芯片投资黄金坑？解密七大年夜半导体材料和17家中国龙头企业_光刻_全球

在集成电路芯片制造过程中，每一个步骤都须要用到相应的材料，材料质量的好坏影响终极集成电路芯片质量的利害。
由于其技能壁垒高，其出口政策的调度乃至能作为掩护国家利益的主要手段。

目前，新冠肺炎疫情正在环球蔓延，国外疫情的爆发，将对半导体行业的格局造成一定影响，特殊这天本及欧美疫情的加剧，将影响半导体材料供给。
据中证报，国家大基金二期三月尾可以开始本色投资。
国家大基金是半导体行业风向标，国家大基金二期将更加看重对半导体材料及设备的投资。
大基金二期以半导体家当链最上游的材料及设备为着力点，推动全体半导体行业的发展，加速国产替代的进程，海内半导体材料公司将迎来黄金发展期。

本期的智能内参，我们推举深港证券的报告《疫情之下 材料崛起》， 磋商在新冠疫情、国家大基金二期背景下的半导体材料家当链新发展。
如果想收藏本文的报告（疫情之下 材料崛起），可以在智东西头条号私信回答关键词“智东西444”获取。

本期内参来源：深港证券

原标题：

《疫情之下 材料崛起》

作者： 曹旭特

目前，新冠肺炎疫情正在环球蔓延。
欧美、日本以及韩国等国家正经受疫情爆发的磨练，而我们海内由于得到国家的强力掌握，目前疫情已初步得到掌握。
国外疫情的爆发，将对半导体行业的格局造成一定影响，特殊这天本及欧美疫情的加剧，将影响半导体材料供给。
而海内疫情由于得到良好的掌握，并且在一些半导体材料的细分领域，海内的公司已实现部分国产替代，在供给方面我们先发上风，解晶圆代工厂燃眉之急。

据中证报，国家大基金二期三月尾可以开始本色投资。
国家大基金是半导体行业风向标，国家大基金二期将更加看重对半导体材料及设备的投资。
大基金二期以半导体家当链最上游的材料及设备为着力点，推动全体半导体行业的发展，加速国产替代的进程，海内半导体材料公司将迎来黄金发展期。

截至 3 月 14 日 14：30 分，外洋新冠肺炎确诊病例累计确诊 64617 例，较上日增加 10393 例，累计去世亡 2236 例。
外洋疫情正处于爆发期，特殊是意大利、日本、美国、德国、法国及韩国等国家，新冠疫情正愈演愈烈。

在环球半导体材料领域，日本霸占绝对主导地位。
去年日韩贸易战中，日本限定含氟聚酰亚胺、光刻胶，以及高纯度氟化氢这三种材料的对韩出口，引起了全体半导体领域的震撼。
在 2019 年前 5 个月，日本生产的半导体材料占环球产量的 52%。
同期，韩国从日本入口的光刻胶代价就达到 1.1 亿美元。
据韩国贸易协会报告显示，韩国半导体和显示器行业在氟聚酰亚胺、光刻胶及高纯度氟化氢对日本依赖度分别为 91.9%、43.9%及 93.7%。

在半导系统编制造过程包含的 19 种核心材料中，日本市占率超过 50%份额的材料就占到了 14 种，在环球半导体材料领域处于绝对领先地位。

欧美及日本疫情的加剧，将影响环球半导体材料的供给。
目前虽然没有欧美及日本半导体公司受疫情影响的官方宣布，但我们认为疫情必将影响这些地区半导体公司的经营情形。
在疫情影响下，韩国的三星、SK 海力士等半导体公司多次停产隔离，海内的浩瀚公司也延迟复工。
因此，这些处于疫情爆发期国家的公司也必将受疫情影响。
当地韶光 13 日下午 3 点 30 分，美国总统特朗普已宣告进入“国家紧急状态”以应对新冠肺炎疫情。

▲日本半导体材料环球占比情形

受疫情影响，多国采纳封城方法，这将影响半导体材料的运输。
韩国、意大利等国先后采纳封城方法，来抑制新冠疫情的爆发。
封城后将对货色的运输带来极大的不便，这将影响到半导体材料的运输。

海内半导体材料公司霸占天时、地利及人和，国产替代将加速。
得益于国家强有力的调控方法，以及海内群众的高度合营，海内疫情已初步得到掌握，多省市已连续多天未有新病例。
目前，海内大多企业已经复工，并开始逐步提升产能。
同时，中国是制造业大国，海内半导系统编制造公司浩瀚，海内厂商的产品在运输上具有相对便利性，特殊是在国外封城下，这种便利性能缓解浩瀚晶圆代工厂的燃眉之急，国产替代进程将加速。

