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【研报】材料行业:国产替代揭开序幕新材料行业春天将至-2020200630[89页].pdf

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【研报】材料行业:国产替代揭开序幕新材料行业春天将至-2020200630[89页].pdf

1、国产替代揭开序幕,新材料行业春天将至国产替代揭开序幕,新材料行业春天将至 国盛证券电子国盛证券电子& &化工研究化工研究 1 证券研究报告证券研究报告 | | 行业深度行业深度 2020/06/302020/06/30 分析师:分析师: 郑震湘,郑震湘,执业证书编号:S0680518120002 王席鑫王席鑫,执业证书编号:S0680518020002 孙琦祥孙琦祥,执业证书编号:S0680518030008 佘凌星佘凌星,执业证书编号:S0680520010001 国产替代揭开序幕,新材料行业春天将至国产替代揭开序幕,新材料行业春天将至 3. 5G加速半导体行业鹏发,制程升级带动用量持续增长

2、。加速半导体行业鹏发,制程升级带动用量持续增长。 根据美国半导体产业协会的统计,可以看到全球半导体销售额呈现逐年增长的姿态,从2001年的1472.5亿美元一路提升至2019年 的4110亿美元。同时随着半导体芯片制程的不断提高(14nm向7/5nm发展;2D Nand向3D Nand及更高层发展等),对应的加工工 序增长较大,对应半导体材料用量随之增长。价量齐升的基础上,半导体材料市场将迎行业新机遇。 4. 国产替代化逐步揭开序幕,国内厂商初冒头。国产替代化逐步揭开序幕,国内厂商初冒头。 中国半导体制造材料的技术与国外差距仍然巨大,而技术的差距则致使部分国产材料无法满足芯片所需。但是由于目前

3、摩尔定律 的放缓,对于材料的升级需求相对放缓,中国厂商具备了该赛道上追赶甚至超车的机会。 目前国内在硅片、光刻胶、CMP、湿化学品等多方面均实现了一部分的国产替代,我们认为在半导体材料领域,中国厂商具备着 巨大的国产化空间的同时,技术的同步提高将会给予这些厂商更好的发展空间。 半导体材料半导体材料 1. 中芯国际中芯国际+ +长江存储资本开支扩张,半导体材料需求持续爆发,国产化材料或迎放量机会。长江存储资本开支扩张,半导体材料需求持续爆发,国产化材料或迎放量机会。 中芯国际上调其Capex支出,从30+亿美元至43亿元,与此同时长江存储宣布启动长存二期,总产能将从50K提升至100K。随着 S

4、mic以及长存对于资本开支的增加,可预期对应半导体材料的需求也将随之爆发。当前国产化半导体材料逐步突破海外技术,无 论是CMP抛光液、抛光垫,又或是IC载板,均已可实现一定的国产替代,伴随着需求的增加,国产半导体材料有望获得逐步放量, 突破长期被垄断的材料市场。 2. 中芯国际回归,半导体配套服务产业链(含材料)将迎来空前重构,国产化进度加速前行。中芯国际回归,半导体配套服务产业链(含材料)将迎来空前重构,国产化进度加速前行。 此次中芯国际拟募集200亿,SN1项目投资80亿,工艺研发项目投资40亿,及补充流动资金80亿,加码加速半导体国产化进程,同 时我们看到无论是大基金一期及二期的青睐,还

5、是科创上市的神速,我们均看到了中国对于半导体国产替代的需求及大力相助。 随着中芯国际回归A股,中国半导体产业链将进一步完善,也给予了半导体配套材料产业链国产化的加速动力。 国产替代揭开序幕,新材料行业春天将至国产替代揭开序幕,新材料行业春天将至 1. 手机手机 高端向中低端渗透高端向中低端渗透+ +可折叠,带来增量。可折叠,带来增量。 智能手机端,AMOLED屏幕由高端向中低端机型渗透,可折叠形态带来新增量,Counterpoint预测2022年配备AMOLED屏的智能手机 出货量有望达到8亿台。 2. 可穿戴可穿戴 智能手表出货量增长智能手表出货量增长,OLEDOLED单位出货量提升。单位出

6、货量提升。 智能手表端,强劲需求驱动,DSCC预计2019年出货量快速增长或将带动OLED单位出货量提升至7310万。 显示材料显示材料 风险提示:风险提示:外部环境边际恶化、下游需求增长不及预期、国产替代进程不及预期、新项目建设进度不及预期、产品产业化及商业 化进度不及预期、测算以及拆分数据存在一定误差。 3. 超高清超高清 大尺寸大尺寸LCDLCD受益,两个尾声、一个定局,行业步入反转。受益,两个尾声、一个定局,行业步入反转。 超高清视频发展,大尺寸液晶面板直接受益提升市场份额。LCD产能扩张尾声,区域竞争尾声,行业双寡头定局,周期性有望减 弱。LCD短期即将回暖,中期行业格局扭转,长期大

