半导体材料行业研究国产化替代加速，化工大有前途

　　（报告出品方作者：长江证券，马太、王明、叶家宏）半导体材料大局：下游快速革新，产业蓬勃前行
　　半导体材料应用广泛
　　半导体材料是半导体产业链中重要一环。集成电路产业链主要包括设计、制造、封测三个部分，而芯片制造和封测的每一个环节几乎都离不开半导体材料的应用。而集成电路应用于下游电子、电器、汽车、军工、航空航天、工业、医疗等诸多领域，已发展成为国民经济的核心产业，成为信息产业的核心支撑产业。
　　半导体好风助力，半导体材料成长快速
　　全球半导体材料市场规模持续增长。半导体材料包括晶圆制造材料和封装材料，2021年全球半导体晶圆材料市场规模为404亿美元，全球半导体封装测试材料市场规模为239亿美元。晶圆制造材料包括硅片及硅材料、光掩膜、电子气体、光刻胶及配套试剂、CMP抛光材料、工艺化学品及靶材等。
　　下游全球半导体市场仍将保持较快增长。根据Gartner数据，随着疫情影响的逐步消散，2021年全球半导体市场规模达5950亿美元，同比增长26。3；中长期来看，未来5G及汽车电子化的发展，有望带动半导体行业进入新的增长期，预计2026年全球半导体市场规模将达到7900亿美金，维持6左右的年均复合增速。
　　逻辑芯片和存储芯片为主要增长动力。根据WSTS的数据，全球半导体销售额由2009年的2263。1亿美元增加到2021年的5558。9亿美元，年均复合增速为7。8，其中集成电路占据最主要的市场，其规模占比维持在80以上。集成电路可分为逻辑芯片、存储芯片、微处理芯片和模拟芯片，2021年逻辑芯片和存储芯片销售额分别为1548。4亿美元和1538。4亿美元，占集成电路比例分别为33。4和33。2，为集成电路的主要增长动力。
　　得益于全球半导体长期持续发展，未来上游半导体材料也将随之保持蓬勃发展。随着半导体产业向中国转移，国内相关材料产业也将快速崛起。
　　半导体产业东进，国内半导体材料市场高升
　　半导体行业东进趋势明确，中国大陆晶圆厂密集投产。2015年以前，国内大型晶圆厂以外资为主，而2015年以后，内资晶圆厂大规模崛起，其在中国大陆的设备投资额近几年稳中有升，未来有望超过外资晶圆厂。从历史数据来看，本地化配套是半导体产业的长期趋势，美国、日本、韩国、中国台湾的半导体配套厂商在本地的营收占比持续高于海外。内资晶圆厂的崛起有望强化本地化配套优势。我国集成电路销售额从2002年的268。4亿元增长到2021年的10458。3亿元，年均复合增速为21。3，远高于全球的7。3；2021年我国集成电路销售额依旧保持18。2的增长。根据ICInsights的数据，2020年中国大陆晶圆厂月产能达到318。4万片月，占全球晶圆产能的比重提升至15。3（较2016年提升4。5pct），预计2025年将继续提升3。7pct。
　　产业转移拉动材料、设备等半导体支撑业需求。从近几年大陆半导体材料、设备的需求占比来看，产业转移确实能带动本地配套需求的提升，大陆半导体材料市场规模占全球的比重由2006年的6提升到2020年的18，大陆半导体设备市场规模占全球比重由2016年的16提升到2021年的29。而可预见的未来，国内半导体产能的增加将进一步带动本地半导体支撑业需求。
　　国家政策助力我国半导体行业加速发展。近年来国家各部委先后制定了一系列新一代信息技术领域及半导体和集成电路产业支持政策，其中半导体材料也为重点支持对象。
　　各地政府从税收、资金、人才引进等多方面扶持和推动集成电路产业发展。国内半导体产业重点发展城市大多选择鼓励扶持建设12英寸及以上的先进晶圆或芯片生产线，并布局完整的包含装备、材料、封装等环节的半导体产业链条。
