半導體材料行業深度：市場景氣持續，國產替代前景好-220520（56頁）.pdf

1、 證券研究報證券研究報告告 證監會審核華創證券投資咨詢業務資格批文號：證監許可（2009）1210號 未經許可，禁止轉載未經許可，禁止轉載 行業研究行業研究 電子化學品電子化學品 2022 年年 05 月月 20 日日 半導體材料行業深度研究報告 推薦推薦 （首次首次） 半導體材料景氣持續，國產替代正當時半導體材料景氣持續，國產替代正當時 半導體材料為芯片之基，客戶粘性較強半導體材料為芯片之基，客戶粘性較強。半導體材料作為半導體產業鏈的上游，包括硅片、光刻膠等半導體制造材料和封裝基板、引線框架等半導體封裝材料，廣泛應用于晶圓制造與晶圓封裝環節，與半導體設備共同成為芯片創新的引擎。半導體材料成本

2、占比低，但對芯片良率影響很大，下游晶圓廠商輕易不會更換供應商。 市場規?？焖僭鲩L，國產化迫在眉睫。市場規?？焖僭鲩L，國產化迫在眉睫。隨著下游電子設備硅含量增長，半導體需求快速增長。在半導體工藝持續升級+下游晶圓廠積極擴產背景下，全球半導體材料市場快速增長。據 SEMI 報告數據， 2021 年全球半導體材料市場收入達到643億美元，同比增長15.9%。從產業格局來看，北美國家在硅片、拋光材料等領域占據領先地位，日韓國家在硅片、光刻膠等領域占據領先地位，歐洲國家在電子氣體占據領先地位，由于我國半導體產業起步相對較晚，國產化率極低，據 SIA 數據顯示，2020 年國內廠商在半導體材料的全球市占率

3、僅 13%，半導體材料的國產替代重要性日益凸顯。 中國為全球最大半導體市場，支撐國內半導體材料廠商快速成長。中國為全球最大半導體市場，支撐國內半導體材料廠商快速成長。據 WSTS數據顯示，2021 年全球半導體銷售額達到 5559 億美元，其中中國大陸 2021年銷售額為 1925 億美元，占比 34.6%。作為最大的單一市場，下游旺盛的需求給國產化帶來了廣闊的空間，2021 年中國大陸半導體材料市場空間增速為22%，而全球為 15.9%。展望未來，隨著海外局勢變動帶動半導體國產化浪潮，疊加下游擴產周期的開始，預計中國大陸半導體材料市場有望于 2022 年達到 107億美元。 國產替代窗口期已

4、至，本土企業有望實現突圍國產替代窗口期已至，本土企業有望實現突圍。站在晶圓廠的立場，半導體材料成本占比低且對產線良率效率影響較大，因此新廠商在做產品推廣和客戶開拓時候比較艱難，然而本輪國產化趨勢下，晶圓廠開放了更多的驗證和試錯的機會，預計隨著中國大陸下游廠商的快速擴產，及各個環節產品驗證的穩步推進，大陸半導體材料企業有望實現突圍。 投資策略投資策略：中國作為全球最大半導體市場，占比超 1/3。然而由于我國半導體行業起步較晚，本土半導體材料廠商全球市占率僅 13%，在中美貿易摩擦背景下，國產替代迫在眉睫。隨著下游晶圓廠積極擴產，相關半導體材料廠商迎來寶貴的認證窗口期，有望助力本土廠商快速成長。建

5、議重點關注彤程新材、雅克科技、鼎龍股份、安集科技、滬硅產業、華特氣體、江豐電子等。 風險提示風險提示：全球疫情反復、下游需求不及預期、國產化推進不及預期。 證券分析師：耿琛證券分析師：耿琛 電話：0755-82755859 郵箱： 執業編號：S0360517100004 行業基本數據行業基本數據 占比% 股票家數(只) 20 0.00 總市值(億元) 1,961.37 0.23 流通市值(億元) 1,583.25 0.25 相對指數表現相對指數表現 % 1M 6M 12M 絕對表現 2.0% -19.4% 8.3% 相對表現 6.2% -1.9% 31.3% -27%-3%21%45%21/0

6、521/0721/1021/1222/0322/052021-05-192022-05-18電子化學品滬深300華創證券研究華創證券研究所所 半導體材料行業深度研究報告半導體材料行業深度研究報告 證監會審核華創證券投資咨詢業務資格批文號：證監許可（2009）1210號 未經許可，禁止轉載未經許可，禁止轉載 投資投資主題主題 報告亮點報告亮點 詳細分析半導體材料行業情況，并對相關公司進展進行總結詳細分析半導體材料行業情況，并對相關公司進展進行總結。本篇報告對半導體材料進行詳細介紹，并對硅片、光刻膠、拋光材料、濕電子化學品、電子特氣、靶材的具體分類、市場空間、競爭格局、國內廠商最新進展進行詳細梳理

