2023-09-13

半導體材料行業研究：國產化替代加速，化工大有前途

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半導體材料大局：下游快速革新，產業蓬勃前行

半導體材料細分品種分析：厚積薄發，龍頭亮劍

半導體材料應用廣泛

半導體材料是半導體產業鏈中重要一環。集成電路產業鏈主要包括設計、制造、封測三 個部分，而芯片制造和封測的每一個環節幾乎都離不開半導體材料的應用。而集成電路 應用于下游電子、電器、汽車、軍工、航空航天、工業、醫療等諸多領域，已發展成為 國民經濟的核心產業，成為信息產業的核心支撐產業。

半導體“好風助力”，半導體材料成長快速

全球半導體材料市場規模持續增長。半導體材料包括晶圓制造材料和封裝材料，2021 年 全球半導體晶圓材料市場規模為 404 億美元，全球半導體封裝測試材料市場規模為 239 億美元。晶圓制造材料包括硅片及硅材料、光掩膜、電子氣體、光刻膠及配套試劑、CMP 拋光材料、工藝化學品及靶材等。

下游全球半導體市場仍將保持較快增長。根據 Gartner 數據，隨著疫情影響的逐步消散， 2021 年全球半導體市場規模達 5950 億美元，同比增長 26.3%；中長期來看，未來 5G 及汽車電子化的發展，有望帶動半導體行業進入新的增長期，預計 2026 年全球半導體 市場規模將達到 7900 億美金，維持 6%左右的年均復合增速。

邏輯芯片和存儲芯片為主要增長動力。根據 WSTS 的數據，全球半導體銷售額由 2009 年的 2263.1 億美元增加到 2021 年的 5558.9 億美元，年均復合增速為 7.8%，其中集 成電路占據最主要的市場，其規模占比維持在 80%以上。集成電路可分為邏輯芯片、存 儲芯片、微處理芯片和模擬芯片，2021 年邏輯芯片和存儲芯片銷售額分別為 1548.4 億 美元和 1538.4 億美元，占集成電路比例分別為 33.4%和 33.2%，為集成電路的主要增 長動力。

得益于全球半導體長期持續發展，未來上游半導體材料也將隨之保持蓬勃發展。隨著半 導體產業向中國轉移，國內相關材料產業也將快速崛起。

半導體產業東進，國內半導體材料市場高升

半導體行業東進趨勢明確，中國大陸晶圓廠密集投產。2015 年以前，國內大型晶圓廠 以外資為主，而 2015 年以后，內資晶圓廠大規模崛起，其在中國大陸的設備投資額近 幾年穩中有升，未來有望超過外資晶圓廠。從歷史數據來看，本地化配套是半導體產業 的長期趨勢，美國、日本、韓國、中國臺灣的半導體配套廠商在本地的營收占比持續高 于海外。內資晶圓廠的崛起有望強化本地化配套優勢。我國集成電路銷售額從 2002 年 的 268.4 億元增長到 2021 年的 10458.3 億元，年均復合增速為 21.3%，遠高于全球的 7.3%；2021 年我國集成電路銷售額依舊保持 18.2%的增長。根據 IC Insights 的數據， 2020 年中國大陸晶圓廠月產能達到 318.4 萬片/月，占全球晶圓產能的比重提升至 15.3% （較 2016 年提升 4.5 pct），預計 2025 年將繼續提升 3.7 pct。

產業轉移拉動材料、設備等半導體支撐業需求。從近幾年大陸半導體材料、設備的需求 占比來看，產業轉移確實能帶動本地配套需求的提升，大陸半導體材料市場規模占全球 的比重由 2006 年的 6%提升到 2020 年的 18%，大陸半導體設備市場規模占全球比重 由 2016 年的 16%提升到 2021 年的 29%。而可預見的未來，國內半導體產能的增加將 進一步帶動本地半導體支撐業需求。

國家政策助力我國半導體行業加速發展。近年來國家各部委先后制定了一系列“新一代 信息技術領域”及“半導體和集成電路”產業支持政策，其中半導體材料也為重點支持 對象。

各地政府從稅收、資金、人才引進等多方面扶持和推動集成電路產業發展。國內半導體 產業重點發展城市大多選擇鼓勵扶持建設 12 英寸及以上的先進晶圓或芯片生產線，并 布局完整的包含裝備、材料、封裝等環節的半導體產業鏈條。

半導體產業具有投資規模大，回報周期長的特點，因此需要國有資本的支持，國家集成 電路產業投資基金（大基金）首期募資 1387 億元左右。大基金將集成電路制造作為一 期的投資重點，占比達 67%左右，而設備/材料僅占 6%左右。大基金二期于 2019 年底 成立，注冊資本 2041.5 億元，共包含中國電信、聯通資本、中國電子信息產業集團、 紫光通信等在內的 27 位股東。大基金二期預期將加大對半導體上游設備和材料的投入 力度，材料及設備行業龍頭企業或將直接受益。截至 2022Q1，大基金二期投資裝備材 料類 75 億元，占比 10%。