7、陆厂商主导权逐渐增强。 3. 历史性机遇历史性机遇下游转移升级趋势,新型显示材料进口替代。下游转移升级趋势,新型显示材料进口替代。 扩散膜、反射膜、增亮膜:国内企业供应能力大幅提升 偏光片及其膜材、柔性显示材料、OLED有机发光材料:国产化仍处于起步阶段,未来进口替代仍是较长一段时间的主旋律。 目录目录国产替代揭开序幕,新材料行业春天将至国产替代揭开序幕,新材料行业春天将至 AGENDA 目录 半导体材料:市场鹏发,增长不断半导体材料:市场鹏发,增长不断01 显示材料:面板行业持续升级,看好新型显示材料显示材料:面板行业持续升级,看好新型显示材料 进口替代空间进口替代空间 02 重点个股推荐重

8、点个股推荐03 风险提示风险提示 5 半导体:受益半导体:受益5G5G,行业复苏,行业复苏 资料来源:美国半导体产业协会,国盛证券研究所 根据美国半导体产业协会的统计, 可以看到全球半导体销售额呈现 逐年增长的姿态,从2001年的 1472.5亿美元一路提升至2019年的 4110亿美元。虽然在2019年全球 半导体销售额的略微下滑主要由 于全球贸易环境的紧张,以及半 导体最主要的下游消费电子市场 自17H2的疲软,但是在19H2我们 也看到了半导体市场随着5G时代 到来的重现生机。 从2018年12月开始,半导体月度 销售额持续下滑至2019年5/6月, 但是从6月开始全球半导体销售额 呈现

9、恢复的态势,环比数据明显 优于2018年同月份环比数据。 中国市场巨大中国市场巨大,国产替代需求强国产替代需求强 劲劲。而对于未来的半导体市场来 看,我们认为中国将会是未来最 大的半导体市场。2015年中国在 全球把半导体销售额上占据了全 球的24%,至2019年中国已经将 其占比提升至35%。 全球半导体销售额情况2018年及2019年全球半导体月度销售额对比(十亿美元) 中国近年占全球半导体销售额情况(十亿美元) 20162021年全球半导体各应用市场的年复合增速预测 风险提示风险提示 6 半导体:受益半导体:受益5G5G,行业复苏,行业复苏 资料来源:国盛证券研究所 存储存储、射频射频、

10、模拟芯片上仍然存在短板模拟芯片上仍然存在短板、受制于人受制于人。 然而虽然中国市场巨大,但是在半导体领域目前仍然处于关键器件被海外“卡脖子”的状态。我们以智能终端为例进行拆解、分析和比较,可以发现华为作为一家 系统级公司,已经在大部分芯片品类上自给自足,同时也注意到存储同时也注意到存储、射频射频、模拟芯片上仍然存在短板模拟芯片上仍然存在短板、受制于人受制于人。在2019年华为事件后,中国已经开始加速国产 链的重塑,几乎所有科技龙头几乎所有科技龙头,甚至部分海外龙头也在加快国产链公司导入甚至部分海外龙头也在加快国产链公司导入。 国产替代空间测算 兴森科技:兴森科技:ICIC载板载板+ +半导体测

11、试业务半导体测试业务 7 半导体材料:市场鹏发,增长不断半导体材料:市场鹏发,增长不断 华为配套服务链示意图 资料来源:国盛电子根据产业链信息整理及绘制,国盛证券研究所 从市场上看,我国半导体市场规模超万亿,半导体产业已成为国家战略新兴产业的重要部分,而超三分之二的半导体产品需从国外进口,高端领域几乎完全 依赖进口情况急需改变,尤其是2018年中美贸易摩擦以来,中兴、华为事件更是给中国半导体行业敲响警钟。 8 半导体材料:市场鹏发,增长不断半导体材料:市场鹏发,增长不断 目前已看到设计、制造、设备等半导体环节向中国开启转移目前已看到设计、制造、设备等半导体环节向中国开启转移 半导体产业呈现技术

12、密集、资本密集及和产集群的特点。半导体核心产业链包括 半导体产品的IC设计、IC制造和IC封测。目前已经形成EDA工具、IP供应商、IC 设计、Foundry厂、封测厂的高效稳定的深度分工模式。目前全球半导体正在经历 从中国台湾向中国大陆的第三次产业转移,历史上看,前两次的行业转移分别发 生在20世纪80年代和20世纪90年代末,分别从美国本土到日本和美日向韩国、中 国台湾的转移。目前我们已经看到设计目前我们已经看到设计、制造制造、设备等半导体环节已经逐步的向设备等半导体环节已经逐步的向 中国转移中国转移。 在半导体原材料领域,集成电路技术发展到微纳电子制造的物理极限,单独依靠 特征尺寸缩小已

13、不足以实现技术发展目标。新材料的引入以及相应的新材料技术 与微纳制造技术相结合共同推动着集成电路不断发展。集成电路制造工艺用到元 素已经从12种增加到61种。伴随微纳制造工艺不断发展,对材料的纯度,纳米精 度尺寸控制、材料的功能性等都提出了严苛的需求。 资料来源:国盛证券研究所根据公开资料整理 半导体上下游产业链,以及半导体材料在产业链所处位置 简单来看,半导体制造所需材料主要分布在以下四步之中:简单来看,半导体制造所需材料主要分布在以下四步之中: 1. 掺杂/热处理:溅射靶材,湿法化学品、化学气体,CMP抛光垫和抛光液; 2. 蚀刻/清洁:掩模/光罩,溅射靶材,CMP抛光垫和抛光液; 3.