7、，幫助投資者建立半導體材料投資框架。 投資邏輯投資邏輯 半導體材料持續高景氣半導體材料持續高景氣，本土廠商成長空間巨大本土廠商成長空間巨大。半導體材料作為芯片之基，其重要性不言而喻。1、受益于半導體工藝升級+全球產業鏈轉移，中國半導體材料市場規模增速將顯著高于全球增速。2、半導體材料細分領域眾多，技術壁壘、客戶認證壁壘、資金壁壘和人才壁壘高企，2020 年國內廠商全球市占率僅 13%，光刻膠等部分細分領域不足 5%，成為制約我國半導體發展的一個重要因素；3、目前半導體材料龍頭廠商以日企為主，擴產相對保守，且短期受到地緣政治和自然災害影響，提升國產化率迫在眉睫。伴隨國內晶圓廠積極擴產，國內半導體

8、材料廠商將迎來百年一遇的窗口期。隨著相關廠商逐步實現突破，業績有望迎來快速增長。 nW8XsMtQsPrMpOqOsR8O9R9PoMpPsQsQkPmMsPeRpNoN6MrQpOwMpPtOvPoPvN 半導體材料行業深度研究報告半導體材料行業深度研究報告 證監會審核華創證券投資咨詢業務資格批文號：證監許可（2009）1210號 3 目目 錄錄 一、一、 半導體材料景氣持續，市場空間廣闊半導體材料景氣持續，市場空間廣闊 . 8 （一） 半導體工藝復雜，戰略價值凸顯 . 8 （二） 半導體材料為芯片之基，覆蓋工藝全流程 . 14 （三） 中國為全球最大半導體市場，國產化提升大勢所趨 . 15

9、 二、市場規?？焖僭鲩L，本土廠商進展順利二、市場規?？焖僭鲩L，本土廠商進展順利 . 17 （一） 半導體材料量價齊升，硅片為單一最大品類 . 17 1、 先進制程持續升級，半導體材料同步提升 . 17 2、 半導體景氣度超預期，晶圓廠商積極擴產 . 17 3、 工藝升級+積極擴產，半導體材料市場規?？焖僭鲩L . 18 4、 半導體材料市場較為分散，硅片為單一最大品類 . 19 （二） 硅片：供需持續緊張，國產替代加速 . 19 1、 半導體硅片純度極高，大尺寸為大勢所趨 . 19 2、 受益晶圓廠積極擴產，硅片市場快速增長 . 22 3、 半導體硅片要求高，多重因素構筑行業壁壘 . 23 4、

10、 日韓廠商高度壟斷，國內廠商加速突破 . 23 （三） 光刻膠：半導體工藝核心材料，國產替代道阻且長 . 25 1、 先進制程推動產品迭代，半導體光刻膠壁壘最高 . 26 2、 光刻膠市場穩定增長，ArFi 占比最高 . 28 3、 多重因素構筑壁壘，日企壟斷高端市場 . 29 4、 光刻膠供應緊張，國產替代正當時 . 30 （四） CMP：半導體平坦化核心技術，國內龍頭放量在即 . 31 1、 CMP 系統復雜，拋光液和拋光墊為核心 . 32 2、 工藝制程持續升級，CMP 市場穩定增長 . 34 3、 CMP 壁壘較高，產品配方具備較強 know-how . 35 4、 競爭格局高度集中，

11、國內廠商加速追趕 . 35 （五） 濕電子化學品：半導體制造材料關鍵一環 . 37 1、 濕電子化學品種類眾多，硫酸和雙氧水占比較高 . 37 2、 全球市場空間超 50億美元，國內增速更快. 38 3、 純化和復配為濕電子化學品核心，半導體要求最高 . 39 4、 外企壟斷高端濕電子化學品市場，國內廠商有所突破 . 40 （六） 電子特氣：半導體制造的血液 . 42 1、 電子特氣種類較多，廣泛應用于半導體工藝 . 42 2、 電子特氣占比僅次于硅片，國內市場規?？焖僭鲩L . 43 半導體材料行業深度研究報告半導體材料行業深度研究報告 證監會審核華創證券投資咨詢業務資格批文號：證監許可（20

12、09）1210號 4 3、 純度為特種氣體重要指標，提純為核心技術瓶頸 . 44 4、 外企壟斷電子特氣市場，國內企業本土化優勢顯著 . 45 （七） 靶材：PVD核心耗材，技術壁壘較高. 46 1、 半導體制程升級，銅鉭靶材有望成為主流 . 47 2、 產業轉移疊加政策支持，國內半導體靶材快速增長 . 48 3、 靶材技術壁壘較高，高純+大尺寸為核心難點 . 49 4、 CR4高達 80%，國內廠商加速追趕 . 50 三、三、 海外龍頭指引樂觀，國內成長空間可期海外龍頭指引樂觀，國內成長空間可期 . 51 （一） 產業轉移疊加國產替代，成長空間超 3倍 . 51 （二） 海外龍頭指引樂觀，行

13、業景氣度有望超預期 . 52 1、 SUMCO：硅片供需失衡持續，價格階梯上升 . 52 2、 卡伯特微電子：CMP拋光液全球龍頭，持續受益行業高景氣 . 52 3、 信越化學：電子材料業務穩健增長，硅片維持滿產狀態 . 53 4、 JSR：半導體材料業務快速增長，客戶需求強勁 . 53 （三） 成長空間巨大疊加行業高景氣，看好國內半導體材料廠商. 53 四、四、 風險提示風險提示 . 53 半導體材料行業深度研究報告半導體材料行業深度研究報告 證監會審核華創證券投資咨詢業務資格批文號：證監許可（2009）1210號 5 圖表目錄圖表目錄 圖表 1 集成電路占比 . 8 圖表 2 半導體工藝圖