据中证报，国家大基金二期三月尾该当可以开始本色投资。
大基金二期于 2019年 10 月 22 日注册成立，注书籍钱为 2041.5 亿元。

从目前大基金一期投资的情形来看，一期半导体设备和半导体材料领域合计投入金额 57.7 亿元，占大基金一期投资总额的 4.2%。
而在环球半导体家傍边，2018 年半导体设备发卖额 645.3 亿美元，半导体材料发卖额 519.4 亿美元，半导体设备和半导体材料合计占环球半导体发卖额比重超过 20%。
大基金一期在半导体设备和半导体材料领域的投入相对较少。

在投资项目上，大基金一期重点投资半导系统编制造和设计行业，大基金二期将更关注半导体材料及半导体设备的投资。
特殊是受日韩贸易战事宜影响，国人更加复苏认识到半导体材料的主要性。
纵然是被认为半导体强国的韩国，有着三星、SK 海力士等国际半导体巨子，但由于在半导体材料领域没有话语权，也将受到极大的制约。
半导体设备和半导体材料均处于半导体家当链的上游，在全体半导体家傍边有着至关主要的浸染。
目前海内关键设备及材料紧张依赖入口，推动半导体设备和材料的发展势在必行。

▲环球及中国半导体材料情形统计

在全体半导体家当链中，半导体材料处于家当链上游，是全体半导体行业的主要支撑。
在集成电路芯片制造过程中，每一个步骤都须要用到相应的材料，如光刻过程须要用到光刻胶、掩膜版，硅片洗濯过程须要用的各种湿化学品，化学机器平坦化过程须要用的抛光液和抛光垫等，都属于半导体材料。

▲半导体家当链

半导体材料是半导体行业的物质根本，材料质量的好坏决定了终极集成电路芯片质量的利害，并影响到下贱运用真个性能。
因此，半导体材料在全体家当链中有着重要地位。

2018 年环球半导体材料发卖额 519.4 亿美元，发卖额首次打破 500 亿美元创下历史新高。
2018 年环球半导体材料发卖增速 10.65%，也创下自 2011 年以来的新高。

▲环球半导体材料发卖额及增速

环球半导体材料发卖额增速与半导体发卖增速具有较高的同等性，2017 年两者同步高速增长的缘故原由是 DRAM 市场的迅猛发展，2017 年 DRAM 实际增速高达 77%。
2018 年受供求关系影响，存储市场增速减缓，半导体发卖额及半导体材料发卖额增速均低落。

▲环球半导体发卖额增速与半导体材料发卖额增速比拟

半导体材料发卖额占环球半导体发卖额比例在 2012 年达到峰值，占比超过 16%，近些年逐步低落，2018 年占比约 11%。
占比低落的紧张缘故原由是 2013 年开始受益于存储市场的快速增长，半导体发卖额增速开始回升，2013-2018 年半导体发卖增速一贯高于半导体材料发卖增速。

▲半导体材料发卖额占半导体发卖额比例

近年来，中国大陆半导体材料的发卖额保持稳步增长。
2018 年大陆半导体材料发卖额 84.4 亿美元，增速 10.62%，发卖额创下历史新高。

▲中国大陆半导体材料发卖额及增速

受益于海内半导体行业高景气度带动，大陆在半导体材料发卖额增速方面一贯领先环球增速。

▲海内半导体材料发卖额增速与环球增速比较

受益于海内晶圆厂的大量投建，海内半导体材料的需求将加速增长。
据SEMI估计，2017-2020环球将有62座新晶圆厂投产，个中26座坐落中国大陆，占总数的42%。
半导体材料属于花费品，随着大量晶圆厂培植完成，半导体材料的花费量将大大增加，将有力促进海内半导体材料行业的发展，海内半导体材料发卖额环球占比将进一步提升。
我们估量 2019-2021 年，大陆半导体发卖额分别为 94.5 亿美元、108.6亿美元和 128 亿美元，增速分别为 12%、15%和 17.8%。

▲环球方案晶圆厂投建分布

▲大陆半导体材料发卖额环球占比

从环球国家和地区来说，中国台湾依然是半导体材料花费最大的地区。
2018 年台湾地区半导体发卖额 114.5 亿美元，环球占比 22.04%。
中国大陆占比 16.25%排名环球第三，略低于 16.79%的韩国。

▲2018 年各地区半导体材料发卖占比

按制造工艺不同，半导体材料可以分为晶圆制造材料和封装材料。
个中，晶圆制造材料由于技能哀求高，生产难度大，是半导体材料的核心。
2018 年晶圆制造材料环球发卖额为 322 亿美元，占环球半导体材料发卖额的 62%。
晶圆制造材料环球发卖额增速 15.83%，高于环球半导体材料发卖额增速。

