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贝博ballbet体育官方网站国产化率还不到10%!一文看懂|连击私服|国产半导

发布日期:2022-12-02 08:40 浏览次数:

  10月下旬ღ★,一张在各业内微信群广泛传播的截图显示ღ★,有业内人士援引国内头部晶圆厂内部消息爆料称ღ★,半导体材料大厂美国陶氏杜邦和德国AZ公司开始准备暂停供应大陆半导体材料ღ★。

  近日ღ★,有业内人士向芯智讯爆料ღ★,陶氏杜邦在停止了相关半导体材料的对国内存储晶圆厂的供应之后ღ★,上周又暂停了对国内某逻辑晶圆厂的供应ღ★。

  目前国产半导体材料整体还相对薄弱ღ★,2021年国内半导体材料国产化率仅约10%左右ღ★,这对于国产半导体材料厂商来说既是一个机遇ღ★,也是一个巨大挑战ღ★。

  下面借用国信证券最新的一份关于半导体材料领域的深度报告(芯智讯有删减及增加部分内容)来为大家展示国产半导体材料行业的现状ღ★。

  半导体产业链一般分为设计ღ★、制造和应用三个环节ღ★。半导体材料在半导体产业链中位于制造环节上游ღ★,和半导体设备一起构成了制造环节的核心上游供应链ღ★,是推动半导体产业链发展的基石ღ★。

  按照应用环节半导体材料可以分为制造材料与封测材料ღ★。其中ღ★,晶圆制造材料主要包括硅片ღ★、特种气体ღ★、掩膜版ღ★、光刻胶及配套材料ღ★、湿电子化学品ღ★、靶材ღ★、CMP 抛光液&抛光垫等ღ★;封装材料主要包括封装基板ღ★、引线框架ღ★、键合丝ღ★、包封材料ღ★、陶瓷基板ღ★、芯片粘接材料等ღ★。

  晶圆制造材料中ღ★,硅片为晶圆基底材料ღ★;掩膜版用于光刻工艺底板ღ★;光刻胶用于将掩膜版上的图案转移到硅片上ღ★;靶材用于薄膜沉积ღ★;电子特气用于氧化ღ★、还原ღ★、除杂ღ★;湿电子化学品用于清洗ღ★、刻蚀ღ★;抛光材料用于实现平坦化ღ★。

  封装材料中ღ★,封装基板与引线框架用于保护ღ★、支撑芯片及建立芯片与 PCB 间的连接ღ★;键合丝用于连接芯片和引线框架ღ★;粘合材料用于芯片贴片ღ★;陶瓷封装体用于绝缘打包ღ★。

  细分市场中ღ★,制造材料市场占比 63%ღ★,硅片在制造材料中占比最高ღ★。2021 年半导体材料全球整体市场空间约 643 亿美元ღ★。其中制造材料市场规模约 404 亿美元ღ★,占比 63%ღ★;封测材料市场规模约 239 亿美元ღ★,占比 37%ღ★。

  2021 年晶圆制造材料市场细分占比中ღ★,硅片占比 41%最高ღ★,市场份额约 126 亿美元ღ★;掩膜版ღ★、电子特气分别占比 16%ღ★、15%ღ★,市场份额约 49 亿美元ღ★、45 亿美元ღ★;CMP 材料ღ★、光刻胶ღ★、湿电子化学品连击私服ღ★、靶材分别占比 10%ღ★、8%ღ★、6%ღ★、4%ღ★,市场份额分别为 30 亿美元ღ★、25 亿美元ღ★、20 亿美元和 11 亿美元ღ★。

  根据 SEMI 数据ღ★,2015-2021 年全球半导体材料行业市场规模整体呈不断上涨态势ღ★,2015 年市场规模为 432.9 亿美元ღ★,2021 年增长到 643 亿美元ღ★,CAGR 为 6.8%ღ★。

  2019 年全球半导体材料行业市场相比 2018 年下降 1.12%ღ★,主要系 2019 年下游增速放缓ღ★,叠加贸易摩擦ღ★,使得半导体产业整体低迷ღ★,增速下滑ღ★。

  2020 与 2021 年由于 5G 和新能源的快速发展ღ★,大幅提升了半导体产业的市场需求ღ★,半导体材料市场规模快速上升ღ★,2021 年达到 643亿美元ღ★,同比增长 15.86%ღ★。

  2011 年到 2020 年ღ★,晶圆制造材料占比较封装材料不断上升ღ★,2011 年晶圆制造材料和封装材料占比分别为50.63%和 49.37%ღ★,2020 年晶圆制造材料和封装材料占比分别为 63.11%和 36.89%ღ★。

  晶圆制造材料占比提升的原因是先进制造的持续发展ღ★,对晶圆制造环节的材料提出了更高的要求ღ★,加工工艺步骤的不断增加也提升了晶圆制造材料的消耗量ღ★。

  根据中国半导体行业协会发布的统计数据显示ღ★,2021 年中国集成电路产业销售额为 10458.3 亿元ღ★,同比增长 18.2%ღ★。

  其中ღ★,设计业销售额为 4519 亿元ღ★,同比增长 19.6%ღ★;制造业销售额为 3176.3 亿元ღ★,同比增长 24.1%ღ★;封装测试业销售额 2763 亿元ღ★,同比增长 10.1%ღ★。

  SEMI 预计ღ★,2020 年至 2024 年间将有众多晶圆厂上线 英寸晶圆厂ღ★,其中中国是新增数量最多的国家ღ★,中国国内新增 14 座 8 英寸和15 座 12 英寸ღ★,中国台湾新增 2 座 8 英寸和 15 座 12 英寸ღ★,在新建 8 英寸晶圆厂方面ღ★,中国国内的数量远远超过其他国家/地区ღ★。

  2021ღ★、2022 年中国国内新建数量分别为 5 座和 3 座ღ★,2024 年中国国内的 12 英寸寸晶圆厂市场份额上升至 20%ღ★,相较于 2015 年增长 12%ღ★,产能达到 150 万片/月ღ★。晶圆厂的扩产将刺激上游半导体材料行业的市场需求ღ★。

  根据 IC insights 预计ღ★,2022 年全球新投产 10 座 12 英寸晶圆厂ღ★,将带来全球晶圆产能 8.7%的增幅ღ★,高于 2021 年的 8.5%ღ★,并预计 2022 年全球晶圆厂的产能利用率仍将超过 90%ღ★,预计为 93%ღ★。

  根据 Knometa Research 数据ღ★,2021 年全球的晶圆产能达到了 2143 万片/月(按 8 寸晶圆当量)ღ★,其中中国国内月产能为 350 万片ღ★,仅占全球产能的 16%ღ★。

  中国国内的产能份额在过去两年中每年增加 1pctღ★,自 2011年以来累计增加 7pctღ★,预计到 2024 年中国在全球 IC 晶圆产能中的份额将达到近19%ღ★。

  另外随着先进制程不断发展ღ★,制程提升会增加工艺难度和加工步骤数ღ★,28nm 刻蚀步骤仅 40 步ღ★,5nm 刻蚀步骤提升至 160 步ღ★,工序的增多也扩大了对上游材料的需求ღ★。

  根据 SEMI 数据ღ★,2021 年ღ★,中国台湾地区仍是全球半导体材料最大的市场ღ★。但中国大陆市场增速最快ღ★,2021 年增长 21.90%至 119 亿美元ღ★,占全球市场的18.56%ღ★。

  根据中国海关总署数据ღ★,2021年中国进口的芯片总量为 6354.8 亿个ღ★,同比增长了 16.9%ღ★;进口金额突破到了近4326 亿美元ღ★,同比增长 23.6%ღ★,均创下历史新高ღ★。

  2017-2021 年ღ★,我国集成电路进口数量约为出口数量 2 倍ღ★,进口金额约为出口金额 4 倍ღ★,总体仍高度依赖进口ღ★。

  我国半导体材料国产化率 2021 年仅约 10%ღ★,主要系产业起步较晚ღ★,在品类丰富度和竞争力处于劣势ღ★。

  今年 10 月 7 日美国BIS出台管制新规制裁我国半导体先进制程产业ღ★,短期对集成电路制造业各环节造成一定冲击ღ★,但长期来看我国集成电路产业必将走上独立自主创新之路ღ★,管制新规将进一步催化设备及材料端国产化趋势ღ★,特别是在成熟制程ღ★,预计国产材料及设备能够得到更多的验证资源和机会ღ★,国产替代周期有望缩短ღ★。