14、 . 9 圖表 3 改良西門子法 . 9 圖表 4 直拉法示意圖 . 10 圖表 5 區熔法示意圖 . 10 圖表 6 多線切割示意圖 . 10 圖表 7 倒角加工示意圖 . 11 圖表 8 PVD 示意圖 . 11 圖表 9 CVD 示意圖 . 11 圖表 10 干法氧化和濕法氧化示意圖 . 12 圖表 11 光刻示意圖 . 12 圖表 12 刻蝕分類 . 13 圖表 13 離子注入示意圖（低能/低劑量/快速掃描） . 13 圖表 14 離子注入示意圖（高能/大劑量/慢速掃描） . 13 圖表 15 CMP 示意圖 . 14 圖表 16 半導體材料分類 . 14 圖表 17 晶圓制造工藝及所

15、需半導體材料 . 15 圖表 18 半導體產業轉移 . 16 圖表 19 全球及中國半導體市場規模（億美元） . 16 圖表 20 中國廠商各環節全球市占率 . 17 圖表 21 主要晶圓廠制程節點技術路線 . 17 圖表 22 全球晶圓廠前道設備開支（億美元） . 18 圖表 23 中國晶圓廠產能（萬片/月） . 18 圖表 24 全球半導體材料銷售額（億美元） . 19 圖表 25 國內半導體材料銷售額（億美元） . 19 圖表 26 半導體材料占比 . 19 圖表 27 單晶硅內部結構及硅片示意圖 . 20 圖表 28 2021年全球不同尺寸硅片產能占比 . 20 圖表 29 半導體硅片

16、尺寸變化趨勢 . 21 圖表 30 不同種類硅片示意圖 . 21 圖表 31 不同種類硅片及其應用領域 . 22 圖表 32 輕摻與重摻對比 . 22 圖表 33 全球半導體硅片銷售額 . 22 半導體材料行業深度研究報告半導體材料行業深度研究報告 證監會審核華創證券投資咨詢業務資格批文號：證監許可（2009）1210號 6 圖表 34 半導體硅片行業壁壘 . 23 圖表 35 全球硅片市場份額情況 . 24 圖表 36 國內半導體硅片主要廠商及項目進展 . 24 圖表 37 國內半導體硅片廠商產能統計 . 25 圖表 38 光刻工藝的流程示意圖 . 26 圖表 39 光刻膠技術演變歷程 .

17、27 圖表 40 半導體光刻膠類型 . 27 圖表 41 光刻膠類型 . 27 圖表 42 光聚合反應示意圖 . 28 圖表 43 光分解反應示意圖 . 28 圖表 44 光交聯反應示意圖 . 28 圖表 45 化學放大光反應示意圖 . 28 圖表 46 全球半導體光刻膠市場規模及預測 . 29 圖表 47 2021年各類光刻膠占比 . 29 圖表 48 中國光刻膠市場規模（億元） . 29 圖表 49 光刻膠壁壘 . 30 圖表 50 2021年全球光刻膠市場份額情況 . 30 圖表 51 國內半導體光刻膠主要廠商 . 31 圖表 52 CMP拋光模塊示意圖 . 32 圖表 53 CMP拋光

18、作業原理圖 . 32 圖表 54 CMP拋光液產品及應用 . 32 圖表 55 CMP酸、堿性拋光液對比 . 33 圖表 56 拋光墊示意圖 . 33 圖表 57 拋光墊分類 . 33 圖表 58 全球 CMP材料市場規模（億美元）及增速 . 34 圖表 59 中國半導體 CMP 材料市場規模（億元） . 34 圖表 60 不同芯片制程對應 CMP 拋光次數 . 34 圖表 61 不同 NAND存儲芯片 CMP拋光步驟次數 . 34 圖表 62 日本企業生產拋光墊（圖左）與中國企業生產拋光墊（圖右）內部結構對比 35 圖表 63 全球拋光液市場份額 . 36 圖表 64 國內拋光液市場份額 .

19、 36 圖表 65 安集科技拋光墊投產情況 . 36 圖表 66 全球拋光墊市場份額情況 . 36 圖表 67 中國拋光墊主要廠商投產情況 . 37 圖表 68 濕電子化學品產品示意圖 . 37 半導體材料行業深度研究報告半導體材料行業深度研究報告 證監會審核華創證券投資咨詢業務資格批文號：證監許可（2009）1210號 7 圖表 69 通用濕電子化學品試劑類別及主要產品 . 38 圖表 70 國內半導體用濕電子化學品需求量占比 . 38 圖表 71 全球濕電子化學品市場規模（億美元） . 39 圖表 72 中國濕電子化學品市場規模（億元） . 39 圖表 73 SEMI超凈高純試劑標準及應用