國產化率較低，半導體材料替代空間巨大

半導體材料國產化率仍然較低，未來空間極大。內資晶圓廠的崛起將帶動國內半導體材 料需求的提升，而高對外依存度將為國內半導體材料企業提供更為廣闊的發展空間。從 目前來看，雖然各大主要品類均有國內企業涉足，但整體對外依存度仍較高。第一類， 國產化率低于 10%，包括 CMP 拋光材料；第二類，國產化率在 10%-30%，包括前驅 體材料、光刻膠、電子氣體、濺射靶材、超純試劑等。

內資晶圓廠的崛起將帶動國內半導體材料需求的提升，而高對外依存度以及自主可控的 緊迫要求，將為國內半導體材料提供更為廣闊的發展空間，以下我們來詳細梳理半導體 硅片、電子特氣、濕電子化學品、拋光材料、前驅體材料以及光刻膠領域的投資機會。

半導體硅片：市場空間廣袤無垠，國產替代方興未艾

硅片主要應用于半導體和光伏領域，其中半導體硅片的制造技術要求更高，下游應用也 更廣泛，市場價值也更高。半導體和光伏領域使用的硅片差異主要體現在類型、純度和 表現性質上。從類型來看，半導體硅片均為單晶硅結構，而光伏硅片既可以是單晶硅結 構，也可以是多晶硅結構。從純度來看，半導體硅片對純度的要求更高，達 99.9999999% （9N）以上，而光伏硅片對純度要求較低，在 99.99%-99.9999%（4N-6N）之間。從 表面性質來看，半導體硅片表面的平整度、光滑度以及潔凈程度要比光伏硅片高，需要 經過后續的研磨倒角、拋光、清洗等環節。由此可見，半導體硅片較光伏硅片的加工難 度更高、下游應用的附加值也更高。

半導體硅片參與了從制造到封測的所有流程，是集成電路制造中最為基礎的原材料。集 成電路的上游包括原材料和在各生產環節的主要生產設備。原材料包括晶圓制造材料和 封裝材料。晶圓制造材料包括半導體硅片、光罩、高純化學試劑、特種氣體、光刻膠、 靶材、CMP 拋光材料等。封裝材料包括引線框架、封裝基板、陶瓷封裝材料、鍵合絲、 包裝材料、芯片粘結材料等。其中半導體硅片是參與度最高的基礎原材料，晶圓制造所 有流程均在半導體硅片的基礎上進行。

12 英寸硅片是目前半導體硅片市場中占比最高的產品。半導體硅片尺寸（以直徑計算） 主要有 50mm（2 英寸）、75mm（3 英寸）、100mm（4 英寸）、150mm（6 英寸）、200mm （8 英寸）與 300mm（12 英寸）等規格。在摩爾定律的影響下，半導體硅片從 70 年代 起不斷向大尺寸的方向發展。根據 SEMI 的統計數據，2018 年，12 英寸硅片和 8 英寸 硅片市場份額分別為 63.8%和 26.1%，合計占比接近 90%。由于移動通信、計算機等 終端市場持續快速發展，12 英寸半導體硅片成為半導體硅片市場中最主流的產品。

半導體硅片是全球半導體材料中市場占比最高且最重要的原材料。根據 SEMI 統計， 2021 年全球半導體材料市場中，半導體硅片的銷售額為 121.2 億美元，占比 32.9%， 是所有半導體材料中占比最高的品類。根據 SMIC 招股說明書披露，在 2019 年的原材 料采購中，半導體硅片成本占比高達 40.8%，遠超其他原材料，是晶圓制造中最為重要 的一環。

下游 5G、新能源汽車等終端市場持續增長，全球硅片需求不斷向上。盡管受到新冠疫 情影響，半導體硅片市場曾在 2020Q1 短暫下滑，但由于下游 5G、新能源汽車等終端 市場需求持續增長，從 2020Q2 起，在半導體硅片市場需求不斷向上。根據 SEMI，2021 年全球半導體硅片市場出貨量達到 141.7 億平方英寸，同比增加 14%；2021 年全球半 導體硅片市場規模達到 126 億美元，同比增長 12.5%。