14、沉积:化学气体,CMP抛光垫和抛光液; 4. 光刻:掩模/光罩、光刻胶、光刻胶显影液、熔剂、剥离剂。 半导体材料分类 资料来源:赛瑞研究、Horizon Insights,国盛证券研究所 晶圆制造过程所需材料 全球半导体材料市场销售额 9 半导体材料:市场鹏发,增长不断半导体材料:市场鹏发,增长不断 中国大陆半导体材料市场增速vs.全球 半导体材料按下游领域分类(亿美元)半导体原材料分布情况 与半导体全球市场相之匹配的,全球半导 体材料的销售额也在同步增长,至2018年 全球半导体材料销售额达到519.4亿美元, 创下历史新高。销售增速10.65%,创下了 自2011年以来的新高;近年来,中国

15、大陆 半导体材料的销售额保持稳步增长,增速 方面一直领先全球增速。 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,其中硅片约占整个晶圆制造材 料的三分之一。 资料来源:wind,SEMI,美国半导体产业协会,国盛证券研究所 中国大陆半导体材料销售额稳步增长,中国大陆半导体材料销售额稳步增长, 增速领先全球增速领先全球 PCBPCB行业:行业规模持续扩大,样板行业:行业规模持续扩大,样板+ +批量板水涨船高批量板水涨船高 全球半导体材料销售额分布 10 中国需求巨大,国产替代揭开序幕中国需求巨大,国产替代揭开序幕 中国半导体材料需求巨大,产业持续东移,国

16、产替代序幕缓缓拉起中国半导体材料需求巨大,产业持续东移,国产替代序幕缓缓拉起 全球半导体材料市场回暖。经历了2015-2016 连续两年产业规模下滑后,2017年和2018年 半导体材料市场回复增长,产业规模达约520 亿美金。以地域结构来看,全球所有地区半 导体材料市场规模均实现了不同程度的增长, 但是其中中国大陆的增速领先。 产业持续东移产业持续东移,中国大陆增速第一中国大陆增速第一。从占比 来看,半导体材料市场中,中国台湾依然是 半导体材料消耗最大的地区,全球占比 22.04%。中国大陆占比19%排名全球第三, 略低于19.8%的韩国。然而中国大陆占比已实 现连续十年稳定提升,从2006

17、年占全球比重 11%,到2018年占比19%。产业东移趋势明显。 半导体材料可分为晶圆制造材料和封装材料半导体材料可分为晶圆制造材料和封装材料, 晶圆制造材料是半导体材料市场的主力军晶圆制造材料是半导体材料市场的主力军。 根据wind数据,2018年,全球半导体材料销 售规模为519.4亿美元,同比增长10.7%,其 中晶圆制造材料及封装材料销售额分别为322 亿美元和197亿美元,同比增长15.9%和3.1%。 根据SEMI统计数据,我国半导体材料市场规 模为85亿美元,同比增长12.3%,其中晶圆制 造材料及封装材料市场规模为约28.2亿美元和 56.8亿美元。未来2年我国半导体材料市场规

18、 模将持续高速增长,预计2020年我国半导体 材料市场规模达107.4亿美元,其中晶圆制造 材料市场规模达40.9亿美元,2016-2020年 CAGR为18.3%;封装材料市场规模达66.5亿 美元,2016-2020年CAGR为9.18%。 2012-2017年我国占半导体制造材料国产化情况(%) 2016-2020年我国半导体材料市场规模(亿美元) 资料来源:Wind,SEMI,中国半导体行业协会,集成电路材料和零部件产业技术创新战略联盟,国盛证券研究所 2013-2018年全球半导体市场销售规模(亿美元) 半导体材料国产化进程 资料来源:SEMI,国盛证券研究所 11 中国需求巨大,国

19、产替代揭开序幕中国需求巨大,国产替代揭开序幕 目前我国不同半导体制造材料的技术水平不等,但目前我国不同半导体制造材料的技术水平不等,但 整体与国外差距较大,存在巨大的国产替代空间。整体与国外差距较大,存在巨大的国产替代空间。 半导体芯片制造工艺半导体将原始半导体材料转变 成半导体芯片,每个工艺制程都需要电子化学品, 半导体芯片造过就是物理和化学的反应过程,半导 体材料的应用决定了摩尔定律的持续推进,决定芯 片是否将持续缩小线宽。 半导体封装材料进出口额(万美元) 12 中国需求巨大,国产替代揭开序幕中国需求巨大,国产替代揭开序幕 半导体封装材料进出口量(吨) 半导体封装材料进口单价情况 从技术

