1、 证券研究报证券研究报告告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（2009）1210号 未经许可，禁止转载未经许可，禁止转载 行业研究行业研究 电子化学品电子化学品 2022 年年 05 月月 20 日日 半导体材料行业深度研究报告 推荐推荐 （首次首次） 半导体材料景气持续，国产替代正当时半导体材料景气持续，国产替代正当时 半导体材料为芯片之基，客户粘性较强半导体材料为芯片之基，客户粘性较强。半导体材料作为半导体产业链的上游，包括硅片、光刻胶等半导体制造材料和封装基板、引线框架等半导体封装材料，广泛应用于晶圆制造与晶圆封装环节，与半导体设备共同成为芯片创新的引擎。半导体材料成本
2、占比低，但对芯片良率影响很大，下游晶圆厂商轻易不会更换供应商。 市场规模快速增长，国产化迫在眉睫。市场规模快速增长，国产化迫在眉睫。随着下游电子设备硅含量增长，半导体需求快速增长。在半导体工艺持续升级+下游晶圆厂积极扩产背景下，全球半导体材料市场快速增长。据 SEMI 报告数据， 2021 年全球半导体材料市场收入达到643亿美元，同比增长15.9%。从产业格局来看，北美国家在硅片、抛光材料等领域占据领先地位，日韩国家在硅片、光刻胶等领域占据领先地位，欧洲国家在电子气体占据领先地位，由于我国半导体产业起步相对较晚，国产化率极低，据 SIA 数据显示，2020 年国内厂商在半导体材料的全球市占率
3、仅 13%，半导体材料的国产替代重要性日益凸显。 中国为全球最大半导体市场，支撑国内半导体材料厂商快速成长。中国为全球最大半导体市场，支撑国内半导体材料厂商快速成长。据 WSTS数据显示，2021 年全球半导体销售额达到 5559 亿美元，其中中国大陆 2021年销售额为 1925 亿美元，占比 34.6%。作为最大的单一市场，下游旺盛的需求给国产化带来了广阔的空间，2021 年中国大陆半导体材料市场空间增速为22%，而全球为 15.9%。展望未来，随着海外局势变动带动半导体国产化浪潮，叠加下游扩产周期的开始，预计中国大陆半导体材料市场有望于 2022 年达到 107亿美元。 国产替代窗口期已
4、至，本土企业有望实现突围国产替代窗口期已至，本土企业有望实现突围。站在晶圆厂的立场，半导体材料成本占比低且对产线良率效率影响较大，因此新厂商在做产品推广和客户开拓时候比较艰难，然而本轮国产化趋势下，晶圆厂开放了更多的验证和试错的机会，预计随着中国大陆下游厂商的快速扩产，及各个环节产品验证的稳步推进，大陆半导体材料企业有望实现突围。 投资策略投资策略：中国作为全球最大半导体市场，占比超 1/3。然而由于我国半导体行业起步较晚，本土半导体材料厂商全球市占率仅 13%，在中美贸易摩擦背景下，国产替代迫在眉睫。随着下游晶圆厂积极扩产，相关半导体材料厂商迎来宝贵的认证窗口期，有望助力本土厂商快速成长。建
5、议重点关注彤程新材、雅克科技、鼎龙股份、安集科技、沪硅产业、华特气体、江丰电子等。 风险提示风险提示：全球疫情反复、下游需求不及预期、国产化推进不及预期。 证券分析师：耿琛证券分析师：耿琛 电话： 邮箱： 执业编号：S0360517100004 行业基本数据行业基本数据 占比% 股票家数(只) 20 0.00 总市值(亿元) 1,961.37 0.23 流通市值(亿元) 1,583.25 0.25 相对指数表现相对指数表现 % 1M 6M 12M 绝对表现 2.0% -19.4% 8.3% 相对表现 6.2% -1.9% 31.3% -27%-3%21%45%21/0
6、521/0721/1021/1222/0322/052021-05-192022-05-18电子化学品沪深300华创证券研究华创证券研究所所 半导体材料行业深度研究报告半导体材料行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（2009）1210号 未经许可，禁止转载未经许可，禁止转载 投资投资主题主题 报告亮点报告亮点 详细分析半导体材料行业情况，并对相关公司进展进行总结详细分析半导体材料行业情况，并对相关公司进展进行总结。本篇报告对半导体材料进行详细介绍，并对硅片、光刻胶、抛光材料、湿电子化学品、电子特气、靶材的具体分类、市场空间、竞争格局、国内厂商最新进展进行详细梳理