我國半導體硅片市場增速高于全球平均水平。2014 年起，隨著中國各半導體制造生產 線投產、中國半導體制造技術的不斷進步與中國半導體終端產品市場的飛速發展，中國 大陸半導體硅片市場步入了飛躍式發展階段。根據 SEMI 統計，2016 年至 2018 年，中 國大陸半導體硅片銷售額從5.0億美元上升至9.9億美元，年均復合增長率高達40.9%， 遠高于同期全球半導體硅片的年均復合增長率 25.7%。細分來看，在排除了疫情的影響 后，2020 年中國 8 英寸和 12 英寸硅片需求量預計增速較快。在未考慮疫情帶來影響的 假設下，賽瑞研究預計 2020 年中國市場 8 英寸半導體硅片需求量為 307 萬片/月，同比 增長 23%；12 英寸半導體硅片需求量為 312 萬片/月，同比增長 8%。

全球半導體硅片行業集中度較高，12 英寸市場被海外龍頭壟斷。半導體硅片行業進入 壁壘較高，因此行業龍頭企業的先發優勢十分明顯，潛在新企業很難進入市場。全球前 五大半導體硅片生產企業分別是日本的信越化學和 SUMCO、德國的 Siltronic、中國臺 灣的環球晶圓以及韓國的 SK Siltron。2016-2020 年，全球前五大硅片生產公司的全球 半導體硅片銷售額占比從約 85%上升至 89%。12 英寸半導體硅片同半導體硅片的整體 市場競爭格局基本保持一致，但全球約 98%的市場份額由信越化學、SUMCO、環球晶 圓、Siltronic 和 SK Siltron 五大巨頭所壟斷。

半導體硅片擴產周期較長，短期行業供給偏緊。半導體硅片的擴產周期一般超過 2 年， 全球產能至少至 2023 年下半年才會明顯增長。根據 SUMCO 數據，全球 12 英寸硅片 在 2020 年之前主要依靠原有廠房進行產能擴充，而新建廠房在 2021 年之后才逐漸釋 放產能，產能釋放的高峰期將在 2024 年之后，2022 和 2023 年全球 12 英寸硅片仍然 將處于供不應求的狀態。同時，下游晶圓廠硅片庫存持續降低，也驗證當前硅片處于高 景氣階段。SUMCO 表示目前只能滿足 LTA 的訂單，而非 LTA 的訂單無法供應，缺貨情 況為國產硅片提供驗證良機，硅片國產替代有望加速。

國內硅片龍頭公司發展迅速，產能快速擴張。目前，國內主要的半導體硅片制造企業有 滬硅產業、中環股份、立昂微、超硅半導體、有研半導體等。2017 年以前，國內 12 英 寸半導體硅片幾乎全部依賴進口。2018 年，滬硅產業子公司上海新昇作為中國大陸率 先實現 12 英寸半導體硅片規模化銷售的企業，打破了 12 英寸半導體硅片國產化率幾 乎為 0%的局面。目前 12 英寸大硅片需求旺盛，海外產能有限，為國內硅片企業提供戰 略發展期，國內硅片企業加速產品認證和客戶導入，后續需密切關注各硅片公司客戶認 證和產能擴充進度。

以下是國內前五大半導體硅片企業概覽：

滬硅產業：公司是中國大陸規模最大的半導體硅片企業之一，是中國大陸率先實現12 英寸半導體硅片規模化銷售的企業。公司打破了我國 12 英寸半導體硅片國產 化率幾乎為 0%的局面，推進了國半導體關鍵材料生產技術“自主可控”的進程。公司目前已成為多家主流芯片制造企業的供應商，提供的產品類型涵蓋 12 英寸拋 光片及外延片、8 英寸及以下拋光片、外延片及 SOI 硅片。

中環股份：公司主要產品包括高效光伏電站、太陽能電池片、太陽能單晶硅棒/片、 半導體硅錠、76.2-200mm 拋光片、TVS 保護二極管 GPP 芯片。2019 年 1 月， 根據公告，公司擬使用募集資金建造月產 15 萬片 12 英寸拋光片生產線。

立昂微：公司是中國規模較大的半導體硅片企業，成立于 2002 年，主營業務為半 導體硅片以及半導體分立器件芯片的研發、生產和銷售，主要產品包括 150- 200mm 半導體硅片、肖特基二極管芯片、MOSFET 芯片。

超硅半導體：公司主營業務包括為硅片制造、藍寶石制造和人工單晶生長等，具備 拋光片、外延片產品生產技術。

有研半導體：公司成立于 2001 年，主要從事硅材料的研究、開發、生產與經營。其主要產品包括集成電路用、功率集成電路 5-8 英寸硅單晶及硅片 6 英寸及以下 區熔硅單晶及硅片、集成電路工藝設備用超大直徑硅單晶及硅部件等。

