本期分析师：
张佳忆
零贰壹研究院
资深分析师
前言
半导体是电子芯片中不可或缺的关键组成部分，能为各种电子设备，如智能手机、汽车、笔记本电脑、电视、洗衣机和游戏机等提供电路支持。然而，在过去一年中，芯片短缺现象导致了消费电子产品制造业的大规模停产，特别是在汽车生产行业中影响尤为严重。由于缺乏芯片供应，多家汽车制造商宣布减产。半导体材料产业也是整个集成电路产业链的上游，是整个行业的基石。
半导体材料的品质将直接影响集成电路产品的性能，因此半导体关键材料的稳定供应与半导体制造企业的生产活动密切相关。对半导体市场及整个产业的发展也将产生决定性的影响。
行业现状
根据国际半导体产业协会(SEMI)发布的数据显示，2015年至2019年全球半导体材料市场规模呈现波动趋势，受整个半导体产业大环境的影响。2019年，全球半导体材料市场规模约为521.4亿美元，同比下降了1.12%。但是，2020年受到全球半导体产品强烈需求的影响，市场规模达到了553亿美元，超过了2018年的水平。而到了2021年，市场继续稳步增长，增幅约为6%，市场规模达到了587亿美元。此外，SEMI数据显示，半导体材料在整个半导体产业中的占比约为12%-17%。因此，随着全球半导体需求的增长，半导体材料市场也将持续稳定增长。
目前国内半导体产业链中，半导体材料产业是发展相对滞后的领域，尤其是晶圆制造材料的部分产品对进口的依赖甚至超过90%。从生产环节来看，制造基地逐步向需求市场靠近，可以减少部分运输成本，厂商可以及时响应用户需求，加快技术研发和产品迭代，这为相关产品的国产化提供了巨大的市场空间。因此，加强半导体材料领域的技术研发和产业布局，提高国产化水平，是当前国内半导体产业发展的重要方向。
中国半导体材料产业的竞争力和国产化进展可以根据细分产品的情况分为三个层次。第一层是技术标准已经达到全球领先水平的部分产品，本土产线已经能够进行大量供货，例如CMP抛光液、湿电子化学品、溅射靶材、封装基板和引线框等。第二层是个别产品技术标准达到全球领先水平，本土生产线能够进行小批量供货，例如电子特种气体和掩膜版等。第三层虽然取得了一些技术突破，但与国际一流水平仍存在较大差距，例如光刻胶和8寸以上湿电子化学品等。
这三个层次的形成主要是由于不同材料产业的进入壁垒、中国企业进入该产业的时间和技术积累的不同。
材料
光刻胶
光刻胶是一种重要的图形转移介质，利用光照反应后的溶解度差异，将掩膜版图形转移至衬底上。在电子制造领域，光刻胶广泛应用于微细图形线路的制作，扮演着关键的角色。光刻工艺的成本约占整个芯片制造成本的35%，并且占用整个芯片工艺的40-60%的时间，是半导体制造中最为核心的工艺之一。然而，高端的EUV光刻胶目前主要由日本和美国企业所掌握，而在中国大陆方面，仅实现了KrF光刻胶的量产，而ArF光刻胶产品仍处于下游客户验证阶段，未能形成实际的量产能力。同时，最高端的EUV光刻胶技术储备几乎为零。
掩膜板
掩膜版是半导体芯片制造过程中的关键组成部分，用于在光刻过程中将设计图形转移到硅晶圆片上。它通常也被称为光罩、光掩膜或光刻掩膜版。在整个芯片制造过程中，需要进行多次光刻，每次光刻都需要使用一块掩膜版，而每块掩膜版的质量都会影响光刻的精度和质量。全球主要的晶圆制造厂商，例如Intel、Globalfoundries、IBM、TSMC、UMC、Samsung等，都拥有自己的掩膜版生产工厂，以满足其芯片制造过程中的需求。然而，近年来，随着一些60纳米及90纳米以上制程的低端产品需求的增加，外包生产掩膜版的趋势也变得越来越明显。
靶材
在半导体芯片中，单元器件内部由衬底、绝缘层、介质层、导体层和保护层等组成。其中，介质层、导体层甚至保护层都需要采用溅射镀膜工艺。在集成电路领域中，镀膜用靶材主要包括铝靶、钛靶、铜靶、钽靶、钨钛靶等。靶材的纯度要求非常高，一般要求在5N（99.999%）以上。目前，日本和美国的靶材制造巨头占据了全球约90%的半导体芯片用靶材市场份额。而德国的世泰科公司则几乎垄断了全球半导体芯片用钽靶材的钽粉原料和钽靶坯的供应。在国内方面，江丰电子、有研新材等国内靶材制造企业近年来正在快速崛起，已在全球市场上占有一席之地。然而，半导体芯片制造企业对其靶材合格供应商的认证过程非常严格，且各家认证模式也各不相同。大多数供应商都难以承受认证过程中的巨大资金和时间成本。因此，芯片制造企业对引入新的供应商并不感兴趣，新的行业参与者没有太多进入市场的机会。这使得该行业高度集中。
