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国产半导体材料,边补短板边“掘金”

半导体 材料

根据SEMI数据显示,2022年全球半导体材料市场年增长率为8.9%,营收达727亿美元,超越2021年创下668亿美元的市场最高纪录。

从产品品类来看,2022年全球晶圆制造材料和封装材料营收分别达到447亿美元和280亿美元,同比分别增长10.5%和6.3%;其中,以半导体硅片、电子特气和光罩等领域在晶圆制造材料市场中增长表现最为稳健,另外有机基板领域的增长则大幅带动了整个封装材料市场的成长。

从区域市场来看,中国大陆排名第二,排名第一的是中国台湾。

01

中国半导体材料市场增速显著

得益于近年来中国大陆大力发展半导体制造业,晶圆制造产品持续提升,中国大陆半导体材料市场规模持续快速增长。

2020年中国大陆半导体材料市场规模达97.63亿美元,跃居全球第二,同比增长12.0%,是当年全球增幅最高的市场。

2021年中国大陆半导体材料市场规模达119.3亿美元,首次突破100亿美元,同比增长21.9%,高于全球增速。

2022年中国大陆半导体材料市场规模达129.7亿美元,在半导体材料市场排名中位居第二,同比增长7.3%。

历经多年发展,中国已实现了大多数半导体材料的布局或量产,但是从整体来看中国半导体材料国产化率大约只有15%。其中,晶圆制造材料国产化率<15%,封装材料国产化率<30%,尤其在高端领域几乎完全依赖进口。可见,在半导体材料领域还存在着极大的市场空间。

02

国产半导体材料:短板明显

半导体材料按应用环节划分,可分为前端晶圆制造材料和后端封装材料两大类。

首先看晶圆制造材料的市场格局:

主要的晶圆制造材料包括:硅片、电子特种气体、光刻胶及配套试剂、湿电子化学品、抛光材料、靶材、光掩膜版等。晶圆制造材料细分市场分散,规模偏小,唯独硅片占近35%市场份额,位居材料之首,其次为电子气体占比约13%,光掩模占比约12%,其余光刻胶配套化学品、抛光材料、光刻胶、湿电子化学品、靶材等材料占比均小于10%,规模偏小。

2022年,全球晶圆制造材料销售额为447亿美元,同比增长10.5%,占全球半导体材料市场销售额的61.5%。国内企业目前在电子特种气体、硅片、湿电子化学品、CMP抛光液等领域有所突破,但在高端光刻胶、CMP抛光垫等领域进展较慢。

硅片

半导体硅片市场由全球前五大硅片厂商垄断,包括日本的信越化学和SUMCO、中国台湾环球晶圆、德国Siltronic和韩国SK Siltron。

国内半导体硅片行业起步较晚,相比于国际成熟的硅片供应商,国内硅片厂商的弱势贯穿技术到成本,市场份额还很小。6英寸及以下硅片目前已实现50%以上的国产化率,8英寸硅片国产化率约33%,12英寸硅片目前已初步填补国内市场空白,国产化率占到10%左右。沪硅产业、西安奕斯伟材料、上海超硅、TCL中环、立昂微、中欣晶圆等公司都已经批量出货12英寸硅片。

电子特种气体

目前全球市场主要被美国空气化工AirProducts、德国林德Linde、法国液化空气AirLiquide,以及日本大阳日酸TAIYONIPPONSANSO四家公司占据。

在电子特种气体领域,中国相关企业数量众多,包括金宏气体、华特气体、南大光电、雅克科技、凯美特气等,竞争激烈。然而至今,中国仅能生产约20%的品种,主要集中在集成电路的清洗、蚀刻、光刻等工艺环节,掺杂、沉积等工艺的特种气体仅有少部分品种取得突破。

光刻胶

在半导体光刻胶市占率排名中,前五位除了美国杜邦,其余四家均为日本企业,分别是合成橡胶(JSR)、东京应化(TOK)、信越化学和富士电子。其中JSR、TOK的产品可以覆盖所有半导体光刻胶品种,尤其在高端EUV市场高度垄断。

日本政府也在持续深化对该国芯片行业的投资。近日,日本政府支持的日本投资公司(JIC)同意以约9093亿日元(折合约64亿美元)收购日本光刻胶巨头JSR。

再看中国市场,中国大陆半导体光刻胶高度依赖进口。从国产化程度来看,PCB光刻胶中的湿膜光刻胶,几乎能做到50%以上国产,LCD光刻胶中的彩色光刻胶和黑色光刻胶,只有5%左右能实现国产替代;半导体光刻胶中的KrF、ArF作为高端光刻胶,中国的市占率仅1%,而更高端的EUV光刻胶目前处于研发阶段,布局企业有北京科华、上海新阳、南大光电、晶瑞电材、容大感光、江苏博观、同益股份等。