電子氣體：芯片制造之血液，電子特氣迎春風

電子特氣是電子工業的關鍵原料，屬于工業氣體的重要分支。工業氣體是現代工業的基 礎原材料，而電子特氣是工業氣體中附加值較高的品種，與傳統工業氣體的區別在于純 度更高（如高純氣體）或者具有特殊用途（如參與化學反應），是極大規模集成電路、平 面顯示器件、化合物半導體器件、太陽能電池、光纖等電子工業生產中不可或缺的基礎 和支撐性材料之一，相關下游領域的快速發展將帶動未來特種氣體的增量需求。

半導體特氣應用于晶圓制造的各個環節。狹義的“電子氣體”特指電子半導體行業用的 特種氣體，主要應用于前端晶圓制造中的化學氣相沉積、光刻、刻蝕、摻雜等諸多環節。電子特種氣體的純度和潔凈度直接影響到光電子、微電子元器件的質量、集成度、特定 技術指標和成品率，并從根本上制約著電路和器件的精確性和準確性，對于半導體集成 電路芯片的質量和性能具有重要意義。

電子特氣需求量不斷提升，在半導體制造材料中占比僅次于硅片。全球范圍來看，隨著 全球半導體市場規模在近幾年的高增長，2021 年全球集成電路用電子氣體的市場規模 達到 45.4 億美元，市場規模較上年同比增加了 8.4%，但從整體來看，2017-2021 年的 年均復合增速稍低，僅為 5.3%。國內范圍來看，2021 年，我國電子氣體市場規模達到 了 195.8 億元，較上年同比增加了 12.8%，2017-2021 年的年均復合增速達 15.7%。根 據 SEMI 的數據，2021 年電子氣體在晶圓制造材料市場中占比達到 14.1%，僅次于占 比 32.9%的硅片，市場規模巨大。

隨著集成電路制造要求復雜度的提升，制造中所使用的電子特氣用量也將提升。根據德 國普爾茨海姆應用技術大學工業生態研究所（INEC）的 Mario Schmidt 教授等人共同撰 寫的論文《用于微電子芯片和太陽能電池硅片加工的生命周期評估》，硅晶圓的加工離 不開大量化學試劑以及特殊氣體，這些氣體可以用于包括清洗、蝕刻、光刻、外延、摻 雜等工序。經測算，每平方米邏輯電路晶圓加工所需要的電子特氣約為 37.3kg，每平方 米存儲電路晶圓加工需要約 12.0kg 的電子特氣。邏輯芯片和存儲芯片本身在集成電路 中的占比就超 6 成，隨著未來 5G 和汽車電子化的趨勢以及集成電路技術與制造工藝的 提升，電子特氣的用量也會得到大幅度的提升。

國外龍頭壟斷國內市場，進口替代空間廣闊。空氣化工、林德集團、法液空、大陽日酸 等海外企業合計占據國內電子特氣約 88%的市場份額，市場高度集中。這些企業多為全 球工業氣體龍頭，具有長期的技術積淀和客戶積累，實力強勁，電子特氣僅為其業務的 一部分。目前國內尚缺體量與上述龍頭相匹敵的電子特氣公司，但通過分析國內發展環 境的變化，特種氣體產品特征，以及國外龍頭企業特質等方面，我們認為國內電子特氣 企業逐步實現進口替代是大勢所趨。

國內空分企業與特氣企業分明，業務上構筑各自壁壘。國內氣體公司包括以杭氧、盈德、 寶鋼氣體為代表的空分企業，主要是以管道氣為主的現場制氣項目，可能更適合林德模 式切入特種氣體，作為氣體綜合服務商的角色，進行空分和特氣資源的整合。作為空分 巨頭，內生進行特氣技術和產品的開發，難度相對較大且所需時間周期較長，未來更多 或以業務合作或收購的模式開展相關業務，相關企業的優勢在于資金實力和體量優勢。特氣企業的優勢在于對細化特氣產品的技術積淀，以及對相應產品在下游客戶的認證壁 壘，目前來看，國內空分企業和特氣企業不存在直接的競爭。特氣企業錯位競爭，各具優勢。特種氣體品類較多，國內各企業具有各自的核心產品品 類，比如南大光電的 MO 源，昊華科技的三氟化氮、四氟化碳、六氟化鎢等，雅克科技 的氟碳類氣體、三氟化氮，華特氣體的六氟乙烷、光刻氣，718 所的三氟化氮、六氟化 鎢，金宏氣體的超純氨等等。此外，下游的客戶也各有側重，比如金宏氣體更多面向 LED 企業，華特氣體主要面向半導體晶圓廠，綠菱電子主要對接國際氣體巨頭等等。我們認 為未來國內特氣公司的成長路徑在于內生+外延+產業資源整合拓展品類，同時開拓應用 領域和客戶群，打造成為國內領先的特種氣體一體化供應平臺。