▲晶圆制造材料环球发卖额及增速

晶圆制造材料包含硅、掩膜版、光刻胶、电子气体、CMP 抛光材料、湿化学品、溅射靶材等，个中硅的占比最高，全体晶圆制造材料超过三分之一。

▲晶圆制造材料细分占比

半导体材料属于高技能壁垒行业，特殊是晶圆制造材料，技能哀求高，生产难度大。
目前，半导体材料高端产品大多集中在美国、日本、德国、韩国、中国台湾等国家和地区生产商。
海内由于起步晚，技能积累不敷，整体处于相对掉队的状态。
目前，海内半导体材料紧张集中在中低端领域，高端产品基本被国外生产商垄断。
如硅片，2017 年环球五大硅片厂商霸占了环球 94%的市场份额。

近年来海内半导体材料生产商加大了研发投入，大力推进半导体材料的研发及生产，力争实现国产替代。
目前在部分细分领域，已经打破国外垄断，实现规模化供货。
如 CMP 抛光材料的龙头企业安集科技，公司化学机器抛光液已在 130-28nm 技能节点实现规模化发卖，紧张运用于海内 8 英寸和 12 英寸主流晶圆产线；溅射靶材龙头江丰电子，7 纳米技能节点实现批量供货，同时还知足了海内厂商 28 纳米技能节点的量产需求。

硅是半导体行业中最主要的材料，约占全体晶圆制造材料代价的三分之一。
目前，90%以上的集成电路芯片是用硅片作为衬底制造出来的。
全体半导体家当便是建立在硅材料之上的。

硅片质量对半导系统编制造至关主要。
在硅片上制造的芯片终极质量与采取硅片的质量有直接关系。
如果原始硅片上游毛病，那么终极芯片上也肯定存在毛病。

▲硅片上的芯片

按晶胞排列是否规律，硅可分为单晶硅和多晶硅。
单晶硅晶胞在三维方向上整洁重复排列，而多晶硅晶胞则呈不规律排列。
单晶硅在力学性子、电学性子等方面，都优于多晶硅。
集成电路制造过程中利用的硅片都是单晶硅，由于晶胞重复的单晶构造能够供应制作工艺和器件特性所哀求的电学和机器性子。

▲多晶和单晶构造示意图

硅片的制备从晶体成长开始，形成单晶锭后经由修整和磨削再切片，再经由边缘打磨、精研、抛光等步骤后，末了检讨得到的硅片是否合格。

▲硅片制造流程

单晶硅生产 ：单晶成长分为直拉（CZ）法和区熔（FZ）法，直拉法是目前主流的成长方法，霸占 90%市场。

直拉法：工艺成熟，更随意马虎成长大直径单晶硅，成长出的单晶硅大多用于集成电路元件。

区熔法：由于熔体不与容器打仗，不易污染，因此成长出的单晶硅纯度较高，紧张用于功率半导体。
但区熔法较难成长出大直径单晶硅，一样平常仅用于 8 寸或以下直径工艺。

▲CZ 拉单晶炉

▲区熔法晶体成长

大尺寸硅片是硅片未来发展的趋势。
大尺寸硅片带来的优点有两个：

（1）、 单片硅片制造的芯片数目越多：在同样的工艺条件下，300mm 半导体硅片的可利用面积超过 200mm 硅片的两倍以上，可利用率（衡量单位晶圆可生产的芯片数量的指标）是 200mm 硅片的 2.5 倍旁边，大尺寸硅片上能制造的芯片数目更多；

（2）、 利用率更高：在圆形硅片上制造矩形的硅片会使硅片边缘处的一些区域无法被利用，从而带来部分摧残浪费蹂躏，随之晶圆尺寸的增大，丢失比就会减小。

▲不同尺寸硅片比较

随着半导体技能的发展和市场需求的变革，大尺寸硅片占比将逐渐提升。
目前 8 英寸硅片紧张用于生产功率半导体和微掌握器，逻辑芯片和存储芯片则须要 12 英寸硅片。
2018 年 12 英寸硅片环球市场份额估量为 68.9%，到 2021 年占比估量提升至 71.2%。

▲12 英寸硅片市场占比情形

半导体硅片投入资金多，研发周期长，是技能壁垒和资金壁垒都极高的行业。
由于下贱客户认证韶光长，硅片厂商须要永劫光的技能和履历积累来提升产品的品质，知足客户需求，以得到客户认证。

目前环球硅片市场处于寡头垄断局势。
2018 年环球半导体硅片行业发卖额前五名企业的市场份额分别为：日本信越化学 28%，日本 SUMCO 25%，中国台湾环球晶圆 14%，德国 Siltronic 13%，韩国 SK Siltron 9%，前五名的环球市场市占率靠近 90%，市场集中度高。

