半导体行业与集成电路_半导体材料：进口替代空间巨大|半导体行业观察

所谓半导体材料，是在金属和绝缘体之间介入电导率的材料，半导体材料的电导率在欧元/厘米之间，一般随着温度的升高而增加。 半导体材料是制造晶体管、集成电路、电力电子器件、光电子器件的重要材料。

半导体材料市场分为晶片材料和封装材料市场。 其中，晶片材料主要有硅晶片、光掩模、抗蚀剂、抗蚀剂辅助设备、湿法工艺、溅射靶、研磨液等材料。 密封材料主要为层叠基板、引线框架、接合线、模制化合物、底部填充剂、液状密封剂、粘接材料、锡球、晶片级封装介质、热接口材料。

半导体材料自给率低

在半导体材料领域，由于高端产品技术壁垒高，国内企业长期研发投入和积累不足，中国半导体材料在国际分工中被欧美、日韩台等少数国际大公司所独占。 例如，硅片世界前6大市场份额达到90%以上，光刻胶世界前5大市场份额达到80%以上，高纯度试剂世界前6大市场份额达到80%以上，CMP材料世界前7大市场份额达到90%。

国内大部分产品自给率低，几乎不到30%，而且大部分是技术壁垒低的封装材料，在晶片制造材料方面国产化比例低，主要依赖进口。 另外，国内半导体材料企业集中在6英寸以下的生产线上，目前少数厂家已经开始进军国内8英寸、12英寸的生产线。

大硅片:又称硅片，是最主要的半导体材料，主要包括研磨片、退火片、外延片、节分离片和绝缘体上的硅片。 其中研磨片是使用量最多的产品，其他硅晶片产品也是基于研磨片二次加工产生的。 硅晶片的市场销售额占半导体材料市场整体销售额的32%~40%。

硅片的直径主要为3英寸、4英寸、6英寸、8英寸、12英寸( 300mm )，现已发展成18英寸( 450mm )等规格。 直径越大，在一个硅晶片上一次工艺循环能够制作的集成电路芯片的数量越多，每个芯片的成本也越低。 因此，更大直径的硅片是硅片制造各种技术的发展方向。 但是，硅晶片的尺寸越大，对微电子技术的各种材料和技术的要求也越高。

硅片具有极高的技术障碍，世界市场呈寡头垄断结构，日本信越和SUMCO (三菱硅材料和住友材料Sitix支部合并)一直占主要市场份额，双方约占30%，其他主要公司为德国筒仓I(c德国化工企业Wacker的 上述六家供应商合计占世界90%以上市场份额。

目前国内8英寸硅晶片厂家仅有研究新材料、金瑞泓等少数厂家，不满足国内市场，12英寸硅晶片目前基本采用进口，可以说过去缺乏国内半导体产业链。

上海新阳参股(控股27.56% )的上海新升实现了300毫米半导体硅片的国产化。 公司自2017年第二季度开始销售屏障、空片、陪同等测试表，向中心国际、上海华力微、武汉新芯等晶片制造企业提供正片进行认证。

2018年第一季度末，上海新升300mm硅晶片公司经上海华力微电子有限公司认证开始销售。 2018年12月20日，上海新阳在互动平台上宣布，上海新升公司的大硅晶圆取得了中心国际认证。 截至2018年底，上海生产能力达到10万张，截至2020年底，上海实现月产30万张的生产能力目标，最终达到100万张的生产能力规模。

目前，硅片的主流产品为12英寸，据SUMCO的预测，300mm的总需求从2018年的600万张/月增加到2021年的720万张/月，复合增长率约为6%。 2018年至2018年，全球硅晶片出厂量(应用于半导体生产)稳步增长，2018年全球硅晶片出厂量为12733万平方英尺，比上年增长7.82%。

超纯高纯度试剂:又称湿润化学品，是指本体成分纯度超过99.99%，杂质离子和微粒数满足严格要求的化学试剂。 主要以上游硫酸、盐酸、氢氟酸、氨水、氢氧化钠、氢氧化钾、丙酮、乙醇、异丙醇等为原料，通过预处理、过滤、精制等工艺生产出纯度高的产品。 在半导体领域主要用于芯片的清洗和腐蚀，在硅晶片的清洗中也发挥着重要的作用。 其纯度和洁净度对集成电路的成品率、电性能和可靠性都有非常重要的影响。