20、层面出发再至半导体封装材料进出口金额及量 (由于缺乏晶圆制造数据,故以封装材料为例说明), 可以看到中国对于半导体封装材料进口量的需求巨大, 同时再对比进出口单价情况,从2017年开始计算,出口 单价仅为进口单价的约为60%,价格悬差巨大,也再次 反映了中国虽然对于半导体材料的需求巨大,但是由于 目前技术能力有限所致进出口贸易悬差巨大,也因此存 在巨大的国产替代空间。 资料来源:Wind,国盛证券研究所 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 半导体封装材料进口额半导体封装材料出口额 0 500 1000 1500 2000 2500 半导体封装材料进口量半导体封装材料出

21、口量 半导体硅片技术演变史 13 硅片:半导体制造重中之重硅片:半导体制造重中之重 全球各类型半导体硅片出货面积占比 12寸晶圆全球产能及需求对比表 纵观半导体硅片的技术演变历程,可以看 到从早在20世纪70年代,硅片的尺寸就逐 步的向着更大尺寸发展。截止至目前全球 硅片市场最大的量产型硅片尺寸为300mm, 也即是所谓的“12英寸硅片”。 根据目前根据目前SEMI对于全球各类半导体硅片对于全球各类半导体硅片 的出货量统计的出货量统计,我们也看到半导体市场对我们也看到半导体市场对 于于12英寸硅片的需求及使用也是逐步增加英寸硅片的需求及使用也是逐步增加。 2011年,200mm半导体硅片市场占

22、有率稳 定在25-27%之间;2016年至2017年,由于 汽车电子、智能手机用指纹芯片、液晶显 示器市场需求快速增长,200mm硅片出货 面积同比增长14.68%;2018年,200mm硅 片出货面积达到3278.00百万平方英寸,同 比增长6.25%。2018年,300mm硅片和 200mm硅片驰航份额分别为63.31%和 26.34%,两种尺寸硅片合计占比接近 90.00%。 资料来源:芯片制造,SEMI,Sumco,国盛证券研究所 14 全球半导体硅片出货面积(百万平方英寸)全球半导体硅片市场规模(亿美元) 较大尺寸晶圆具备更高的理论生产效率 8英寸及12英寸理论成本变化情况 硅片:半

23、导体制造重中之重硅片:半导体制造重中之重 200mm300mm 晶圆尺寸100%225% 原料成本100%280% 设备成本100%170% 人工成本100%80% 其他100%150% 单位面积成本100%70%80% 资料来源:circle,SEMI,国盛证券研究所 由于成本及良率由于成本及良率,12寸硅片仍为主流寸硅片仍为主流,技术略有所停滞技术略有所停滞 的当前的当前,国内厂商具备追赶及替代的机会国内厂商具备追赶及替代的机会。但是由于随 着硅片的直径越大,硅片结晶过程中的旋转速度也需要 与之匹配的减小,即容易带来由于旋转速度不快、不稳 定带来的硅片晶格结构的缺陷,同时随着直径的扩大,

24、晶圆的边缘之处更容易产生翘曲的情况,从而带来良率 的降低,也意味着生产的成本的提高,因此目前全球的 主流硅片的最大尺寸仍仅为12英寸,但这也带给了国内 厂商追赶行业龙头的机会。 由于半导体行业与全球宏观形势紧密相关,全球半导体 硅片行业在2009年受经济危机影响,出货量与销售额均 出现下滑;2010年智能手机放量增长,硅片行业大幅反 弹;2011年-2016年,全球经济复苏但较为低迷,硅片行 业易随之低速发展;2017年以来,得益于半导体终端市 场需求强劲,半导体市场规模不断增长,于2018年突破 百亿美元大关。 2008年至2013年,中国大陆半导体硅片市场发展趋势与中国大陆半导体硅片市场发

25、展趋势与 全球半导体硅片市场一致全球半导体硅片市场一致。2014年起,随着中国半导体 制造生产线投产、中国半导体制造技术的不断进步与中 国半导体终端市场的飞速发展,中国大陆半导体硅片市 场步入飞跃式发展阶段。2016年-2018年,中国半导体 硅片销售额从5.00亿美元上升至9.96亿美元,年均复合 增长率高达41.17%。中国作为全球最大的半导体终端市中国作为全球最大的半导体终端市 场场,未来随着中国芯片制造产能的持续扩张未来随着中国芯片制造产能的持续扩张,中国半导中国半导 体硅片市场的规模将继续以高于全球市场的速度增长体硅片市场的规模将继续以高于全球市场的速度增长。 ICIC载板:国内产能