抛光材料
抛光材料主要分为抛光垫、抛光液、调节器和清洁剂。其中，抛光垫和抛光液占据了抛光材料市场的绝大部分份额，超过80%。抛光垫通常由聚氨酯或聚酯与饱和聚氨酯混合而成，而抛光液则由超细固体粒子研磨剂（如纳米级二氧化硅、氧化铝粒子等）、表面活性剂、稳定剂和氧化剂等成分组成。全球抛光垫市场份额超过90%的份额被陶氏公司垄断，而日本的Fujimi、慧瞻材料、美国的卡博特、韩国的ACE等公司占据了全球抛光液市场的大部分份额。国内的安集科技填补了国产产品在抛光液领域的空白，鼎龙股份则正在积极开拓抛光垫市场，并努力追赶世界领先水平。随着芯片制程和封装技术的不断进步，抛光材料的需求也将进一步提升。
电子特气
半导体芯片的生产过程中需要使用各种特种气体，这些气体被称为电子特气。电子特气可以按照气体的化学成分分为通用气体和特种气体，也可以按照用途分为掺杂气体、外延用气体、离子注入气、发光二极管用气、刻蚀用气、化学气相沉积气和平衡气等。在中国市场中，华特气体、金宏气体、南大光电和雅克科技等企业是第一梯队，它们的市场份额占比为7.1%。这些企业已经具备了规模化生产能力，并在某些细分领域具有本土化优势。
湿电子化学品
湿法电子化学品，也被称为超净高纯试剂，是指用于半导体制造过程中的各种高纯化学试剂。全球市场主要由欧美和日本企业主导，其中德国的巴斯夫和Henkel、美国的Ashland、APM、霍尼韦尔、ATMI、Airproducts，以及日本的住友化学、宇部兴产、和光纯药、长濑产业、三菱化学等公司居于领导地位。目前，国内半导体领域湿法化学品的国产化率仍然较低，特别是12英寸及以上的晶圆加工的国产化率不足10%。然而，1μm工艺已经实现规模化生产，0.18μm工艺的化学品也已经完成了研究工作，自给率有望提高。在产品质量方面，一些龙头企业的产品已达到国际G5标准，有效推动了湿法化学品的国产化进程。
封装基板
封装基板是封装材料中成本占比最高的部分，主要作用是承载、保护芯片，并连接上层芯片和下层电路板。它可以增强芯片的导热散热性能，起到固定、支撑芯片，以及连通芯片与印刷电路板的作用。此外，它还能实现电气和物理连接、功率分配、信号分配，以及沟通芯片内部与外部电路等功能。目前，国内制造企业的封装基板品类主要集中于引线键合球栅阵列封装（WBBGA）封装基板、倒装芯片尺寸封装（FCCSP）封装基板、无芯封装基板和无源元件埋入等。相对于高端FCBGA基板、有源元件埋入基板等，国内的先进基板市场仍然较为薄弱。
引线框架
作为一种半导体芯片的载体，引线框架通过使用键合丝将芯片内部电路引出端连接到外部电路（PCB）上，从而形成电气回路的重要组成部分。引线框架在电子信息产业中扮演着非常重要的基础材料角色，它连接了芯片和外部导线之间的桥梁作用。引线框架的通常类型包括TO、DIP、SIP、SOP、SSOP、QFP、QFN、SOD、SOT等，这些类型主要通过模具冲压法和蚀刻法进行生产，是封装测试技术中发展最为成熟的领域之一。由于上游原材料铜价格持续上涨，以及日本引线框架设备供应商交期的不确定性等因素的影响，中国企业扩产并不容易，整体引线框架市场供不应求。这种情况可能会持续到2023年。目前，在国产产品中，康强电子占据了较大的市场份额。
键合金属线
半导体中的键合丝起着将芯片与支架进行焊接连接的关键电气连接作用。过去，键合丝通常只使用单一材料，但现在已经发展为包括金、银、铜、铝等相关复合材料在内的多种材料的产品。
中国半导体材料产业
政策
半导体产业作为信息产业的核心组成部分，是行业的基石。目前，我国半导体产业高度依赖进口，供应链安全问题相当突出，这对行业的发展十分不利。因此，近年来国家高度重视半导体产业的发展，工信部、发改委和国务院等国家层面的多个部门已经相继出台了一系列鼓励性政策，旨在支持和引导半导体材料行业的发展。其中，光刻胶、靶材等材料也已经被列入重点发展新材料的目录中。
同时，在地方层面，多个政府也发布了相关政策，以促进当地半导体材料产业的发展。
资本
