新速度快等特點。
產(chǎn)業(yè)規(guī)模大：根據(jù)SEMI的統(tǒng)計，2021年全球晶圓制造材料的市場規(guī)模為404億美元，占半導(dǎo)體材料整體市場的63%；封裝材料的市場為239億美元，占整體的37%。
細分領(lǐng)域多：從晶圓裸片到芯片成品，中間需要經(jīng)過氧化、濺鍍、光刻、刻蝕、離子注入、以及封裝等上百道特殊的工藝步驟，集成電路生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)均要用到半導(dǎo)體原材料。其中晶圓制造環(huán)節(jié)所用到的材料包括硅片、光刻膠、光刻膠配套試劑、濕電子化學(xué)品、電子氣體、CMP拋光材料、以及靶材等，從市場份額來看，在所有這些晶圓制造材料中，硅片市占最大，約33%，其次是電子氣體和光刻機及配套試劑；芯片封裝材料包括封裝基板、引線框架、樹脂、鍵合絲、錫球、以及電鍍液等，同時類似濕電子化學(xué)品中又包含了酸、堿等各類試劑，細分子行業(yè)多達上百個，從市場份額來看，半導(dǎo)體封裝材料中，封裝基板占比最大（約40%），其次是引線框架和鍵合線。
技術(shù)門檻高：半導(dǎo)體材料的技術(shù)門檻一般要高于其他電子及制造領(lǐng)域相關(guān)材料，其具備純度要求高、工藝復(fù)雜等特征，在研發(fā)過程中需要下游對應(yīng)產(chǎn)線進行批量測試。同時由于芯片制造過程的不同、下游廠商對材料使用需求的不同等因素，導(dǎo)致對應(yīng)材料的參數(shù)也有所差異。
更新速度快：歸根結(jié)底，半導(dǎo)體材料也是伴隨著工藝節(jié)點的進步而發(fā)展起來的一大領(lǐng)域，隨著工藝越來越先進，對半導(dǎo)體材料的等級要求也越來越高，包括潔凈度、純度等。如果半導(dǎo)體材料等級達不到要求，則會影響最終芯片的性能、穩(wěn)定性和良率。
數(shù)據(jù)的爆炸式增長、5G、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)和擴展現(xiàn)實都需要體積更小、功效更高的芯片。為了應(yīng)對半導(dǎo)體行業(yè)的復(fù)雜性和對改進性能的持續(xù)需求，在半導(dǎo)體的眾多產(chǎn)業(yè)鏈中，材料變得比以往任何時候都更重要。材料的質(zhì)量和水平直接決定了芯片的性能好壞。
國際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會（SEMI）的數(shù)據(jù)顯示，2021年全球半導(dǎo)體材料市場的規(guī)模，達到了643億美元，較2020年的555億美元增加88億美元，同比增長15.9%，再創(chuàng)新高。
國際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會的數(shù)據(jù)還顯示，在去年的半導(dǎo)體材料市場，晶圓制造材料市場的規(guī)模為404億美元，同比增長15.5%；封裝材料市場的規(guī)模為239億美元，同比增長16.5%。
去年全球半導(dǎo)體材料市場的規(guī)模大幅擴大，主要是得益于芯片需求的增加和廠商擴大規(guī)模。國際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會的總裁兼CEO Ajit Manocha就表示，在芯片需求強勁和行業(yè)擴大產(chǎn)能的推動下，2021年全球半導(dǎo)體材料市場罕見的大幅增長。
Ajit Manocha還透露，向數(shù)字化轉(zhuǎn)型加快，對電子產(chǎn)品的需求也大幅增加，所有半導(dǎo)體材料領(lǐng)域，在去年都出現(xiàn)了兩位數(shù)或高個位數(shù)的增長。
中國為全球最大半導(dǎo)體市場，國產(chǎn)化提升大勢所趨