  硅片是半导体器件的主要载体ღ★,在半导体材料占比最高ღ★。硅基半导体材料是目前产量最大ღ★、应用最广的半导体材料ღ★,多晶硅是单质硅的一种形态ღ★。

  硅片位于半导体制造产业链上游ღ★。在半导体制造产业链中ღ★,硅片是基础材料ღ★,位于制造产业链的上游ღ★,集成电路结构是以硅片为基础搭建而成的ღ★,硅片是芯片制造的核心原材料ღ★。

  半导体硅片制造流程复杂ღ★,主要包括拉单晶和硅片的切磨抛外延等工艺ღ★。半导体硅片的生产流程复杂ღ★,涉及工序较多ღ★。

  研磨片工序包括拉单晶ღ★、截断ღ★、滚圆ღ★、切片ღ★、倒角ღ★、研磨等ღ★,抛光片是在研磨片的基础上经边缘抛光ღ★、表面抛光等工序制造而来ღ★;抛光片经外延工艺制造出硅外延片ღ★,经退火热处理制造出硅退火片ღ★,经特殊工艺制造出绝缘体上硅 SOIღ★。

  根据掺杂程度不同ღ★,半导体硅片可分为轻掺和重掺ღ★。重掺硅片的掺杂元素掺入量大ღ★,电阻率低,一般用于功率器件等领域产品ღ★;轻掺硅片掺杂浓度低ღ★,一般用于集成电路领域ღ★,技术难度和产品质量要求更高ღ★。由于集成电路在全球半导体市场中

  占比超过 80%ღ★,全球对轻掺硅片需求更大ღ★。根据工艺ღ★,半导体硅片可分为研磨片ღ★、抛光片及基于抛光片制造的特殊硅片外延片ღ★、SOI 等ღ★。

  研磨片可用于制造分立器件ღ★;轻掺抛光片可用于制造大规模集成电路或作为外延片的衬底材料ღ★,重掺抛光片一般用作外延片的衬底材料ღ★。相比研磨片ღ★,抛光片具有更优的表面平整度和洁净度ღ★。

  退火片在氢气或氩气环境下对抛光片进行高温热处理ღ★,以去除晶圆表面附近的氧气ღ★,可以提高表面晶体的完整性ღ★。外延片是在抛光片表面形成一层气相生长的单晶硅ღ★,可满足需要晶体完整性或不同电阻率的多层结构的需求ღ★。

  SOI硅片(Silicon-On-Insulator)是在两个抛光片之间插入高电绝缘氧化膜层ღ★,可以实现器件的高集成度ღ★、低功耗ღ★、高速和高可靠性ღ★,在活性层表面也可以形成砷或砷的扩散层ღ★。结隔离硅片是根据客户的设计ღ★,利用曝光ღ★、离子注入和热扩散技术在晶圆表面预形成IC嵌入层ღ★,然后再在上面生长一层外延层ღ★。

  应用最广的三类硅片是抛光片ღ★、外延片与以 SOI 硅片ღ★。抛光片直接用于制作半导体器件ღ★,广泛应用于存储芯片与功率器件等ღ★,也可作为外延片ღ★、SOI 硅片的衬底材料ღ★。

  外延片是由抛光片经过外延生长而形成ღ★,常在 CMOS 电路中使用ღ★,如通用处理器芯片ღ★、图形处理器芯片等ღ★,也应用于应用于二极管ღ★、IGBT 等功率器件的制造ღ★。

  SOI 硅片是由抛光片经过氧化ღ★、键合或离子注入等工艺处理后形成ღ★,具备耐高压ღ★、耐恶劣环境ღ★、低功耗ღ★、集成度高等特点ღ★,主要应用于智能手机ღ★、WiFi 等无线通信设备的射频前端芯片ღ★,也应用于功率器件ღ★、传感器ღ★、硅光子器件等芯片产品ღ★,价格是一般硅片的 4-5 倍ღ★。

  正片用于半导体产品的制造ღ★,假片用来暖机ღ★、填充空缺ღ★、测试生产设备的工艺状态或某一工艺的质量状况ღ★。

  假片一般由晶棒两侧品质较差部分切割而来ღ★,由于用量巨大ღ★,在符合条件的情况下部分产品会回收再利用ღ★,回收重复利用的硅片称为可再生硅片ღ★。

  据观研网数据ღ★,65nm 制程的晶圆代工厂每 10 片正片需要加 6 片假片ღ★,28nm 及以下制程每 10 片正片则需要加 15-20 片假片ღ★。

  中国半导体硅片市场增速明显ღ★。根据 SEMI 数据ღ★,2016-2018 年ღ★,全球半导体硅片市场总体处于上升增速明显ღ★,2018-2020 年小幅回落ღ★,2021 年重拾升势ღ★,全球市场规模 126 亿美元ღ★。

  中国国内半导体硅片市场自 2015 年起迅速上升ღ★,2021 年中国市场规模 16.6 亿美元ღ★,2015-2021 年 CAGR 为 27%ღ★,市场增速明显ღ★。

  半导体含量提升推动硅片出货面积增加ღ★,2021 年全球硅片出货面积创历史新高ღ★。历史上半导体行业的年均增速高于电子系统整体市场ღ★,主要驱动力是电子系统中使用的半导体的含量不断增加ღ★。

  比如随着全球手机ღ★、汽车和个人电脑出货量增长趋于成熟和放缓ღ★,电子系统市场 2011-2021 年的年均复合增长率为 3.5%ღ★,而半导体行业 2011-2021 年的年均复合增长率为 6.5%ღ★。

  根据 IC Insights 的数据ღ★,2021年电子系统中的半导体含量提高到了 33.2%ღ★,创历史新高ღ★,同时预期终值将超过40%ღ★。

  在半导体含量推动作用下ღ★,硅片出货面积呈上升趋势ღ★,根据 SEMI 的数据ღ★,2021 年全球硅片出货面积 141.65 亿平方英寸ღ★,创历史新高ღ★。

  集成电路制程缩小推动硅片向大尺寸发展ღ★。半导体硅片通常可以按照尺寸ღ★、工艺两种方式进行分类ღ★。按照尺寸分类ღ★,主流半导体硅片分为 150mm(6 英寸)ღ★、200mm(8 英寸)与 300mm(12 英寸)等规格ღ★。

  硅片诞生于 1960 年ღ★,初始为 23mmღ★,此后逐步向大硅片发展ღ★,2002 年 300mm(12 英寸)硅片实现量产ღ★,台积电ღ★、Intel等企业仍有 450mm 硅片的研发规划ღ★。

  根据摩尔定律ღ★,集成电路上的晶体管每隔 18 个月要翻一倍ღ★,相对应的成本就下降一半ღ★,而大尺寸硅片能够提高单个硅片上集成的芯片数量ღ★,芯片尺寸越小ღ★,硅片尺寸越大ღ★,单个芯片的制造成本越低ღ★,可以显著降低边际成本ღ★。因此ღ★,制程的不断缩小推动硅片向大尺寸发展ღ★。

  先进制程占比上升ღ★,推动 12 英寸芯片需求提升ღ★。根据 IC insight 预测ღ★,2021-2024年ღ★,全球芯片制造产能中 10nm 以下制程占比迅速上升ღ★。

  2021 年ღ★,10nm 以下制程占比为 16%ღ★,2024 年将上升至 29%ღ★,而先进制程基本是以 12 英寸硅片为主ღ★,先进制程的发展将刺激 12 英寸硅片需求ღ★。

  根据 Omdia 的数据ღ★,6 英寸及以下尺寸的半导体硅片需求量在 2000 年到 2015 年之间曾下降趋势ღ★,2015 年后基本保持稳定ღ★;12 英寸硅片从 2001 年商业化生产后ღ★,需求量持续攀升ღ★;8 英寸硅片需求量波动相对较少ღ★。

  Omdia 预计 2021 至 2025 年ღ★,8 英寸和 12 英寸半导体硅片需求量将增加ღ★,6 英寸及以下尺寸硅片需求保持平稳ღ★。

  集成电路使用大尺寸硅片带来的经济效益明显ღ★,比如 12 英寸面积是 8英寸的 2.25 倍ღ★,可使用率是 8 英寸的 2.5 倍左右ღ★,单片可产出的芯片数量增加ღ★,单个芯片的成本随之降低ღ★。

