半导体行业研究报告专题三:产业链介绍之上游半导体材料

来源: 网络 发布时间:2023-05-05

在上游晶圆制造材料中,硅片占比最高,为35%;电子气体排名第2,占比13%;掩膜版排名第3,占比12%,光刻胶占比6%;光刻胶配套材料占比8%;湿电子化学品占比7%;CMP抛光材料占比6%;靶材占比2%。

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硅片:材料端第一大板块

硅片是晶圆制造材料中占比最高的板块,占35%,目前全球半导体硅片以12英寸为主,全球8英寸硅片2022Q1出货量约600万片/月,12英寸硅片2022Q1出货量接近800万片/月。

 

目前硅片市场国产化率仅约13%,日本信越化学和Sumco、台湾Global Wafer、德国Siltronic、韩国SK Siltron等龙头企业占据了86.6%的份额,国内以沪硅产业、立昂微、TCL中环为代表。

 

沪硅产业:国内半导体硅片龙头,率先实现12英寸硅片自主化的企业,全球市占率2.7%,国内17%;

立昂微:国内重掺硅片龙头,产品主要为8英寸硅片,正在向12英寸布局,全球市占率1.6%,国内11.2%;

TCL中环:全球第一大光伏级单晶硅片出货商、全球最大高效N型光伏级单晶硅片制造商和出货商,全球市占率2.2%,国内15.6%。

 

目前全球硅片龙头为日本信越化学,在全球硅晶圆制造市场的份额高达30%,常年位居第一,公司早在2001年就在全球率先实现了12英寸晶圆的量产,是全球最大的12寸硅晶圆生产供应商,占全球产能的27%,且其能制造出11N(99.999999999%)的纯度与均匀的结晶构造的单晶硅,在全世界处于领先水平。

 

电子特气:竞争格局分散

电子气体在材料中排名第2,占比13%,有几十种气体,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,国内公司众多,竞争格局分散。

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目前电子特气市场国产化率仅约12%,美国空气化工Air Products、德国林德Linde、法国液化空气Air Liquide、以及日本大阳日酸TAIYO NIPPON SANSO等龙头占据了88%的市场份额,国内代表企业为华特气体、雅克科技等。

 

华特气体为国内特种气体龙头,主要产品包括高纯六氟乙烷、高纯四氟化碳、高纯二氧化碳、高纯一氧化碳、光刻气等约230余种特种气体,有20种产品实现了进口替代,是我国唯一通过ASML认证的气体公司,还进入了英特尔、美光科技、德州仪器、海力等企业供应链体系,公司产品主要用于蚀刻、清洗等环节。

 

此外,中船特气是国内电子特种气体销售收入规模最大的企业,三氟化氮、六氟化钨的产能排名全球前列。根据集成电路材料产业技术创新联盟调研数据,2021年国内CR20电子特种气体收入规模为80.7亿元,其中,中船特气收入为14.9亿元、市场份额为18.5%,稳居国内第一。

 

其中,中船特气在集成电路领域市场份额为28%,也是位居国内企业第一。

 

全球电子特气龙头为美国空气化工,公司是全球最大的氢气、氮气供应商。

 

 

掩膜版:想象空间有限

掩膜版在材料中排名第3,占比12%,国内的掩膜版厂商的技术能力主要集中在芯片封测用掩膜版以及100nm节点以上的晶圆制造用掩膜版,与国际领先企业有着较为明显的差距。

 

当前掩膜版国产化率不到20%,日本SKE、HOYA、DNP、TOPPAN等,美国 Photronics等龙头占据了80%以上的市场份额,国内企业中,清溢光电是国内成立最早、规模最大的掩膜版生产企业之一,公司已实现250nm半导体芯片用掩膜版的量产,正在推进180nm半导体芯片用掩膜版的客户测试认证;路维光电在高端的G11(最新一代液晶面板)掩膜版领域打破了国外垄断,其产品主要用于平板显示类产品,半导体产品占比较小。

 

半导体芯片掩膜版领域,主要参与者为晶圆厂自行配套的掩膜版工厂和独立第三方掩膜版生产商,根据SEMI的统计数据,2019年在半导体芯片掩膜版市场,晶圆厂自行配套的掩膜版工厂占据65%的份额。

 

从这个角度来看,虽然国产替代逻辑较强(库存周期最长不超过九个月),但是高进度的掩膜版晶圆厂会选择自己生产,第三方掩膜版企业难以分到足够的市场份额,低精度的掩膜版市场规模相对较小而且竞争格局以海外巨头为主,想要切份额的难度不低,未来想象空间较为有限。

 

 

光刻胶:EUV光刻胶尚无技术突破

光刻胶是第四大半导体材料,占比6%,分为g线光刻胶(436nm)、i线光刻胶(365nm)、KrF光刻胶(248nm)、ArF光刻胶(193nm)、EUV光刻胶(13.5nm)等,国内企业主要在低端g/i线光刻胶产品上有些突破,ArF光刻胶正处于研发或客户测试阶段,EUV光刻胶尚无技术突破。

 

目前光刻胶市场国产化率小于13%,日本合成橡胶(JSR)、东京应化(TOK)、信越化学与富士电子材料,美国杜邦等龙头占据了87%的市场份额,国内代表企业有北京科华、晶瑞电材、南大光电等。

 

北京科华(彤程新材)可量产g/i线光刻胶、KrF光刻胶,其为g线光刻胶龙头,国内市占率达60%;晶瑞电材可量产g/i线光刻胶,Krf光刻胶已实现量产出货,Arf光刻胶正在研发中;南大光电已有两款ArF光刻胶产品分别在下游客户存储芯片50nm和逻辑芯片55nm技术节点上通过认证。

 

日本合成橡胶(JSR)为全球光刻胶龙头,半导体光刻胶产品覆盖从g线到EUV多种品类。其中g线和i线光刻胶被用于关键和非关键领域应用,KrF和ArF光刻胶被用于影像超关键领域,公司在EUV光刻胶领域主攻10nm及以下制程工艺。目前JSR正在研发和销售适用于5nm及以下制程的EUV光刻胶,以维持和扩大公司在先进光刻材料的市场份额。

 

 

CMP抛光液:关键材料之一

抛光液在半导体材料中占6%左右,是CMP技术中的决定性因素之一,其性能直接影响被加工工件表面的质量以及抛光加工的效率。

 

长期以来,全球化学机械抛光液市场被美日企业所垄断,美国卡博特(Cabot)、日本日立(Hitachi)、日本FUJIMI、慧瞻材料(Versum)等龙头占据了65%左右的市场份额,中国市场国产化率小于20%,代表企业如安集科技。

 

安集科技目前化学机械抛光液已在130-28nm技术节点实现规模化销售,14nm技术节点产品已进入客户认证阶段,10-7nm技术节点产品正在研发中,年产16000吨,国内市占率13%左右。