濕電子化學品：高附加值產品，國產替代空間廣闊

超純化工試劑，雜質要求苛刻。濕電子化學品（Wet Chemicals）又稱工藝化學品，是 指主體成分純度大于 99.99%，雜質離子和微粒數符合嚴格標準的化學試劑，廣泛用于芯片、顯示面板、太陽能電池、LED 等電子元器件微細加工的清洗、光刻、顯影、蝕刻、 摻雜等工藝環節。濕電子化學品是化學試劑產品中對品質、純度要求最高的細分領域。

濕電子化學品應用于光伏、顯示面板、半導體等電子信息領域。濕電子化學品位于電子 信息產業偏中上游的電子專用材料領域，是精細化工和電子信息行業交叉的領域，上游 是基礎化工產業，下游為太陽能電池、顯示面板、半導體等領域。

國際半導體設備與材料組織于 1975 年制定了可用于規范濕電子化學品技術指標的統一 SEMI 標準，指標涉及金屬雜質、控制粒徑、顆粒個數、應用領域等等。G1 至 G5 對應 的純度標準依次升高，光伏領域對濕電子化學品的純度要求相對較低，集成電路工藝用 電子濕化學品的純度要求較高，基本集中在 G3 及以上水平，晶圓尺寸越大對純度要求 越高，12 英寸晶圓制造一般要求 G4 水平。

濕電子化學品需求快速增長。國內濕電子化學品下游消費占比為光伏（41.7%）、液晶顯 示（30.0%）、集成電路（21.5%）、分立器件及其他（6.8%）。受益于下游行業的快速發 展，國內濕電子化學品需求快速增長，市場規模由 2015 年的 57.8 億元增長至 2021 年 的 117.5 億元，過去六年國內市場規模復合增速達 12.6%。隨著國內光伏裝機規模持續 提升，以及大尺寸晶圓產能的持續擴增，我國濕電子化學品市場將進一步擴大，根據智 研咨詢預測，未來國內濕電子化學品市場規模將以 10.2%的復合增速上升到 2027 年的 210.4 億元。

濕電子化學品壁壘高企，海外龍頭占據主要份額。濕電子化學品行業壁壘高企，主要包 括技術壁壘、規模和資金壁壘、品牌與客戶壁壘、產品品控壁壘以及行政許可壁壘。濕 電子化學品的發展與半導體制造業的發展保持同一步調，歐美和日本企業憑借技術優勢， 占據了全球市場主導地位。

濕電子化學品國產替代空間廣闊。在中國大陸市場，2019 年，以德國巴斯夫、德國默 克、美國霍尼韋爾、美國英特格等為代表的歐美企業占據了中國大陸市場的 35%；同時， 以住友化學、三菱化學、關東化學、Stella 等為代表的日企占據中國大陸市場的 28%。韓國、中國臺灣、中國大陸企業分別占 16%、10%、9%。濕電子化學品三大下游應用領域中，太陽能電池領域由于對濕電子化學品要求相對較低， 國內不少企業產品可滿足應用要求。2018 年，我國內資企業產品在太陽能電池應用市 場占有率超過 99%。而顯示面板、半導體領域對濕電子化學品要求較高，在高世代面板 生產、大晶圓半導體生產中，內資企業市場占有率非常低。

濕電子化學品價格隨級別升高大幅提升。根據百川盈孚，2022 年 10 月 23 日，國內 G5 級硫酸價格為 6000 元/噸，G2 級硫酸價格為 1600 元/噸，常規的工業級 98%硫酸市場 均價僅 273 元/噸，高純度的濕電子化學品享受高額溢價。

興發集團：子公司為國內第一梯隊供應商，擬分拆上市

控股公司興福電子是國內濕電子化學品主要供應商之一。興福電子成立于 2008 年，主 營半導體用超高純濕電子化學品的研發、生產和銷售。公司于 2010 年 4 月實現了 3 萬 噸/年電子級磷酸裝置投產，并成為電子級磷酸國家標準的起草制定人；于 2017 年 5 月 實現電子級硫酸項目投產；公司還具備電子級混配液、電子級蝕刻液等產品的量產能力， 多項單品純度達到較高 SEMI 等級，公司現已成為國內第一梯隊的濕電子化學品供應商。

興福電子是電子化學品批量供貨大廠，近年業績大幅增長。興福電子濕電子化學品現已 批量供應臺聯電、華虹宏力、SK 海力士、格羅方德、長江存儲、臺積電、長鑫存儲等多 家國內外多家知名半導體客戶。2021 年以來，受益于集成電路產業快速發展，興福電 子高端濕電子化學品產能得到充分釋放，高附加值 IC 級濕電子化學品市場開拓取得積 極進展，興福電子經營業績呈現快速增長態勢。2022 年興福電子繼續取得驕人業績， 上半年實現營業收入約 3.90 億元，同比增長約 86%；凈利潤約 8900 萬元，同比增長 約 238%。