▲2018 环球半导体硅片产能情形

近年来环球半导体硅片出货面积稳步增长。
2018 年环球半导体硅片出货面积达127.3 亿平方英寸，同比 2017 年增长 7.79%；发卖金额为 113.8 亿美元，同比 2017年增长 30.65%，单价每平方英寸 0.89 美元，较 2017 年增长 21%。

目前 12 英寸和 8 英寸硅片是市场主流。
2018 年环球 12 英寸硅片需求均值在600-650 万片/月，8 英寸均值在 550-600 万片/月。
12 英寸硅片紧张被 NAND 和DRAM 需求驱动，8 英寸紧张被汽车电子和工业运用对功率半导体需求驱动。
长期看 12 英寸和 8 英寸依然是市场的主流。

海内积极布局大硅片生产，方案产能大。
截至 2018 年年底，根据各个公司已量产产线表露的产能，8 英寸硅片产能已达 139 万片/月，12 英寸硅片产能 28.5 万片/月。
估量 2020 年 8 英寸硅片实际月需求将达到 172.5 万片，2020 年 12 英寸硅片实际需求为 340.67 万片/月。
为知足海内大硅片的需求，我国正积极布局大硅片的生产。
目前公布的大硅片项目已超过 20 个，估量总投资金额超过 1400 亿，到 2023年 12 英寸硅片总方案产能合计超过 650 万片。

光刻是全体集成电路制造过程中耗时最长、难度最大的工艺，耗时占 IC 制造 50%旁边，本钱约占 IC 生产本钱的 1/3。
光刻胶是光刻过程最主要的耗材，光刻胶的质量对光刻工艺有着重要影响。

光刻是将图形由掩膜版上转移到硅片上，为后续的刻蚀步骤作准备。
在光刻过程中，需在硅片上涂一层光刻胶，经紫外线曝光后，光刻胶的化学性子发生变革，在通过显影后，被曝光的光刻胶将被去除，从而实现将电路图形由掩膜版转移到光刻胶上。
再经由刻蚀过程，实现电路图形由光刻胶转移到硅片上。
在刻蚀过程中，光刻胶起防堕落的保护浸染。

▲光刻过程示意图

根据化学反应机理和显影事理的不同，光刻胶可以分为负性胶和正性胶。
对某些溶剂可溶，但经曝光后形成不可溶物质的是负性胶；反之，对某些溶剂不可溶，经曝光后变成可溶的为正性胶。

▲正胶和负胶及其特点

从需求端来看，光刻胶可分为半导体光刻胶、面板光刻胶和 PCB 光刻胶。
个中，半导体光刻胶的技能壁垒最高。

▲按运用领域光刻胶分类

光刻胶是半导体材料中技能壁垒最高的品种之一。
光刻胶产品种类多、专用性强，是范例的技能密集型行业。
不同用场的光刻胶曝光光源、反应机理、制造工艺、成膜特性、加工图形线路的精度等性能哀求不同，导致对付材料的溶解性、耐蚀刻性、感光性能、耐热性等哀求不同。
因此每一类光刻胶利用的质料在化学构造、性能上都比较分外，哀求利用不同品质等级的光刻胶专用化学品。

光刻胶一样平常由 4 种身分组成：树脂型聚合物、光活性物质、溶剂和添加剂。
树脂是光刻胶中占比最大的组分，构成光刻胶的基本骨架，紧张决定曝光后光刻胶的基本性能，包括硬度、柔韧性、附着力、耐堕落性、热稳定性等。
光活性物质是光刻胶的关键组分，对光刻胶的感光度、分辨率等其决定性浸染。

▲光刻胶组成身分及功能

分辨率、比拟度和敏感度是光刻胶的核心技能参数。
随着集成电路的发展，芯片制造特色尺寸越来越小，对光刻胶的哀求也越来越高。
光刻胶的核心技能参数包括分辨率、比拟度和敏感度等。
为了知足集成电路发展的须要，光刻胶朝着高分辨率、 高比拟度以及高敏感度等方向发展。

▲光刻胶紧张技能参数

目前环球光刻胶市场基本被日本和美国企业所垄断。
光刻胶属于高技能壁垒材料，生产工艺繁芜，纯度哀求高，须要长期的技能积累。
日本的 JSR、东京应化、信越化学及富士电子四家企业霸占了环球 70%以上的市场份额，处于市场垄断地位。

由于光刻胶的技能壁垒较高，海内高端光刻胶市场基本被国外企业垄断。
特殊是高分辨率的 KrF 和 ArF 光刻胶，基本被日本和美国企业霸占。

海内光刻胶生产商紧张生产 PCB 光刻胶，面板光刻胶和半导体光刻胶生产规模相对较小。
海内生产的光刻胶中，PCB 光刻胶占比 94%，LCD 光刻胶和半导体光刻胶占比分别仅有 3%和 2%。