7、，帮助投资者建立半导体材料投资框架。 投资逻辑投资逻辑 半导体材料持续高景气半导体材料持续高景气，本土厂商成长空间巨大本土厂商成长空间巨大。半导体材料作为芯片之基，其重要性不言而喻。1、受益于半导体工艺升级+全球产业链转移，中国半导体材料市场规模增速将显著高于全球增速。2、半导体材料细分领域众多，技术壁垒、客户认证壁垒、资金壁垒和人才壁垒高企，2020 年国内厂商全球市占率仅 13%，光刻胶等部分细分领域不足 5%，成为制约我国半导体发展的一个重要因素；3、目前半导体材料龙头厂商以日企为主，扩产相对保守，且短期受到地缘政治和自然灾害影响，提升国产化率迫在眉睫。伴随国内晶圆厂积极扩产，国内半导体
8、材料厂商将迎来百年一遇的窗口期。随着相关厂商逐步实现突破，业绩有望迎来快速增长。 nW8XsMtQsPrMpOqOsR8O9R9PoMpPsQsQkPmMsPeRpNoN6MrQpOwMpPtOvPoPvN 半导体材料行业深度研究报告半导体材料行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（2009）1210号 3 目目 录录 一、一、 半导体材料景气持续，市场空间广阔半导体材料景气持续，市场空间广阔 . 8 （一） 半导体工艺复杂，战略价值凸显 . 8 （二） 半导体材料为芯片之基，覆盖工艺全流程 . 14 （三） 中国为全球最大半导体市场，国产化提升大势所趋 . 15
9、 二、市场规模快速增长，本土厂商进展顺利二、市场规模快速增长，本土厂商进展顺利 . 17 （一） 半导体材料量价齐升，硅片为单一最大品类 . 17 1、 先进制程持续升级，半导体材料同步提升 . 17 2、 半导体景气度超预期，晶圆厂商积极扩产 . 17 3、 工艺升级+积极扩产，半导体材料市场规模快速增长 . 18 4、 半导体材料市场较为分散，硅片为单一最大品类 . 19 （二） 硅片：供需持续紧张，国产替代加速 . 19 1、 半导体硅片纯度极高，大尺寸为大势所趋 . 19 2、 受益晶圆厂积极扩产，硅片市场快速增长 . 22 3、 半导体硅片要求高，多重因素构筑行业壁垒 . 23 4、
10、 日韩厂商高度垄断，国内厂商加速突破 . 23 （三） 光刻胶：半导体工艺核心材料，国产替代道阻且长 . 25 1、 先进制程推动产品迭代，半导体光刻胶壁垒最高 . 26 2、 光刻胶市场稳定增长，ArFi 占比最高 . 28 3、 多重因素构筑壁垒，日企垄断高端市场 . 29 4、 光刻胶供应紧张，国产替代正当时 . 30 （四） CMP：半导体平坦化核心技术，国内龙头放量在即 . 31 1、 CMP 系统复杂，抛光液和抛光垫为核心 . 32 2、 工艺制程持续升级，CMP 市场稳定增长 . 34 3、 CMP 壁垒较高，产品配方具备较强 know-how . 35 4、 竞争格局高度集中，
11、国内厂商加速追赶 . 35 （五） 湿电子化学品：半导体制造材料关键一环 . 37 1、 湿电子化学品种类众多，硫酸和双氧水占比较高 . 37 2、 全球市场空间超 50亿美元，国内增速更快. 38 3、 纯化和复配为湿电子化学品核心，半导体要求最高 . 39 4、 外企垄断高端湿电子化学品市场，国内厂商有所突破 . 40 （六） 电子特气：半导体制造的血液 . 42 1、 电子特气种类较多，广泛应用于半导体工艺 . 42 2、 电子特气占比仅次于硅片，国内市场规模快速增长 . 43 半导体材料行业深度研究报告半导体材料行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（20
12、09）1210号 4 3、 纯度为特种气体重要指标，提纯为核心技术瓶颈 . 44 4、 外企垄断电子特气市场，国内企业本土化优势显著 . 45 （七） 靶材：PVD核心耗材，技术壁垒较高. 46 1、 半导体制程升级，铜钽靶材有望成为主流 . 47 2、 产业转移叠加政策支持，国内半导体靶材快速增长 . 48 3、 靶材技术壁垒较高，高纯+大尺寸为核心难点 . 49 4、 CR4高达 80%，国内厂商加速追赶 . 50 三、三、 海外龙头指引乐观，国内成长空间可期海外龙头指引乐观，国内成长空间可期 . 51 （一） 产业转移叠加国产替代，成长空间超 3倍 . 51 （二） 海外龙头指引乐观，行