　　半导体产业具有投资规模大，回报周期长的特点，因此需要国有资本的支持，国家集成电路产业投资基金（大基金）首期募资1387亿元左右。大基金将集成电路制造作为一期的投资重点，占比达67左右，而设备材料仅占6左右。大基金二期于2019年底成立，注册资本2041。5亿元，共包含中国电信、联通资本、中国电子信息产业集团、紫光通信等在内的27位股东。大基金二期预期将加大对半导体上游设备和材料的投入力度，材料及设备行业龙头企业或将直接受益。截至2022Q1，大基金二期投资装备材料类75亿元，占比10。
　　国产化率较低，半导体材料替代空间巨大
　　半导体材料国产化率仍然较低，未来空间极大。内资晶圆厂的崛起将带动国内半导体材料需求的提升，而高对外依存度将为国内半导体材料企业提供更为广阔的发展空间。从目前来看，虽然各大主要品类均有国内企业涉足，但整体对外依存度仍较高。第一类，国产化率低于10，包括CMP抛光材料；第二类，国产化率在1030，包括前驱体材料、光刻胶、电子气体、溅射靶材、超纯试剂等。
　　内资晶圆厂的崛起将带动国内半导体材料需求的提升，而高对外依存度以及自主可控的紧迫要求，将为国内半导体材料提供更为广阔的发展空间，以下我们来详细梳理半导体硅片、电子特气、湿电子化学品、抛光材料、前驱体材料以及光刻胶领域的投资机会。半导体材料细分品种分析：厚积薄发，龙头亮剑
　　半导体硅片：市场空间广袤无垠，国产替代方兴未艾
　　硅片主要应用于半导体和光伏领域，其中半导体硅片的制造技术要求更高，下游应用也更广泛，市场价值也更高。半导体和光伏领域使用的硅片差异主要体现在类型、纯度和表现性质上。从类型来看，半导体硅片均为单晶硅结构，而光伏硅片既可以是单晶硅结构，也可以是多晶硅结构。从纯度来看，半导体硅片对纯度的要求更高，达99。9999999（9N）以上，而光伏硅片对纯度要求较低，在99。9999。9999（4N6N）之间。从表面性质来看，半导体硅片表面的平整度、光滑度以及洁净程度要比光伏硅片高，需要经过后续的研磨倒角、抛光、清洗等环节。由此可见，半导体硅片较光伏硅片的加工难度更高、下游应用的附加值也更高。
　　半导体硅片参与了从制造到封测的所有流程，是集成电路制造中最为基础的原材料。集成电路的上游包括原材料和在各生产环节的主要生产设备。原材料包括晶圆制造材料和封装材料。晶圆制造材料包括半导体硅片、光罩、高纯化学试剂、特种气体、光刻胶、靶材、CMP抛光材料等。封装材料包括引线框架、封装基板、陶瓷封装材料、键合丝、包装材料、芯片粘结材料等。其中半导体硅片是参与度最高的基础原材料，晶圆制造所有流程均在半导体硅片的基础上进行。
　　12英寸硅片是目前半导体硅片市场中占比最高的产品。半导体硅片尺寸（以直径计算）主要有50mm（2英寸）、75mm（3英寸）、100mm（4英寸）、150mm（6英寸）、200mm（8英寸）与300mm（12英寸）等规格。在摩尔定律的影响下，半导体硅片从70年代起不断向大尺寸的方向发展。根据SEMI的统计数据，2018年，12英寸硅片和8英寸硅片市场份额分别为63。8和26。1，合计占比接近90。由于移动通信、计算机等终端市场持续快速发展，12英寸半导体硅片成为半导体硅片市场中最主流的产品。
　　半导体硅片是全球半导体材料中市场占比最高且最重要的原材料。根据SEMI统计，2021年全球半导体材料市场中，半导体硅片的销售额为121。2亿美元，占比32。9，是所有半导体材料中占比最高的品类。根据SMIC招股说明书披露，在2019年的原材料采购中，半导体硅片成本占比高达40。8，远超其他原材料，是晶圆制造中最为重要的一环。
　　下游5G、新能源汽车等终端市场持续增长，全球硅片需求不断向上。尽管受到新冠疫情影响，半导体硅片市场曾在2020Q1短暂下滑，但由于下游5G、新能源汽车等终端市场需求持续增长，从2020Q2起，在半导体硅片市场需求不断向上。根据SEMI，2021年全球半导体硅片市场出货量达到141。7亿平方英寸，同比增加14；2021年全球半导体硅片市场规模达到126亿美元，同比增长12。5。