20、 . 39 圖表 74 摩爾定律下集成電路技術對應超凈高純試劑的發展 . 39 圖表 75 濕電子化學品生產關鍵技術 . 40 圖表 76 2020年全球濕電子化學品各國企業市場份額. 40 圖表 77 國內部分濕電子化學品企業 G4、G5級產品情況 . 41 圖表 78 濕電子化學品主要廠商及項目進展 . 41 圖表 79 電子特氣產品示意圖 . 42 圖表 80 化學成分分類下的電子特氣類別及產品 . 42 圖表 81 電子特氣按用途分類 . 43 圖表 82 全球晶圓制造電子特氣市場規模（億美元） . 43 圖表 83 中國電子特氣市場規模（億元）及增速 . 43 圖表 84 國內電子特

21、氣主要企業毛利率對比 . 44 圖表 85 氣體純度等級及要求 . 44 圖表 86 全球電子特氣競爭格局 . 45 圖表 87 國內電子特氣市場競爭格局 . 45 圖表 88 國內電子特氣主要廠商產能情況及項目進展 . 45 圖表 89 高純 NiPt靶材產品示意圖 . 46 圖表 90 靶材制造工藝分類及優缺點 . 47 圖表 91 各應用領域靶材分類及性能要求 . 48 圖表 92 全球靶材市場規模（億美元）及增速 . 48 圖表 93 全球半導體靶材市場規模（億美元）及增速 . 48 圖表 94 中國靶材市場規模（億元）及增速 . 48 圖表 95 中國半導體靶材市場規模（億元）及增速

22、 . 48 圖表 96 2018-2020年靶材行業重點政策 . 49 圖表 97 國家層面有關靶材及原材料進口稅政策 . 49 圖表 98 全球半導體靶材市場份額 . 50 圖表 99 中國靶材市場份額 . 50 圖表 100 國內靶材主要廠商及最新項目進展 . 50 圖表 101 半導體材料國產化率低 . 51 圖表 102 國內半導體材料廠商成長空間測算 . 52 半導體材料行業深度研究報告半導體材料行業深度研究報告 證監會審核華創證券投資咨詢業務資格批文號：證監許可（2009）1210號 8 一、一、半導體材料景氣持續，市場空間廣闊半導體材料景氣持續，市場空間廣闊 （一）（一）半導體工

23、藝復雜，半導體工藝復雜，戰略價值凸顯戰略價值凸顯 半導體是指常溫下導電性能介于導體與絕緣體之間的材料。無論從科技或經濟發展的角度來看，半導體都至關重要。2010 年以來，全球半導體行業從 PC 時代進入智能手機時代，成為全球創新最為活躍的領域，廣泛應用于計算機、消費類電子、網絡通信和汽車電子等核心領域。半導體產業主要由集成電路、光電子、分立器件和傳感器組成，據WSTS 世界半導體貿易統計組織預測，到 2022 年全球集成電路占比 84.22%，光電子器件、分立器件、傳感器占比分別為 7.41%、5.10%和 3.26%。 圖表圖表 1 集成電路占比集成電路占比 資料來源：WSTS、轉引自尚普研

24、究院2021年全球半導體產業研究報告 ，華創證券 半導體工藝復雜，技術壁壘極高。半導體工藝復雜，技術壁壘極高。芯片生產大體可分為硅片制造、芯片制造和封裝測試三個流程。其中硅片制造包括提純、拉單晶、磨外圓、切片、倒角、磨削、CMP、外延生長等工藝，芯片制造包括清洗、沉積、氧化、光刻、刻蝕、摻雜、CMP、金屬化等工藝，封裝測試包括減薄、切割、貼片、引線鍵合、模塑、電鍍、切筋成型、終測等工藝。整體而言，硅片制造和芯片制造兩個環節技術壁壘極高。 集成電路, 84.22%光電子, 7.41%分立器件, 5.10%傳感器, 3.26% 半導體材料行業深度研究報告半導體材料行業深度研究報告 證監會審核華創證

25、券投資咨詢業務資格批文號：證監許可（2009）1210號 9 圖表圖表 2 半導體工藝圖半導體工藝圖 資料來源：LAM Research、轉引自電子發燒友，華創證券 硅提純：硅提純：目前多晶硅廠商多采用三氯氫硅改良西門子法進行多晶硅生產。具體工藝是將氯化氫和工業硅粉在沸騰爐內合成三氯氫硅，通過精餾進一步提純高純三氯氫硅，后在1100左右用高純氫還原高純三氯氫硅，生成多晶硅沉積在硅芯上，進而得到電子級多晶硅。 圖表圖表 3 改良西門子法改良西門子法 資料來源：大全新能源公告，華創證券 拉單晶拉單晶：目前 8寸和 12寸硅片大多通過直拉法制備，部分 6寸和 8寸硅片則通過區熔法制得。直拉法是將高純

