国产半导体材料“量价齐升”2
发布时间：2022-04-02 17:36 阅读量：382
电子气体是大规模集成电路、平面显示器件、化合物半导体器件、太阳能电池以及光纤等电子工业生产中不可或缺的基础和支撑性材料之一。 根据中国工业气体工业协会统计，集成电路生产用的特种气体，中国仅能生产约20%的品类，其余均依赖进口。作为第二大半导体原材料，全球电子气体市场被美国空气化工、德国林德集团、法国液化空气和日本太阳日酸占据了90%以上的市场份额。 目前国内的主要企业有雅克科技、金宏气体、南大光电、华特气体等，能批量生产的特种气体仍主要集中在集成电路的清洗、蚀刻、光刻等工艺环节，对掺杂、沉积等工艺的气体仅有少部分品种取得突破。可见，基于安全的自主可控仍是电子气体长期国产替代的主旋律。 光刻是半导体晶圆制造中的最重要的工艺环节，决定着芯片的最小特征尺寸，占芯片制造时间的40-50%，占制造成本的30%。光刻胶作为光刻环节的核心耗材，决定工艺图形的精密程度和良率，重要程度不言而喻。半导体光刻胶根据曝光波长不同，分为g线光刻胶、i线光刻胶、KrF光刻胶、ArF光刻胶以及EUV光刻胶等。 从技术角度来看，半导体光刻胶壁垒较高，然而高壁垒铸就垄断格局，半导体光刻胶是国产率最低的材料之一，市场主要被日美厂商所占据。全球光刻胶市场主要被东京应化、杜邦、JSR、住友化学等制造商所垄断，尤其是在半导体光刻胶的高端的KrF和ArF领域，市场集中度更高。 中国半导体光刻胶领域仍处于起步阶段，与国外公司技术差距巨大。除少数公司覆盖g/i光刻胶外，KrF光刻胶国产化率仅为1%左右，ArF光刻胶除少数国内公司可以少量销售外，基本仍处于研发阶段。 当前，光刻胶正在加速国产替代。一方面，供需紧张和供应链安全问题日益严重，光刻胶的国产替代窗口进一步打开。光刻胶属于高度定制化产品，并需要和光刻机联动发展。随着国内晶圆厂新产能的迅速释放，国内厂商为满足产品配套化发展，会优先选择具有本土化优势的国内厂商。以华懋科技、彤程新材、晶瑞电材等为代表的国内公司将单体、树脂等上游材料和光刻胶一体化发展，实现供应链的全方位安全，成为国内晶圆厂商长期发展的首选供应商。 CMP（化学机械抛光）是通过抛光材料化学腐蚀及机械腐蚀协同实现晶圆全局平坦化的过程，其核心耗材聚焦抛光液和抛光垫。 随着芯片制程复杂度的提升对 CMP 材料的需求提升以及晶圆产能的扩产，国内外市场规模稳步提升，且国内市场增速高于全球市场。以抛光液为例，根据Techcet和QY Research预测，预计2024年全球抛光液市场规模将达到24.8亿美元，19-24年CAGR为8.45%；而国内抛光液市场规模2025年将超过10亿美元，19-25年CAGR高达31.66%。 从市场份额来看，由于CMP材料较高的工艺壁垒及认证难度，行业格局较为集中，主要被美国及日本厂商垄断。抛光液市场，Cabot、Hitachi、Fujimi、Versum 等头部厂商累计占比约为65%。值得一提的是，中国企业安集科技追赶势头迅猛，在铜及铜阻挡层抛光液突破14nm工艺，并持续拓展钨抛光液和介电材料抛光液在3D NAND先进制程的应用，产品技术已经接近国际最高水平，2020年其全球市场份额已经增加到4.5%。 在抛光垫领域，美国陶氏化学公司一家独大，占全球抛光垫市场近80%的市场份额，更在细分集成电路芯片和蓝宝石两个高端领域占据 90%的市场份额，呈现单寡头格局。3M、卡博特、日本东丽、中国台湾三方化学等也可生产部分芯片用抛光垫。 大陆厂商中，鼎龙股份已通过28nm产品全制程（ILD/SIT/W/Cu/GKMG）的验证并获得订单，针对14nm以下先进制程开发的新产品在客户端验证进展顺利。国内厂商初步打破抛光垫技术垄断，产能仍在释放当中。 靶材是溅射工艺核心原材料，功能薄膜制备必经之路。靶材行业准入门槛较高，从新产品开发到实现批量供货，时间长达 2-3 年。高昂的认证成本形成 稳定供应关系，对新进入厂商提出严格要求。 高门槛铸就高集中度，全球呈现美日寡头垄断特征，先发优势明显。由于靶材制造工序繁多，技术门槛较高，设备投资大，能实现规模化生产企业较少。美日龙头厂商掌握核心生产技术，实施严格技术保密举措，目前霍尼韦尔（美国）、日矿金属（日本）、东曹（日本）和普莱克斯全球前四大厂商市占率近80%，其中日矿金属规模最大，垄断全球30%的芯片靶材市场。从靶材种类细分来看，铜靶主要供应商为日矿金属；钼靶主要供应商为攀时与世泰科；铝靶主要供应商为住友化学与爱发科；ITO靶材的主要供应商为三井、日矿金属与优美科。 国内厂商奋起直追，技术节点不断突破，涌现出了一批优秀的靶材企业，有江丰电子、光微半导体、阿石创、隆华科技等。其中，江丰电子作为国内最大半导体芯片用高纯溅射靶材生产商，超高纯金属溅射靶材产品已经应用于全球先端制造工艺中，7nm技术节点实现批量供应，5nm技术节点部分产品评价通过并实现量产，部分产品进入验证阶段；光微半导体生产的超纯溅射靶材产品已经进入台积电3nm供应量并完成工艺终端测试，即将进入量产阶段，主打产品超高纯铜锰溅射靶材达到45-3nm工艺节点使用要求，为中国台湾地区光洋稳定供应超高纯6N/7N铜原料，后为其代工3nm芯片制造工艺所需铜锰靶材。 根据中国半导体制造材料细分产品竞争力和目前国产化进度，把中国半导体制造材料分为了三大梯队：第一梯队：靶材、电子气体、湿电子化学品。部分产品技术标准达到全球一流水平，本土产线已实现中大批量供货；第二梯队：CMP材料、掩膜版、硅片。个别产品技术标准达到全球一流水平，本土产线已小批量供货；第三梯队：光刻胶，技术与全球一流水平仍存在较大差距。 据2020年统计数据，半导体封装材料主要为封装基板，占比为33%，其次分别为引线框架17%、键合线16%、封装树脂15%、陶瓷材料12%、芯片粘接4%。