26、情况载板:国内产能情况 15 硅片:半导体制造重中之重硅片:半导体制造重中之重 中国大陆仅有少数几家企业具有200mm半导体硅片的生产能力。2017年以前,300mm半导体硅 片几乎全部依赖进口。2018年,硅产业集团子公司上海新昇作为中国大陆率先实现300mm硅片 规模化销售的企业,打破了300mm半导体硅片国产化率几乎为0%的局面。 资料来源:SEMI,各公司资料,芯思想,招股说明书,国盛证券研究所 公司注册地主要半导体硅材料类产品半导体硅材料类产品销售收入(亿元) 2018年2017年2016年 信越化学日本300mm以及下半导体硅片(含SOI)220.58175.92147.32 SU

27、MCO日本300mm以及下半导体硅片(含SOI)194.59157.01129.37 Siltronic德国300mm以及下半导体硅片113.6889.7368.52 环球晶圆中国台湾300mm以及下半导体硅片(含SOI)108.6489.7368.52 SK Siltron韩国300mm以及下半导体硅片81.2856.3348.27 Soitec法国200mm、300mm SOI硅片30.9022.0417.67 合晶科技中国台湾200mm以及下半导体硅片(含SOI)20.3314.3511.20 硅产业集团 (含新奥科技) 中国 300mm半导体硅片、 200mm及以下半导体硅片(含SOI

28、) 17.0212.296.30 中环股份中国200mm以及下半导体硅片10.135.844.14 立昂股份中国200mm以及下半导体硅片-4.833.19 半导体硅片行业主要企业经营情况 全球硅片市场竞争格局及市占率 中国大陆半导体硅片市场规模(亿美元) 风险提示风险提示 16 光刻胶:逐步突破,任重而道远光刻胶:逐步突破,任重而道远 资料来源:容大感光招股说明书,公开资料整理,赛瑞研究,ASML,国盛证券研究所 光刻胶,目前做为半导体生产中光刻工艺 的核心材料,其主要工作原理是:光刻工 艺利用光刻胶对于各种特殊射线及辐射的 反应原理,将事先制备在掩模上的图形转 印到晶圆,建立图形的工艺,使

29、硅片表面 曝光完成设计路的电路图,做到分辨率清 晰和定位无偏差电路,就如同建筑物一楼 的砖块砌起来和二楼的砖块要对准,叠加 的层数越高,技术难度大。 同样光刻胶从功能上又可分为正性及负性 光刻胶:正性光刻胶之曝光部分发生光化 学反应会溶于显影液,而未曝光部分不溶 于显影液,仍然保留在衬底上,将与掩膜 上相同的图形复制到衬底上;而负性光刻 胶之曝光部分因交联固化而不溶于显影液, 而未曝光部分溶于显影液,将与掩膜上相 反的图形复制到衬底上。 行业壁垒高耸行业壁垒高耸,研发能力要求极高研发能力要求极高,资金资金 需求巨大需求巨大。在上述我们也对众多光刻胶进 行了简单的分类,但实际操作中由于各个 客户

30、的产品的要求不同,对应的光刻胶的 具体要求将更会是千奇百怪。这一点将会 直接导致光刻胶企业在生产制作光刻胶的 时候需要具备足够的配方研发能力,对众 多国内仍在起步的厂商无疑是个巨大的挑 战。另一方面由于光刻胶最终需要应用在 光刻机上,以ASML为例,EUV光刻机常 年保持在1亿欧元左右,248nm的KrF光刻 机也基本维持在一千万欧元以上。 光刻胶构成正性光刻胶和负性光刻胶反应原理 不同分类下的光刻胶分类ASML光刻机 分类依据分类名称分类说明 显示效果 正性光刻胶显影时未曝光部分溶解于显影液,形成的图形与掩膜版相反 负性光刻胶显影时曝光部分溶解于显影液,形成的图形与掩膜版相同 曝光波长 紫外

31、光刻胶300450 nm 深紫外光刻胶160280 nm 极紫外光刻胶EUV,13.5 nm 应用领域 PCB用光刻胶 主要分为干膜光刻胶、湿膜光刻胶、光成像阻焊油墨。技术壁 垒相对较低, 主要为中低端品种 面板光刻胶 分为彩色光刻胶与黑色光刻胶、LCD 触摸屏用光刻胶与TFT-LCD 正性光刻胶 半导体光刻胶 g 线光刻胶、i 线光刻胶、KrF光刻胶、ArF光刻胶、聚酰亚胺光 刻胶、掩膜板光刻胶等 其他用途 CCD摄像头彩色滤光片彩色光刻胶、触摸屏透明光刻胶、MEMS 光刻胶、生物芯片光刻胶等 ICIC载板:国内产能情况载板:国内产能情况 17 光刻胶:逐步突破,任重而道远光刻胶:逐步突破,