興發集團擬分拆子公司興福電子至上海證券交易所科創板上市。2022 年 8 月 17 日，興 發集團發布《關于控股子公司湖北興福電子材料股份有限公司上市輔導備案的提示性公 告》，擬分拆所屬控股子公司興福電子至上海證券交易所科創板上市。

晶瑞電材：三大產品達 G5 級別，有望持續放量

公司高純雙氧水、高純氨水及高純硫酸等產品品質已達到 SEMI 最高等級 G5 水準，金 屬雜質含量均低于 10ppt，半導體用量最大的三個高純濕化學品整體達到國際先進水平， 可基本解決高純化學品這一大類芯片制造材料的本地化供應，實現半導體關鍵材料國產 化、本地化，為打造高端半導體產業鏈提供了支撐。已投產的主導產品獲得 SMIC、華 虹宏力、長江存儲、士蘭微等國內知名半導體客戶的采購。公司其他多種超凈高純化學 品如 BOE、硝酸、鹽酸、氫氟酸等產品品質全面達到 G3、G4 等級，可滿足平板顯示、 LED、光伏太陽能等行業客戶需求。

高純硫酸二期項目即將建成，將貢獻業績增量。公司一期 3 萬噸半導體級高純硫酸產線 已順利通車，經測試產品金屬雜質含量低于 10ppt，達到 G5 等級，品質已達全球同行 業第一梯隊水平，產品技術指標可以履蓋目前全部先進集成電路技術節點的要求，目前 該產品已銷售合肥晶合、廈門聯芯等知名半導體客戶，同時正在多家主流客戶中密集跨 線測試，半導體級高純硫酸二期 6 萬噸項目正在積極建設中，訂購的主要設備相關廠商 正在積極生產，預計 2023 年上半年建成。

拋光材料：海外龍頭寡占市場，國內企業持續推進

現代集成電路加工過程中，常使用化學機械拋光（Chemical Mechanical Polishing, CMP） 方法將晶圓進行平坦化，其原理是將旋轉的晶圓壓在與之反向旋轉的拋光墊上，同時讓 拋光液在晶圓與拋光墊之間持續流動，不斷地用化學和機械的方式帶走晶圓表面的加工 殘留物質，從而得到平整的晶圓表面。CMP 拋光是最終保證集成電路芯片的順利成型 的必要步驟，因此，在現代集成電路加工過程中，CMP 拋光步驟必不可少。

CMP 拋光墊和拋光液是拋光過程中用到的兩種最主要的半導體材料。拋光液是超細固 體研磨材料和化學添加劑的混合物，在化學機械拋光過程中，起到研磨晶圓、腐蝕晶圓 表面的殘留物的作用，而拋光墊的主要作用則是存儲和運輸拋光液、維持拋光環境；因 此拋光過程中需要不斷加注拋光液并更換拋光墊。目前，拋光液和拋光墊是化學機械拋 光過程中價值量最大的兩種材料，分別占比 49%和 33%。

海外寡頭壟斷市場，技術壁壘較高。CMP 拋光液的核心原材料是研磨粒子，它是一種 無機非金屬化合物，根據成分不同，研磨粒子分為氧化硅、氧化鋁、氧化鈰三大類；其 中高純硅研磨粒子目前廣泛應用于各成熟和先進制程中，僅日本企業能夠生產；鋁研磨 粒子被一家美國企業壟斷，獨家銷售給某美國拋光液企業。CMP 拋光墊的核心材料是 預聚體，在原材料占比中超過 70%，要做到完全替代必須 100%還原海外配方，研發難 度較高。

從合成的角度來看，研磨粒子、預聚體分別是拋光液、拋光墊的核心原料；從品種的角 度來看，拋光液/拋光墊細分品種較多，根據被拋光對象的材質不同而不同。

工藝迭代是驅動拋光材料穩定增長的不竭動力

拋光材料方面：隨著芯片制程不斷縮進，現代集成電路芯片中的互聯結構越來越復雜， 所需拋光次數和拋光材料的種類也越來越多。從具體的芯片生產步驟來看，其加工過程是將設計好的電路，以堆疊的方式組合起來，制程越精細，堆疊的層數越多。在堆疊的 過程中，又需要使用氧化層、介質層、阻擋層、互連層等交錯排列，而不同的薄膜層所 用到的拋光材料也不盡相同。此外，隨著 NAND 存儲芯片結構從 2D 轉向 3D 結構， CMP 拋光層數和所用到的拋光材料種類也在不斷增加。據 DOW 公司統計，5nm 芯片 中拋光次數將達到 25-34 次，而 64 層 3D NAND 芯片中的拋光次數將達到 17-32 次， 較前一代制程的拋光次數大幅增加；長期來看，各型芯片的制程工藝迭代將成為拋光材 料市場規模擴容的不竭動力。