掩膜版（Photomask），又称光罩、光掩膜、光刻掩膜版、掩模版等，是下贱行业产品制造过程中的图形“底片”，是承载图形设计和工艺技能等知识产权信息的载体。
在光刻过程中，掩膜版是设计图形的载体。
通过光刻，将掩膜版上的设计图形转移到光刻胶上，再经由刻蚀，将图形刻到衬底上，从而实现图形到硅片的转移。
掩膜版是光刻过程中的主要部件，其性能的好坏对光刻有着重要影响。

▲掩膜版事情事理

掩膜版的布局如下图所示，其材质根据需求不同，可选择不同的玻璃基板。
目前随着工艺技能的精进，以具有低热膨胀系数、低钠含量、高化学稳定性及高光穿透性等特质的石英玻璃为主流，在其上镀有约 100nm 的不透光铬膜作为 I 作层及约20nm 的氧化铬来减少光反射，增加工艺的稳定性。

▲掩膜版构造图

掩模板之以是可作为图形转移的一种模板，关键就在于有无铬膜的存在，有铬膜的地方，光芒不能穿透，反之，则光可透过石英玻璃而照射在涂有光刻胶的晶片上，晶片再经由显影，就能产生不同的图形。
也正是由于掩模板可用于大量的图形转移，以是掩模板上的毛病密度将直接影响产品的优品率。

在掩膜版的制作和利用过程中，可能会涌现毛病，从而影响到后续的利用。
掩模板上的毛病一样平常来自两个方面：

掩模板图形本身的毛病：包括针孔、黑点、黑区突出、白区突出、边缘不均及刮伤等，此部分皆为制作过程中涌现的，目前是利用目检或机器原形比对等办法来筛选；

附着在掩模板上的外来物：为办理此问题，常日在掩模板上装一层保护膜，当外来物掉落在保护膜上时，因保护膜上物体的聚焦平面与掩模板图形的聚焦平面不同，因此可使小的外来物不能聚焦在晶片上，而不产生影响。

▲掩膜版保护功能示意图

根据 SEMI 公布数据，2018 年环球半导体掩模版发卖额为 35.7 亿美元，占到总晶圆制造材料市场的 13%。
估量环球半导体掩模版市场可在 2020 年达到 40 亿美元。

从生产商来看，目前环球掩膜版生产商紧张集中在日本和美国的几个巨子，包括日本凸版印刷 TOPAN、日今年夜印刷，美国 Photronics，日本豪雅 HOYA，日本 SK电子等。
个中Photronics、大日本印刷株式会社 DNP 和日本凸版印刷株式会社Toppan 三家霸占环球掩膜版领域 80%以上市场份额。
此外，晶圆制造厂也会采纳低廉甜头办法对内供应掩膜版，如英特尔、台积电、三星等都有低廉甜头掩膜版业务。

▲环球掩膜版生产商市场占比

从海内来看，目前海内掩膜版制造商紧张有路维光电和清溢光电，中科院微电子所、中国电子科技集团等科研院所内部也有低廉甜头掩膜版。
海内晶圆代工厂龙头中芯国际也有低廉甜头掩膜版业务。

目前中国大陆的平板显示行业处于快速发展期，对掩膜版行业的需求持续增加。
根据 IHS 统计测算，中国大陆平板显示行业掩膜版需求量占环球比重，从 2011 年的5%上升到 2017 年的 32%。
未来随着干系家当进一步向海内转移，海内平板显示行业掩膜版的需求量将持续上升，估量到 2021 年，中国大陆平板显示行业掩膜版需求量环球占比将达到 56%。

电子气体是超大规模集成电路、平面显示器件、化合物半导体器件、太阳能电池、光纤等电子工业生产不可短缺的原材料，它们广泛运用于薄膜、刻蚀、掺杂、气相沉积、扩散等工艺。
在半导系统编制造过程中，险些每一步都离不开电子气体，其质量对半导体器件的性能有着重要影响。

纯度是电子气体最主要的指标，气体纯度常用的表示方法有两种：

用百分数表示：如 99%，99.9%，99.99%，99.9999%等；

用“N”表示：如 3N，5N，5.5N 等，数目 N 与百分数表示中的“9”的个数相对应，小数点后的数表示不敷“9”的数，如 5.5N 表示 99.9995%。

根据气体纯度不同，气体可分为普通气体、纯气体、高纯气体及超高纯气体 4 个等级。

▲气体等级分类及运用

半导系统编制造领域，一个硅片须要经由外延、成膜、掺杂、蚀刻、洗濯、封装等多项工艺，这个过程须要的高纯电子化学气体及电子稠浊气高达 30 多种以上，且每一种气体运用在特定的工艺步骤中。