  若硅片尺寸增大带来的成本节约可以弥补投资大尺寸晶圆制造产线的成本ღ★,厂商便有向大尺寸迁移的动力ღ★。

  目前商用的最大半导体硅片尺寸是 12 英寸ღ★,18 英寸(450mm)硅片由于工艺和技术难度较大ღ★,目前还没有看到量产的可能ღ★。

  根据SEMI的数据显示ღ★,2020年全球半导体硅片市场ღ★,主要被日本信越(28.0%)ღ★、日本胜高(21.9%)ღ★、中国台湾环球晶圆(15.1%)ღ★、韩国SK Siltron(11.6%)ღ★、德国Siltronic(11.3%ღ★,已被环球晶圆收购)这五大家所占据ღ★。

  即便是中国大陆最大的半导体硅片厂商沪硅产业集团ღ★,在全球市场也只有约2.2%的市场份额ღ★,不过这也是沪硅产业首度上榜ღ★。整体的国产化率不足5%ღ★。

  目前ღ★,我国硅片企业目前在6吋硅片已具备较强实力ღ★,8吋与12吋产线也在积极建设和验证中ღ★。本土产业链公司包括沪硅产业ღ★、TCL中环ღ★、立昂微ღ★、神工股份ღ★、中晶科技ღ★、奕斯伟硅片技术ღ★、麦斯克ღ★、中欣晶圆ღ★、有研硅等ღ★。

  作为光刻复制图形的基准和蓝本ღ★,掩膜版是连接工业设计和工艺制造的关键ღ★,掩膜版的精度和质量水平会直接影响最终芯片产品的优品率ღ★。

  以晶圆制造为例ღ★,其制造过程需要经过多次曝光工艺ღ★,利用掩膜版的曝光掩蔽作用ღ★,在半导体晶圆表面形成栅极ღ★、源漏极ღ★、掺杂窗口ღ★、电极接触孔等ღ★。

  2.要保证高净化空间ღ★:大多数区域要求 10 级净化ღ★,局部区域要求 1 级净化(每立方英尺的空间内ღ★,直径大于 0.5 微米的尘埃颗粒数不能超过 1 个)ღ★。

  掩膜版的主要原材料包括掩膜基板ღ★、光学膜ღ★、化学试剂以及包装盒等辅助材料ღ★,掩膜版主要应用于平板显示ღ★、半导体ღ★、触控和电路板的制造过程ღ★。

  平板显示ღ★、半导体等中游电子元器件厂商的终端应用主要包括消费电子(电视ღ★、手机ღ★、笔记本电脑ღ★、平板电脑ღ★、可穿戴设备)ღ★、家用电器ღ★、车载电子ღ★、网络通信ღ★、LED 照明ღ★、物联网ღ★、医疗电子以及工控等领域ღ★。

  光掩膜生产工艺流程主要包括 CAM 图档处理ღ★、光阻涂布ღ★、激光光刻ღ★、显影ღ★、蚀刻ღ★、脱膜ღ★、清洗ღ★、宏观检查ღ★、自动光学检查ღ★、精度测量ღ★、缺陷处理ღ★、贴光学膜等环节ღ★。

  根据 SEMI 数据ღ★,自 2012 年起ღ★,在经过连续七年的增长后ღ★,2019 年全球半导体掩膜版市场规模达到 41 亿美元ღ★;SEMI预计未来全球半导体掩膜版市场将保持稳健增长的态势ღ★,2021 年市场规模将超过44 亿美元ღ★。

  分地区来看ღ★,随着国内半导体产业占全球比重的逐步提升ღ★,国内半导体掩膜版市场规模也逐步扩大ღ★;根据 SEMI 数据ღ★,2019 年国内半导体掩膜版市场规模 1.44 亿美元ღ★,预计 2021 年将达到 1.95 亿美元(CAGR: 16.32%)ღ★。

  半导体技术节点由 130nmღ★、100nmღ★、90nmღ★、65nm 等逐步发展到 28nmღ★、14nmღ★、7nmღ★、5nm 等ღ★;半导体掩膜版也从激光直写光刻ღ★、湿法制程ღ★、光学检测等逐步发展为电子束光刻ღ★、干法制程ღ★、电子显微检测ღ★。

  同时ღ★,相移掩膜技术(PSM)ღ★、邻近光学效应修正(OPC)技术等也越来越多的应用于先进制程半导体掩膜版制造领域ღ★。

  根据智研咨询数据ღ★,从光掩膜版需求量来看ღ★,IC 用光掩膜玻璃基板需求从 2015 年的 2.9 万平方米增长到 2020 年的 5.6 万平方米ღ★,FPD 光掩膜玻璃基板需求从 2015 年的 4.1 万平方米增长到 2020 年的 5.3 万平方米,IC 用光掩膜版首次超越 FPD(平板显示)光掩膜版需求量ღ★。

  整体来看ღ★,不同制程半导体掩膜版占比中ღ★,130nm 以上制程占比 54%ღ★,是目前主流制程ღ★;28-90nm 制程占比 33%ღ★,22nm 以下制程占比 13%ღ★,长期来看ღ★,随着先进制程不断发展ღ★,半导体掩膜版在先进制程占比会不断提升ღ★。

  掩膜版行业的主要厂商有美国的福尼克斯及其韩国子公司 PKLღ★,韩国的 LG-ITღ★,日本的 SKEღ★、HOYAღ★、Toppan(日本凸版印刷)ღ★、DNPღ★,中国的台湾光罩ღ★、清溢光电ღ★、路维光电ღ★。

  其中ღ★,LG-IT 和 SKE 的掩膜版产品主要布局在平板显示掩膜版领域ღ★,均拥有 G11 掩膜版生产线ღ★;Toppan 和台湾光罩掩膜版产品主要布局在半导体掩膜版领域ღ★;福尼克斯ღ★、DNPღ★、HOYA 的掩膜版产品同时布局在平板显示掩膜版领域和半导体掩膜版领域ღ★,均拥有 G11 掩膜版生产线ღ★;清溢光电和路维光电的掩膜版产品种类多样ღ★,应用领域广泛ღ★,包括平板显示掩膜版ღ★、半导体掩膜版ღ★、触控掩膜版和电路板掩膜版等ღ★,其中路维光电拥有 G11 掩膜版生产线ღ★。

  在平板显示掩膜版市场ღ★,美国ღ★、日本ღ★、韩国的掩膜版厂商处于垄断地位ღ★。根据Omdia 数据ღ★,2020 年全球各大掩膜版厂商平板显示掩膜版的销售金额前五名分别为福尼克斯ღ★、SKEღ★、HOYAღ★、LG-IT 和清溢光电ღ★,前五名掩膜版厂商的合计销售额占全球平板显示用掩膜版销售额的比例约为 88%ღ★。

  在半导体领域ღ★,半导体掩膜版的主要参与者为晶圆厂自行配套的掩膜版工厂和独立第三方掩膜版生产商ღ★。

  由于用于芯片制造的掩膜版涉及各家晶圆制造厂的技术机密ღ★,因此晶圆制造厂先进制程(45nm 以下)所用的掩膜版大部分由晶圆厂自己的专业工厂生产ღ★。比如英特尔ღ★、三星ღ★、台积电和中芯国际内部都有光掩模制造业务ღ★。

  但对于 45nm 以上等比较成熟的制程所用的标准化程度更高的掩膜版ღ★,晶圆厂出于成本的考虑ღ★,更倾向于向独立第三方半导体掩膜版厂商进行采购ღ★。

  根据 SEMI 数据ღ★,2019 年在半导体芯片掩膜版市场ღ★,晶圆厂自行配套的掩膜版工厂占据 65%的份额ღ★;在独立第三方掩膜版市场ღ★,半导体芯片掩膜版技术主要由美国福尼克斯ღ★、日本 DNP 和 Toppan 掌握ღ★,市场集中度较高ღ★。中国大陆厂商份额极低ღ★。

  FPD 掩膜版趋向大尺寸方向ღ★。近几年面板厂商积极投资与扩产高世代产线ღ★,面板尺寸的增大带动掩膜版朝大尺寸化方向发展ღ★,同时带动大尺寸掩膜版的需求增长ღ★。

