在整个半导体产业链中,半导体材料处于产业链上游,是整个半导体行业的重要支撑。在集成电路芯片制造过程中,每一个步骤都需要用到相应的材料,如光刻过程需要用到光刻胶、掩膜版,硅片清洗过程需要用的各种湿化学品,化学机械平坦化过程需要用的抛光液和抛光垫等,都属于半导体材料。
半导体材料是半导体行业的物质基础,材料质量的好坏决定了最终集成电路芯片质量的优劣,并影响到下游应用端的性能。因此,半导体材料在整个产业链中有着重要地位。
半导体材料行业具备产业规模大、细分行业多、技术门槛高、成本占比低四大特性:
2018 年全球半导体材料销售额创历史新高
2018年全球半导体材料销售额519.4亿美元,销售额首次突破500亿美元创下历史新高。2018年全球半导体材料销售增速10.65%,也创下了自2011年以来的新高。
全球半导体材料销售额增速与半导体销售增速具有较高的一致性,2017年两者同步高速增长的原因是dram市场的迅猛发展,2017年dram实际增速高达77%。2018年受供求关系影响,存储市场增速减缓,半导体销售额及半导体材料销售额增速均下降。
半导体材料销售额占全球半导体销售额比例在2012年达到峰值,占比超过16%,近些年逐步下降,2018年占比约11%。占比下降的主要原因是2013年开始受益于存储市场的快速增长,半导体销售额增速开始回升,2013-2018年半导体销售增速一直高于半导体材料销售增速。
近年来,中国大陆半导体材料的销售额保持稳步增长。2018年大陆半导体材料销售额84.4亿美元,增速10.62%,销售额创下历史新高。
受益于国内半导体行业高景气度带动,大陆在半导体材料销售额增速方面一直领先全球增速。
受益于国内晶圆厂的大量投建,国内半导体材料的需求将加速增长。据semi估计,2017-2020全球将有62座新晶圆厂投产,其中26座坐落中国大陆,占总数的42%。
半导体材料属于消耗品,随着大量晶圆厂建设完成,半导体材料的消耗量将大大增加,将有力促进国内半导体材料行业的发展,国内半导体材料销售额全球占比将进一步提升。
预计2019-2021年,大陆半导体销售额分别为94.5亿美元、108.6亿美元和128亿美元,增速分别为12%、15%和17.8%。
从全球国家和地区来说,中国台湾依然是半导体材料消耗最大的地区。2018年台湾地区半导体销售额114.5亿美元,全球占比22.04%。中国大陆占比16.25%排名全球第三,略低于16.79%的韩国。
晶圆制造材料是半导体材料核心
按制造工艺不同,半导体材料可以分为晶圆制造材料和封装材料。其中,晶圆制造材料由于技术要求高,生产难度大,是半导体材料的核心。2018年晶圆制造材料全球销售额为322亿美元,占全球半导体材料销售额的62%。晶圆制造材料全球销售额增速15.83%,高于全球半导体材料销售额增速。
晶圆制造材料包含硅、掩膜版、光刻胶、电子气体、cmp抛光材料、湿化学品、溅射靶材等,其中硅的占比最高,约占整个晶圆制造材料的三分之一。
半导体材料技术壁垒高国内自给率低
半导体材料属于高技术壁垒行业,特别是晶圆制造材料,技术要求高,生产难度大。目前,半导体材料高端产品大多集中在美国、日本、德国、韩国、中国台湾等国家和地区生产商。
国内由于起步晚,技术积累不足,整体处于相对落后的状态。目前,国内半导体材料主要集中在中低端领域,高端产品基本被国外生产商垄断。如硅片,2017年全球五大硅片厂商占据了全球94%的市场份额。
近年来国内半导体材料生产商加大了研发投入,大力推进半导体材料的研发及生产,力争实现国产替代。目前在部分细分领域,已经突破国外垄断,实现规模化供货。
如cmp抛光材料的龙头企业安集科技,公司化学机械抛光液已在130-28nm技术节点实现规模化销售,主要应用于国内8英寸和12英寸主流晶圆产线;溅射靶材龙头江丰电子,16纳米技术节点实现批量供货,同时还满足了国内厂商28纳米技术节点的量产需求。