　　我国半导体硅片市场增速高于全球平均水平。2014年起，随着中国各半导体制造生产线投产、中国半导体制造技术的不断进步与中国半导体终端产品市场的飞速发展，中国大陆半导体硅片市场步入了飞跃式发展阶段。根据SEMI统计，2016年至2018年，中国大陆半导体硅片销售额从5。0亿美元上升至9。9亿美元，年均复合增长率高达40。9，远高于同期全球半导体硅片的年均复合增长率25。7。细分来看，在排除了疫情的影响后，2020年中国8英寸和12英寸硅片需求量预计增速较快。在未考虑疫情带来影响的假设下，赛瑞研究预计2020年中国市场8英寸半导体硅片需求量为307万片月，同比增长23；12英寸半导体硅片需求量为312万片月，同比增长8。
　　全球半导体硅片行业集中度较高，12英寸市场被海外龙头垄断。半导体硅片行业进入壁垒较高，因此行业龙头企业的先发优势十分明显，潜在新企业很难进入市场。全球前五大半导体硅片生产企业分别是日本的信越化学和SUMCO、德国的Siltronic、中国台湾的环球晶圆以及韩国的SKSiltron。20162020年，全球前五大硅片生产公司的全球半导体硅片销售额占比从约85上升至89。12英寸半导体硅片同半导体硅片的整体市场竞争格局基本保持一致，但全球约98的市场份额由信越化学、SUMCO、环球晶圆、Siltronic和SKSiltron五大巨头所垄断。
　　半导体硅片扩产周期较长，短期行业供给偏紧。半导体硅片的扩产周期一般超过2年，全球产能至少至2023年下半年才会明显增长。根据SUMCO数据，全球12英寸硅片在2020年之前主要依靠原有厂房进行产能扩充，而新建厂房在2021年之后才逐渐释放产能，产能释放的高峰期将在2024年之后，2022和2023年全球12英寸硅片仍然将处于供不应求的状态。同时，下游晶圆厂硅片库存持续降低，也验证当前硅片处于高景气阶段。SUMCO表示目前只能满足LTA的订单，而非LTA的订单无法供应，缺货情况为国产硅片提供验证良机，硅片国产替代有望加速。
　　国内硅片龙头公司发展迅速，产能快速扩张。目前，国内主要的半导体硅片制造企业有沪硅产业、中环股份、立昂微、超硅半导体、有研半导体等。2017年以前，国内12英寸半导体硅片几乎全部依赖进口。2018年，沪硅产业子公司上海新昇作为中国大陆率先实现12英寸半导体硅片规模化销售的企业，打破了12英寸半导体硅片国产化率几乎为0的局面。目前12英寸大硅片需求旺盛，海外产能有限，为国内硅片企业提供战略发展期，国内硅片企业加速产品认证和客户导入，后续需密切关注各硅片公司客户认证和产能扩充进度。
　　以下是国内前五大半导体硅片企业概览：
　　沪硅产业：公司是中国大陆规模最大的半导体硅片企业之一，是中国大陆率先实现12英寸半导体硅片规模化销售的企业。公司打破了我国12英寸半导体硅片国产化率几乎为0的局面，推进了国半导体关键材料生产技术自主可控的进程。公司目前已成为多家主流芯片制造企业的供应商，提供的产品类型涵盖12英寸抛光片及外延片、8英寸及以下抛光片、外延片及SOI硅片。
　　中环股份：公司主要产品包括高效光伏电站、太阳能电池片、太阳能单晶硅棒片、半导体硅锭、76。2200mm抛光片、TVS保护二极管GPP芯片。2019年1月，根据公告，公司拟使用募集资金建造月产15万片12英寸抛光片生产线。
　　立昂微：公司是中国规模较大的半导体硅片企业，成立于2002年，主营业务为半导体硅片以及半导体分立器件芯片的研发、生产和销售，主要产品包括150200mm半导体硅片、肖特基二极管芯片、MOSFET芯片。
　　超硅半导体：公司主营业务包括为硅片制造、蓝宝石制造和人工单晶生长等，具备抛光片、外延片产品生产技术。
　　有研半导体：公司成立于2001年，主要从事硅材料的研究、开发、生产与经营。其主要产品包括集成电路用、功率集成电路58英寸硅单晶及硅片6英寸及以下区熔硅单晶及硅片、集成电路工艺设备用超大直径硅单晶及硅部件等。
