半導(dǎo)體材料和設(shè)備是半導(dǎo)體制造工藝的基石,，制程的進(jìn)步推動(dòng)半導(dǎo)體材料價(jià)值量增加，需求相應(yīng)逐步提升,。市場(chǎng)規(guī)模增長(zhǎng)迅速,，2021年達(dá)到643億美元,，同比增長(zhǎng)15.86%。

  我國(guó)的半導(dǎo)體材料仍然集中在后端封裝材料上,，前端晶圓制造材料核心優(yōu)勢(shì)仍然不足,。目前國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體材料整體還相對(duì)薄弱，2021年國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體材料國(guó)產(chǎn)化率僅約10%左右,，這對(duì)于國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體材料廠商來說既是一個(gè)機(jī)遇,，也是一個(gè)巨大挑戰(zhàn)。隨著中國(guó)晶圓制造產(chǎn)能的提升,，晶圓制造材料占比有望不斷提升,。

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  半導(dǎo)體材料是半導(dǎo)體制造工藝的核心基礎(chǔ),。半導(dǎo)體材料是一類具有半導(dǎo)體性能、可用來制作半導(dǎo)體器件和集成電路的電子材料,。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈具體包括上游供應(yīng),、中游制造和下游應(yīng)用。其中,，半導(dǎo)體材料處于上游供應(yīng)環(huán)節(jié),，材料品類繁多。半導(dǎo)體材料和設(shè)備是基石,，是推動(dòng)集成電路技術(shù)創(chuàng)新的引擎,。

  半導(dǎo)體材料按應(yīng)用環(huán)節(jié)劃分，可分為前端晶圓制造材料和后端封裝材料兩大類,。主要的晶圓制造材料包括：硅片,、電子特氣、光刻膠及配套試劑,、濕電子化學(xué)品,、拋光材料、靶材,、光掩膜版等,；主要的封裝材料包括：引線框架,、封裝基板、陶瓷材料,、鍵合金絲,、切割材料等。

  從半導(dǎo)體制造材料細(xì)致劃分領(lǐng)域來看,，大硅片占比最大,，占比為 32.9%。其次為氣體,，占比為14.1%,，第三是光掩膜，占比為12.6%,，其后分別為拋光液和拋光墊,、光刻膠配套試劑、光刻膠,、濕化學(xué)品,、濺射靶材，占比分別為7.2%,、6.9%,、6.1%、4%和3%,。

  制程的進(jìn)步推動(dòng)半導(dǎo)體材料價(jià)值量增加,，需求相應(yīng)逐步提升。摩爾定律提出,，每隔 18-24個(gè)月,，芯片上集成的晶體管數(shù)目就會(huì)增加一倍，也就是說處理器的功能和處理速度會(huì)翻一番,。隨著芯片工藝制程的技術(shù)節(jié)點(diǎn)慢慢的提升,，半導(dǎo)體材料的需求與性能要求也不斷提升。

  半導(dǎo)體材料市場(chǎng)規(guī)模大,，近兩年市場(chǎng)空間增長(zhǎng)迅速,。根據(jù) SEMI 數(shù)據(jù)，2015-2019 年全球半導(dǎo)體材料行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模呈波動(dòng)變化趨勢(shì),，2019年受半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)整體大環(huán)境影響,，全球半導(dǎo)體材料行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模約521.4億美元，同比下降1.12%,；但是2020與2021年受到全球半導(dǎo)體產(chǎn)品的強(qiáng)烈需求的影響,，半導(dǎo)體材料市場(chǎng)規(guī)模快速上升,，2021年達(dá)到643億美元,，同比增長(zhǎng)15.86%，超過了在2020年創(chuàng)下的555億美元市場(chǎng)高點(diǎn),。分產(chǎn)品來看,，晶圓制造材料占比較封裝材料更高，2018-2020年占比均超過60%,。

  我國(guó)的半導(dǎo)體材料仍然集中在后端封裝材料上,，前端晶圓制造材料核心優(yōu)勢(shì)仍然不足。SEMI多個(gè)方面數(shù)據(jù)顯示,，2019年我國(guó)半導(dǎo)體封裝材料占比約66.82%,，晶圓制造材料占比約33.18%。

  我國(guó)芯片制造主要存在三大短板：核心原材料不能自給自足,、芯片制造工藝尚弱,、關(guān)鍵制造裝備依賴進(jìn)口。隨著中國(guó)晶圓制造產(chǎn)能的提升,，晶圓制造材料占比有望不斷提升,。