13、业景气度有望超预期 . 52 1、 SUMCO：硅片供需失衡持续，价格阶梯上升 . 52 2、 卡伯特微电子：CMP抛光液全球龙头，持续受益行业高景气 . 52 3、 信越化学：电子材料业务稳健增长，硅片维持满产状态 . 53 4、 JSR：半导体材料业务快速增长，客户需求强劲 . 53 （三） 成长空间巨大叠加行业高景气，看好国内半导体材料厂商. 53 四、四、 风险提示风险提示 . 53 半导体材料行业深度研究报告半导体材料行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（2009）1210号 5 图表目录图表目录 图表 1 集成电路占比 . 8 图表 2 半导体工艺图
14、 . 9 图表 3 改良西门子法 . 9 图表 4 直拉法示意图 . 10 图表 5 区熔法示意图 . 10 图表 6 多线切割示意图 . 10 图表 7 倒角加工示意图 . 11 图表 8 PVD 示意图 . 11 图表 9 CVD 示意图 . 11 图表 10 干法氧化和湿法氧化示意图 . 12 图表 11 光刻示意图 . 12 图表 12 刻蚀分类 . 13 图表 13 离子注入示意图（低能/低剂量/快速扫描） . 13 图表 14 离子注入示意图（高能/大剂量/慢速扫描） . 13 图表 15 CMP 示意图 . 14 图表 16 半导体材料分类 . 14 图表 17 晶圆制造工艺及所
15、需半导体材料 . 15 图表 18 半导体产业转移 . 16 图表 19 全球及中国半导体市场规模（亿美元） . 16 图表 20 中国厂商各环节全球市占率 . 17 图表 21 主要晶圆厂制程节点技术路线 . 17 图表 22 全球晶圆厂前道设备开支（亿美元） . 18 图表 23 中国晶圆厂产能（万片/月） . 18 图表 24 全球半导体材料销售额（亿美元） . 19 图表 25 国内半导体材料销售额（亿美元） . 19 图表 26 半导体材料占比 . 19 图表 27 单晶硅内部结构及硅片示意图 . 20 图表 28 2021年全球不同尺寸硅片产能占比 . 20 图表 29 半导体硅片
16、尺寸变化趋势 . 21 图表 30 不同种类硅片示意图 . 21 图表 31 不同种类硅片及其应用领域 . 22 图表 32 轻掺与重掺对比 . 22 图表 33 全球半导体硅片销售额 . 22 半导体材料行业深度研究报告半导体材料行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（2009）1210号 6 图表 34 半导体硅片行业壁垒 . 23 图表 35 全球硅片市场份额情况 . 24 图表 36 国内半导体硅片主要厂商及项目进展 . 24 图表 37 国内半导体硅片厂商产能统计 . 25 图表 38 光刻工艺的流程示意图 . 26 图表 39 光刻胶技术演变历程 .
17、27 图表 40 半导体光刻胶类型 . 27 图表 41 光刻胶类型 . 27 图表 42 光聚合反应示意图 . 28 图表 43 光分解反应示意图 . 28 图表 44 光交联反应示意图 . 28 图表 45 化学放大光反应示意图 . 28 图表 46 全球半导体光刻胶市场规模及预测 . 29 图表 47 2021年各类光刻胶占比 . 29 图表 48 中国光刻胶市场规模（亿元） . 29 图表 49 光刻胶壁垒 . 30 图表 50 2021年全球光刻胶市场份额情况 . 30 图表 51 国内半导体光刻胶主要厂商 . 31 图表 52 CMP抛光模块示意图 . 32 图表 53 CMP抛光
18、作业原理图 . 32 图表 54 CMP抛光液产品及应用 . 32 图表 55 CMP酸、碱性抛光液对比 . 33 图表 56 抛光垫示意图 . 33 图表 57 抛光垫分类 . 33 图表 58 全球 CMP材料市场规模（亿美元）及增速 . 34 图表 59 中国半导体 CMP 材料市场规模（亿元） . 34 图表 60 不同芯片制程对应 CMP 抛光次数 . 34 图表 61 不同 NAND存储芯片 CMP抛光步骤次数 . 34 图表 62 日本企业生产抛光垫（图左）与中国企业生产抛光垫（图右）内部结构对比 35 图表 63 全球抛光液市场份额 . 36 图表 64 国内抛光液市场份额 .