32、任重而道远 248nm及以上高端光刻胶为全球市场的主及以上高端光刻胶为全球市场的主 流流。SEMI的数据显示,2018年全球半导体 用光刻胶市场达到24亿美元,较2017年同 比增长20%。光刻胶配套试剂方面,2018 年全球光刻胶配套试剂市场达到28亿美元, 较2017年增长27%。 全球共有5家主要的光刻胶生产企业。其中, 日本技术和生产规模占绝对优势。 国内光刻胶生产商主要生产PCB光刻胶, 面板光刻胶和半导体光刻胶由于光刻胶的 技术壁垒较高,国内高端光刻胶市场基本 被国外企业垄断,特别是高分辨率的KrF和 ArF光刻胶,基本被日本和美国企业占据。 PCB光刻胶的技术要求较低,PCB光刻

33、胶在 光刻胶产品系列中属于较低端,目前国产 化率已达到50%;LCD光刻胶国产化率在 10%左右,进口替代空间巨大;IC光刻胶 与国外相比仍有较大差距,国产替代之路 任重道远。 国内半导体光刻胶技术和国外先进技术差 距较大,仅在市场用量最大的 G 线和 I 线 有产品进入下游供应链。KrF线和ArF线光 刻胶核心技术基本被国外企业垄断,国内 KrF已经通过认证,但还处于攻坚阶段;我 们乐观预计ArF光刻胶在2020年能有效突破 并完成认证。 资料来源:SEMI,国盛证券研究所 光刻胶主要生产企业国内半导体产品结构 ICIC载板:国内产能情况载板:国内产能情况 CMPCMP:突破重围,国产化启动

34、:突破重围,国产化启动 CMP 化 学 机 械 抛 光 ( Chemical Mechanical Polishing)工艺是半导体制 造过程中的关键流程之一,利用了磨损 中的“软磨硬”原理,即用较软的材料 来进行抛光以实现高质量的表面抛光。 通过化学的和机械的综合作用,从而避 免了由单纯机械抛光造成的表面损伤和 由单纯化学抛光易造成的抛光速度慢、 表面平整度和抛光一致性差等缺点。 CMP抛光材料主要包括抛光液、抛光垫、 调节器、清洁剂等,其市场份额分别占 比49%、33%、9%和5%。至2018年市场 抛光液和抛光垫市场分别达到了12.7和 7.4亿美元。 资料来源:Cabot Microe

35、lectronics官网公开资料,中国产业信息网,国盛证券研究所 全球CMP材料市场规模情况(亿美元)我国CMP材料市场规模情况(亿元) 18 CMP工艺工作原理CMP材料细分市场份额 ICIC载板:国内产能情况载板:国内产能情况 CMPCMP:突破重围,国产化启动:突破重围,国产化启动 而随各类芯片的技术的进步,抛光步骤也随之 增长,从而实现了抛光垫及抛光液用量市场的 持续增长。同时随着芯片制程的提高带动的抛 光材质技术要求的提升,以及整体半导体芯片 市场的复苏,我们可以预期到未来CMP市场的 量*量*价的多重提高。 目前市场上抛光垫目前主要被陶氏化学公司所 垄断,市场份额达到90%左右,其

36、他供应商还 包括日本东丽、3M、台湾三方化学、卡博特 等公司,合计份额在10%左右。抛光液方面, 目前主要的供应商包括日本Fujimi、日本 HinomotoKenmazai , 美 国 卡 博 特 、 杜 邦 、 Rodel、Eka、韩国ACE等公司,占据全球90% 以上的市场份额,国内这一市场主要依赖进口, 国内仅有部分企业可以生产,但也体现了国内 逐步的技术突破,以及进口替代市场的巨大。 资料来源:卡博特微电子,SEMI,公司招股说明书,国盛证券研究所 抛光垫主要生产企业 全球CMP抛光液和光刻胶去除剂主要生产厂商情况 19 CMP抛光步骤随逻辑芯片和存储芯片技术进步而增加抛光液主要生产

37、企业 公司名称公司简介 化学机械 抛光液 光刻胶 去除剂 安集科技 主营关键半导体材料的研发和产业化,已实现化学机械抛光液国产化。2018年营 收为2.48亿元,其中化学机械抛光液收入2.05亿元,光刻胶去除剂收入0.42亿元。 Cabot Microelectronics 全球领先的化学机械抛光液和第二大化学机械抛光垫供应商,2017年营收为5.07 亿美元,其中化学机械抛光液收入4.11美元。 Versum 公司拥有材料、交付系统和服务两大业务,2017年营收为11.27亿美元,其中材料 业务(包括先进材料和工艺材料)收入8.30亿美元。 Entegris 公司拥有特种化学品和工程材料、微