  晶圓制造材料核心優(yōu)勢(shì)不足，自給率低,，國(guó)產(chǎn)替代空間大,。根據(jù)中國(guó)海關(guān)總署公布的多個(gè)方面數(shù)據(jù)顯示，2020年上半年,，我國(guó)集成電路產(chǎn)品進(jìn)口額達(dá)1546.1億美元,，遠(yuǎn)高于本土集成電路銷售額3539億元人民幣。據(jù)國(guó)際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)（SEMI）多個(gè)方面數(shù)據(jù)顯示,，中國(guó)大陸2021年半導(dǎo)體材料的市場(chǎng)約為119億美元,，與2020年的98億美元相比增長(zhǎng)21.9%。能夠準(zhǔn)確的看出,，我國(guó)半導(dǎo)體材料市場(chǎng)規(guī)模增速顯著,，國(guó)產(chǎn)替代空間較大。

  半導(dǎo)體材料景氣度持續(xù)提升,，國(guó)產(chǎn)替代進(jìn)程有望加速,。根據(jù) SEMI 多個(gè)方面數(shù)據(jù)顯示，2021 年全球半導(dǎo)體材料市場(chǎng)收入增長(zhǎng)15.9%,，達(dá)到643億美元,。中國(guó)大陸是全球第二大半導(dǎo)體材料市場(chǎng)，2021年占比達(dá)到18.6%,，市場(chǎng)規(guī)模約為119.3億美元,，同比增21.9%。

  外部環(huán)境影響供給,，內(nèi)部擴(kuò)產(chǎn)增加需求,，政策加碼鼓勵(lì)國(guó)產(chǎn)替代,，半導(dǎo)體材料量?jī)r(jià)齊升。同時(shí),，大陸晶圓廠產(chǎn)能的提升及技術(shù)節(jié)點(diǎn)的進(jìn)步驅(qū)動(dòng)了半導(dǎo)體材料的需求量明顯提升,。自2014年以來，中國(guó)政府大力主導(dǎo)推動(dòng)整體產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展,，從“八五”到“十四五”,，政策持續(xù)推動(dòng)半導(dǎo)體國(guó)產(chǎn)化。國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體材料在內(nèi)外因素共同驅(qū)動(dòng)下,，量?jī)r(jià)齊升,。

  硅片是第一大半導(dǎo)體制造材料。根據(jù)《我國(guó)集成電路制造材料產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展形態(tài)趨勢(shì)》發(fā)布的數(shù)據(jù),，2020Q4全球集成電路制造用材料市場(chǎng)結(jié)構(gòu)中35%為硅材料,，而我國(guó)2021年硅材料占比達(dá)40%。

  根據(jù)制造工藝分類,，半導(dǎo)體硅片主要可大致分為拋光片,、外延片與以 SOI 硅片為代表的高端硅基材料。

  伴隨單晶硅制造技術(shù)進(jìn)步,，硅片尺寸趨于增大,。根據(jù) Gartner 預(yù)測(cè)，2016-2022 年,，全球芯片制造產(chǎn)能中,，預(yù)計(jì)20nm及以下制程占比12%，32/28nm至90nm占比41%,，0.13μm及以上的微米級(jí)制程占比47%,。

  目前，90nm及以下的制程主要使用12寸半導(dǎo)體硅片,，90nm以上的制程主要使用8寸或更小尺寸的硅片,。尚普研究院指出，硅片持續(xù)朝向大尺寸方向發(fā)展,，1970年硅片主流尺寸是50mm,，2000年以后主流尺寸向12寸發(fā)展。

  8 寸硅片市占率趨穩(wěn),，12 寸漸成市場(chǎng)主流,。2011 年起，8 寸半導(dǎo)體硅片市場(chǎng)占有率穩(wěn)定在25-27%之間,，2018年,，受益于汽車電子、工業(yè)電子,、物聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用領(lǐng)域的強(qiáng)勁需求,，以及功率器件,、傳感器等生產(chǎn)商將部分產(chǎn)能從150mm轉(zhuǎn)移至8寸，帶動(dòng)8寸硅片繼續(xù)保持增長(zhǎng),，出貨面積同比增長(zhǎng)6.25%,，2020年占比在25.4%。