19、 36 图表 65 安集科技抛光垫投产情况 . 36 图表 66 全球抛光垫市场份额情况 . 36 图表 67 中国抛光垫主要厂商投产情况 . 37 图表 68 湿电子化学品产品示意图 . 37 半导体材料行业深度研究报告半导体材料行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（2009）1210号 7 图表 69 通用湿电子化学品试剂类别及主要产品 . 38 图表 70 国内半导体用湿电子化学品需求量占比 . 38 图表 71 全球湿电子化学品市场规模（亿美元） . 39 图表 72 中国湿电子化学品市场规模（亿元） . 39 图表 73 SEMI超净高纯试剂标准及应用
20、 . 39 图表 74 摩尔定律下集成电路技术对应超净高纯试剂的发展 . 39 图表 75 湿电子化学品生产关键技术 . 40 图表 76 2020年全球湿电子化学品各国企业市场份额. 40 图表 77 国内部分湿电子化学品企业 G4、G5级产品情况 . 41 图表 78 湿电子化学品主要厂商及项目进展 . 41 图表 79 电子特气产品示意图 . 42 图表 80 化学成分分类下的电子特气类别及产品 . 42 图表 81 电子特气按用途分类 . 43 图表 82 全球晶圆制造电子特气市场规模（亿美元） . 43 图表 83 中国电子特气市场规模（亿元）及增速 . 43 图表 84 国内电子特
21、气主要企业毛利率对比 . 44 图表 85 气体纯度等级及要求 . 44 图表 86 全球电子特气竞争格局 . 45 图表 87 国内电子特气市场竞争格局 . 45 图表 88 国内电子特气主要厂商产能情况及项目进展 . 45 图表 89 高纯 NiPt靶材产品示意图 . 46 图表 90 靶材制造工艺分类及优缺点 . 47 图表 91 各应用领域靶材分类及性能要求 . 48 图表 92 全球靶材市场规模（亿美元）及增速 . 48 图表 93 全球半导体靶材市场规模（亿美元）及增速 . 48 图表 94 中国靶材市场规模（亿元）及增速 . 48 图表 95 中国半导体靶材市场规模（亿元）及增速
22、 . 48 图表 96 2018-2020年靶材行业重点政策 . 49 图表 97 国家层面有关靶材及原材料进口税政策 . 49 图表 98 全球半导体靶材市场份额 . 50 图表 99 中国靶材市场份额 . 50 图表 100 国内靶材主要厂商及最新项目进展 . 50 图表 101 半导体材料国产化率低 . 51 图表 102 国内半导体材料厂商成长空间测算 . 52 半导体材料行业深度研究报告半导体材料行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（2009）1210号 8 一、一、半导体材料景气持续，市场空间广阔半导体材料景气持续，市场空间广阔 （一）（一）半导体工
23、艺复杂，半导体工艺复杂，战略价值凸显战略价值凸显 半导体是指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料。无论从科技或经济发展的角度来看，半导体都至关重要。2010 年以来，全球半导体行业从 PC 时代进入智能手机时代，成为全球创新最为活跃的领域，广泛应用于计算机、消费类电子、网络通信和汽车电子等核心领域。半导体产业主要由集成电路、光电子、分立器件和传感器组成，据WSTS 世界半导体贸易统计组织预测，到 2022 年全球集成电路占比 84.22%，光电子器件、分立器件、传感器占比分别为 7.41%、5.10%和 3.26%。 图表图表 1 集成电路占比集成电路占比 资料来源：WSTS、转引自尚普研
24、究院2021年全球半导体产业研究报告 ，华创证券 半导体工艺复杂，技术壁垒极高。半导体工艺复杂，技术壁垒极高。芯片生产大体可分为硅片制造、芯片制造和封装测试三个流程。其中硅片制造包括提纯、拉单晶、磨外圆、切片、倒角、磨削、CMP、外延生长等工艺，芯片制造包括清洗、沉积、氧化、光刻、刻蚀、掺杂、CMP、金属化等工艺，封装测试包括减薄、切割、贴片、引线键合、模塑、电镀、切筋成型、终测等工艺。整体而言，硅片制造和芯片制造两个环节技术壁垒极高。 集成电路, 84.22%光电子, 7.41%分立器件, 5.10%传感器, 3.26% 半导体材料行业深度研究报告半导体材料行业深度研究报告 证监会审核华创证