26、多晶硅放入石英坩堝內，通過外圍的石墨加熱器加熱至 1400，隨后坩堝帶著多晶硅融化物旋轉，將一顆籽晶浸入其中后，由控制棒帶著籽晶作反方向旋轉，同時慢慢地、垂直地由硅融化物中向上拉出，并在拉出后和冷卻后生長成了與籽晶內部晶格方向相同的單晶硅棒。區熔法利用高頻線圈在多晶硅棒靠近籽晶一端形成熔化區，移動硅棒或線圈使熔化區超晶體生長方向不斷移動，向下拉出得到單晶硅棒。 半導體材料行業深度研究報告半導體材料行業深度研究報告 證監會審核華創證券投資咨詢業務資格批文號：證監許可（2009）1210號 10 圖表圖表 4 直拉法示意圖直拉法示意圖 圖表圖表 5 區熔法示意圖區熔法示意圖 資料來源：智東西 資料

27、來源：智東西 切片切片：單晶硅棒研磨成相同直徑，然后根據客戶要求的電阻率，多采用線切割將晶棒切成約 1mm 厚的晶圓薄片。 圖表圖表 6 多線切割示意圖多線切割示意圖 資料來源：粉體圈 倒角：倒角：用具備特定形狀的砂輪磨去硅片邊緣鋒利的崩邊、棱角和裂縫等，可防止晶圓邊緣碎裂，增加外延層和光刻膠層在晶圓邊緣的平坦度。 半導體材料行業深度研究報告半導體材料行業深度研究報告 證監會審核華創證券投資咨詢業務資格批文號：證監許可（2009）1210號 11 圖表圖表 7 倒角加工示意圖倒角加工示意圖 資料來源：半導體產業研究院公眾號 磨削：磨削：在研磨機上用磨料將切片拋光到所需的厚度，同時提高表面平整度

28、。其目的在于去除切片工序中硅片表面因切割產生的機械應力損傷層和各種金屬離子等雜質污染。 清洗清洗：為了解決硅片表面的沾污問題，實現工藝潔凈表面，多采用強氧化劑、強酸和去離子水進行清洗。 薄膜沉積薄膜沉積：即通過晶核形成、聚集成束、形成連續的膜沉積在硅片沉底上。薄膜沉積按照原理可分為物理工藝（PVD）和化學工藝（CVD） 。集成電路制造中使用最廣泛的PVD 技術是濺射鍍膜，其基本原理是在反應腔高真空度背景下帶正電的氬離子在電場作用下，轟擊到靶材的表面，撞擊出靶材的原子或分子，沉積在硅片表面?；瘜W氣相沉積技術主要是利用含有薄膜元素的一種或幾種氣相化合物或單質、在襯底表面上進行化學反應生成薄膜。 圖

29、表圖表 8 PVD 示意圖示意圖 圖表圖表 9 CVD 示意圖示意圖 資料來源：時代芯存官網 資料來源：時代芯存官網 氧化：氧化：清潔完成后將晶圓置于 800-1200的高溫環境下，通過氧氣或蒸氣在晶圓表面形成二氧化硅層，以保護晶圓不受化學雜質影響、避免漏電流進入電路、預防離子植入過程中的擴散以及防止晶圓在刻蝕時滑落。 半導體材料行業深度研究報告半導體材料行業深度研究報告 證監會審核華創證券投資咨詢業務資格批文號：證監許可（2009）1210號 12 圖表圖表 10 干法氧化和濕法氧化示意圖干法氧化和濕法氧化示意圖 資料來源：LAM Research、轉引自電子發燒友 光刻光刻：光刻技術用于電

30、路圖形生成和復制，是半導體制造最為關鍵的技術，耗時占 IC制造 50%，成本占 IC 制造 1/3。其主要流程包括清洗、涂膠、前烘、對準、曝光、后烘、顯影、刻蝕、光刻膠剝離等，在光刻過程中，需在硅片上涂一層光刻膠，經紫外線曝光后，光刻膠發生變化，顯影后被曝光的光刻膠可以被去除，電路圖形由掩模版轉移到光刻膠上，在經過刻蝕后電路圖形即由掩模版轉移到硅片上。 圖表圖表 11 光刻光刻示意圖示意圖 資料來源：傳感器技術公眾號 刻蝕刻蝕：是半導體制造工藝中的關鍵步驟，對于器件的電學性能十分重要。利用化學或物理方法有選擇地從硅片表面去除不需要的材料，目標是在涂膠的硅片上正確地復制掩模版圖形。按照刻蝕工藝劃

31、分，刻蝕主要分為干法刻蝕和濕法刻蝕，目前干法刻蝕在半導 半導體材料行業深度研究報告半導體材料行業深度研究報告 證監會審核華創證券投資咨詢業務資格批文號：證監許可（2009）1210號 13 體刻蝕中占比約 90%，而干法刻蝕又可分為化學去除、物理去除及化學物理混合去除三種方式，性能各有優劣。 圖表圖表 12 刻蝕分類刻蝕分類 分類分類 實現方式實現方式 應用應用 刻蝕速率刻蝕速率 選擇性選擇性 線寬控制線寬控制 優點優點 濕法刻蝕 化學試劑 氧化硅去除，濕法化學剝離 低 較好 很差 設備簡單、工藝操作簡單 干法刻蝕 離子束濺射刻蝕 （物理方法） 表面清洗 低 極差 較好 可實現各向異性刻蝕，具