在2021年5月至2022年5月期间，国内先进半导体材料领域共发生了91起交易事件，资本持续涌入，同时半导体产业的二级市场在2022年上半年有所回暖。此外，国家大基金一期的投资已进入回收期（2019-2024年），而大基金二期于2019年10月已开始实施，有望拉动社会资本投入总规模超过1万亿元。该基金的投资重点明确倾向于半导体材料行业，并推出了融资政策，以鼓励半导体材料企业通过资本市场进行经营扩展。政府还积极引导和促进更多资金投入半导体材料的研发和生产。根据规划，国家大基金二期将主要聚焦于半导体设备、材料等上游领域，致力于完善半导体行业的重要产业链。
技术
多年来，半导体产业的核心技术一直被发展较早的国家如美国、日本、韩国等掌握，相比之下，中国企业在这方面的投入和积累较为薄弱。但是，近年来中国集成电路产业快速发展，半导体材料领域的研发工作也在迅速推进。在一些领域，例如光刻胶等，已经取得了一些突破。随着技术的不断升级和迭代，半导体材料的国产化进程将会加速推进。截至2021年12月，全球半导体材料的主要技术来源国是中国，中国的半导体材料专利申请量占全球半导体材料专利总申请量的32.05%，其次是美国，占全球半导体材料专利总申请量的23.78%。
产业
全球半导体产业链经历了三次转移，其中自2010年以来开始向中国大陆迁移。随着晶圆厂的新建和产能扩张，中国大陆开始加速承接半导体产能，并进入高速扩张期。这也带动了配套半导体材料行业需求的激增，市场规模持续扩大。根据SEMI发布的数据，从2017年到2020年，全球新建的半导体晶圆厂共计62座，其中26座位于中国大陆，占全球总数的42%。此外，全球半导体材料生产也呈现出向中国台湾、韩国和中国大陆等地的明显转移趋势，这有助于中国承接更多的半导体产能。截至2021年，中国半导体材料产业规模已超过韩国成为全球第二，仅次于中国台湾地区。预计未来几年，中国半导体材料行业将以约20%的年增长率稳步增长，市场规模预计到2025年将达到250亿美元，逐渐缩小与台湾地区的市场规模差距。
企业
半导体制造是一项复杂的工艺，需要高昂的资金投入和使用许多先进的设备和制程，这导致该行业具有很高的技术和资金门槛。制造过程涉及到多达500多道工序，包括切割、掩膜、刻蚀、激光打码、化学机械抛光、光刻、显影、溅射、沉积、纯化等领域，这使得半导体材料行业具有极高的技术壁垒。在前期研发、客户验证以及生产流程中都需要大量的资金投入，尤其是客户验证流程往往需要数年的时间，足够的资金支持是企业存活的关键。由于技术密集型产业对人才的要求较高，需要具备复合型的综合能力，因此招聘和培养人才也是一个重要的挑战。行业涉及多种科学技术及工程领域学科知识，如离子体物理、微观分子动力学、结构化学、光谱及能谱学、真空机械传输等。快速的技术迭代也要求相关人才具有更高的学习能力和综合能力。在半导体产品进入市场之前，客户验证环节是至关重要的。这个过程周期长，流程复杂，需要企业有足够的耐心和资金支持在获得量产订单之前进行研发工作。同时，客户也需要有意愿和能力去进行相关新产品的验证，整个验证流程是双方选择的过程。因此，初创企业在未获得足够的市场信赖之前，可能会遇到验证工作上的障碍。
彤程新材
其所有的科华&北旭是中国光刻胶领域的双重龙头，其 KrF 光刻胶已经实现规模化生产。科华是唯一被 SEMI 列入全球光刻胶八强的中国光刻胶公司，而北旭电子则是国内面板光刻胶领先企业，在京东方公司拥有超过45%的TFT正向光刻胶市场份额。
晶瑞电材
晶瑞股份已经成功开发出部分超净高纯试剂，达到了国际最高纯度等级（G5），这一突破打破了国外技术垄断，同时该公司也制定了多项行业标准。
南大光电
该公司先后攻克了多项重大技术难题，包括国家863计划MO源全系列产品的产业化、国家“02-专项”高纯电子气体（砷烷、磷烷）的研发与产业化、ALD/CVD前驱体的产业化等项目，填补了国内多项技术空白。
华特气体
华特气体的光刻混合气已经通过了ASML认证，这使得华特气体成为全球仅有的四家通过认证的企业之一，同时也是中国唯一通过认证的企业。
多氟多
经过现场审核和多轮上线测试后，该公司成功进入台积电的合格供应商体系，即将开始向台积电批量供应高纯度电子化学品。此次进入台积电供应商体系标志着该公司的国产电子级氢氟酸已达到国际一流水平。
安集科技
该公司成功弥补了国内集成电路领域化学机械抛光液和部分功能性湿电子化学品的空白，为中国在该领域拥有自主供应能力作出了贡献。