25、券投资咨询业务资格批文号：证监许可（2009）1210号 9 图表图表 2 半导体工艺图半导体工艺图 资料来源：LAM Research、转引自电子发烧友，华创证券 硅提纯：硅提纯：目前多晶硅厂商多采用三氯氢硅改良西门子法进行多晶硅生产。具体工艺是将氯化氢和工业硅粉在沸腾炉内合成三氯氢硅，通过精馏进一步提纯高纯三氯氢硅，后在1100左右用高纯氢还原高纯三氯氢硅，生成多晶硅沉积在硅芯上，进而得到电子级多晶硅。 图表图表 3 改良西门子法改良西门子法 资料来源：大全新能源公告，华创证券 拉单晶拉单晶：目前 8寸和 12寸硅片大多通过直拉法制备，部分 6寸和 8寸硅片则通过区熔法制得。直拉法是将高纯
26、多晶硅放入石英坩埚内，通过外围的石墨加热器加热至 1400，随后坩埚带着多晶硅融化物旋转，将一颗籽晶浸入其中后，由控制棒带着籽晶作反方向旋转，同时慢慢地、垂直地由硅融化物中向上拉出，并在拉出后和冷却后生长成了与籽晶内部晶格方向相同的单晶硅棒。区熔法利用高频线圈在多晶硅棒靠近籽晶一端形成熔化区，移动硅棒或线圈使熔化区超晶体生长方向不断移动，向下拉出得到单晶硅棒。 半导体材料行业深度研究报告半导体材料行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（2009）1210号 10 图表图表 4 直拉法示意图直拉法示意图 图表图表 5 区熔法示意图区熔法示意图 资料来源：智东西 资料
27、来源：智东西 切片切片：单晶硅棒研磨成相同直径，然后根据客户要求的电阻率，多采用线切割将晶棒切成约 1mm 厚的晶圆薄片。 图表图表 6 多线切割示意图多线切割示意图 资料来源：粉体圈 倒角：倒角：用具备特定形状的砂轮磨去硅片边缘锋利的崩边、棱角和裂缝等，可防止晶圆边缘碎裂，增加外延层和光刻胶层在晶圆边缘的平坦度。 半导体材料行业深度研究报告半导体材料行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（2009）1210号 11 图表图表 7 倒角加工示意图倒角加工示意图 资料来源：半导体产业研究院公众号 磨削：磨削：在研磨机上用磨料将切片抛光到所需的厚度，同时提高表面平整度
28、。其目的在于去除切片工序中硅片表面因切割产生的机械应力损伤层和各种金属离子等杂质污染。 清洗清洗：为了解决硅片表面的沾污问题，实现工艺洁净表面，多采用强氧化剂、强酸和去离子水进行清洗。 薄膜沉积薄膜沉积：即通过晶核形成、聚集成束、形成连续的膜沉积在硅片沉底上。薄膜沉积按照原理可分为物理工艺（PVD）和化学工艺（CVD） 。集成电路制造中使用最广泛的PVD 技术是溅射镀膜，其基本原理是在反应腔高真空度背景下带正电的氩离子在电场作用下，轰击到靶材的表面，撞击出靶材的原子或分子，沉积在硅片表面。化学气相沉积技术主要是利用含有薄膜元素的一种或几种气相化合物或单质、在衬底表面上进行化学反应生成薄膜。 图
29、表图表 8 PVD 示意图示意图 图表图表 9 CVD 示意图示意图 资料来源：时代芯存官网 资料来源：时代芯存官网 氧化：氧化：清洁完成后将晶圆置于 800-1200的高温环境下，通过氧气或蒸气在晶圆表面形成二氧化硅层，以保护晶圆不受化学杂质影响、避免漏电流进入电路、预防离子植入过程中的扩散以及防止晶圆在刻蚀时滑落。 半导体材料行业深度研究报告半导体材料行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（2009）1210号 12 图表图表 10 干法氧化和湿法氧化示意图干法氧化和湿法氧化示意图 资料来源：LAM Research、转引自电子发烧友 光刻光刻：光刻技术用于电
30、路图形生成和复制，是半导体制造最为关键的技术，耗时占 IC制造 50%，成本占 IC 制造 1/3。其主要流程包括清洗、涂胶、前烘、对准、曝光、后烘、显影、刻蚀、光刻胶剥离等，在光刻过程中，需在硅片上涂一层光刻胶，经紫外线曝光后，光刻胶发生变化，显影后被曝光的光刻胶可以被去除，电路图形由掩模版转移到光刻胶上，在经过刻蚀后电路图形即由掩模版转移到硅片上。 图表图表 11 光刻光刻示意图示意图 资料来源：传感器技术公众号 刻蚀刻蚀：是半导体制造工艺中的关键步骤，对于器件的电学性能十分重要。利用化学或物理方法有选择地从硅片表面去除不需要的材料，目标是在涂胶的硅片上正确地复制掩模版图形。按照刻蚀工艺划
31、分，刻蚀主要分为干法刻蚀和湿法刻蚀，目前干法刻蚀在半导 半导体材料行业深度研究报告半导体材料行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（2009）1210号 13 体刻蚀中占比约 90%，而干法刻蚀又可分为化学去除、物理去除及化学物理混合去除三种方式，性能各有优劣。 图表图表 12 刻蚀分类刻蚀分类 分类分类 实现方式实现方式 应用应用 刻蚀速率刻蚀速率 选择性选择性 线宽控制线宽控制 优点优点 湿法刻蚀 化学试剂 氧化硅去除，湿法化学剥离 低 较好 很差 设备简单、工艺操作简单 干法刻蚀 离子束溅射刻蚀 （物理方法） 表面清洗 低 极差 较好 可实现各向异性刻蚀，具