高純度硅片及先進封裝也為拋光市場注入了新的成長動力。近兩年，先進制程芯片的占 比越來越高，而用于先進制程的硅片要求更高的純度，在切割成薄片以后還需要用拋光 工序來去除表面的雜質，拋光工藝在材料市場的應用被逐漸發掘。此外，隨著摩爾定律 逐漸失效，封裝層面逐漸引入類似晶圓制造方式進行加工處理，例如：晶圓級封裝（FOWLP）和“3D-IC”封裝技術中，多個不同的功能的芯片通過填充金屬的硅通孔（TSV） 在垂直方向實現堆疊和連接，而這些工序同樣也離不開拋光的支持。

前驅體：打破壟斷，成長廣闊

半導體 ALD/CVD 前驅體是半導體薄膜沉積工藝的核心關鍵原材料，能夠通過化學氣相 沉積（Chemical Vapor Deposition，CVD）和原子層沉積（Atomic Layer Deposition， ALD）制備金屬/氧化物/氮化物薄膜，用于 90nm-14nm 甚至 7nm 先進技術節點的集成 電路制造工藝，被廣泛應用于高端芯片制造，包括邏輯芯片、AI 芯片、5G 芯片、大容 量存儲器和云計算芯片等。

全球半導體前驅體市場保持快速增長。前驅體材料主要應用在半導體集成電路存儲、邏 輯芯片的制造環節，后疫情時代線上辦公催生儲存芯片需求快速增長。在存儲芯片制備 環節，NAND 進入 20nm 后，傳統的提高制程來提升產品性能的方式難度大幅提升，各 廠家通過增加芯片的堆疊層數獲取更大的存儲容量，堆疊層數的增加將帶來前驅體材料 用量的大幅提升。DRAM 芯片制程越先進，驅動氧化硅及氮化硅、High-k、金屬前驅體 單位用量大幅提升，共同促進前驅體市場增長。2021 年，全球半導體前驅體市場規模 達到 19 億美元，預計未來幾年仍將保持 10%左右的年均復合增速增長。

國外企業寡頭壟斷前驅體市場，雅克科技通過收購 UP Chemical 進入該領域。前驅體 材料具有技術門檻高、開發難度大的特點，國外企業深耕領域已久，目前全球 IC 前驅 體主要生產商包括德國默克、法國液化空氣集團以及韓國 UP Chemical、DNF、Mecaro 等。國內企業，雅克科技通過收購 UP Chemical 切入該領域。雅克科技 2021/2022H1 前驅體業務收入為 8.5/4.5 億元。南大光電在品類上已覆蓋晶圓制造所需的硅前驅體/金 屬前驅體、高 K 前驅體/低 K 前驅體的主要品類，并成功導入國內領先的邏輯芯片和存 儲芯片量產制程，募集資金建設年產 45 噸半導體先進制程用前驅體產品產業化項目， 主要目標為 14nm/7nm 集成電路制程所需的新型硅前驅體產品的研發和產業化。南大光 電 2021/2022H1 前驅體業務收入為 1.7/1.1 億元。

光刻膠：“卡脖子”產品，原料及高端膠型逐漸突破

光刻環節關鍵材料，結構復雜。光刻膠(photoresist)又稱光致抗蝕劑，是指通過紫外光、 電子束、離子束、X 射線等的照射或輻射，其溶解度發生變化的耐蝕劑刻薄膜材料，主 要由光刻膠樹脂、增感劑（光引發劑+光增感劑+光致產酸劑）、單體、溶劑和其他助劑 組成。由于應用場景頗多，不同用途的光刻膠在曝光光源、制造工藝、成膜特性等性能 要求不同，對材料的溶解性、耐蝕刻性和感光性能等要求不同，不同原料的占比會有很 大幅度變化，其中光刻膠樹脂是光刻膠主要成分，成本占比達到 50%。光刻膠為集成電 路中極為重要的材料，作為圖形媒介物質，用于芯片制造的光刻環節，是必不可缺的關 鍵材料。