▲按半导系统编制造工艺不同气体分类

电子气体的技能壁垒极高，最核心的技能是气体提纯技能。
此外超高纯气体的包装和储运也是一大难题。
在半导系统编制造中，电子气体纯度每提升一个数量级，都会促进器件性能的有效提升。

为了得到超高纯气体，气系统编制造须要进行以下几个步骤：

气体分离：气体的分离方法有精馏法、吸附法和膜分离法。
精馏法是运用最广泛的方法，可分为连续精馏法和间歇精馏法。
连续精馏法操作时质料液连续地加入精馏塔内，再沸器取出部分液体作为塔底产品；间歇精馏法质料液一次加入精馏釜中，因而间歇精馏塔只有精馏段而无提馏段。

气体提纯：气系统编制造常日是先将气体进行粗分离，再通过气体提纯技能来提高其纯度。
气体提纯技能紧张有化学反应法、选择吸附法、低温精馏法和薄膜扩散法等。

气体纯度考验：得到提纯后的气体，需对气体进行检测来验证其纯度。
随着电子气体纯度越来越高，纯度考验也越来越主要。
气体中杂质含量检测从 10-6（ppm）级、到 10-9（ppb）级乃至 10-12（ppt）级。

气体的充装与运输：超高纯气体对充装和运输都有特殊的哀求，哀求利用分外的储运容器、分外的气体管道及阀门接口等，避免二次污染。

在半导体行业中，电子气体作为不可或缺的原材料，在各个环节中都得到广泛运用，如电子级硅的制备、化学气相沉积成膜、晶圆刻蚀工艺等过程，浩瀚种类的气体都起到了至关主要的浸染。

电子气体纯度哀求高，制备难度大，目前以美国空气化工、美国普莱克斯、德国林德集团、法国液化空气和日今年夜阳日酸株式会社为首的五大气体公司掌握着环球 90%以上的电子气体市场份额。

湿化学品（Wet Chemicals），是微电子、光电子湿法工艺制程中利用的各种电子化人为料。
湿化学品在半导体领域紧张运用于集成电路制造过程中的洗濯和堕落步骤，其纯度和清洁度影响着集成电路的性能及可靠性。

按运用领域划分，湿化学品紧张运用于半导体、平板显示、太阳能以及 LED 等领域。
个中，半导系统编制造领域对湿化学品的哀求最高，技能难度最大。

▲湿化学品运用领域

▲按运用领域湿化学品分类

为了适应电子信息家当微处理工艺技能水平不断提高的趋势，并规范天下超净高纯试剂的标准，国际半导体设备与材料组织（SEMI）将超净高纯试剂按金属杂质、掌握粒径、颗粒个数和运用范围等指标制订国际等级分类标准。

▲湿化学品 SEMI 标准

目前环球湿化学品的市场紧张分为三大块：欧美企业、日本企业、以及韩国、中国大陆和台湾地区企业。

欧美企业：紧张有德国巴斯夫（Basf）公司、美国 Ashland 公司、美国 Arch 化学品公司、美国霍尼韦尔公司、AIR PRODUCTS、德国 E.Merck 公司、美国Avantor Performance Materials 公司、ATMI 公司等。
欧美企业霸占环球 33%的市场份额。

日本企业：紧张企业包括关东化学公司、三菱化学、东京应化、京都化工、日本合成橡胶、住友化学、和光纯药工业（Wako）、stella-chemifa 公司等。
日本企业占环球 27%的市场份额。

韩国、中国大陆及台湾地区企业：三者占比总计 38%，个中韩国、台湾企业在生产技能上具有一定上风，在高端市场领域与欧美、日本企业比较也有一定的竞争力。
中国大陆湿电子化学品企业距天下整体水平还有一定间隔，近年来，包括格林达在内的湿电子化学品企业持续技能创新，在个别领域已靠近国际领先水平。

▲2018 年环球湿化学品市场格局

受益于半导体、平板显示以及太阳能等下贱家当的快速发展，湿电子化学品近年的发展也非常迅速。
2018 年，环球湿电子化学品市场规模约 52.65 亿美元。
运用量方面，半导体市场运用量约 132 万吨，平板显示市场运用量约 101 万吨，太阳能电池领域运用达 74 万吨，三大市场运用量共计达到 307 万吨。
估量到 2020 年，环球湿电子化学品整体市场规模将达到 58.5 亿美元，在环球三大领域运用量达到 388万吨，复合增长率约 12.42%。

2018 年海内湿电子化学品整体市场规模 79.62 亿元，同比增速 4.09%，需求量约为 90.51 万吨。
估量到 2020 年，海内湿电子化学品市场规模有望打破 105 亿元，需求量也将达到 147.04 万吨。