SEMI (国际半导体器件和材料协会)制定和规范了超纯高纯度试剂国际统一标准SEMI标准。 根据SEMI等级的分类，G1等级属于低级品，G2等级属于中低级品，G3等级属于中高级品，G4和G5等级属于高级品。 随着集成电路制造要求的提高，对工艺所需的湿式电子化学品纯度的要求也提高。 在半导体材料领域，对12英寸工艺的湿式电子化学品的技术水平的需求一般为G3水平以上。

应用于半导体的超纯高纯度试剂，世界主要企业有德国浴缸、美国阿什兰化学、Arch化学、日本关东化学、三菱化学、京都化学、住友化学、和光纯药工业、台湾鑫林科技、韩国东友精细化工等，这些公司占世界市场份额的85%以上。

目前国内生产超纯度试剂的企业中产品达到国际标准，有一定产量的企业有30多家，国内超纯度试剂的技术等级主要集中在G2级以下，国内江化微、粒瑞株式会社等部分企业的产品达到G3、G4级，粒瑞株式会社的超纯度过氧化氢水平达到G5级，部分产品已经代替进口

我国内资企业超纯高纯试剂在6英寸和6英寸以下的晶圆市场国产化率提高到80%，而在8英寸和8英寸以上的晶圆加工市场，国产化率从2012年的约8%逐渐增加到2014年的约10%。 超纯高纯度试剂生产能力，晶瑞株式会社生产能力为3.87万吨，江化微生产能力为3.24万吨。

电子气:电子气在电子产品工艺中广泛应用于薄膜、蚀刻、掺杂等工艺，被称为半导体、平板显示器等材料的“粮食”和“源”。 电子特殊气体分为掺杂气体、外延气体、离子注入气体、LED用气体、蚀刻用气体、化学气相沉淀用气体、载体和稀释气体等几类，种类繁多，应用于半导体工业的有110多种电子气体，常用的有20-30种。

电子特殊燃气行业集中度高，主要企业有美国空气化工、美国新闻、德国林集团、法国液化空气和日本大阳日酸株式会社，五大燃气公司占世界90%以上市场份额，上述企业也占中国电子特殊燃气的主要市场份额。

国产电子气已经占据一定的市场份额，经过多年的发展，国内部分企业在部分产品上克服了技术难关。

四川科美特生产的四氟化碳进入台积电12英寸台南28nm的晶片加工线，目前公司已被上市公司杰克科技收购的金宏气自主开发7N电子级超纯氨打破国外垄断，主要上市公司拥有杰克科技、南大光电、巨化股。

靶材:半导体行业生产领域，靶材是溅射技术不可或缺的重要原材料。 溅射法是制造电子薄膜材料的主要技术之一，使离子源产生的离子撞击固体表面，使固体表面的原子远离固体堆积在基板表面，撞击的固体称为溅射靶。

靶根据成分分为金属靶(纯金属铝、钛、铜、钽等)、合金靶(镍、镍钴合金等)和陶瓷化合物靶(氧化物、硅化物、碳化物、硫化物等)。 在半导体晶片制造中，200nm(8英寸)以下的晶片制造通常以铝工艺为主，使用的靶材以铝、钛元素为主。 在300nm(12英寸)晶片的制造中，多采用先进的铜配线技术，主要使用铜、钽靶。

半导体芯片在溅射靶材的金属材料纯度、内部微观结构等方面设定了极其严格的标准，长期以来被美、日多国公司独占，我国的超高纯度金属材料和溅射靶材很大程度上依赖于进口。 目前，江丰电子产品已进入台积电、中心国际和日本三菱等国际一流晶片加工企业的供应链，以16nm技术节点实现批量供应，成功打破美、日多国企业的垄断结构，填补了我国电子材料行业的空白。

光致抗蚀剂:通过紫外线、准分子激光、电子束、离子束、x射线等光源的照射或照射，其溶解度发生变化的耐蚀刻薄膜材料。

其溶解度变化的耐蚀刻薄膜材料。 根据显影中的曝光区域的去除和保持，可分为正型光刻胶和负型光刻胶。 随着分辨率的提高，抗蚀剂曝光波长变短，从紫外宽频谱向g线( 436nm)→I线( 365 nm )→krf ( 248 nm )→ARF ( 193 nm )→f2( 157 nm )→极紫外光EUV的方向移动。