32、有较好的侧壁剖面和线宽偏值控制，较好的刻蚀一致性，较低的材料消耗扣废气排放 等 离 子 体 刻 蚀 （化学方法） 光刻胶去除、氮化硅去除和掩膜氧化层去除等 较高 较好 一般 反 应 离 子 刻 蚀 （物理化学混合方法） 孔、槽等各种形状的硅、氧化物及金属材料等刻蚀 适中 适中 很好 资料来源：汶颢股份官网，华创证券 掺杂掺杂：在半导体晶圆制造中，由于纯净硅的导电性能很差，需要加入少量杂质使其结构和电导率发生变化，从而变成一种有用的半导体，即为掺杂。目前可通过高温热扩散法和离子注入法进行掺杂，其中离子注入法具备精确控制能量和剂量、掺杂均匀性好、纯度高、低温掺杂等优点，目前已成为 0.25微米特征
33、尺寸以下和大直径硅片制造的标准工艺。 图表图表 13 离子注入示意图（低能离子注入示意图（低能/低剂量低剂量/快速扫描）快速扫描） 图表图表 14 离子注入示意图（高能离子注入示意图（高能/大剂量大剂量/慢速扫描）慢速扫描） 资料来源：中国半导体论坛公众号，华创证券 资料来源：中国半导体论坛公众号，华创证券 CMP：是集成电路制造过程中实现晶圆表面平坦化的关键工艺，其主要工作原理是在一定压力及抛光液的存在下，被抛光的晶圆对抛光垫做相对运动，借助纳米磨料的机械研磨作用与各类化学试剂的化学作用之间的高度有机结合，使被抛光的晶圆表面达到高度平坦化、低表面粗糙度和低缺陷的要求。 半导体材料行业深度研究
34、报告半导体材料行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（2009）1210号 14 图表图表 15 CMP 示意图示意图 资料来源：安集科技公告 金属化金属化：在制备好的元器件表面沉积金属薄膜，并进行微细加工，利用光刻和刻蚀工艺刻出金属互连线，然后把硅片上的各个元器件连接起来形成一个完整的电路系统，并提供与外电路连接点的工艺过程。 （二）（二） 半导体半导体材料材料为芯片之基，为芯片之基，覆盖工艺全流程覆盖工艺全流程 半导体材料包括晶圆制造材料和封装材料。其中晶圆制造材料包括硅片、掩模版、电子气体、光刻胶、CMP抛光材料、湿电子化学品、靶材等，封装材料包括封装基板、
35、引线框架、键合丝、包封材料、陶瓷基板、芯片粘结材料和其他封装材料。 图表图表 16 半导体材料分类半导体材料分类 资料来源：安集科技公告，华创证券 具体来说，在芯片制造过程中，硅晶圆环节会用到硅片；清洗环节会用到高纯特气和高纯试剂；沉积环节会用到靶材；涂胶环节会用到光刻胶；曝光环节会用到掩模板；显影、刻蚀、去胶环节均会用到高纯试剂，刻蚀环节还会用到高纯特气；薄膜生长环节会用到前驱体和靶材；研磨抛光环节会用到抛光液和抛光垫。在芯片封装过程中，贴片环节会 半导体材料行业深度研究报告半导体材料行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（2009）1210号 15 用到封装基
36、板和引线框架；引线键合环节会用到键合丝；模塑环节会用到硅微粉和塑封料；电镀环节会用到锡球。 图表图表 17 晶圆制造工艺及所需半导体材料晶圆制造工艺及所需半导体材料 晶圆制造工艺 细分工艺 所需设备 所需材料 扩散扩散 氧化 氧化炉 硅片、特种气体 RTP RTP 设备 特种气体 激光退火 激光退火设备 特种气体 光刻光刻 涂胶 涂胶/显影设备 光刻胶 测量 CD SEM等 光刻 光刻机 掩膜版、特种气体 显影 涂胶/显影设备 显影液 刻蚀刻蚀 干刻 等离子体刻蚀机 特种气体 湿刻 湿法刻蚀设备 刻蚀液 去胶 等离子去胶机 特种气体 清洗 清洗设备 清洗液 离子注入离子注入 离子注入 离子注入
37、机 特种气体 去胶 等离子去胶机 特种气体 清洗 清洗设备 清洗液 薄膜生长薄膜生长 CVD CVD设备 特种气体，前驱体材料 PVD PVD设备 靶材，前驱体材料 RTP RTP 设备 特种气体，前驱体材料 ALD ALD 设备 特种气体，前驱体材料 清洗 清洗设备 清洗液、特种气体，前驱体材料 抛光抛光 CMP CMP 设备 抛光液、特种气体 刷片 刷片机 清洗 清洗设备 清洗液、特种气体 金属化金属化 PVD PVD设备 靶材 CVD CVD设备 特种气体 电镀 电镀设备 电镀液 清洗 清洗设备 清洗液 资料来源：ittbank超详细的集成电路产业链 ，华创证券 （三）（三）中国为全球最