湿电子化学品

全球湿电子化学品竞争格局主要分为三个板块,分别为欧美传统老牌企业:德国巴斯夫(BASF)、E-Merck、美国杜邦、霍尼韦尔等;日本企业三菱化学、京都化工、日本合成橡胶、住友化学等;韩国、中国大陆及中国台湾企业东友、江化微、东应化等,三个板块市占比分别为31%、29%、39%。

中国的湿电子化学品行业起步晚,目前在中低端市场已发展成熟,广泛应用于太能电池生产环节,市场竞争激烈;在湿电子化学品的高端产品上,国产化率仅10%左右,显示面板、半导体等行业的需求仍然依赖进口。

抛光材料

从CMP材料的细分市场来看,抛光液和抛光垫的市场规模占比最大。从全球企业竞争格局来看,全球抛光液和抛光垫市场长期被美国和日本企业所垄断。抛光液代表企业包括卡博特、VersumMaterials、日立、富士美、陶氏化学等,抛光垫主要被陶氏化学垄断。

中国CMP抛光材料产业起步慢,企业数量少,规模较小,仅有少数企业能实现量产,在市占率方面也与国外厂商有相当大的差距。抛光液的国产化情况略好于抛光垫,安集科技是国内最大的抛光液材料公司,鼎龙控股是抛光垫的领头企业。

靶材

日本日矿金属、美国霍尼韦尔、日本东曹和美国普莱克斯四家占据全球80%的市场份额,聚焦高端靶材产品领域。

国内厂商竞争集中在中低端产品领域,技术相较于国际先进水平差别较大,目前国内靶材企业有江丰电子、阿石创、隆华科技等,市场份额在1%—3%左右。

光掩膜版

在光刻技术中,掩膜版是一重要用例。全球来看,掩膜版厂商主要集中在日本和美国,包括日本Toppan(凸版印刷)、日本DNP(大日本印刷)、美国Photronics(福尼克斯)、日本HOYA(豪雅)、韩国LG-IT(LGInnotek,LG集团子公司)等厂商。

国内的掩膜版制造主要集中在少数企业和部分科研院所,包含中科院微电子所、中科院半导体所、电子科技13所、无锡中微光掩膜、深圳清溢光电等。

再看封装材料的市场格局:

主要的封装材料包括:引线框架、封装基板、陶瓷材料、键合金丝、塑封材料等。封装材料中,封装基板占比最高,为48%;引线框架、键合丝、包封材料、陶瓷基板、芯片粘接材料分列第2-6名,占比分别为15%、15%、10%、6%和3%。

2022年,全球封装材料销售额为280亿美元,同比增长6.3%,占全球半导体材料市场销售额的38.5%。

引线框架

中国引线框架市场供给端主要被日本厂商所主导,住友、新光、大日本印刷、凸版印刷、三井等国际大厂占据全球引线框架市场主要份额,本土厂商供应量远不能满足国内外市场需求。

中国大部分厂商以生产冲压引线框架为主,在更为高端的蚀刻引线框架方面,仅有康强电子、华洋科技、新恒汇、立德半导体、芯恒创半导体等少数厂商可以生产,与外资厂商相比产能也有所不足,目前中国蚀刻引线框架主要从日本进口,自给率较低。

封装基板

全球封装基板的主要生产商集中于中国台湾、韩国和日本三地,行业呈现寡头垄断格局。 全球前十大封装基板厂商分别为欣兴集团、Ibiden、三星机电、景硕科技、南亚电路、神钢、信泰电子、大德、京瓷、日月光。

封装基板产品有别于传统PCB,高加工难度与高投资门槛是封装基板的两大核心壁垒。国内企业多为后发进入的PCB厂,封装基板品类集中在WBBGA、FCCSP等类别封装基板,先进基板如FCBGA基板、有源元件埋入基板等仍属蓝海市场。国内的相关厂商有深南电路、珠海越亚和兴森科技。

陶瓷材料

陶瓷封装材料,电子封装材料的一种,用于承载电子元器件的机械支撑、环境密封和散热等功能,仍严重依赖进口。国外的主要厂商为京瓷、国瓷材料、三环集团等。

中国大陆厂商包括富乐华(日本Ferrotec控股)、博敏电子、威斯派尔等。

键合金丝

中国键合丝市场仍主要被德国、韩国、日本厂商占据,主要厂商:贺利氏、日铁、田中、铭凯益(MKE);本土厂商产品相对单一或低端,中国大陆厂商包括一诺电子、万生合金、达博有色、铭沣科技、康强电子。