復(fù)盤半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展歷史，共經(jīng)歷三次轉(zhuǎn)移。第一次轉(zhuǎn)移：1973 年爆發(fā)石油危機，歐美 經(jīng)濟停滯，日本趁機大力發(fā)展半導(dǎo)體行業(yè)，實施超大規(guī)模集成電路計劃。1986 年，日本 半導(dǎo)體產(chǎn)品已經(jīng)超越美國，成為全球第一大半導(dǎo)體生產(chǎn)大國；第二次轉(zhuǎn)移：20 世紀 90 年度，日本經(jīng)濟泡沫破滅，韓國通過技術(shù)引進實現(xiàn) DRAM 量產(chǎn)。與此同時，半導(dǎo)體廠 商從 IDM 模式向設(shè)計+制造+封裝模式轉(zhuǎn)變，催生代工廠商大量興起，以臺積電為首的 中國臺灣廠商抓住了半導(dǎo)體行業(yè)垂直分工轉(zhuǎn)型機遇；第三次轉(zhuǎn)移：2010 年后，伴隨國內(nèi)手機廠商崛起、貿(mào)易摩擦背景下國家將集成電路的發(fā)展上升至國家戰(zhàn)略，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈 逐漸向國內(nèi)轉(zhuǎn)移。
中國為全球最大半導(dǎo)體市場，占比約 1/3。隨著中國經(jīng)濟的快速發(fā)展，在手機、PC、可 穿戴設(shè)備等消費電子，以及新能源、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等新興領(lǐng)域的快速推動下，中國半 導(dǎo)體市場快速增長。據(jù) WSTS 數(shù)據(jù)顯示，2021 年全球半導(dǎo)體銷售達到 5559 億美元，而 中國仍然為全球最大的半導(dǎo)體市場，2021 年銷售額為 1925 億美元，占比 34.6%。
國產(chǎn)化率極低，提升自主能力日益緊迫。近年來，隨著產(chǎn)業(yè)分工更加精細化，半導(dǎo)體產(chǎn) 業(yè)以市場為導(dǎo)向的發(fā)展態(tài)勢愈發(fā)明顯。從生產(chǎn)環(huán)節(jié)來看，制造基地逐步靠近需求市場， 以減少運輸成本；從產(chǎn)品研發(fā)來看，廠商可以及時響應(yīng)用戶需求，加快技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)品 迭代。我國作為全球最大的半導(dǎo)體消費市場，半導(dǎo)體封測經(jīng)過多年發(fā)展在國際市場已經(jīng) 具備較強市場競爭力，而在集成電路設(shè)計和制造環(huán)節(jié)與全球領(lǐng)先廠商仍有較大差距，特 別是半導(dǎo)體設(shè)備和材料。SIA 數(shù)據(jù)顯示，2020 年國內(nèi)廠商在封測、設(shè)計、晶圓制造、材 料、設(shè)備的全球市占率分別為 38%、16%、16%、13%、2%，半導(dǎo)體材料與設(shè)備的國產(chǎn) 替代重要性日益凸顯。
競爭格局高度集中，國內(nèi)廠商加速追趕
CMP 拋光液市場，美國 Carbot 是國際龍頭，安集科技為國內(nèi)龍頭。目前全球拋光液市 場主要由美日廠商壟斷，美國 Cabot、美國 Versum、日本日立、日本 Fujimi 和美國陶氏杜邦五家美日廠商占據(jù)全球拋光液近八成的市場份額，安集科技僅占約 3%。國內(nèi)市場 中，美國 Cabot 占約 64%，安集科技市占率為 22%。
安集科技為國產(chǎn) CMP 拋光液龍頭，國內(nèi)市場占有率超兩成。公司 2015-2016 年先后承 擔兩個“02 專項”項目，專注于持續(xù)優(yōu)化 14nm 技術(shù)節(jié)點以上產(chǎn)品的穩(wěn)定性，測試優(yōu)化 14nm 及以下產(chǎn)品的技術(shù)節(jié)點，開發(fā)用于 128 層以上 3D NAND 和 19/17nm 以下技術(shù)節(jié)點 DRAM 用銅及銅阻擋層拋光液。目前公司 CMP 拋光液 13-14nm 技術(shù)節(jié)點上實現(xiàn)規(guī)模化 量產(chǎn)，下游客戶包括中芯國際、長江存儲、臺積電、華虹半導(dǎo)體等主流晶圓廠商。
全球拋光墊市場“一家獨大”，國產(chǎn)替代穩(wěn)步前進。當前全球拋光墊市場主要由美國的 陶氏杜邦壟斷，市占率高達 79%，其他公司如美國 Cabot、日本 Fujimi、日本 Hitachi 等 市占率在 5%以內(nèi)。內(nèi)資企業(yè)中，鼎龍股份、江豐電子和萬華化學(xué)具備相應(yīng)的生產(chǎn)力。 其中，鼎龍股份為國內(nèi)拋光墊龍頭企業(yè)，生產(chǎn)的拋光墊意在對標美國陶氏杜邦集團。隨 著國內(nèi)晶圓廠擴張，需求提升，為確保供應(yīng)鏈的穩(wěn)定，內(nèi)資企業(yè)迎來發(fā)展潮。