光刻膠按應用領域分為 PCB、面板和半導體光刻膠，半導體光刻膠將成為光刻膠市場 主要增長因素。根據 Cision, 2019 年全球光刻膠市場規模約 91 億美元，至 2022 年市 場規模將超過 105 億美元，年化增長率約 5%，其中，面板、PCB 和半導體光刻膠的應 用占比分別為 27.8%、23.0%和 21.9%。在下游 PCB 和面板二者復合增速緩慢的情況 下，半導體光刻膠將在半導體市場的快速增長下，疊加其單位價值量相較于 PCB 光刻 膠和面板光刻膠更高的特性，有望成為全球光刻膠市場增長的主要因素。隨著 IC 制程 的不斷提高，為了滿足集成電路對電路密度和集成水平更高要求，光刻膠通過不斷縮短 曝光波長，不斷提升圖形的分辨率。經過幾十年的研發，按照曝光波長，目前光刻膠的 波長由紫外寬譜逐步至 G 線（436nm）、I 線（365nm）、KrF（248nm）、 ArF（193nm） （KrF 和 ArF 合計稱為 DUV 光刻膠）、以及最先進的 EUV (<13.5nm) 水平。

半導體光刻膠存差異，應用于不同芯片制程。隨著曝光波長縮短，光刻膠達到的極限 分辨率不斷提高，得到的精密度更佳。目前市場上能得到分辨率最高的是 EUV 光刻 膠，用于 14nm 以下先進制程，由于整體較高的壁壘，僅 G/I 線有少量國產份額，KrF 和 ArF 國產化率極低，EUV 方面僅荷蘭的 ASML 能制造 EUV 光刻機，國內尚無企業 擁有先進制程芯片產能，因此國內并沒有 EUV 光刻膠市場，目前國內市場大多集中在 G 線/I 線 KrF/ArF 等用于 28nm 以上成熟制程的半導體光刻膠。

未來我國半導體光刻膠增速將遠超世界增速。由于世界新增晶圓產能大部分在中國大陸， 光刻膠需求也將隨之增長。根據 Techcet 預測，2021 年全球半導體光刻膠市場規模約 19 億美元，預計到 2025 年超過 24 億美元，年化增長率為 6%以上。根據 Trend Bank, 我國 2021 年半導體光刻膠市場預計 29.0 億元。中國作為未來全球晶圓產能增長的主力 軍，當前到 25 年在建和計劃 8 寸和 12 寸晶圓產能總共 達到 84 萬/片，增幅為當前的 60%，結合到 2021-2025 年五年時間完全達產，給予平 均每年 12%作為我國半導體光刻膠中性復合增速；由于我國的芯片產能結構將整體提 高，2020 年 KrF 和 ArF 的占比分別為 37.0%和 44.0%，給予二者未來更大的占比假設， KrF 膠占比 40.0%，ArF 膠占比 45.0%。綜上情況和假設判斷到 2025 年，我國半導體 光刻膠市場規模將保守在 40 億元，樂觀 50 億元以上。

光刻膠市場被美、日企業寡占。縱觀全球半導體光刻膠供給端，除美國陶氏外，其余頭 部半導體光刻膠企業均為日本企業，且技術要求越高的光刻膠頭部聚集效應越明顯，其 中較低壁壘的 G/I 線光刻膠前五大企業占比為 74%, 而較高壁壘的 ArF 光刻膠前五大 企業占比提升到 90%。

海外企業壟斷光刻膠原料，國內企業逐步崛起。光刻膠原材料企業中，日企占到 47%， 盡管中國原材料企業位列全球第二，但大部分仍在研發和布局階段，成熟材料供應企業主要來自日本和美國。國內企業如萬潤股份、圣泉集團、強力新材等在原材料樹脂、感 光劑等方面有所突破。

原材料“卡脖子”對企業正常生產有潛在威脅。2019 年日韓貿易摩擦中，日本對韓國半 導體材料斷供，由于韓國對日本光刻膠依賴程度達 84.5%，此舉讓韓國企業遭受巨大損 失。2019 年三季度，三星電子營業利潤從二季度 12.8 萬億韓元，下降至 7.7 萬億韓元， 環比下降 39.8%；SK 海力士營業利潤從 6316 億韓元，下降至 4100 億韓元，環比下降 35.1%。我國光刻膠對外依賴程度更為明顯，半導體光刻膠目前國產化率僅 5%，因此 我國存在極大的供應鏈政策風險。

國內半導體光刻膠持續取得突破，彤程新材成為“執牛耳者”。我國的 G/I 線半導體光刻 膠發展勢頭較快，彤程新材、晶瑞電材已有較成熟產品供應，均可實現量產與穩定供貨。各企業仍處于擴張 KrF 膠種類以及打入客戶驗證階段，彤程新材具備大批量穩定供貨 KrF 光刻膠的能力。ArF 膠領域，公司持續鉆研突破，已有 1 款產品通過中芯北方驗證， 未來有望得到放量。

備注：文章轉載自長江證券（作者：馬太、王明、葉家宏），如有侵權，請聯系小編刪除。

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