塑封材料

塑封材料的主要国际厂商有住友、昭和电工、信越化学,中国大陆厂商包括华海诚科、中新泰合、无锡创达。

芯片粘接材料

中国半导体芯片粘接材料主要供应商同样以德国和日本厂商为主,包括汉高、日立化成、住友、京瓷、信越化学等。中国的代表企业为德邦科技。

03

国产厂商迎来黄金发展期

近年来,得益于国内晶圆厂迎来扩产高峰,半导体材料产业取得了长足的进步,半导体材料厂商也迎黄金发展期。

多家材料厂商营收、利润双增

2022年沪硅产业实现营业收入为36亿元,较上年同期增长45.95%;归属于上市公司股东净利润为3.2亿元,较上年同期增长122.45%;归属于上市公司股东的扣除非经常性损益的净利润为11524.88万元,较上年同期的-13163.78万元实现扭亏为盈。

2022年江丰电子实现营业收入23.24亿元,同比增长45.80%;归属于上市公司股东的净利润2.65亿元,同比增长148.72%;归属于上市公司股东的扣除非经常性损益的净利润2.18亿元,同比增长186.50%。

安集科技去年实现营业收入10.77亿元,同比增长56.82%;实现归母净利润3.01亿元,同比增长140.99%;实现扣非归母净利润3亿元,同比增长229.78%。

南大光电也实现营业和利润同比增长,其2022年营业收入15.81亿元,同比增长60.62%;归母净利润1.87亿元,同比增长37.07%;扣非归母净利润1.26亿元,同比增长78.39%。

奔赴IPO

据了解,2022年约有50家半导体企业成功上市,其中就包括去年上市的有研硅、路维光电和天岳先进。

根据张通社不完全统计,截至2023年1月31日,共有94家半导体企业“正在审核中”,募资金额共计1512.428亿元;另有79家半导体企业正在进行上市辅导。

已进行上市辅导的材料企业有21家,分别包括久策气体、德尔科技、恒坤股份、志橙半导体、中图科技、普诺威、科利德、龙图光罩、麦斯克、珠海越亚、兴福电子、天诺光电、松元电子、天科合达、鑫华半导体、同光股份以及富乐华等。

可见,在奔赴IPO的企业中,越来越多半导体材料板块的公司纷纷赶赴资本市场。

04

捷报频传

大硅片是突破口

在硅片领域,大硅片为国产厂商的突破口。

目前国内从事8/12英寸大硅片业务的公司主要包括中欣晶圆、金瑞泓、中环股份、山东有研、郑州合晶、宁夏银和,上海超硅、嘉兴国晶半导体、徐州鑫晶半导体等。

中国12英寸大硅片近年来突破明显,在产能提升、正片销售与客户认证等方面都在加速突破。以上海新昇为例,目前已完成30万片/月产能的建设,合360万片/月,为国内代表性12英寸大硅片厂。中环股份透露数据显示,截至2021年底,其12英寸半导体硅片产能为17万片/月,至2022年底产能约30万-35万片/月。在国产替代的大趋势之下,国产8-12英寸硅片迎来巨大的机遇。

光刻胶打破“护城河”

在光刻胶方面,国产光刻胶公司加快了技术研发和产业化进程,取得了一系列重大突破,打破了日本在高端光刻胶市场的“护城河”。

今年6月2日,国产光刻胶大厂南大光电在互动平台上称,公司开发了多款ArF光刻胶在下游客户处验证,制程覆盖28nm~90nm。不过目前南大光电的ArF光刻胶还在试验阶段,离量产上市还有一段距离。

除了南大光电,其他国产企业在光刻胶方面也取得了一定的成果。比如,北京科华在KrF光刻胶方面已经实现了批量供应,其产品已经应用于存储芯片50nm和逻辑芯片55nm技术节点,并且正在开发ArF光刻胶。此外还有苏州瑞红、深圳容大、上海新阳、彤程新材等都在不同种类的光刻胶研发上取得一定成绩。

CMP材料破局

近年来,随着中国晶圆厂持续扩产扩建等因素,中国CMP抛光材料需求持续增长。安集科技成功打破国外厂商对CMP抛光液的高度垄断,全球市占率不断提升(2021年为5%),中国大陆市占率更是增速迅猛,提升到30.8%,实现了从0到1的国产替代突破。

鼎龙股份已实现技术突破,掌握CMP抛光垫全套核心技术,率先打破外企垄断,打入国内主流晶圆厂供应链,使国内CMP抛光垫市场,由外企绝对垄断的竞争格局产生变化。

05

抓紧窗口期

当前是本土材料企业难得的窗口期。半导体材料需要长期、稳定、小批量供货后才会通过认证。认证周期通常需要1~2年时间。新建晶圆厂为材料企业实现国产替代迎来窗口期,该段时间是本土半导体材料进行国产替代的最佳时机。

国内半导体厂商应该聚焦半导体材料供应链的各个短板,充分发挥自身科技创新实力,承接攻关任务,加大半导体材料核心产品布局力度,实现技术快速积累突破和业绩爆发。

尽管国内厂商在半导体材料领域占比较小,但是随着企业的研发投入以及持续布局,未来将占据一席之地。在未来的发展过程中,5G、汽车、大数据等市场的发展将起着一定的推动作用,国产半导体材料的实力有望快速提升。

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