　　电子气体：芯片制造之血液，电子特气迎春风
　　电子特气是电子工业的关键原料，属于工业气体的重要分支。工业气体是现代工业的基础原材料，而电子特气是工业气体中附加值较高的品种，与传统工业气体的区别在于纯度更高（如高纯气体）或者具有特殊用途（如参与化学反应），是极大规模集成电路、平面显示器件、化合物半导体器件、太阳能电池、光纤等电子工业生产中不可或缺的基础和支撑性材料之一，相关下游领域的快速发展将带动未来特种气体的增量需求。
　　半导体特气应用于晶圆制造的各个环节。狭义的电子气体特指电子半导体行业用的特种气体，主要应用于前端晶圆制造中的化学气相沉积、光刻、刻蚀、掺杂等诸多环节。电子特种气体的纯度和洁净度直接影响到光电子、微电子元器件的质量、集成度、特定技术指标和成品率，并从根本上制约着电路和器件的精确性和准确性，对于半导体集成电路芯片的质量和性能具有重要意义。
　　电子特气需求量不断提升，在半导体制造材料中占比仅次于硅片。全球范围来看，随着全球半导体市场规模在近几年的高增长，2021年全球集成电路用电子气体的市场规模达到45。4亿美元，市场规模较上年同比增加了8。4，但从整体来看，20172021年的年均复合增速稍低，仅为5。3。国内范围来看，2021年，我国电子气体市场规模达到了195。8亿元，较上年同比增加了12。8，20172021年的年均复合增速达15。7。根据SEMI的数据，2021年电子气体在晶圆制造材料市场中占比达到14。1，仅次于占比32。9的硅片，市场规模巨大。
　　随着集成电路制造要求复杂度的提升，制造中所使用的电子特气用量也将提升。根据德国普尔茨海姆应用技术大学工业生态研究所（INEC）的MarioSchmidt教授等人共同撰写的论文《用于微电子芯片和太阳能电池硅片加工的生命周期评估》，硅晶圆的加工离不开大量化学试剂以及特殊气体，这些气体可以用于包括清洗、蚀刻、光刻、外延、掺杂等工序。经测算，每平方米逻辑电路晶圆加工所需要的电子特气约为37。3kg，每平方米存储电路晶圆加工需要约12。0kg的电子特气。逻辑芯片和存储芯片本身在集成电路中的占比就超6成，随着未来5G和汽车电子化的趋势以及集成电路技术与制造工艺的提升，电子特气的用量也会得到大幅度的提升。
　　国外龙头垄断国内市场，进口替代空间广阔。空气化工、林德集团、法液空、大阳日酸等海外企业合计占据国内电子特气约88的市场份额，市场高度集中。这些企业多为全球工业气体龙头，具有长期的技术积淀和客户积累，实力强劲，电子特气仅为其业务的一部分。目前国内尚缺体量与上述龙头相匹敌的电子特气公司，但通过分析国内发展环境的变化，特种气体产品特征，以及国外龙头企业特质等方面，我们认为国内电子特气企业逐步实现进口替代是大势所趋。
　　国内空分企业与特气企业分明，业务上构筑各自壁垒。国内气体公司包括以杭氧、盈德、宝钢气体为代表的空分企业，主要是以管道气为主的现场制气项目，可能更适合林德模式切入特种气体，作为气体综合服务商的角色，进行空分和特气资源的整合。作为空分巨头，内生进行特气技术和产品的开发，难度相对较大且所需时间周期较长，未来更多或以业务合作或收购的模式开展相关业务，相关企业的优势在于资金实力和体量优势。特气企业的优势在于对细化特气产品的技术积淀，以及对相应产品在下游客户的认证壁垒，目前来看，国内空分企业和特气企业不存在直接的竞争。特气企业错位竞争，各具优势。特种气体品类较多，国内各企业具有各自的核心产品品类，比如南大光电的MO源，昊华科技的三氟化氮、四氟化碳、六氟化钨等，雅克科技的氟碳类气体、三氟化氮，华特气体的六氟乙烷、光刻气，718所的三氟化氮、六氟化钨，金宏气体的超纯氨等等。此外，下游的客户也各有侧重，比如金宏气体更多面向LED企业，华特气体主要面向半导体晶圆厂，绿菱电子主要对接国际气体巨头等等。我们认为未来国内特气公司的成长路径在于内生外延产业资源整合拓展品类，同时开拓应用领域和客户群，打造成为国内领先的特种气体一体化供应平台。