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  根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域的不同，工業(yè)氣體可大致分為大宗氣體和特種氣體,。大宗氣體指純度要求低于5N,，產(chǎn)銷量大的工業(yè)氣體，根據(jù)制備方式的不同可分為空分氣體和合成氣體,。特種氣體指被應(yīng)用于特定領(lǐng)域,，對(duì)純度、品種,、性質(zhì)有特別的條件的工業(yè)氣體,。特種氣體按應(yīng)用領(lǐng)域分類可分為電子特氣、醫(yī)療氣體,、標(biāo)準(zhǔn)氣體,、激光氣體、食品氣體,、電光源氣體等,。在所有特種氣體中，電子特氣的市場(chǎng)頂級(jí)規(guī)模,，在特種氣體市場(chǎng)規(guī)模占比超過60%,。

  半導(dǎo)體為電子特氣第一大應(yīng)用領(lǐng)域。電子特種氣體大多數(shù)都用在集成電路,、顯示面板,、LED（發(fā)光二極管）、光伏等領(lǐng)域,，其中,，集成電路領(lǐng)域的應(yīng)用占比最高，為43%,，之后是顯示面板,、LED、光伏等應(yīng)用領(lǐng)域,，應(yīng)用占比分別為21%,、13%和6%，電子特氣在半導(dǎo)體領(lǐng)域的應(yīng)用最多,。

  在下游新興行業(yè)加快速度進(jìn)行發(fā)展,，國(guó)家政策鼓勵(lì)特種氣體發(fā)展的環(huán)境下,，中國(guó)特種氣體市場(chǎng)有望繼續(xù)保持增長(zhǎng)，據(jù)億渡數(shù)據(jù)預(yù)計(jì)到2026年中國(guó)特種氣體行業(yè)的市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到808億元,，2021-2026年復(fù)合增長(zhǎng)率為18.76%,。中國(guó)特種氣體市場(chǎng)被發(fā)達(dá)國(guó)家的有突出貢獻(xiàn)的公司壟斷。2020 年,，美國(guó)空氣華工,、美國(guó)普萊克斯、法國(guó)液化空氣,、日本太陽日酸及德國(guó)林德共占據(jù)中國(guó)市場(chǎng) 85%的市場(chǎng)占有率,。

  國(guó)產(chǎn)企業(yè)第一梯隊(duì)包括華特氣體、金宏氣體,、南大光電和雅克科技,，2020 年市場(chǎng)份額占比分別為 1.91%、1.56%,、1.5%和 1.3%,。第一梯隊(duì)的企業(yè)特氣業(yè)務(wù)收入已具備規(guī)模性，在細(xì)致劃分領(lǐng)域產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)明顯,，但和國(guó)外龍頭企業(yè)相比還有差距,。

  光刻膠及其配套化學(xué)品是重要的半導(dǎo)體材料，在芯片制造材料成本中的占比高達(dá) 12%,，是繼大硅片,、電子氣體之后第三大IC制造材料。光刻膠主要是由光引發(fā)劑（包括光增感劑,、光致產(chǎn)酸劑）,、光刻膠樹脂、單體（活性稀釋劑）,、溶劑和其他助劑組成的對(duì)光敏感的混合液體,。樹脂和光引發(fā)劑是光刻膠最核心的部分，樹脂對(duì)整個(gè)光刻膠起到支撐作用,，使光刻膠具有耐刻蝕性能,；光引發(fā)劑是光刻膠材料中的光敏成分，能發(fā)生光化學(xué)反應(yīng),。

  光刻膠產(chǎn)業(yè)鏈可以分為上游原材料,，中游制造和下游應(yīng)用三個(gè)環(huán)節(jié)。上游包括感光樹脂,、單體,、光引發(fā)劑及添加助劑等原材料，中游包括PCB光刻膠、面板光刻膠和半導(dǎo)體光刻膠的制備,，下游是各種光刻膠的應(yīng)用,。

  全球光刻膠市場(chǎng)規(guī)模有望破百億美元，中國(guó)市場(chǎng)正在崛起,。根據(jù) Cision 數(shù)據(jù),，至2022年全球光刻膠市場(chǎng)規(guī)模將超過100億美元。至2022年中國(guó)光刻膠市場(chǎng)規(guī)模將超過117億人民幣,。半導(dǎo)體光刻膠代表了光刻膠發(fā)展的最高水平,，中國(guó)半導(dǎo)體光刻膠技術(shù)水平與國(guó)際先進(jìn)水平差距較大。目前,，主要面向45nm以下制程工藝的ArF浸沒光刻膠在國(guó)際上是主流,，為主要市場(chǎng)參與者所掌握，而國(guó)內(nèi)廠商在這一領(lǐng)域尚未實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),。