我国的光刻胶生产基本上受外资支配，而且集中在低端市场。 中国产业信息数据显示，2015年中国光刻胶产量为9.75万吨，其中低端产品PCB光刻胶产量占94.4%，LCD和半导体光刻胶产量分别仅为2.7%和1.6%，半导体光刻胶严重依赖进口。

另外，2015年中国五大光刻胶公司是台湾长兴化学、日立化成、日本旭化成、美国杜邦、台湾长春化工为外资企业和合资企业，上述五大企业的市场份额达到89.7%，内资企业的市场份额不足10%。 光致抗蚀剂主要在上市公司有结晶瑞株、飞凪材料。

▎半导体产业加速向国内转移

半导体材料主要应用于集成电路，我国集成电路的应用领域主要是计算机、网络通信、消费电子、汽车电子、工业控制等，前三位共占83%。 2015年，随着《推进国家集成电路产业发展纲要》等一系列政策的实施，国家集成电路产业投资基金开始运营，中国集成电路产业保持了快速增长。

据中国半导体行业协会统计，2015年中国集成电路产业销售额达到3609.8亿元，2016年比上年增长19.7%，中国集成电路产业销售额达到4335.5亿5千万元，2017年比上年增长20.1%，中国集成电路产业销售额达到5411.3亿3千万元， 2018年1~9月中国集成电路产业销售额比上年增加24.8%，达到4461.5亿元，比上年增加22.4%。 到2020年，中国半导体行业将保持20%以上的增长率。

2014年6月，国家发布《国家集成电路产业发展推进纲要》2014年9月，为贯彻《国家集成电路产业发展推进纲要》，正式的国家集成电路产业投资基金由国开金融、中国烟草、中国移动、紫光通信、华芯投资等企业开始，初始规模为1200亿元，到2017年6月达到1387亿元。

国家大基金董事长王占甫表示，截至2017年11月30日，大基金累计有效决策共62项，涉及46家企业。 累计有效承诺额1063亿元，实际出资794亿元。 目前，大基金在制造、设计、封测、装备材料等产业链各个环节全面复盖投资布局，各个环节投资占总投资的比例分别为63%、20%、10%、7%。

前三大企业投资占70%以上，大力推进顶尖企业核心竞争力的提升。 根据最新资料，大基金一期投入67项，累计项目投资1188亿元，实际投资818亿元。

目前，大基金二期方案正在向国务院报告、批准和征聘阶段。 预计大基金二期筹资规模将超过一期，达到1500亿-2000亿元。 按照1:3的社会资本比率，第一期和第二期的总规模将超过1兆亿元，这将加快国内集成电路产业的发展。

另外，由于各地方政府对半导体产业的支持力度加大，英特尔、联电、力晶、三星、赫拉克勒斯、中心国际等大型工厂纷纷建设晶片工厂，根据SEMI统计，从2018年到2018年，全球将新设62条晶片加工生产线。 其中中国国内达到26个，其中预计2018年在中国大陆生产的12英寸晶片工厂达到10台以上的各大IC制造商编码中国市场，扩展IC制造的生产能力。 随着半导体制造各环节对半导体材料的需求不断增加，上游半导体材料确实受益。

▎芯片进口替代空间大，半导体材料有优点

由于中国半导体市场需求大，国内大部分供应不上，中国集成电路(通称芯片)进口额巨大，近年来芯片进口额稳定在2000亿美元以上，2017年中国芯片进口额为2601.16亿美元，比上年增加14.6%，2018年，中国芯片进口额为3120.58亿美元

海关数据显示，中国近十年的小费进口额每年超过原油进口额，2018年中国的原油进口额为2402.62亿美元，小费仍是中国第一批进口商品。

贸易逆差逐年扩大，2010年集成电路贸易逆差增加到1277.4亿美元，2017年集成电路贸易逆差增加到1932.4亿美元，2018年集成电路贸易逆差增加到2274.22亿美元。 这种大的贸易逆差反映了我国集成电路市场长期不应求严重供应，进口替代市场空间巨大。