　　湿电子化学品：高附加值产品，国产替代空间广阔
　　超纯化工试剂，杂质要求苛刻。湿电子化学品（WetChemicals）又称工艺化学品，是指主体成分纯度大于99。99，杂质离子和微粒数符合严格标准的化学试剂，广泛用于芯片、显示面板、太阳能电池、LED等电子元器件微细加工的清洗、光刻、显影、蚀刻、掺杂等工艺环节。湿电子化学品是化学试剂产品中对品质、纯度要求最高的细分领域。
　　湿电子化学品应用于光伏、显示面板、半导体等电子信息领域。湿电子化学品位于电子信息产业偏中上游的电子专用材料领域，是精细化工和电子信息行业交叉的领域，上游是基础化工产业，下游为太阳能电池、显示面板、半导体等领域。
　　国际半导体设备与材料组织于1975年制定了可用于规范湿电子化学品技术指标的统一SEMI标准，指标涉及金属杂质、控制粒径、颗粒个数、应用领域等等。G1至G5对应的纯度标准依次升高，光伏领域对湿电子化学品的纯度要求相对较低，集成电路工艺用电子湿化学品的纯度要求较高，基本集中在G3及以上水平，晶圆尺寸越大对纯度要求越高，12英寸晶圆制造一般要求G4水平。
　　湿电子化学品需求快速增长。国内湿电子化学品下游消费占比为光伏（41。7）、液晶显示（30。0）、集成电路（21。5）、分立器件及其他（6。8）。受益于下游行业的快速发展，国内湿电子化学品需求快速增长，市场规模由2015年的57。8亿元增长至2021年的117。5亿元，过去六年国内市场规模复合增速达12。6。随着国内光伏装机规模持续提升，以及大尺寸晶圆产能的持续扩增，我国湿电子化学品市场将进一步扩大，根据智研咨询预测，未来国内湿电子化学品市场规模将以10。2的复合增速上升到2027年的210。4亿元。
　　湿电子化学品壁垒高企，海外龙头占据主要份额。湿电子化学品行业壁垒高企，主要包括技术壁垒、规模和资金壁垒、品牌与客户壁垒、产品品控壁垒以及行政许可壁垒。湿电子化学品的发展与半导体制造业的发展保持同一步调，欧美和日本企业凭借技术优势，占据了全球市场主导地位。
　　湿电子化学品国产替代空间广阔。在中国大陆市场，2019年，以德国巴斯夫、德国默克、美国霍尼韦尔、美国英特格等为代表的欧美企业占据了中国大陆市场的35；同时，以住友化学、三菱化学、关东化学、Stella等为代表的日企占据中国大陆市场的28。韩国、中国台湾、中国大陆企业分别占16、10、9。湿电子化学品三大下游应用领域中，太阳能电池领域由于对湿电子化学品要求相对较低，国内不少企业产品可满足应用要求。2018年，我国内资企业产品在太阳能电池应用市场占有率超过99。而显示面板、半导体领域对湿电子化学品要求较高，在高世代面板生产、大晶圆半导体生产中，内资企业市场占有率非常低。
　　湿电子化学品价格随级别升高大幅提升。根据百川盈孚，2022年10月23日，国内G5级硫酸价格为6000元吨，G2级硫酸价格为1600元吨，常规的工业级98硫酸市场均价仅273元吨，高纯度的湿电子化学品享受高额溢价。
　　兴发集团：子公司为国内第一梯队供应商，拟分拆上市
　　控股公司兴福电子是国内湿电子化学品主要供应商之一。兴福电子成立于2008年，主营半导体用超高纯湿电子化学品的研发、生产和销售。公司于2010年4月实现了3万吨年电子级磷酸装置投产，并成为电子级磷酸国家标准的起草制定人；于2017年5月实现电子级硫酸项目投产；公司还具备电子级混配液、电子级蚀刻液等产品的量产能力，多项单品纯度达到较高SEMI等级，公司现已成为国内第一梯队的湿电子化学品供应商。