  面板的世代数按照产线所应用的玻璃基板的尺寸划分ღ★,面板代数越高ღ★,玻璃基板尺寸越大ღ★,切割的屏幕数目越多ღ★,利用率和效益就越高ღ★。

  举例来说ღ★,8.5 代线 吋电视套切ღ★,实现 94%的切割效率ღ★;8.6 代线 吋电视套切ღ★,实现 91%的切割效率ღ★;10.5 代线%以上的切割效率ღ★。

  FPD 掩膜版趋向高精度方向ღ★。超高清视频产业发展前景广阔ღ★,带动掩膜版朝着高精细化的方向发展ღ★。

  《超高清视频产业发展行动计划(2019-2022 年)》指出ღ★:“到 2022 年ღ★,我国超高清视频产业总体规模超过 4 万亿元ღ★、4K 产业生态体系基本完善ღ★,8K 关键技术产品和产业化取得突破ღ★。8K 电视终端销量占电视总销量的比例超过 5%ღ★,同时超高清视频用户数达到 2 亿”ღ★。

  掩膜版作为平板显示制造过程的关键材料ღ★,对面板产品的精度起决定性的作用ღ★,这意味着高清化对掩膜版的精度提出更高要求ღ★。

  随着平板显示解析度不断提高ღ★,TFT 半导体主动层材料已逐步采用 LTPS/Oxide 技术ღ★,并朝着 LTPO(低温多晶氧化物)等新技术演变ღ★。对于掩膜版的配套技术要求ღ★,主要体现在曝光分辨率(最小线宽线缝)ღ★、最小孔或方块ღ★、CD 均匀性以及套合精度的不断提升ღ★。

  半导体领域ღ★,掩膜版技术更新主要体现在图形尺寸ღ★、精度及制造技术等方面ღ★。以掩膜版最小图形尺寸为例ღ★,180nm 制程节点半导体产品所对应的掩膜版最小图形尺寸约为 750nmღ★,65nm 制程节点产品对应约 260nmღ★,28nm 制程节点产品对应约120nmღ★。

  可以看出ღ★,半导体掩膜版图形尺寸及精度随着半导体技术节点的演化而逐步提升ღ★,目前主流制程在 100-400nm 工艺区间ღ★。

  掩膜版精度的提升ღ★,主要表现为对基板材料和生产工艺的进一步升级ღ★。在基板材料上ღ★,石英基板与苏打基板相比ღ★,具有高透过率ღ★、高平坦度ღ★、低膨胀系数等优点ღ★,通常应用于对产品图形精度要求较高的行业ღ★,因此基板材料逐渐由苏打基板转为石英基板ღ★。

  生产工艺方面ღ★,随着集成电路技术节点推动ღ★,对于掩膜版 CD 精度ღ★、TP精度ღ★、套合精度控制ღ★、缺陷管控等环节提出了更高的要求ღ★。

  工业气体是现代工业的基础原材料ღ★,在国民经济中有着重要地位和作用ღ★。按制备方式和应用领域的不同ღ★,工业气体可分为大宗气体和特种气体ღ★。

  大宗气体根据制备方式的不同可分为空分气体和合成气体(空分气体是应用低温原理从空气中分离出组分的气体ღ★,合成气体是指由两种或两种以上的物质人工合成的气体)ღ★,通常指纯度要求低于 5N(N 为 Nine 简写ღ★,5N 表示小数点后5 个 9ღ★,即 0.99999)ღ★,产销量大的工业气体ღ★。

  特种气体指被应用于特定领域ღ★,对纯度ღ★、品种ღ★、性质有特殊要求的工业气体ღ★,根据具体应用不同可分为电子特气ღ★、高纯气体和标准气体ღ★,广泛应用于集成电路ღ★、显示面板ღ★、光伏能源ღ★、光纤光缆ღ★、新能源汽车ღ★、航空航天ღ★、环保ღ★、医疗等领域ღ★。

  特种气体按应用领域分类可分为电子特气ღ★、医疗气体ღ★、标准气体ღ★、激光气体ღ★、食品气体ღ★、电光源气体等ღ★,电子特气在其中占比超过 60%ღ★。

  电子特气广泛应用于集成电路制造领域和半导体照明领域ღ★,其中集成电路制造中主要用于硅片制造ღ★、氧化ღ★、离子注入ღ★、CVDღ★、刻蚀等环节ღ★,半导体照明中主要用于外延片制造和刻蚀环节ღ★。

  全球电子特气市场稳步扩大ღ★。根据 TECHCET 数据ღ★,2021 年全球电子特气市场规模约 45.4 亿美元ღ★,预计 2022 年将达到 50 亿美元ღ★,预计 2025 年将达到 60.2 亿美元ღ★,2017-2025 年 CAGR 值为 6.2%ღ★,全球电子特气市场逐年扩增ღ★。

  中国电子特气市场呈现高速增长的状态连击私服ღ★。根据中国半导体工业协会和 SEMI 数据ღ★,2021 年中国电子特气市场规模约 196 亿元ღ★,预计 2022 年将达到 220.8 亿元ღ★,2025年达到 316.6 亿元ღ★,2016-2025 年 CAGR 值为 14.2%ღ★,主要原因是下游行业的高速发展加大企业对电子特气的需求ღ★,而国家政策一直在大力发展我国半导体产业ღ★,在政策利好与需求升级的双轮驱动下ღ★,中国电子特气市场发展迅速ღ★。

  下游应用中ღ★,电子特气在集成电路中占比最高ღ★。根据亿渡数据ღ★,应用于集成电路的电子特气占比约为 43%ღ★,是电子特气占比最高的应用ღ★,此外ღ★,用于显示面板占比 21%ღ★,LED 占比 13%ღ★,光伏 6%ღ★。

  集成电路中用于刻蚀和掺杂的电子特气比例最高ღ★,分别占比 36%和 34%ღ★,主要系当前制程刻蚀环节以干法刻蚀为主ღ★,电子特气是主要刻蚀剂ღ★;掺杂环节电子特气是提供掺杂元素的主要掺杂剂ღ★,所以占比较高ღ★。

  中国电子特气市场主要被国外气体巨头垄断ღ★。市场竞争方面ღ★,全球电子特气市场市场规模占比最高的是德国林德ღ★、法国液化空气ღ★、美国空气化工和日本大阳日酸四家公司ღ★,2020 年分别占比 20.2%ღ★、15.5%ღ★、6.6%ღ★、5.5%ღ★,共 47.7%ღ★。

  中国电子特气市场方面也由四家公司垄断ღ★,市场份额分别为空气化工24.8%ღ★、林德 22.6%ღ★、液化空气 22.3%ღ★、大阳日酸 16.1%ღ★,共 85.8%ღ★。国产厂商占比不到15%ღ★。

  国产特种气体主要劣势在高端气体领域落后于国外ღ★。目前国产特种气体产品主要集中于在中低端产品市场ღ★,在集成电路制造应用更广的高端特气市场ღ★,国产厂商存在产品品类不齐全ღ★,品种纯度不高等问题ღ★,因此国产电子特气主要集中于清洗和部分蚀刻ღ★、光刻低精度环节ღ★,对掺杂ღ★、沉积以及其他刻蚀ღ★、光刻的高精度环节ღ★,主要依赖海外进口ღ★。

  国产特种气体具备运输优势和价格优势ღ★。特种气体属于危险化学品ღ★,对于产品的包装和运输有很高要求ღ★,一旦发生泄漏会引起严重的后果ღ★,因此进口特种气体存在多种不便ღ★。如国家进出口管制ღ★、交付周期长ღ★、容器规格要求高ღ★、运输不便ღ★、售后困难等ღ★。而国产特种气体不存在进出口管制问题ღ★,运输和售后也更为便利ღ★。价格方面国产特气相较于国外更低ღ★,约为 60%-80%ღ★,有助于下游企业降低生产成本ღ★。

  国家政策大力扶持ღ★,助力特种气体国产化ღ★。从 2009 年开始ღ★,国家不断出台新的政策法规ღ★,来支持工业气体行业的发展ღ★,重点支持特种气体ღ★,尤其是应用于集成电路的电子级特种气体的相关研发和产业化ღ★。进入十四五后连击私服ღ★,中国工业气体工业协会和工信部先后颁布了《中国气体工业“十四五”发展指南》和《“十四五”原材料工业发展规划》ღ★,进一步助力特种气体的国产替代发展ღ★。