32、有較好的側壁剖面和線寬偏值控制，較好的刻蝕一致性，較低的材料消耗扣廢氣排放 等 離 子 體 刻 蝕 （化學方法） 光刻膠去除、氮化硅去除和掩膜氧化層去除等 較高 較好 一般 反 應 離 子 刻 蝕 （物理化學混合方法） 孔、槽等各種形狀的硅、氧化物及金屬材料等刻蝕 適中 適中 很好 資料來源：汶顥股份官網，華創證券 摻雜摻雜：在半導體晶圓制造中，由于純凈硅的導電性能很差，需要加入少量雜質使其結構和電導率發生變化，從而變成一種有用的半導體，即為摻雜。目前可通過高溫熱擴散法和離子注入法進行摻雜，其中離子注入法具備精確控制能量和劑量、摻雜均勻性好、純度高、低溫摻雜等優點，目前已成為 0.25微米特征

33、尺寸以下和大直徑硅片制造的標準工藝。 圖表圖表 13 離子注入示意圖（低能離子注入示意圖（低能/低劑量低劑量/快速掃描）快速掃描） 圖表圖表 14 離子注入示意圖（高能離子注入示意圖（高能/大劑量大劑量/慢速掃描）慢速掃描） 資料來源：中國半導體論壇公眾號，華創證券 資料來源：中國半導體論壇公眾號，華創證券 CMP：是集成電路制造過程中實現晶圓表面平坦化的關鍵工藝，其主要工作原理是在一定壓力及拋光液的存在下，被拋光的晶圓對拋光墊做相對運動，借助納米磨料的機械研磨作用與各類化學試劑的化學作用之間的高度有機結合，使被拋光的晶圓表面達到高度平坦化、低表面粗糙度和低缺陷的要求。 半導體材料行業深度研究

34、報告半導體材料行業深度研究報告 證監會審核華創證券投資咨詢業務資格批文號：證監許可（2009）1210號 14 圖表圖表 15 CMP 示意圖示意圖 資料來源：安集科技公告 金屬化金屬化：在制備好的元器件表面沉積金屬薄膜，并進行微細加工，利用光刻和刻蝕工藝刻出金屬互連線，然后把硅片上的各個元器件連接起來形成一個完整的電路系統，并提供與外電路連接點的工藝過程。 （二）（二） 半導體半導體材料材料為芯片之基，為芯片之基，覆蓋工藝全流程覆蓋工藝全流程 半導體材料包括晶圓制造材料和封裝材料。其中晶圓制造材料包括硅片、掩模版、電子氣體、光刻膠、CMP拋光材料、濕電子化學品、靶材等，封裝材料包括封裝基板、

35、引線框架、鍵合絲、包封材料、陶瓷基板、芯片粘結材料和其他封裝材料。 圖表圖表 16 半導體材料分類半導體材料分類 資料來源：安集科技公告，華創證券 具體來說，在芯片制造過程中，硅晶圓環節會用到硅片；清洗環節會用到高純特氣和高純試劑；沉積環節會用到靶材；涂膠環節會用到光刻膠；曝光環節會用到掩模板；顯影、刻蝕、去膠環節均會用到高純試劑，刻蝕環節還會用到高純特氣；薄膜生長環節會用到前驅體和靶材；研磨拋光環節會用到拋光液和拋光墊。在芯片封裝過程中，貼片環節會 半導體材料行業深度研究報告半導體材料行業深度研究報告 證監會審核華創證券投資咨詢業務資格批文號：證監許可（2009）1210號 15 用到封裝基

36、板和引線框架；引線鍵合環節會用到鍵合絲；模塑環節會用到硅微粉和塑封料；電鍍環節會用到錫球。 圖表圖表 17 晶圓制造工藝及所需半導體材料晶圓制造工藝及所需半導體材料 晶圓制造工藝 細分工藝 所需設備 所需材料 擴散擴散 氧化 氧化爐 硅片、特種氣體 RTP RTP 設備 特種氣體 激光退火 激光退火設備 特種氣體 光刻光刻 涂膠 涂膠/顯影設備 光刻膠 測量 CD SEM等 光刻 光刻機 掩膜版、特種氣體 顯影 涂膠/顯影設備 顯影液 刻蝕刻蝕 干刻 等離子體刻蝕機 特種氣體 濕刻 濕法刻蝕設備 刻蝕液 去膠 等離子去膠機 特種氣體 清洗 清洗設備 清洗液 離子注入離子注入 離子注入 離子注入

37、機 特種氣體 去膠 等離子去膠機 特種氣體 清洗 清洗設備 清洗液 薄膜生長薄膜生長 CVD CVD設備 特種氣體，前驅體材料 PVD PVD設備 靶材，前驅體材料 RTP RTP 設備 特種氣體，前驅體材料 ALD ALD 設備 特種氣體，前驅體材料 清洗 清洗設備 清洗液、特種氣體，前驅體材料 拋光拋光 CMP CMP 設備 拋光液、特種氣體 刷片 刷片機 清洗 清洗設備 清洗液、特種氣體 金屬化金屬化 PVD PVD設備 靶材 CVD CVD設備 特種氣體 電鍍 電鍍設備 電鍍液 清洗 清洗設備 清洗液 資料來源：ittbank超詳細的集成電路產業鏈 ，華創證券 （三）（三）中國為全球最