　　兴福电子是电子化学品批量供货大厂，近年业绩大幅增长。兴福电子湿电子化学品现已批量供应台联电、华虹宏力、SK海力士、格罗方德、长江存储、台积电、长鑫存储等多家国内外多家知名半导体客户。2021年以来，受益于集成电路产业快速发展，兴福电子高端湿电子化学品产能得到充分释放，高附加值IC级湿电子化学品市场开拓取得积极进展，兴福电子经营业绩呈现快速增长态势。2022年兴福电子继续取得骄人业绩，上半年实现营业收入约3。90亿元，同比增长约86；净利润约8900万元，同比增长约238。
　　兴发集团拟分拆子公司兴福电子至上海证券交易所科创板上市。2022年8月17日，兴发集团发布《关于控股子公司湖北兴福电子材料股份有限公司上市辅导备案的提示性公告》，拟分拆所属控股子公司兴福电子至上海证券交易所科创板上市。
　　晶瑞电材：三大产品达G5级别，有望持续放量
　　公司高纯双氧水、高纯氨水及高纯硫酸等产品品质已达到SEMI最高等级G5水准，金属杂质含量均低于10ppt，半导体用量最大的三个高纯湿化学品整体达到国际先进水平，可基本解决高纯化学品这一大类芯片制造材料的本地化供应，实现半导体关键材料国产化、本地化，为打造高端半导体产业链提供了支撑。已投产的主导产品获得SMIC、华虹宏力、长江存储、士兰微等国内知名半导体客户的采购。公司其他多种超净高纯化学品如BOE、硝酸、盐酸、氢氟酸等产品品质全面达到G3、G4等级，可满足平板显示、LED、光伏太阳能等行业客户需求。
　　高纯硫酸二期项目即将建成，将贡献业绩增量。公司一期3万吨半导体级高纯硫酸产线已顺利通车，经测试产品金属杂质含量低于10ppt，达到G5等级，品质已达全球同行业第一梯队水平，产品技术指标可以履盖目前全部先进集成电路技术节点的要求，目前该产品已销售合肥晶合、厦门联芯等知名半导体客户，同时正在多家主流客户中密集跨线测试，半导体级高纯硫酸二期6万吨项目正在积极建设中，订购的主要设备相关厂商正在积极生产，预计2023年上半年建成。
　　抛光材料：海外龙头寡占市场，国内企业持续推进
　　现代集成电路加工过程中，常使用化学机械抛光（ChemicalMechanicalPolishing，CMP）方法将晶圆进行平坦化，其原理是将旋转的晶圆压在与之反向旋转的抛光垫上，同时让抛光液在晶圆与抛光垫之间持续流动，不断地用化学和机械的方式带走晶圆表面的加工残留物质，从而得到平整的晶圆表面。CMP抛光是最终保证集成电路芯片的顺利成型的必要步骤，因此，在现代集成电路加工过程中，CMP抛光步骤必不可少。
　　CMP抛光垫和抛光液是抛光过程中用到的两种最主要的半导体材料。抛光液是超细固体研磨材料和化学添加剂的混合物，在化学机械抛光过程中，起到研磨晶圆、腐蚀晶圆表面的残留物的作用，而抛光垫的主要作用则是存储和运输抛光液、维持抛光环境；因此抛光过程中需要不断加注抛光液并更换抛光垫。目前，抛光液和抛光垫是化学机械抛光过程中价值量最大的两种材料，分别占比49和33。
　　海外寡头垄断市场，技术壁垒较高。CMP抛光液的核心原材料是研磨粒子，它是一种无机非金属化合物，根据成分不同，研磨粒子分为氧化硅、氧化铝、氧化铈三大类；其中高纯硅研磨粒子目前广泛应用于各成熟和先进制程中，仅日本企业能够生产；铝研磨粒子被一家美国企业垄断，独家销售给某美国抛光液企业。CMP抛光垫的核心材料是预聚体，在原材料占比中超过70，要做到完全替代必须100还原海外配方，研发难度较高。
　　从合成的角度来看，研磨粒子、预聚体分别是抛光液、抛光垫的核心原料；从品种的角度来看，抛光液抛光垫细分品种较多，根据被抛光对象的材质不同而不同。
　　工艺迭代是驱动抛光材料稳定增长的不竭动力