38、大半导体市场，中国为全球最大半导体市场，国产化提升大势所趋国产化提升大势所趋 复盘半导体行业发展历史，共经历三次转移。第一次转移第一次转移：1973年爆发石油危机，欧美经济停滞，日本趁机大力发展半导体行业，实施超大规模集成电路计划。1986 年，日本半导体产品已经超越美国，成为全球第一大半导体生产大国；第二次转移：20 世纪 90年度，日本经济泡沫破灭，韩国通过技术引进实现 DRAM 量产。与此同时，半导体厂商从 IDM 模式向设计+制造+封装模式转变，催生代工厂商大量兴起，以台积电为首的中国台湾厂商抓住了半导体行业垂直分工转型机遇；第三次转移：2010 年后，伴随国内 半导体材料行业深度研究
39、报告半导体材料行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（2009）1210号 16 手机厂商崛起、贸易摩擦背景下国家将集成电路的发展上升至国家战略，半导体产业链逐渐向国内转移。 图表图表 18 半导体产业转移半导体产业转移 资料来源：李鹏飞全球集成电路产业发展格局演变的钻石模型 ，华创证券 中国中国为全球最大半导体市场为全球最大半导体市场，占比约，占比约 1/3。随着中国经济的快速发展，在手机、PC、可穿戴设备等消费电子，以及新能源、物联网、大数据等新兴领域的快速推动下，中国半导体市场快速增长。据 WSTS 数据显示，2021 年全球半导体销售达到 5559 亿美元
40、，而中国仍然为全球最大的半导体市场，2021年销售额为 1925亿美元，占比 34.6%。 图表图表 19 全球及全球及中国中国半导体市场规模半导体市场规模（亿美元）（亿美元） 资料来源：WSTS，中国半导体行业协会，华创证券 国产化率极低，提升自主能力日益紧迫。国产化率极低，提升自主能力日益紧迫。近年来，随着产业分工更加精细化，半导体产业以市场为导向的发展态势愈发明显。从生产环节来看，制造基地逐步靠近需求市场，以减少运输成本；从产品研发来看，厂商可以及时响应用户需求，加快技术研发和产品迭代。我国作为全球最大的半导体消费市场，半导体封测经过多年发展在国际市场已经具备较强市场竞争力，而在集成电路
41、设计和制造环节与全球领先厂商仍有较大差距，特别是半导体设备和材料。SIA 数据显示，2020 年国内厂商在封测、设计、晶圆制造、材料、设备的全球市占率分别为 38%、16%、16%、13%、2%，半导体材料与设备的国产替代重要性日益凸显。 0%10%20%30%40%0040005000600020000202021全球中国占比 半导体材料行业深度研究报告半导体材料行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（2009）1210号 17 图表图表 20 中国中国厂商各环节全球市占率厂
42、商各环节全球市占率 资料来源：SIA，华创证券 二、二、市场规模快速增长，本土厂商进展顺利市场规模快速增长，本土厂商进展顺利 （一）（一）半导体材料量价齐升半导体材料量价齐升，硅片，硅片为单一最大品类为单一最大品类 1、先进制程持续升级，半导体材料先进制程持续升级，半导体材料同步提升同步提升 进入 21 世纪以来，5G、人工智能、自动驾驶等新应用的兴起，对芯片性能提出了更高的要求，同时也推动了半导体制造工艺和新材料不断创新，国内外晶圆厂加紧对于半导体新制程的研发，台积电已于 2020 年开启了 5nm 工艺的量产，并于 2021 年年底实现3nm制程的试产，预计 2022 年开启量产。此外台积
43、电表示已于 2021 年攻克 2nm 制程的技术节点的工艺技术难题，并预计于 2023 年开始风险试产，2024 年逐步实现量产。随着芯片工艺升级，晶圆厂商对半导体材料要求越来越高。 图表图表 21 主要晶圆厂制程节点技术路线主要晶圆厂制程节点技术路线 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022E 台积电台积电 16nm 10nm 7nm 7nm+ 5nm 3nm 三星三星 14nm 10nm 8nm 6nm 5nm 3nm 英特尔英特尔 14nm+ 14nm+ 10nm 10nm+ 7nm 10nm+ 7nm+ 格罗方德格罗方德 14nm 12nm 联电联
44、电 14nm 中芯国际中芯国际 28nm 14nm 资料来源：智东西100亿美元冲刺 3nm芯片 ，华创证券 2、半导体景气度超预期，晶圆厂商积极扩产半导体景气度超预期，晶圆厂商积极扩产 目前部分终端需求仍然强劲，晶圆代工厂产能利用率维持历史高位，预计全年来看结构0%5%10%15%20%25%30%35%40%Assembly, packing and testingWafer fabricationMaterialsEquipmentMemoryDAOLogicFablessEDA and Core IP 半导体材料行业深度研究报告半导体材料行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务