38、污染控制、先进材料处理三大业务部门, 2017年营收为13.43亿美元,其中特种化学品和工程材料业务部门收入4.85亿美元 (2019年1月28日,Entegris和Versum宣布合并)。 Fujimi 公司是合成精密研磨剂制造商,2017年营收357.88亿日元,其中半导体器件CMP研 磨剂收入146.21亿日元。 上海新阳公司主要产品为半导体领域专用的电子化学品及配套设备产品,2017年营收为 4.72亿元,其中化学材料收入1.79亿元。 ICIC载板:国内产能情况载板:国内产能情况 20 湿电子化学品:内资龙头效应显著湿电子化学品:内资龙头效应显著 湿电子化学品,也叫超净高纯试剂,为微

39、电子、光电子湿法工艺制程中 使用的各种电子化工材料。主要用于半导体、太阳能硅片、LED和平板 显示等电子元器件的清洗和蚀刻等工艺环节。按用途主要分为通用化学 品和功能性化学品,其中通用化学品以高纯溶剂为主,例如氧化氢、氢 氟酸、硫酸、磷酸、盐酸、硝酸等;功能性化学品指通过复配手段达到 特殊功能、满足制造中特殊工艺需求的配方类或复配类化学品,主要包 括显影液、剥离液、清洗液、刻蚀液等。 湿电子化学品目前广泛应用在半导体、平板显示、太阳能电池等多个领 域,湿电子化学品在半导体晶圆制程中应用于晶圆清洗、刻蚀、显影和 洗涤去毛刺等工艺,在晶圆领域制造和封测领域应用分布广。国际半导 体材料和设备组织(S

40、EMI)制定了5个超纯净试剂的国际分类标准,应 用领域的不同对超纯净试剂要求的等级也不同,半导体领域要求的等级 比平板显示和光伏太阳能电池领域的要求高,基本集中在SEMI3、G4的 水平,我国的超纯净试剂研发水平与国际水平上游差距,大多集中在G2 的水平。 全球的湿电子化学品市场大多被欧美和日本公司占据,其中欧美公司主 要有BASF、霍尼韦尔、ATMI、杜邦、空气产品公司,合计占比37%左 右;日本公司主要有关东化学、三菱化学、京都化工、住友化学、宇部 兴产、森田化学等,合计占比34%左右;台湾地区和韩国公司主要有台 湾东应化、台湾联士电子、鑫林科技、东友、东进等,合计占比17%左 右。国内企

41、业主要有浙江凯圣、湖北兴福、上海新阳、苏州晶瑞、江化 微、江阴润玛、杭州格仕达、贵州微顿品磷等,占全球市场10%左右, 技术等级主要集中在G2以下仅有少部分企业达到G4以上标准。 在众多工艺化学品企业中,上海新阳已成为先进封装和传统封装行业所 需电镀与清洗化学品的主流供应商,其超纯电镀硫酸铜电镀液已成功进 入中芯国际、海力士的28nm大马士革工艺制程,成为Baseline产品,进 入工业化量产阶段;湖北兴福电子材料有限公司磷酸、浙江凯圣氟化学 有限公司氢氟酸等也都在8-12英寸工艺认证中取得较好效果,即将投入 量产应用。 资料来源:SEMI,国盛证券研究所 SEMISEMI标准标准C1 Gra

42、de1C1 Grade1C7 Grade2C7 Grade2C8 Graade3C8 Graade3C12 Grade4C12 Grade4Grade5Grade5 金属杂质/(g/L)1001010.10.01 控制粒径/m1.00.50.50.2* 颗粒个数/(个/mL)25255双方协定* 适应IC线宽范围/m1.20.8-1.20.2-0.60.09-0.20.09 美国 SEMI 工艺化学品的国际标准等级 ICIC载板:国内产能情况载板:国内产能情况 21 电子特气:需求空间大,拉开进口替代序幕电子特气:需求空间大,拉开进口替代序幕 三氟化氮(NF3)是目前应用最广的电子特气, 占全

43、球电子气体产量约50%。NF3在卤化氮中 最稳定,是一种强氧化剂。在离子蚀刻时裂解 为活性氟离子,氟离子对硅化合物、钨化合物 有优异的蚀刻速率和选择性。并且,三氟化氮 在蚀刻时,蚀刻物表面不留任何残留物,是良 好的蚀刻、清洗剂。大量应用于半导体、液晶 和薄膜太阳能电池生产工艺中。 两个主要因素推进了我国电子特气的需求高速两个主要因素推进了我国电子特气的需求高速 增长增长。首先,近年来电子气体下游产业技术快 速更迭。例如,集成电路领域晶圆尺寸从6寸、 8寸发展到12寸甚至18寸,制程技术从28nm到 7nm;显示面板从LCD到刚性OLED再到柔性、 可折叠OLED迭代;光伏能源从晶体硅电池片 向