38、大半導體市場，中國為全球最大半導體市場，國產化提升大勢所趨國產化提升大勢所趨 復盤半導體行業發展歷史，共經歷三次轉移。第一次轉移第一次轉移：1973年爆發石油危機，歐美經濟停滯，日本趁機大力發展半導體行業，實施超大規模集成電路計劃。1986 年，日本半導體產品已經超越美國，成為全球第一大半導體生產大國；第二次轉移：20 世紀 90年度，日本經濟泡沫破滅，韓國通過技術引進實現 DRAM 量產。與此同時，半導體廠商從 IDM 模式向設計+制造+封裝模式轉變，催生代工廠商大量興起，以臺積電為首的中國臺灣廠商抓住了半導體行業垂直分工轉型機遇；第三次轉移：2010 年后，伴隨國內 半導體材料行業深度研究

39、報告半導體材料行業深度研究報告 證監會審核華創證券投資咨詢業務資格批文號：證監許可（2009）1210號 16 手機廠商崛起、貿易摩擦背景下國家將集成電路的發展上升至國家戰略，半導體產業鏈逐漸向國內轉移。 圖表圖表 18 半導體產業轉移半導體產業轉移 資料來源：李鵬飛全球集成電路產業發展格局演變的鉆石模型 ，華創證券 中國中國為全球最大半導體市場為全球最大半導體市場，占比約，占比約 1/3。隨著中國經濟的快速發展，在手機、PC、可穿戴設備等消費電子，以及新能源、物聯網、大數據等新興領域的快速推動下，中國半導體市場快速增長。據 WSTS 數據顯示，2021 年全球半導體銷售達到 5559 億美元

40、，而中國仍然為全球最大的半導體市場，2021年銷售額為 1925億美元，占比 34.6%。 圖表圖表 19 全球及全球及中國中國半導體市場規模半導體市場規模（億美元）（億美元） 資料來源：WSTS，中國半導體行業協會，華創證券 國產化率極低，提升自主能力日益緊迫。國產化率極低，提升自主能力日益緊迫。近年來，隨著產業分工更加精細化，半導體產業以市場為導向的發展態勢愈發明顯。從生產環節來看，制造基地逐步靠近需求市場，以減少運輸成本；從產品研發來看，廠商可以及時響應用戶需求，加快技術研發和產品迭代。我國作為全球最大的半導體消費市場，半導體封測經過多年發展在國際市場已經具備較強市場競爭力，而在集成電路

41、設計和制造環節與全球領先廠商仍有較大差距，特別是半導體設備和材料。SIA 數據顯示，2020 年國內廠商在封測、設計、晶圓制造、材料、設備的全球市占率分別為 38%、16%、16%、13%、2%，半導體材料與設備的國產替代重要性日益凸顯。 0%10%20%30%40%010002000300040005000600020112012201320142015201620172018201920202021全球中國占比 半導體材料行業深度研究報告半導體材料行業深度研究報告 證監會審核華創證券投資咨詢業務資格批文號：證監許可（2009）1210號 17 圖表圖表 20 中國中國廠商各環節全球市占率廠

42、商各環節全球市占率 資料來源：SIA，華創證券 二、二、市場規?？焖僭鲩L，本土廠商進展順利市場規?？焖僭鲩L，本土廠商進展順利 （一）（一）半導體材料量價齊升半導體材料量價齊升，硅片，硅片為單一最大品類為單一最大品類 1、先進制程持續升級，半導體材料先進制程持續升級，半導體材料同步提升同步提升 進入 21 世紀以來，5G、人工智能、自動駕駛等新應用的興起，對芯片性能提出了更高的要求，同時也推動了半導體制造工藝和新材料不斷創新，國內外晶圓廠加緊對于半導體新制程的研發，臺積電已于 2020 年開啟了 5nm 工藝的量產，并于 2021 年年底實現3nm制程的試產，預計 2022 年開啟量產。此外臺積

43、電表示已于 2021 年攻克 2nm 制程的技術節點的工藝技術難題，并預計于 2023 年開始風險試產，2024 年逐步實現量產。隨著芯片工藝升級，晶圓廠商對半導體材料要求越來越高。 圖表圖表 21 主要晶圓廠制程節點技術路線主要晶圓廠制程節點技術路線 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022E 臺積電臺積電 16nm 10nm 7nm 7nm+ 5nm 3nm 三星三星 14nm 10nm 8nm 6nm 5nm 3nm 英特爾英特爾 14nm+ 14nm+ 10nm 10nm+ 7nm 10nm+ 7nm+ 格羅方德格羅方德 14nm 12nm 聯電聯

44、電 14nm 中芯國際中芯國際 28nm 14nm 資料來源：智東西100億美元沖刺 3nm芯片 ，華創證券 2、半導體景氣度超預期，晶圓廠商積極擴產半導體景氣度超預期，晶圓廠商積極擴產 目前部分終端需求仍然強勁，晶圓代工廠產能利用率維持歷史高位，預計全年來看結構0%5%10%15%20%25%30%35%40%Assembly, packing and testingWafer fabricationMaterialsEquipmentMemoryDAOLogicFablessEDA and Core IP 半導體材料行業深度研究報告半導體材料行業深度研究報告 證監會審核華創證券投資咨詢業務