　　抛光材料方面：随着芯片制程不断缩进，现代集成电路芯片中的互联结构越来越复杂，所需抛光次数和抛光材料的种类也越来越多。从具体的芯片生产步骤来看，其加工过程是将设计好的电路，以堆叠的方式组合起来，制程越精细，堆叠的层数越多。在堆叠的过程中，又需要使用氧化层、介质层、阻挡层、互连层等交错排列，而不同的薄膜层所用到的抛光材料也不尽相同。此外，随着NAND存储芯片结构从2D转向3D结构，CMP抛光层数和所用到的抛光材料种类也在不断增加。据DOW公司统计，5nm芯片中抛光次数将达到2534次，而64层3DNAND芯片中的抛光次数将达到1732次，较前一代制程的抛光次数大幅增加；长期来看，各型芯片的制程工艺迭代将成为抛光材料市场规模扩容的不竭动力。
　　高纯度硅片及先进封装也为抛光市场注入了新的成长动力。近两年，先进制程芯片的占比越来越高，而用于先进制程的硅片要求更高的纯度，在切割成薄片以后还需要用抛光工序来去除表面的杂质，抛光工艺在材料市场的应用被逐渐发掘。此外，随着摩尔定律逐渐失效，封装层面逐渐引入类似晶圆制造方式进行加工处理，例如：晶圆级封装（FOWLP）和3DIC封装技术中，多个不同的功能的芯片通过填充金属的硅通孔（TSV）在垂直方向实现堆叠和连接，而这些工序同样也离不开抛光的支持。
　　前驱体：打破垄断，成长广阔
　　半导体ALDCVD前驱体是半导体薄膜沉积工艺的核心关键原材料，能够通过化学气相沉积（ChemicalVaporDeposition，CVD）和原子层沉积（AtomicLayerDeposition，ALD）制备金属氧化物氮化物薄膜，用于90nm14nm甚至7nm先进技术节点的集成电路制造工艺，被广泛应用于高端芯片制造，包括逻辑芯片、AI芯片、5G芯片、大容量存储器和云计算芯片等。
　　全球半导体前驱体市场保持快速增长。前驱体材料主要应用在半导体集成电路存储、逻辑芯片的制造环节，后疫情时代线上办公催生储存芯片需求快速增长。在存储芯片制备环节，NAND进入20nm后，传统的提高制程来提升产品性能的方式难度大幅提升，各厂家通过增加芯片的堆叠层数获取更大的存储容量，堆叠层数的增加将带来前驱体材料用量的大幅提升。DRAM芯片制程越先进，驱动氧化硅及氮化硅、Highk、金属前驱体单位用量大幅提升，共同促进前驱体市场增长。2021年，全球半导体前驱体市场规模达到19亿美元，预计未来几年仍将保持10左右的年均复合增速增长。
　　国外企业寡头垄断前驱体市场，雅克科技通过收购UPChemical进入该领域。前驱体材料具有技术门槛高、开发难度大的特点，国外企业深耕领域已久，目前全球IC前驱体主要生产商包括德国默克、法国液化空气集团以及韩国UPChemical、DNF、Mecaro等。国内企业，雅克科技通过收购UPChemical切入该领域。雅克科技20212022H1前驱体业务收入为8。54。5亿元。南大光电在品类上已覆盖晶圆制造所需的硅前驱体金属前驱体、高K前驱体低K前驱体的主要品类，并成功导入国内领先的逻辑芯片和存储芯片量产制程，募集资金建设年产45吨半导体先进制程用前驱体产品产业化项目，主要目标为14nm7nm集成电路制程所需的新型硅前驱体产品的研发和产业化。南大光电20212022H1前驱体业务收入为1。71。1亿元。
　　光刻胶：卡脖子产品，原料及高端胶型逐渐突破
　　光刻环节关键材料，结构复杂。光刻胶（photoresist）又称光致抗蚀剂，是指通过紫外光、电子束、离子束、X射线等的照射或辐射，其溶解度发生变化的耐蚀剂刻薄膜材料，主要由光刻胶树脂、增感剂（光引发剂光增感剂光致产酸剂）、单体、溶剂和其他助剂组成。由于应用场景颇多，不同用途的光刻胶在曝光光源、制造工艺、成膜特性等性能要求不同，对材料的溶解性、耐蚀刻性和感光性能等要求不同，不同原料的占比会有很大幅度变化，其中光刻胶树脂是光刻胶主要成分，成本占比达到50。光刻胶为集成电路中极为重要的材料，作为图形媒介物质，用于芯片制造的光刻环节，是必不可缺的关键材料。
