
半导体材料和设备构成了产业链的基础,是推动集成电路技术创新的重要力量。晶圆厂的正常运作依赖于设备及材料的采购与制程工艺的配合,三者协同发展,材料的升级需伴随设备和工艺的同步提升,才能避免瓶颈效应的发生。
作为产业链上游的重要环节,半导体材料种类繁多,覆盖芯片制造的各个工艺环节。按应用划分,半导体材料主要分为制造材料与封装材料。制造材料包括硅片(硅基材料)、光刻胶及其配套试剂、高纯试剂、电子气体、抛光材料、靶材及掩模板等;封装材料涵盖引线框架、封装基板、陶瓷基板、键合丝、包装材料及芯片粘接材料等,贯穿制造与封测工序。
随着芯片制程技术进步和晶圆厂扩大产能,中国芯片出货量持续增长,对半导体材料的需求量与品质要求不断提升,国产化率呈现稳步上升趋势。在制造材料中,硅片占比最高(约占33%),其次是电子气体及光刻胶及其配套试剂旋乐吧spin8。封装材料方面,封装基板占据最大份额(约40%),其次为引线框架和键合线。总体来看,各细分市场规模相对有限。
半导体材料细分行业众多,是产业链中细分领域最为丰富的环节。大类材料包含数十甚至上百种具体产品,细分子行业超过数百个。以高纯化学试剂为例,常用的包括各类酸(如硫酸、盐酸、硝酸、磷酸)、碱(如氢氧化铵、氢氧化钾)、有机溶剂及氧化剂等。基于行业特性,半导体材料企业应发掘材料间的共通点,扩大产品线,打造平台化布局,提供客户一体化解决方案。
当前全球主流硅片规格为200mm(8寸)和300mm(12寸),下游芯片制造设备投资与之对应。300mm硅片多用于90nm及以下工艺制程,200mm硅片则适用于90nm以上工艺。鉴于多数8寸产线投产时间较早,设备折旧完成,其制造成本相对较低。在高精度模拟电路、射频前端芯片、嵌入式存储器、CMOS图像传感器及高压MOS等领域,200mm及以下工艺更为成熟,主要应用于功率器件、电源管理器、非易失性存储器、MEMS、显示驱动芯片及指纹识别芯片,终端市场涵盖移动通信、汽车电子、物联网及工业电子。
300mm硅片需求主要集中在存储芯片、图像处理芯片、通用处理器、高性能FPGA与ASIC领域,广泛应用于智能手机、计算机、云计算、人工智能及SSD等高端领域。全球硅片市场整体紧俏,12寸片需求增长主要来自逻辑用外延片,8寸片因下游汽车电子及经济复苏带来缺口。相关数据显示,硅片现货价格持续上涨,未来几年长期协议价料将保持上调,硅片供需紧张状态预计至少持续至年底。
中国半导体硅片产业链涵盖电子级多晶硅制造、硅片制造及半导体器件制造等环节。电子级多晶硅仍主要依赖进口,少数企业已实现批量生产。中游硅片制造方面,部分企业已实现8寸和12寸产线量产;下游制造环节,国产替代进程加快,相关企业逐步扩大市场份额。
电子气体市场规模持续增长,预计2025年分别达到80亿美元和60亿美元,年复合增长率为6.5%和7.5%。国产电子气体供应商占有较高市场份额,涵盖三氟化氮、六氟化钨、液态二氧化碳及超纯氨等品类,部分企业通过了国际光刻设备厂商认证。
光刻胶经过多年发展,品类丰富,包括半导体光刻胶、平板显示光刻胶和PCB光刻胶,技术门槛逐级降低。PCB光刻胶的国产替代进展最快,LCD光刻胶次之,半导体光刻胶则与国际先进水平仍有较大差距。按照反应机理,光刻胶分为正性和负性;按化学结构,分为光聚合型、光分解型和光交联型。全球光刻胶市场主要由日本、美国和韩国企业主导,中国企业市占率不足10%,其中日本企业占据超过60%的份额。国产g/i线光刻胶替代率约20%,KrF光刻胶不足5%,ArF光刻胶几乎全部依赖进口。高端光刻胶的进口依赖存在技术封锁和供应风险,短保质期加剧了产业链脆弱性。
掩膜版作为光刻工艺的关键图形母版,市场需求持续增长。受益于中国大陆晶圆制造快速发展,本地掩膜版市场规模不断扩大。然而,全球市场集中度高,主要由Photronics、日本DNP和日本Toppan三家公司占据80%以上份额,中国仅能满足中低端需求。