45、资格批文号：证监许可（2009）1210号 18 性缺货状态依旧严峻。据 SEMI 于 2022 年 3 月 23 日发布的最新一季全球晶圆厂预测报告，全球用于前道设施的晶圆厂设备支出预计将同比增长 18%，并在 2022 年达到 1070亿美元的历史新高。由于半导体材料与下游晶圆厂具有伴生性特点，本土材料厂商将直接受益于中国大陆晶圆制造产能的大幅扩张。 图表图表 22 全球晶圆厂前道设备开支全球晶圆厂前道设备开支（亿美元）（亿美元） 资料来源：SEMI，华创证券 成熟制程供需持续紧张，成熟制程供需持续紧张，国内国内晶圆厂扩产规模维持高位。晶圆厂扩产规模维持高位。受益于成熟制程旺盛需求及大陆地
46、区稳定的供应链，大陆晶圆厂快速扩产。根据 SEMI 报告，2022 年全球有 75 个正在进行的晶圆厂建设项目，计划在 2023 年建设 62 个。2022 年有 28 个新的量产晶圆厂开始建设，其中包括 23 个 12 英寸晶圆厂和 5 个 8 英寸及以下晶圆厂。分区域来看，中国晶圆产能增速全球最快，预计 22年 8 寸及以下晶圆产能增加 9%，12寸晶圆产能增加17%。 图表图表 23 中国晶圆厂产能（万片中国晶圆厂产能（万片/月）月） 资料来源：SEMI，华创证券 3、工艺升级工艺升级+积极扩产，半导体材料市场规模快速增长积极扩产，半导体材料市场规模快速增长 随着下游电子设备硅含量增长，
47、半导体需求快速增长。在半导体工艺升级+积极扩产催化下，半导体材料市场快速增长。据 SEMI 报告数据，2021 年全球半导体材料市场收入达到 643亿美元，超过了此前 2020年 555亿美元的市场规模最高点，同比增长 15.9%。晶圆制造材料和封装材料收入总额分别为 404 亿美元和 239 亿美元，同比增长 15.5%和16.5%。此外，受益于产业链转移趋势，2021 年国内半导体材料销售额高达 119.3 亿美元，同比增长 22%，增速远高于其他国家和地区。 02004006008009202020212022E0500300350400450
48、200212022F2023F2024F8寸及以下12寸 半导体材料行业深度研究报告半导体材料行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（2009）1210号 19 图表图表 24 全球半导体材料销售额（亿美元）全球半导体材料销售额（亿美元） 图表图表 25 国内半导体材料国内半导体材料销售额销售额（亿（亿美美元）元） 资料来源：SEMI，华创证券 资料来源：SEMI，华创证券 4、半导体材料半导体材料市场较为分散，硅片为单一最大品类市场较为分散，硅片为单一最大品类 半导体材料种类繁多，包括硅片、电子特气、掩模版、光刻胶、湿电子化学品、抛光液、抛
49、光垫、靶材等。据 SEMI 数据显示，硅片为半导体材料领域规模最大的品类之一，市场份额占比达 32.9%，排名第一，其次为气体，占比约 14.1%，光掩模排名第三，占比为 12.6%。此外，抛光液和抛光垫、光刻胶配套试剂、光刻胶、湿化学品、溅射靶材的占比分别为 7.2%、6.9%、6.1%、4%和 3%。 图表图表 26 半导体材料半导体材料占比占比 资料来源：中商产业研究院，华创证券 （二）（二）硅片硅片：供需持续紧张，国产供需持续紧张，国产替代替代加速加速 硅片是半导体硅片是半导体上游产业链中上游产业链中最重要的最重要的基底材料之一。基底材料之一。硅片是以高纯结晶硅为材料所制成的圆片，一般
50、可作为集成电路和半导体器件的载体。与其他材料相比，结晶硅的分子结构较为稳定，导电性极低。此外，硅大量存在于沙子、岩石、矿物中，更容易获取。因此，硅具有稳定性高、易获取、产量大等特点，广泛应用于 IC 和光伏领域。 1、半导体硅片纯度极高，半导体硅片纯度极高，大尺寸为大势所趋大尺寸为大势所趋 硅片硅片可以根据可以根据晶胞排列是否有序晶胞排列是否有序、尺寸、加工工序和掺杂程度的不同等方式进行分类。、尺寸、加工工序和掺杂程度的不同等方式进行分类。 根据晶胞排列根据晶胞排列方式的不同方式的不同，硅片可分为单晶硅和多晶硅。，硅片可分为单晶硅和多晶硅。硅片是硅单质材料的片状结构，有单晶和多晶之分。单晶是具
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