  光掩膜，即光刻掩膜版,，又稱光罩,、掩膜版等，是集成電路光刻工藝中的圖形轉(zhuǎn)移工具或母版,。光掩膜的功能類似于傳統(tǒng)相機(jī)的“底片”,，在光刻機(jī)、光刻膠的配合下,，將光掩膜上已設(shè)計(jì)好的圖案,，通過曝光和顯影等工序轉(zhuǎn)移到襯底的光刻膠上，進(jìn)行圖像復(fù)制,，從而實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn),。

  光掩膜上游主要包括圖形設(shè)計(jì)、光掩膜設(shè)備及材料行業(yè),，主要供應(yīng)廠商包括日本東曹,、日本信越化學(xué)、日本尼康和菲利華等,；中游為掩膜版制造行業(yè),，主要企業(yè)有日本HOYA，日本DNP,，韓國(guó)LG-IT,、日本SKE和清溢光電等；下游主要包括IC制造,、IC封裝,、平面顯示和印制線路板等行業(yè)。

  在光掩膜的下游應(yīng)用中，半導(dǎo)體領(lǐng)域用占比為 60%左右,。光掩膜全球市場(chǎng)規(guī)模逐年增長(zhǎng),。根據(jù)SEMI公布的數(shù)據(jù)顯示，2017年全球半導(dǎo)體芯片掩膜版市場(chǎng)達(dá)37億美元,，同比增長(zhǎng)13%,；2019年，全球市場(chǎng)規(guī)模約43億美元,。國(guó)內(nèi)需求方面,，2019 年，中國(guó)半導(dǎo)體光掩膜市場(chǎng)達(dá)到 1.44 億美元,。光掩膜主要供應(yīng)商以美日大廠為主,，其中日本凸版印刷、大日本印刷,、美國(guó) Photronics 三家就占了80%以上的市占率,。

  國(guó)內(nèi)的掩膜版產(chǎn)業(yè)相比國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手起步較晚，經(jīng)過二十余年的努力追趕,，國(guó)內(nèi)掩膜版產(chǎn)品與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手在新品推出的時(shí)間差距逐步縮短,、產(chǎn)品性能上差距越來越小。在平板顯示光掩膜行業(yè),，根據(jù)Omdia2021年7月統(tǒng)計(jì)的2020年全球平板顯示掩膜版企業(yè)銷售金額排名,，前五名分別為福尼克斯、SKE,、HOYA,、LG-IT和清溢光電。

  化學(xué)機(jī)械研磨/化學(xué)機(jī)械拋光（CMP,，ChemicalMechanicalPlanarization）是目前公認(rèn)的納米級(jí)全局平坦化精密加工技術(shù),。拋光液和拋光墊是CMP工藝的核心耗材，占據(jù)CMP材料市場(chǎng)80%以上,。CMP工藝過程中所采用的設(shè)備及消耗品包括：拋光機(jī),、拋光液、拋光墊,、后CMP清洗設(shè)備,、拋光終點(diǎn)檢測(cè)及工藝控制設(shè)備、廢物處理和檢測(cè)設(shè)備等,。

  根據(jù) TECHCET,，先進(jìn)封裝以及下一代邏輯和存儲(chǔ)器件加速了 CMP 拋光材料的增長(zhǎng)。2021年,，全球晶圓制造用拋光液市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)將從2020年的16.6億美元增長(zhǎng)至18億美元,，增長(zhǎng)率為8%,，預(yù)計(jì)2022-2026年復(fù)合增長(zhǎng)率為6%。全球化學(xué)機(jī)械拋光液市場(chǎng)被美日企業(yè)所壟斷,，其中CabotMicroelectronics全球拋光液市場(chǎng)占有率最高,，但已從2000年的約80%下降至2018年的約33%，表明全球拋光液市場(chǎng)正朝多元化方向發(fā)展,，地區(qū)本土化自給率提升,。

  濕電子化學(xué)品，或稱電子濕化學(xué)品,、超純電子化學(xué)品,，指主體成分純度大于 99.99%的化學(xué)試劑，一般要求控制化學(xué)試劑中顆粒粒徑低于0.5μm,，雜質(zhì)含量低于ppm級(jí),，其純度和潔凈度將直接影響電子元器件的成品率、電性能和可靠性,。電子濕化學(xué)品伴隨集成電路的整個(gè)制作過程,，涉及到多個(gè)制造工藝環(huán)節(jié)。