  目前中国大陆半导体领域对于电子特气的需求主要还是依赖于进口ღ★,国产电子特气厂商主要有华特气体ღ★、金宏气体ღ★、绿菱气体ღ★、凯美特气ღ★、三孚股份ღ★、和远气体ღ★、雅克科技ღ★、昊华科技ღ★、正帆科技ღ★、巨化股份等厂商ღ★,南大光电通过控股的飞源气体也有供应电子特气ღ★,整体国产化率不到15%ღ★。

  光刻胶为利用光化学反应进行微细加工图形转移的媒体ღ★,由成膜剂ღ★、光敏剂ღ★、溶剂和添加剂等主要成分组成的对光敏感的感光材料ღ★,被广泛应用于光电信息产业的微细图形线路的加工制作ღ★,是微细加工技术的关键性材料ღ★。

  在光刻胶工艺过程中ღ★,涂层曝光ღ★、显影后ღ★,曝光部分被溶解ღ★,未曝光部分留下来ღ★,该涂层材料为正性光刻胶ღ★。如果曝光部分被保留下来ღ★,而未曝光被溶解ღ★,该涂层材料为负性光刻胶ღ★。

  其中溶剂主要起溶解作用ღ★,占比 50%-90%ღ★;光引发剂是核心部分ღ★,在特定光辐射能下回产生化学反应ღ★,占比 1%-6%ღ★;成膜树脂起粘合作用ღ★,占比 10%-40%ღ★;添加剂分为单体和助剂ღ★,主要对光化学反应和整体性能起调节作用ღ★,占比小于 1%ღ★。

  光刻胶按照用途主要分为半导体用光刻胶ღ★、平板显示用光刻胶和 PCB 光刻胶三类ღ★。自 1959 年被发明以来就应用于半导体产业ღ★,是半导体工业最核心的工艺材料之一ღ★;随后光刻胶被改进运用到印制电路板的制造工艺ღ★,成为 PCB 生产的重要材料ღ★;二十世纪 90 年代ღ★,光刻胶又被运用到平板显示的加工制作ღ★,对平板显示面板的大尺寸化ღ★、高精细化ღ★、彩色化起到了重要的推动作用ღ★。

  根据中商情报网数据ღ★,2017年中国光刻胶市场规模为 58.7 亿元ღ★,2021 年中国光刻胶市场规模为 93.3 亿元ღ★,预计 2022 年达到 98.7 亿元ღ★,2017-2022CAGR 值为 10.9%ღ★,保持稳定增长ღ★。

  下游出货量应用于 Logic 和 NVM 出货量增长较多ღ★,DRAM 保持持平ღ★。从下游出货情况看ღ★,2021 年 Logicღ★、DRAMღ★、NVM 出货量分别为 5954ღ★、1565ღ★、1853 千升ღ★,预计到2025 年将分别增加至 6774ღ★、1615ღ★、3002 千升ღ★。Logic 和 NVM 出货量增长较多ღ★,主要系先进制程发展增加了光刻步骤数及存储器的快速放量ღ★。

  光刻胶产业从欧美转向日本ღ★。在集成电路制造业精细加工从微米级ღ★、亚微米级ღ★、深亚微米级进入到纳米级水平的过程中ღ★,光刻胶起着举足轻重的作用ღ★,全球光刻胶供应市场高度集中ღ★,核心技术一直掌握在日ღ★、美等国际大公司手中ღ★。

  光刻胶产业早先被欧美厂商主导ღ★,1950 年ღ★,德国 Kalle 公司率先发明 g 线 年ღ★,IBM 研制成功 KrF 光刻胶技术ღ★;1995 年ღ★,东京应化研发出 KrF 正性光刻胶迅速开始占领光刻胶市场ღ★;此后ღ★,日本企业开始统治光刻胶市场ღ★。JSR 和东京应化先后于 2000 和 2001 年推出了 ArF 光刻胶产品ღ★;2002 年ღ★,东芝开发出 22nm的低分子 EUV 光刻胶ღ★。

  光刻胶核心市场主要被国外厂商占据ღ★。截止 2021 年ღ★,美日韩企业占据了 88%的光刻胶市场份额ღ★,其中东京应化 27%ღ★、陶氏 17%ღ★、合成橡胶 13%ღ★、住友化学 12%ღ★、韩国东进 11%ღ★、富士胶片 8%ღ★。光刻胶组分决定了光刻胶的质量ღ★,也是光刻胶技术壁垒所在ღ★。

  国内知名光刻胶企业包括南大光电ღ★、晶瑞电材ღ★、彤程新材ღ★、上海新阳等ღ★。由于我国光刻胶产业起步较晚ღ★,目前市场份额占比较低ღ★。

  根据 Research in China 数据ღ★,全球光刻胶市场三大组成部分是半导体光刻胶ღ★、平板显示光刻胶和 PCB 光刻胶ღ★,市场份额分别为 23.3%ღ★、25.9%和23.6%ღ★。半导体光刻胶在三者中是技术难度相对高ღ★、成长性好的细分市场贝博ballbet体育官方网站ღ★。

  目前我国半导体光刻胶和平板显示光刻胶制造能力仍较弱ღ★,只占整体生产结构的 2%和3%ღ★,主要生产技术水平较低的 PCB 用光刻胶ღ★,占整体生产结构中的 94%ღ★,半导体光刻胶及面板光刻胶国产替代空间广阔ღ★。

  据 SEMI 统计ღ★,预计至 2024年底ღ★,中国国内将建立 31 座大型晶圆厂ღ★,主要集中于成熟制程ღ★,随着晶圆厂产线投产贝博ballbet体育官方网站ღ★,光刻胶验证进入导入期ღ★。另一方面由于中美贸易冲突ღ★,刺激光刻胶国产替代需求ღ★,国产光刻胶发展迎来机遇ღ★。

  光刻胶配套材料市场规模不断提升ღ★。在光刻胶使用过程中ღ★,光刻胶配套材料是光刻胶使用过程中不可或缺的一部分ღ★。包括稀释剂ღ★、显影液ღ★、漂洗液ღ★、蚀刻液ღ★、去胶液等ღ★,主要采用基础化工原料ღ★,包括氢氟酸ღ★、异丙醇ღ★、硝酸ღ★、氢氧化钾ღ★、四甲基氢氧化铵ღ★、无水乙醇ღ★、双氧水ღ★、硫酸ღ★、氢氧化钠等制造ღ★。

  根据 SEMI 数据ღ★,全球半导体光刻胶配套材料市场规模稳步增长ღ★,2016 年为 19.1 亿美元ღ★,2021 年达到了 32.3 亿美元ღ★,CAGR 为 11.1%ღ★。

  湿电子化学品又称工艺化学品ღ★,是微电子ღ★、光电子湿法工艺(主要包括湿法刻蚀ღ★、湿法清洗)制程中使用的各种液体化工材料ღ★。湿电子化学品按照大类一般可划分为通用化学品(通常为超净高纯试剂)和功能性化学品ღ★。

  湿电子化学品主要用于半导体ღ★、光伏太阳能电池ღ★、LED 和平板显示等电子信息产品的清洗ღ★、蚀刻等工艺环节ღ★。

  SEMI 将半导体用湿电子化学品按金属杂质ღ★、控制粒径ღ★、颗粒个数和应用范围等指标制定国际 5 个等级分类标准贝博ballbet体育官方网站ღ★。

  不同线宽的集成电路制程工艺中必须使用不同规格的超净高纯化学品进行蚀刻和清洗ღ★,且湿电子化学品的纯度和洁净度对集成电路的成品率ღ★、电性能及可靠性均有十分重要的影响ღ★。

  超净高纯试剂是湿电子化学品的重要组成部分ღ★,占比 88.2%ღ★。超净高纯试剂按照性质划分可分为ღ★:酸类ღ★、碱类ღ★、有机溶剂类和其它类ღ★,主要包括双氧水ღ★、氢氟酸ღ★、硫酸ღ★、磷酸ღ★、盐酸ღ★、硝酸ღ★、氢氧化铵等ღ★。根据中国电子材料行业协会统计ღ★,湿电子化学品中占比较高的是双氧水(18.9%)ღ★、氢氟酸(18.1%)ღ★、硫酸(17.3%)ღ★、硝酸(16.2%)等ღ★;在半导体加工领域ღ★,需求量较大的产品是硫酸(32.8%)ღ★、双氧水(28.1%)ღ★、氨水(8.3%)ღ★、主要应用于晶圆的清洗环节ღ★。