▲海内湿电子化学品市场规模情形

随着海内半导体行业、平板显示行业以及太阳能行业的快速发展，湿电子化学品的需求也迎来增长，促进了全体湿电子化学品行业的迅速发展。
2012 年海内湿电子化学品产量 18.7 万吨，2018 年产量达到 49.5 万吨，年均复合增长率达 17.61%。

从下贱领域需求细分情形来看，2018 年半导体行业湿电子化学品需求量为 28.27万吨，平板显示行业需求量为 34.08 万吨，太阳能行业需求量为 28.16 万吨，比较2017 年都有所增加，特殊是平板显示行业，需求增加明显。

溅射靶材是物理气相沉积（PVD）工艺步骤中所必需的材料，是制备薄膜的关键材料。
溅射工艺是利用离子源产生的离子，在真空中被加速形成见告离子流，利用高速粒子流轰击固体表面，使得固体表面的原子分开靶材沉积在衬底表面，从而形成薄膜。
这个薄膜的形成过程称为溅射，被轰击的固体被称为溅射靶材。
靶材是溅射过程的核心材料。

溅射靶材种类繁多，依据不同的分类标准，可以有不同的种别。
溅射靶材可按形状分类、按化学成份分类以及按运用领域分类。

▲溅射靶材分类

溅射靶材的运用领域广泛，由于运用领域不同，溅射靶材对金属材料的选择和性能哀求都有所不同。
个中，半导体芯片对靶材的技能哀求最高，对金属的纯度、内部微不雅观构造等都有极高的标准。

▲溅射靶材按运用领域分类

溅射靶材的技能发展趋势与下贱运用领域的技能改造息息相关，随着运用市场在薄膜产品或元件上的技能进步，溅射靶材也须要随之变革。
不才游运用领域中，半导体家当对溅射靶材和溅射薄膜的品质哀求最高，随着更大尺寸的硅晶圆片制造出来，相应地哀求溅射靶材也朝着大尺寸方向发展，同时也对溅射靶材的晶粒晶向掌握提出了更高的哀求。
溅射薄膜的纯度与溅射靶材的纯度密切干系，为了知足半导体更高精度、更眇小微米工艺的需求，所须要的溅射靶材纯度不断攀升，乃至达到99.9999%（6N）纯度以上。

根据中国电子材料行业协会的统计，2016 年环球溅射靶材市场规模 113.6 亿美元，个中平板显示领域市场规模 38.1 亿美元，占比 33.54%，半导体领域市场规模 11.9亿，太阳能领域规模 23.4 亿美元。

▲环球高纯溅射靶材市场规模及增速

在溅射靶材领域，美国、日本企业霸占环球市场紧张份额。
溅射靶材是范例的高技能壁垒行业，由于靶材起源发展于国外，高端产品被以美日为代表的国外企业所垄断。
日矿金属、霍尼韦尔、东曹、普莱克斯、住友化学、爱发科等霸占环球靶材市场紧张份额。

▲溅射靶材环球紧张生产商

从海内幕况来看，2015 年海内高纯溅射靶材市场规模 153.5 亿元，个中平板显示领域市场规模达 69.3 亿元，占比 45.15%。
近几年随着海内半导体家当的迅速发展，海内晶圆厂迎来投建高峰，半导体材料领域市场规模将得到快速增长。

▲海内高纯靶材细分市场情形

海内溅射靶材行业虽然起步晚，但在国家政策和资金的支持下，目前已有个别龙头企业在某些细分领域打破国外垄断，依赖价格上风在海内靶材市场霸占一定份额。
海内溅射靶材企业紧张有江丰电子、阿石创、有研新材等。
个中，江丰电子的超高纯金属溅射靶材产品已运用于天下著名半导体厂商的先端制造工艺，在 7 纳米技能节点实现批量供货。

化学机器抛光（CMP，Chemical Mechanical Polishing）是集成电路制造过程中实现晶圆表面平坦化的关键工艺。
CMP 技能是利用效果最好，运用最广泛的平坦化技能，同时也是目前实现全局平坦化的唯一技能。

CMP 工艺是机器抛光和化学抛光相结合的技能。
纯挚的机器抛光表面同等性好，平整度高，但表面随意马虎涌现丢失；化学抛光速率快，表面光洁度高，丢失低，但表面平整度差。
CMP 工艺则两种抛光的完美结合，既可得到较为完美的表面，又可得到较高的抛光速率，得到的平整度比其他方法高两个数量级。

CMP 工艺通过表面化学浸染和机器研磨技能相结合实现晶圆表面的平坦化，其事情事理是通过各种化学试剂的化学浸染，结合纳米磨料的机器研磨浸染，在一定压力下被抛光的晶圆对抛光垫做相对运动，从而使得被抛光的晶圆表面达到高度平坦化、低表面粗糙度和低毛病的哀求。