45、資格批文號：證監許可（2009）1210號 18 性缺貨狀態依舊嚴峻。據 SEMI 于 2022 年 3 月 23 日發布的最新一季全球晶圓廠預測報告，全球用于前道設施的晶圓廠設備支出預計將同比增長 18%，并在 2022 年達到 1070億美元的歷史新高。由于半導體材料與下游晶圓廠具有伴生性特點，本土材料廠商將直接受益于中國大陸晶圓制造產能的大幅擴張。 圖表圖表 22 全球晶圓廠前道設備開支全球晶圓廠前道設備開支（億美元）（億美元） 資料來源：SEMI，華創證券 成熟制程供需持續緊張，成熟制程供需持續緊張，國內國內晶圓廠擴產規模維持高位。晶圓廠擴產規模維持高位。受益于成熟制程旺盛需求及大陸地

46、區穩定的供應鏈，大陸晶圓廠快速擴產。根據 SEMI 報告，2022 年全球有 75 個正在進行的晶圓廠建設項目，計劃在 2023 年建設 62 個。2022 年有 28 個新的量產晶圓廠開始建設，其中包括 23 個 12 英寸晶圓廠和 5 個 8 英寸及以下晶圓廠。分區域來看，中國晶圓產能增速全球最快，預計 22年 8 寸及以下晶圓產能增加 9%，12寸晶圓產能增加17%。 圖表圖表 23 中國晶圓廠產能（萬片中國晶圓廠產能（萬片/月）月） 資料來源：SEMI，華創證券 3、工藝升級工藝升級+積極擴產，半導體材料市場規?？焖僭鲩L積極擴產，半導體材料市場規?？焖僭鲩L 隨著下游電子設備硅含量增長，

47、半導體需求快速增長。在半導體工藝升級+積極擴產催化下，半導體材料市場快速增長。據 SEMI 報告數據，2021 年全球半導體材料市場收入達到 643億美元，超過了此前 2020年 555億美元的市場規模最高點，同比增長 15.9%。晶圓制造材料和封裝材料收入總額分別為 404 億美元和 239 億美元，同比增長 15.5%和16.5%。此外，受益于產業鏈轉移趨勢，2021 年國內半導體材料銷售額高達 119.3 億美元，同比增長 22%，增速遠高于其他國家和地區。 0200400600800100012002019202020212022E050100150200250300350400450

48、20182019202020212022F2023F2024F8寸及以下12寸 半導體材料行業深度研究報告半導體材料行業深度研究報告 證監會審核華創證券投資咨詢業務資格批文號：證監許可（2009）1210號 19 圖表圖表 24 全球半導體材料銷售額（億美元）全球半導體材料銷售額（億美元） 圖表圖表 25 國內半導體材料國內半導體材料銷售額銷售額（億（億美美元）元） 資料來源：SEMI，華創證券 資料來源：SEMI，華創證券 4、半導體材料半導體材料市場較為分散，硅片為單一最大品類市場較為分散，硅片為單一最大品類 半導體材料種類繁多，包括硅片、電子特氣、掩模版、光刻膠、濕電子化學品、拋光液、拋

49、光墊、靶材等。據 SEMI 數據顯示，硅片為半導體材料領域規模最大的品類之一，市場份額占比達 32.9%，排名第一，其次為氣體，占比約 14.1%，光掩模排名第三，占比為 12.6%。此外，拋光液和拋光墊、光刻膠配套試劑、光刻膠、濕化學品、濺射靶材的占比分別為 7.2%、6.9%、6.1%、4%和 3%。 圖表圖表 26 半導體材料半導體材料占比占比 資料來源：中商產業研究院，華創證券 （二）（二）硅片硅片：供需持續緊張，國產供需持續緊張，國產替代替代加速加速 硅片是半導體硅片是半導體上游產業鏈中上游產業鏈中最重要的最重要的基底材料之一?；撞牧现?。硅片是以高純結晶硅為材料所制成的圓片，一般

50、可作為集成電路和半導體器件的載體。與其他材料相比，結晶硅的分子結構較為穩定，導電性極低。此外，硅大量存在于沙子、巖石、礦物中，更容易獲取。因此，硅具有穩定性高、易獲取、產量大等特點，廣泛應用于 IC 和光伏領域。 1、半導體硅片純度極高，半導體硅片純度極高，大尺寸為大勢所趨大尺寸為大勢所趨 硅片硅片可以根據可以根據晶胞排列是否有序晶胞排列是否有序、尺寸、加工工序和摻雜程度的不同等方式進行分類。、尺寸、加工工序和摻雜程度的不同等方式進行分類。 根據晶胞排列根據晶胞排列方式的不同方式的不同，硅片可分為單晶硅和多晶硅。，硅片可分為單晶硅和多晶硅。硅片是硅單質材料的片狀結構，有單晶和多晶之分。單晶是具