  全球湿电子化学品市场规模稳步增长ღ★,2025 年需求量增加 50%以上ღ★。根据智研咨询数据ღ★,全球湿电子化学品市场规模 2011 年为 25.3 亿美元ღ★,2020 年为 56.8 亿美元ღ★,2011-2020 年 CAGR 值 9.4%ღ★。需求量方面ღ★,根据中国电子材料行业协会数据ღ★,2021 年全球湿电子化学品需求量为 458.3 万吨ღ★,半导体需求量 209 万吨ღ★,显示面板需求量 167.2 万吨ღ★,光伏等其他需求量 82.1 万吨ღ★。

  预计到 2025 年全球湿电子化学品需求量将达到 697.2 万吨ღ★,半导体需求量 313 万吨ღ★,显示面板需求量 244万吨ღ★,光伏等其他需求量 140.2 万吨ღ★,总需求量将增加 50%以上ღ★。

  湿电子化学品中国市场快速增长ღ★,2025 年需求量超过 70%贝博ballbet体育官方网站ღ★。中国湿电子化学品市场规模 2011 年为 27.8 亿元ღ★,2021 年为 137.8 亿元ღ★,CAGR 值 17.3%ღ★,高于全球平均增速ღ★,预计 2022 年将达到 163.9 亿元ღ★,2028 年将达到 301.7 亿元ღ★。2021 年中国湿电子化学品需求量为 213.5 万吨ღ★,半导体需求量 70.3 万吨ღ★,显示面板需求量77.8 万吨ღ★,光伏需求量 65.4 万吨ღ★。

  预计到 2025 年中国湿电子化学品需求量将达到 369.6 万吨ღ★,半导体需求量 106.9 万吨ღ★,显示面板需求量 149.5 万吨ღ★,光伏需求量 113.1 万吨ღ★,总需求量超过 70%ღ★。

  晶圆厂扩产刺激湿电子化学品材料需求ღ★。8 吋及 12 吋产能扩张带动高纯试剂需求进一步提升ღ★,12 吋晶圆制造过程中所使用的湿电子化学品约为 24 千克/片ღ★,8 吋晶圆消耗量约为 12 吋晶圆消耗量的五分之一ღ★,约为 5 千克/片左右ღ★,6 吋晶圆消耗量约为 12 吋晶圆消耗量的八分之一左右ღ★,约为 3 千克/片ღ★。

  中美贸易摩擦ღ★,推动湿电子化学品国产替代进程ღ★。湿电子化学品在全球半导体市场规模占比 6.7%ღ★,约 20 亿美元ღ★,国内市场规模约 6 亿美元ღ★。

  在湿电子化学品的主要应用中ღ★,半导体用湿电子化学品国产化率较低ღ★,约为 20%ღ★,显示面板国产化率约为 40%ღ★,具有广阔的国产替代空间ღ★。近年中美贸易持续摩擦ღ★,会对电子材料的供应格局产生一定影响ღ★,刺激湿电子化学品的国产替代需求ღ★,推动国产替代进程ღ★。

  目前全球范围内从事湿电子化学品研究开发及大规模生产的厂商主要集中在美国ღ★、德国ღ★、日本ღ★、韩国ღ★、中国台湾等地区ღ★。主要企业包括德国巴斯夫ღ★、美国亚什兰化学ღ★、Arch 化学ღ★,日本关东化学ღ★、三菱化学ღ★、京都化工ღ★、住友化学ღ★,中国台湾新林科技ღ★,韩国东友精细化工等ღ★。前瞻产业研究院数据显示 2019 年中国国内在国内湿电子化学品市场供应分布仅占 9%ღ★,欧美企业和日本企业占比超过 60%ღ★。

  我国湿电子化学品多集中于低端市场ღ★,高端市场亟需突破ღ★。国内湿电子化学品主要供应光伏市场ღ★、低代线 寸及以下半导体市场ღ★,G6ღ★、G8 代线 寸及以上半导体市占率仅为 10%ღ★。我国湿电子化学品由于起步较晚ღ★,品类丰富度及提纯技术水平相对落后于国外领先企业ღ★,因此多集中于低端市场ღ★,但国内厂商积极开拓高端湿电子化学品市场ღ★,头部厂商已具备了生产 G4ღ★、G5 标准的部分湿电子化学品品类的能力ღ★,同时结合运输ღ★、价格和售后等方面的本土化优势ღ★,未来湿电子化学品的高端市场国产替代空间广阔ღ★。

  总结来说ღ★,国产湿电子化学品市场主要问题在于品种单一ღ★,纯度不足ღ★,在半导体所需的 G4ღ★、G5 的超净高纯试剂市场占比偏低ღ★,国内半导体用湿电子化学品市场中ღ★,欧美日韩企业占比近 80%ღ★,国产化率仅约 10%ღ★。

  目前国内的湿电子化学品企业主要有巨化股份(中巨芯)ღ★、上海新阳ღ★、多氟多ღ★、江化微ღ★、晶瑞电材ღ★、湖北兴发集团ღ★、飞凯材料ღ★、盛剑环境ღ★、石大胜华等ღ★,不过与全球头部湿电子化学品厂商所提供的产品仍有一定的差距ღ★。

  CMP 是一种化学腐蚀和机械研磨相结合的平坦化半导体表面工艺ღ★,是集成电路晶圆制造中实现晶圆全局均匀平坦化的关键工艺ღ★。半导体制造分为前道工艺和后道工艺ღ★,其中前道工艺指在晶圆上形成器件的工艺过程ღ★,也称晶圆制造ღ★,后道工艺指将晶圆上的器件分离ღ★,封装的工艺过程ღ★。前道工艺共有七大工艺步骤ღ★,分别为氧化/扩散ღ★、光刻ღ★、刻蚀ღ★、离子注入ღ★、薄膜生长ღ★、清洗与抛光ღ★、金属化ღ★,通过循环重复上述工艺ღ★,最终在晶圆表面形成立体的多层结构ღ★,实现整个集成电路的制造ღ★。

  在晶圆制造的各个阶段ღ★,晶圆表面都要进行平坦化处理以保持完全平坦ღ★。目的是去除多余的材料ღ★,或者是为了建立极其平坦的基底ღ★,以便添加下一层电路特征ღ★。如果晶圆制造过程中无法做到纳米级全局平坦化ღ★,既无法重复进行光刻ღ★、刻蚀ღ★、薄膜和掺杂等关键工艺ღ★,也无法将制程节点缩小至纳米级的先进领域ღ★,因此随着超大规模集成电路制造的线宽不断细小化而产生对平坦化的更高要求需求ღ★,CMP在先进工艺制程中具有不可替代且越来越重要的作用ღ★。

  CMP 抛光垫和抛光液是化学机械抛光环节的核心耗材ღ★。CMP 工艺过程中涉及的耗材包括ღ★:抛光机ღ★、抛光液ღ★、抛光垫ღ★。根据 SEMI 2018 年数据ღ★,CMP 抛光材料在集成电路制造材料成本中占比 7%ღ★,其中 CMP 抛光垫ღ★、CMP 抛光液ღ★、CMP 清洗液分别占比 33%ღ★、49%ღ★、5%ღ★,合计占 CMP 抛光材料成本的 85%以上ღ★。

  全球晶圆厂积极扩产提升 CMP 材料需求ღ★。根据国际半导体协会 SEMI 数据ღ★,2021年全球晶圆制造材料市场同比增长 15.5%ღ★,达到 404 亿美元ღ★,晶圆封装材料市场规模同比增长 16.5%ღ★,达到 239 亿美元ღ★。硅ღ★、湿化学品ღ★、CMP 和光掩模领域在晶圆制造材料市场中增长强劲ღ★。

  晶圆制程缩小需大幅提高 CMP 次数ღ★,导致 CMP 抛光耗材在晶圆制造过程中消耗量增加ღ★。根据 Cabot 微电子数据ღ★,14 纳米以下逻辑芯片工艺要求的关键 CMP 工艺将达到 20 步以上ღ★,使用的抛光液将从 90 纳米的约 5 种抛光液增加到 20 余种ღ★,种类和用量迅速增长ღ★;7 纳米及以下逻辑芯片工艺中 CMP 抛光步骤甚至可能达到 30 步ღ★,使用的抛光液种类接近 30 种ღ★。CMP 的应用边界ღ★,从最初的 STI(浅沟槽隔离层)拓展到 ILD(层间介质)ღ★、Metal(金属互连层)ღ★、TM(顶层金属)等ღ★。