CMP 工艺过程用到的材料有抛光液、抛光垫、调节器等，个中抛光液和抛光垫是最核心的材料，占比分别为 49%和 33%。

▲CMP 材料细分市场占比

抛光液的紧张身分包含研磨颗粒、各种添加剂和水，个中研磨颗粒紧张为硅溶胶和气相二氧化硅。
抛光液原估中添加剂的种类可根据实际需求进行配比，如金属抛光液中有金属络合剂、堕落抑制剂等，非金属抛光液中有各种调节去除速率和选择比的添加剂。

抛光液的核心技能是添加剂配方，这直接决定了终极的抛光效果。
根据抛光的工具不同，可以调度抛光液的配方，从而达到更好的抛光效果。
目前，抛光液的配方是各个公司的核心技能，也是抛光液的技能壁垒所在。

抛光垫粘附在转盘的上表面，它是在 CMP 中决定抛光速率和平坦化能力的一个主要部件。
为了能掌握磨料，抛光垫常日用聚亚胺脂做成，由于聚亚胺脂有像海绵一样的机器特性和多孔吸水特性。
抛光垫中的小孔能帮助传输磨料和提高抛光均匀性

抛光垫表面会变得平坦和光滑，达到一种光滑表面的状态，这种光滑表面的抛光垫不能保存抛光磨料，会显著降落抛光速率。
因此抛光垫哀求进行定期修整来降落光滑表面的影响。
修整的目的是要在抛光垫的寿命期间得到同等的抛光性能。

CMP 技能中，在抛光垫的寿命期间，掌握抛光垫的性子以担保重复的抛光速率是一项最大的寻衅。
抛光速率是在平坦化过程中材料被去除的速率，单位常日是纳米每分钟。

抛光垫的技能壁垒紧张是沟槽的设计及提高利用寿命。
沟槽使得抛光过程中的碎屑更随意马虎流走，从而得到更为平整的硅片表面。
抛光垫由于是花费品，以是提高利用寿命能降落工艺本钱。

根据 Cabot Microelectronics 官网公开表露的资料，2016 年、2017 年和 2018 年环球化学机器抛光液市场规模分别为 11.0 亿美元、12 亿美元和 12.7 亿美元，估量2017-2020 年环球 CMP 抛光液材料市场规模年复合增长率为 6%。
抛光垫方面，2016-2018 年环球化学机器抛光垫市场规模分别为 6.5 亿美元、7 亿美元和 7.4 亿美元。

▲环球 CMP 抛光液及抛光垫市场规模

环球化学机器抛光液市场紧张被美国和日本企业垄断，紧张企业包括美国的 CabotMicroelectronics 、 Versum 和 日 本 的 Fujifilm 等 。
其 中 ， 2017 年 ， CabotMicroelectronics 是环球抛光液市场的龙头企业，市占率最高，但已经从 2000 年的约 80%低落至 2017 年的约 35%。
海内方面，在高端半导体领域用抛光液领域，安集科技是龙头企业。
公司已完成铜及铜阻挡层平分歧系列 CMP 抛光液产品的研发及家当化，部分产品技能水平处于国际前辈地位。

在抛光垫方面，环球市场险些被美国陶氏所垄断，陶氏霸占了环球抛光垫市场约 79%的市场份额。
国外其他抛光垫生产商有美国的 Cabot Microelectronics、日本东丽、台湾三方化学等。
目前海内从事抛光垫材料生产研究的只有两家企业：鼎龙股份和江丰电子。
鼎龙股份目前是海内抛光垫研发和生产龙头企业，8 英寸抛光垫已经得到海内晶圆代工厂订单，12 英寸抛光垫已经得到中芯国际的认证，2019 年上半年也得到第一张 12 英寸抛光垫订单。
江丰电子联合美国嘉柏微电子材料株式会社，就抛光垫项目进行互助。

虽然现阶段前文中我们剖析的7种半导体材料的核心技能绝大多数还节制在欧美、日本等国手中，但我国也已经呈现出一大批有潜质的半导体材料供应商。
他们都十分看重自主研发与创新，在很多关键技能节点上已经取得了不小的打破，冲破了国外的垄断。

报告详细解读了具有代表性的17家海内半导体材料龙头企业，详情可在智东西"大众号回答nc444获取。

▲17家海内半导体材料龙头企业

智东西认为， 半导体材料是半导体家当的基石，过去，半导体材料核心技能一贯节制在欧美、日本等国家手中。
但是，在这次新冠肺炎的影响下，半导体材料家当也势必会受到强烈的冲击，半导体材料的供给格局将发生很大的改变。
随着我国半导体国家大基金二期的本色投资，未来的一段韶光将是我国半导体材料行业一次绝佳的超车机遇。

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