44、薄膜电池片发展等。下游产业的快速迭代让 这些产业的关键性材料电子特气的精细化程度 持续提升。并且,由于全球半导体、显示面板 等电子产业链不断向亚洲、中国大陆地区转移, 近年来以集成电路、显示面板为主的电子特气 需求快速增长。我国集成电路2010-2018年销 售额复合增速达20.8%,对电子特气的需求带 来了持续、强劲的拉动。 资料来源:林德化工,巨化集团有限公司,SEMI,IHS,国盛证券研究所 电子气体分种类份额占比电子特气在晶圆制造中的应用 我国集成电路产业销售额全球各地区OLED产能占比情况及预测 ICIC载板:国内产能情况载板:国内产能情况 22 电子特气:需求空间大,拉开进口替代序

45、幕电子特气:需求空间大,拉开进口替代序幕 然而,目前我国电子特气进口依赖度高,进口替代潜力较大。随着我国半导体、显示面板市场的快速扩张,包括电子特气在内的上游原材料实现进口替代意义 重大。目前我国电子特种气体市场呈寡头垄断格局,2018年外企占我国电子气体市场88%份额。我国电子气体领域目前的主要的外企包括美国空气化工集团、法 国液化空气集团、日本太阳日酸株式会社、美国普莱克斯、德国林德集团。国内主要企业包括中船718所、昊华黎明院等。目前我国电子特气企业产品供应仍较 为单一,但在政策扶持及下游需求的拉动下,我国电子特气企业体量、产品品种迅速发展,该领域进口替代已拉开序幕。 资料来源:前瞻产业

46、研究院,百度百科、华特气体招股说明书,国盛证券研究所,采用2018年财务数据 我国电子气体市场格局(2018年)电子特气行业国内外主要企业 企业名称企业名称 注册地注册地 简介简介 营收 (亿元)营收 (亿元) 净利润(亿元)净利润(亿元) 空气化工产品集团 美国 主要提供空分和工业气体以及相关的设备,为石化、 金属、电子和食品饮料等制造产业服务 279.06 51.77 液化空气集团 法国 世界最大的工业气体和医疗气体厂商之一 1663.59 165.84 太阳日酸 日本 日本最大工业气体制造商,市占率排名全球前 5 381.70 28.90 普莱克斯 美国 全球领先的工业气体专业公司,在全

47、球 50 个国家共 有约 27,000 名员工,于 1988 年进入中国市场 400.97 62.33 林德集团 德国 德国工业气体巨擘,运用领域涉及钢铁、化学加工、 食品加工、玻璃生产、电子等 1022.62 300.68 中船重工 718 所 中国 主要从事高能化学、三防技术、制氢、特种气体、石 油测井、精细化工、环境工程的国家科研单位 N/A N/A 昊华黎明院 中国 伴随“两弹一星”的需求诞生,参与了神州系列飞船、 嫦娥探月工程,目前电子特气产品以 NF3、SF6为主 N/A N/A 华特气体 中国 实现了近 20 个产品的进口替代,是中国特种气体国 产化的先行者。 8.18 0.68

48、 ICIC载板:国内产能情况载板:国内产能情况 23 电子特气:需求空间大,拉开进口替代序幕电子特气:需求空间大,拉开进口替代序幕 电子特种气体是集成电路、显示面板、光伏能源、 光纤光缆等电子产业加工制造过程中不可或缺的关 键材料,其市场规模保持高速发展。2010-2018年, 我国电子特气市场规模复合增速达15.3%,2018年 我国电子特气市场规模达121.56亿元。其中,半导 体制造用电子特气市场规模约45亿元。根据前瞻产 业研究院预测,2024年我国电子特种气体市场规模 将达到230亿元,2018-2024年复合增速将达11.2%。 电子特气将为中国新兴产业的发展注入新动力。 电子特气

49、按照用途可分为蚀刻及清洗气体电子特气按照用途可分为蚀刻及清洗气体、成膜气成膜气 体体、掺杂气体三大类掺杂气体三大类。在半导体集成电路中,电子 气体主要应用于蚀刻、掺杂、CVD、清洗等。在晶 圆制程中部分工艺涉及气体刻蚀工艺的应用,主要 涉及 CF4、NF3、HBr等;掺杂工艺即将杂质掺入 特定的半导体区域中以改变半导体的电学性质,需 要用到三阶气体B2H6、BF3以及五阶气体PH3 、 AsH3等;在硅片表面通过化学气相沉积成膜(CVD) 工艺中,主要涉及SiH4、SiCl4、WF6等。 在显示面板产业中,在薄膜工序中需要通过化学气 相沉积在玻璃基板上沉积薄膜,需要使用SiH4、 PH3、NF3 、NH3等。在干法蚀刻工艺中,需要在 等离子气态氛围中选择性腐蚀基材,需要用到SF6、 HCl、Cl2等;在LED产业中,外延技术需要高纯电 子特气包括高纯砷烷、高纯磷烷、高纯氨气,HCl 和Cl2常常用做蚀刻气;在太阳能光伏产业中,晶体 硅电池片生产中的扩散工艺需要用到POCl3,减反 射层等PECVD

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