  目前逻辑芯片正向 7nm 以下先进制程发展ღ★,台积电 5nm 产品已于 2020 年下半年实现量产出货ღ★,而芯片制程从成熟制程 28nmღ★,先进制程 14nm 上升到 7nm 后ღ★,CMP抛光步骤大幅增加ღ★。

  存储芯片的封装工艺进步ღ★,让 CMP 工艺从前道延展到后道ღ★。存储芯片由 2D NAND向 3D NAND 技术变革ღ★,也会使 CMP 抛光步骤数近乎翻倍ღ★。集成电路 2D 存储器件的线宽已接近物理极限ღ★,NAND 闪存已进入 3D 时代ღ★。随着系统级封装等新的封装方式的发展ღ★,技术实现方法上出现了倒装ღ★、凸块ღ★、晶圆级封装ღ★、2.5D 封装和 3D 封装等先进封装技术ღ★。目前 64 层 3D NAND 闪存已进入大生产ღ★,232 层闪存已经推出ღ★,目前处于扩产周期ღ★。

  此外ღ★,TSV 硅通孔技术作为一项高密度封装技术也需要用到 CMPღ★。TSV 正在逐渐取代目前工艺比较成熟的引线键合技术ღ★,被认为是第四代封装技术ღ★。由于 TSV 技术中需要使用 CMP 工艺ღ★,进行通孔大马士革铜工艺淀积后的正面抛光ღ★,用来平坦化和隔开另一面沉积的导体薄膜ღ★,便于金属布线ღ★,也会用于晶圆背面金属化和平坦化的减薄抛光ღ★,因此 CMP 抛光材料将在先进封装工艺中寻找到新的市场空间ღ★。

  抛光垫的自身硬度ღ★、刚性ღ★、可压缩性等机械物理性能对抛光质量ღ★、材料去除率和抛光垫的寿命有着明显的影响ღ★。硬度即定期保持形状精度的能力ღ★,采用硬质抛光垫可以获得较好的工件平面度ღ★,使用软质抛光垫可以加工变质层和表面粗糙度都很小的抛光平面ღ★。可压缩性决定抛光过程中抛光垫和工件表面的贴合程度ღ★,影响材料去除率和表面平坦化程度ღ★。可压缩性越大ღ★,贴合越紧密ღ★,去除率越高ღ★。目前ღ★,国际先进厂家在 3D-NAND 等高要求的生产环节中应用固定研磨颗粒的抛光垫ღ★,其产品融合了原本存在于抛光液的抛光颗粒ღ★,抛光垫重要性有望进一步提高ღ★。

  CMP 抛光垫行业具有技术密集ღ★、资金密集ღ★、客户验证壁垒高的特点ღ★,导致抛光垫全球市场集中度高ღ★,主要被陶氏化学占据ღ★,占全球 79%的市场份额ღ★,美日 5 大厂商占据 91%的份额ღ★。过去ღ★,国内抛光所用 CMP 抛光垫ღ★,几乎全部依赖进口ღ★。目前中国国内仅鼎龙股份有能力大批量提供ღ★,是国内唯一一家全面掌握抛光垫全流程核心研发和制造技术的 CMP 抛光垫供应商ღ★。目前陶氏化学垄断了中国近 90%的 CMP抛光垫市场供给ღ★,是国产替代的主要对象ღ★。

  抛光垫行业的壁垒主要包括ღ★:技术壁垒ღ★、专利壁垒和客户认证壁垒ღ★。技术上ღ★,抛光垫需要持续试错ღ★,形成稳定有效的材料配方ღ★、制作工艺及设计图案ღ★,从而获得较好的抛光速率和抛光效果ღ★,在各项指标上达到较好的平衡ღ★。

  专利方面ღ★,国产抛光垫目前专利技术仍积累较浅ღ★。日本ღ★、美国在抛光垫领域技术积累全球领先连击私服ღ★,中国排名第 5ღ★。据《集成电路制造业用高分子聚合物抛光垫专利分析》一文统计ღ★,截至 2017 年ღ★,在全球 2918 个核心专利族中ღ★,有效专利 1511 个ღ★。其中日本有效专利占比 41%ღ★,美国占比 33%ღ★,处于领先地位ღ★。中国有效专利数占比13%ღ★,排名第四ღ★。公司截止 2021 年底已获得授权的专利 686 项ღ★,其中抛光垫制造及工艺相关发明及创新有效专利约 54 项ღ★,与国际领先企业仍有一定差距ღ★。

  抛光液由去离子水ღ★、磨料ღ★、PH 值调节剂ღ★、氧化剂以及分散剂等添加剂组成ღ★。在抛光过程中ღ★,抛光液中的氧化剂等成分与硅片表面材料产生化学反应并在表面形成化学反应薄膜ღ★,后由抛光液中的磨粒在压力和摩擦的作用下将其去除ღ★,从而实现抛光ღ★。根据应用环节ღ★、配方中磨粒ღ★、PH 值的不同ღ★,抛光液可以进行不同分类ღ★。

  按照应用环节分类ღ★:可分为硅抛光液ღ★、铜抛光液ღ★、阻挡层抛光液ღ★、钨抛光液ღ★、钴抛光液ღ★、介质层(TDL)抛光液ღ★、浅槽隔离(STI)抛光液和硅通孔(TSV)抛光液ღ★。

  按照配方中磨粒分类ღ★:可分为二氧化硅ღ★、氧化铈ღ★、氧化铝磨粒等ღ★。二氧化硅磨粒优点是活性强ღ★、易于清洗ღ★、分散性及选择性好ღ★,多用于硅及层间氧化硅介电层的抛光ღ★,缺点是硬度大ღ★,容易对硅片表面造成损伤ღ★,且抛光效率低ღ★;氧化铝磨粒优点是抛光效率高ღ★,缺点是硬度大ღ★、选择性低ღ★、易出现团聚ღ★,因此抛光液中常需加入各类稳定剂和分散剂ღ★,导致成本上升ღ★;氧化铈磨粒优点是硬度低ღ★,抛光效率高ღ★,平坦度高ღ★,清洁无污染ღ★,缺点是团聚严重ღ★,需加入各类稳定剂和分散剂ღ★,且铈属于稀有金属ღ★,成本偏高ღ★。

  按照 PH 值分类ღ★:可分为酸性抛光液和碱性抛光液ღ★。酸性抛光优点是抛光效率高ღ★、可溶性强ღ★,多用于对铜ღ★、钨ღ★、铝ღ★、钛等金属材料进行抛光ღ★,缺点是腐蚀性强导致选择性低ღ★,易降低抛光设备的寿命及可靠性ღ★,所以需要在抛光液中添加抗蚀剂(BTA)提高选择性ღ★,但 BTA 对抛光液的稳定性会造成一定影响ღ★;碱性抛光液优点是腐蚀性低ღ★、选择性高ღ★,多用于抛光硅ღ★、氧化物及光阻材料等非金属材料的抛光ღ★,缺点是抛光效率较低ღ★,原因是不容易找到在弱碱性中氧化势高的氧化剂ღ★。

  根据观研天下数据ღ★,2018 年 TOP5 厂商为 Cabot Microelectronicsღ★、Versumღ★、日立ღ★、富士美ღ★、陶氏ღ★,合计占市场 80%以上市场份额ღ★。然而抛光液市场格局有分散化趋势ღ★,国产替代机会更大ღ★。美国的 Cabot Microelectronics 是全球抛光液市场龙头ღ★,2000 年市占率高达 80%ღ★,不过到 2017 年 Cabot Microelectronics 全球市占率降低至 36%ღ★。其他主要供应商包括 Hitachiღ★、Fujimiღ★、Versum 等ღ★,市占率分别为 15%ღ★、11%ღ★、10%ღ★。抛光液市场分散程度相对较高ღ★,多元化发展趋势明显ღ★,国产厂商实现替代机会较大ღ★。目前安集微电子已经形成替代ღ★,但全球市占率仅有 2%ღ★。