　　光刻胶按应用领域分为PCB、面板和半导体光刻胶，半导体光刻胶将成为光刻胶市场主要增长因素。根据Cision，2019年全球光刻胶市场规模约91亿美元，至2022年市场规模将超过105亿美元，年化增长率约5，其中，面板、PCB和半导体光刻胶的应用占比分别为27。8、23。0和21。9。在下游PCB和面板二者复合增速缓慢的情况下，半导体光刻胶将在半导体市场的快速增长下，叠加其单位价值量相较于PCB光刻胶和面板光刻胶更高的特性，有望成为全球光刻胶市场增长的主要因素。随着IC制程的不断提高，为了满足集成电路对电路密度和集成水平更高要求，光刻胶通过不断缩短曝光波长，不断提升图形的分辨率。经过几十年的研发，按照曝光波长，目前光刻胶的波长由紫外宽谱逐步至G线（436nm）、I线（365nm）、KrF（248nm）、ArF（193nm）（KrF和ArF合计称为DUV光刻胶）、以及最先进的EUV（13。5nm）水平。
　　半导体光刻胶存差异，应用于不同芯片制程。随着曝光波长缩短，光刻胶达到的极限分辨率不断提高，得到的精密度更佳。目前市场上能得到分辨率最高的是EUV光刻胶，用于14nm以下先进制程，由于整体较高的壁垒，仅GI线有少量国产份额，KrF和ArF国产化率极低，EUV方面仅荷兰的ASML能制造EUV光刻机，国内尚无企业拥有先进制程芯片产能，因此国内并没有EUV光刻胶市场，目前国内市场大多集中在G线I线KrFArF等用于28nm以上成熟制程的半导体光刻胶。
　　未来我国半导体光刻胶增速将远超世界增速。由于世界新增晶圆产能大部分在中国大陆，光刻胶需求也将随之增长。根据Techcet预测，2021年全球半导体光刻胶市场规模约19亿美元，预计到2025年超过24亿美元，年化增长率为6以上。根据TrendBank，我国2021年半导体光刻胶市场预计29。0亿元。中国作为未来全球晶圆产能增长的主力军，当前到25年在建和计划8寸和12寸晶圆产能总共达到84万片，增幅为当前的60，结合到20212025年五年时间完全达产，给予平均每年12作为我国半导体光刻胶中性复合增速；由于我国的芯片产能结构将整体提高，2020年KrF和ArF的占比分别为37。0和44。0，给予二者未来更大的占比假设，KrF胶占比40。0，ArF胶占比45。0。综上情况和假设判断到2025年，我国半导体光刻胶市场规模将保守在40亿元，乐观50亿元以上。
　　光刻胶市场被美、日企业寡占。纵观全球半导体光刻胶供给端，除美国陶氏外，其余头部半导体光刻胶企业均为日本企业，且技术要求越高的光刻胶头部聚集效应越明显，其中较低壁垒的GI线光刻胶前五大企业占比为74，而较高壁垒的ArF光刻胶前五大企业占比提升到90。
　　海外企业垄断光刻胶原料，国内企业逐步崛起。光刻胶原材料企业中，日企占到47，尽管中国原材料企业位列全球第二，但大部分仍在研发和布局阶段，成熟材料供应企业主要来自日本和美国。国内企业如万润股份、圣泉集团、强力新材等在原材料树脂、感光剂等方面有所突破。
　　原材料卡脖子对企业正常生产有潜在威胁。2019年日韩贸易摩擦中，日本对韩国半导体材料断供，由于韩国对日本光刻胶依赖程度达84。5，此举让韩国企业遭受巨大损失。2019年三季度，三星电子营业利润从二季度12。8万亿韩元，下降至7。7万亿韩元，环比下降39。8；SK海力士营业利润从6316亿韩元，下降至4100亿韩元，环比下降35。1。我国光刻胶对外依赖程度更为明显，半导体光刻胶目前国产化率仅5，因此我国存在极大的供应链政策风险。
　　国内半导体光刻胶持续取得突破，彤程新材成为执牛耳者。我国的GI线半导体光刻胶发展势头较快，彤程新材、晶瑞电材已有较成熟产品供应，均可实现量产与稳定供货。各企业仍处于扩张KrF胶种类以及打入客户验证阶段，彤程新材具备大批量稳定供货KrF光刻胶的能力。ArF胶领域，公司持续钻研突破，已有1款产品通过中芯北方验证，未来有望得到放量。
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　　精选报告来源：【未来智库】。