  未來得益于多座晶圓廠的建成投產(chǎn)及OLED面板產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,，據(jù)中研網(wǎng)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,，預(yù)計(jì)到2025年全球集成電路領(lǐng)域用濕化學(xué)品需求量將增長(zhǎng)至313萬噸，顯示面板用濕化學(xué)品將增長(zhǎng)至244萬噸,，濕電子化學(xué)品總需求量則將達(dá)到697.2萬噸。2014-2021 年中國(guó)濕電子化學(xué)品市場(chǎng)規(guī)模呈現(xiàn)上漲趨勢(shì),，2021 年中國(guó)濕電子化學(xué)品的市場(chǎng)規(guī)模約為 130.94 億元,，同比增長(zhǎng)30.13%。未來隨著國(guó)內(nèi)電子產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,，據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù),，預(yù)計(jì)到 2026 年國(guó)內(nèi)濕電子化學(xué)品市場(chǎng)規(guī)模將達(dá) 155 億元。

  未來隨著本土濕化學(xué)品企業(yè)研發(fā)技術(shù),、產(chǎn)品品質(zhì)的累積突破,，本土化生產(chǎn)的性價(jià)比優(yōu)勢(shì)以及穩(wěn)定供貨能力，疊加國(guó)家政策等外部有利環(huán)境的推動(dòng)下,，有望加速實(shí)現(xiàn)電子濕化學(xué)品高端應(yīng)用領(lǐng)域的國(guó)產(chǎn)化替代,。

  靶材是用濺射法沉積薄膜的原材料。按材料可分為合金靶,、陶瓷靶和金屬靶,，濺射形膜的主要原理是靶胚作為濺射源受高速荷能粒子轟擊發(fā)生濺射，濺射產(chǎn)物沉積在基片上形成薄膜,。靶材在半導(dǎo)體生產(chǎn)中主要應(yīng)用于晶圓制造和芯片封裝環(huán)節(jié),。靶材在晶圓制造環(huán)節(jié)主要被用作金屬濺鍍，常采用PVD工藝進(jìn)行鍍膜，通常使用純度在99.9995%（5N5）及以上的銅靶,、鋁靶,、鉭靶、鈦靶以及部分合金靶等,。

  全球半導(dǎo)體規(guī)模增量空間可觀,，半導(dǎo)體及平板顯示用靶材市場(chǎng)增長(zhǎng)迅速。據(jù) wind 數(shù)據(jù)顯示,，2006-2020年全球半導(dǎo)體整體銷售規(guī)模持續(xù)增長(zhǎng),，盡管受新冠疫情影響，2020年銷售額達(dá)到4404億美元,，同比增長(zhǎng)6.81%,。預(yù)計(jì)2021年全球半導(dǎo)體銷售規(guī)模達(dá)5272億美元，同比增長(zhǎng)19.72%,。海外巨頭優(yōu)勢(shì)顯著,，國(guó)產(chǎn)替代空間廣闊。日礦金屬,、霍尼韋爾,、東曹和普萊克斯四家海外企業(yè)占據(jù)全球80%的市場(chǎng)份額，全球半導(dǎo)體靶材市場(chǎng)寡頭競(jìng)爭(zhēng),。國(guó)內(nèi)靶材行業(yè)市場(chǎng)中外資企業(yè)占比較高,，份額達(dá)70%，國(guó)內(nèi)靶材有突出貢獻(xiàn)的公司包括江豐電子,、阿石創(chuàng)等,，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)份額僅在1%-3%左右。

  第三代半導(dǎo)體包括碳化硅（SiC）,、氮化鎵（GaN）,、氧化鋅（ZnO）、氧化鎵（GaO）,、氮化鋁（AlN）,，以及金剛石等寬禁帶半導(dǎo)體材料，其中以碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）最具代表性,。第三代半導(dǎo)體材料具備高擊穿電場(chǎng),、高熱導(dǎo)率、高電子飽和速率及抗強(qiáng)輻射能力等優(yōu)異性能,。本文主要論述的第三代半導(dǎo)體為碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）,。

  全球電力電子碳化硅的市場(chǎng)規(guī)模不斷增長(zhǎng)，據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院有關(guān)數(shù)據(jù),，預(yù)計(jì)2020年的市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)6億美元,。在競(jìng)爭(zhēng)格局方面,，行業(yè)龍頭企業(yè)的經(jīng)營(yíng)模式以IDM模式為主，主要的市場(chǎng)占有率被Infineon,、Cree,、羅姆以及意法半導(dǎo)體占據(jù)，國(guó)內(nèi)外廠商的競(jìng)爭(zhēng)差距較大,。目前,，中國(guó)是全球第三代半導(dǎo)體第一大技術(shù)來源國(guó)。中國(guó)第三代半導(dǎo)體專利申請(qǐng)量占全球第三代半導(dǎo)體專利總申請(qǐng)量的56.79%,。

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