  国内厂商加快验证周期ღ★。核心客户认证体系壁垒方面ღ★,由于抛光垫和抛光液对芯片良率影响较大ღ★,但成本占比较相对较低ღ★,在稳定而成熟的 FAB 厂中ღ★,为确保芯片良率ღ★,一般很少替换原有稳定的供应商ღ★。半导体 Fab 厂具有资本密集和技术密集的属性ღ★,对于上游半导体原材料的稳定性和良品率有极高的要求ღ★,因此对于原材料供应商认证门槛极高ღ★、认证周期较长ღ★。目前在半导体产业链安全可控的大环境下ღ★,国内厂商速度加快ღ★,验证周期缩短到半年左右ღ★。

  靶材是 PVD 的核心材料ღ★。物理气相沉积(Physical Vapor Deposition)技术是制备电子薄膜材料的主要技术之一ღ★,是利用物理方法在基板表面沉积薄膜的方式ღ★,根据沉积方式的不同ღ★,PVD 分为溅射法和蒸镀法ღ★,被沉积的材料称为靶材ღ★。靶材是 PVD 的核心材料ღ★。

  溅射法是利用离子源产生的离子ღ★,在真空中加速聚集成高速离子流ღ★,轰击固体表面ღ★,离子和固体表面的原子发生动能交换ღ★,使固体表面的原子离开靶材并沉积在基材表面ღ★,从而形成纳米(或微米)薄膜ღ★。被轰击的固体是 PVD 沉积薄膜的原材料ღ★,称为溅射靶材ღ★。靶材质量的好坏对薄膜的性能起着至关重要的决定作用ღ★。

  真空蒸发镀膜是指在真空条件下ღ★,利用膜材加热装置(称为蒸发源)的热能ღ★,通过加热蒸发某种物质使其沉积在基板材料表面的一种沉积技术ღ★。被蒸发的物质是用真空蒸发镀膜法沉积薄膜材料的原材料ღ★,称之为蒸镀材料ღ★。真空蒸发镀膜技术具有简单便利ღ★、操作方便ღ★、成膜速度快等特点ღ★,主要应用于小尺寸基板材料的镀膜ღ★。

  按照应用不同ღ★、化学成分不同ღ★、形状不同ღ★,靶材产品有三种分类方式ღ★。按下游应用可分为半导体靶材ღ★、平面显示靶材ღ★、太阳能靶材和其他类ღ★;按形状不同可分为长靶ღ★、方靶和圆靶ღ★;按照化学成分不同ღ★,可分为金属靶材ღ★、化合物靶材和合金靶材ღ★。

  靶材产业链可以分为金属提纯ღ★、靶材制造ღ★、镀膜和终端应用四个环节ღ★。首先是金属提纯ღ★,原材料铝ღ★、铜ღ★、钽ღ★、钛等金属以金属提纯方式形成高纯金属ღ★,作为靶材制造的原材料ღ★;第二环节是靶材制造ღ★,将高纯金属通过加工形成溅射靶材贝博ballbet体育官方网站ღ★,制造好的靶材包括靶坯和背板两部分ღ★,靶坯是溅射靶材的主体ღ★,背板起固定靶坯的作用ღ★。第三个环节是镀膜ღ★,以溅射镀膜为例ღ★,以高速离子束流轰击靶坯ღ★,溅射出靶坯表面原子ღ★,沉积于基板从而制成电子薄膜ღ★,电子薄膜按照应用不同有不同分类ღ★;最后将薄膜材料应用于半导体芯片ღ★、平板显示器ღ★、信息存储ღ★、光学元器件ღ★、薄膜太阳能等不同领域ღ★。

  靶材市场主要分布于平板显示ღ★、记录媒体ღ★、太阳能电池和半导体四大领域ღ★,其中半导体占比约 10%ღ★。根据华经产业研究院数据ღ★,截至 2021 年ღ★,四大领域靶材市场占比约 94%ღ★,其中平板显示ღ★、记录媒体和太阳能电池占比较高ღ★,分别为 34%ღ★、29%和 21%ღ★,半导体占比约 10%ღ★。

  根据 SEMI 数据ღ★,全球半导体靶材市场规模整体保持增长态势ღ★。2021 年为 16.95亿美元ღ★,同比增长超过 20%ღ★,其中晶圆制造用靶材 10.5 亿美元ღ★,封装用靶材 6.45亿美元ღ★。

  根据智研咨询数据ღ★,2021 年中国半导体靶材市场约ღ★,预计 2022 年中国半导体靶材的市场规模将达到 75.1 亿元ღ★,同比增长 19%ღ★,2018-2022 年ღ★,中国半导体靶材市场规模一直保持较快增速ღ★,CAGR 值为 22.1%ღ★。一方面系消费电子ღ★、5Gღ★、新能源等半导体下游应用快速发展ღ★,另一方面由于国内政策推动了半导体产业进一步向国内转移ღ★。

  靶材在晶圆制造与芯片封装中均有应用ღ★。在晶圆制造过程中ღ★,靶材主要用于晶圆导电层ღ★、阻挡层的沉积以及金属栅极的溅镀ღ★,在封装过程中主要用于贴片焊线过程中的镀膜ღ★。其中铜靶ღ★、铝靶常作为导电层ღ★,钽靶ღ★、钛靶常作为阻挡层ღ★,镍铬合金靶ღ★、钴靶ღ★、钨钛合金靶等常作为接触层ღ★。

  铜ღ★、钽靶材受益于先进制程发展ღ★,铝ღ★、钛靶材受益于汽车电子发展ღ★。在晶圆制造过程中ღ★,在 110nm 以上的技术节点ღ★,常以铝和钛作为一组导电层和阻挡层来使用ღ★,进入 110nm 以下的技术节点后ღ★,出于对更高导电性能的要求ღ★,用铜替换铝作为导电层ღ★,用钽替换钛作为阻挡层ღ★。因此ღ★,先进制程的发展将刺激铜靶ღ★、钽靶的需求量增加ღ★,而汽车电子所需的功率芯片通常 110nm 以上制程即可满足ღ★,铝靶ღ★、钛靶将受益于汽车电子发展ღ★。

  目前国内靶材市场 80%被美日企业所垄断ღ★,国产化率不足 20%ღ★。由于溅射镀膜工艺起源于国外ღ★,国外靶材公司相较于国内拥有更长时间的成长历史和技术积淀ღ★,在靶材市场处于主导地位ღ★,根据华经产业研究院数据ღ★,截至 2021 年ღ★,美日头部靶材企业占据了全球市场的 80%ღ★,其中 JX 日矿金属ღ★、霍尼韦尔ღ★、东曹和普莱克斯分别占比 30%ღ★、20%ღ★、20%和 10%ღ★。国内企业虽然处于国产替代初期ღ★,但头部厂商成长迅速ღ★,目前江丰电子ღ★、有研新材ღ★、阿石创ღ★、隆华科技ღ★、映日科技等在下游各领域国产企业均打开了一定市场ღ★。

  国家政策推进靶材发展ღ★,推动靶材国产化ღ★。近年来ღ★,国家不断出台新的政策法规ღ★,来推动靶材行业国产化的发展ღ★,特别是集成电路产业的靶材国产化ღ★。2021 年颁布的《“十四五”规划和 2035 年远景目标纲要》中ღ★,重点提到了集成电路攻关方面ღ★,高纯靶材为重点攻关方向之一连击私服ღ★,国家政策的大力扶持进一步助力靶材产业的国产替代发展ღ★。

  在国家政策的支持下ღ★,国内企业在高纯靶材市场已打开一定空间ღ★,江丰电子ღ★、有研新材等厂商在国内外多家头部厂商已经具备一定的高纯靶材供货规模ღ★,随着晶圆集成度提升ღ★,靶材需求将继续向多品类ღ★、高纯度发展ღ★。

  芯片在封装过程中ღ★,需要用到很多的封装材料ღ★,比如芯片粘结材料ღ★、键合线ღ★、引线框架ღ★、封装基板ღ★、陶瓷封装材料ღ★、塑封材料等ღ★。

  比如在引线框架方面ღ★,韩国SK Materialღ★、日本Mitsui High-Tec,ღ★、中国香港ASM Pacificღ★、日本Shinkoღ★、中国康强电子ღ★、中国华龙电子ღ★、中国永志电子等ღ★。

  在键合线方ღ★。半导体连接器ღ★,半导体保险元件ღ★,BALLBET贝博体育ღ★,贝博体育ღ★,贝博ballbet体育ღ★。

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