芯片全产业链全景图谱(芯片全产业链剖析-材料篇)(1)

1、半导体材料市场格局

在整个半导体产业链中,材料处于产业链上游,是整个半导体行业的重要支撑,材料的质量好坏直接决定了芯片的质量高低。半导体材料可以分为前端晶圆(芯片)制造材料和后端封装材料,其中前端制造材料的增长率更高。

2019年全球半导体材料销售额约为521.4亿美元,其中中国大陆半导体材料需求全球第二,未来有进一步扩张的趋势。大陆拥有世界第二大的半导体材料市场,自给率却很低,仅为24.4%。在米国《瓦森纳协定》等的限制打击下,半导体材料的国产替代需求迫切,进程逐步加快。

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旺盛的市场需求以及广阔的国产替代空间,本土的半导体材料企业拥有天时地利,叠加政策上实打实的扶持,有望(必须)迎来黄金发展期,其中拥有核心技术的厂商拥有先发优势。

2、前端制造材料-硅片

在前端晶圆(芯片)制造过程中,每一个步骤都需要用到相应的材料,如芯片基材需要用硅片,光刻过程需要用到光刻胶、掩膜版,硅片清洗过程需要用的各种湿化学品,化学机械平坦化过程需要用的抛光液和抛光垫等,都属于半导体材料。

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在这其中,硅片是成本占比最高、市场规模最大的部分。中国大陆是世界第一大硅片需求市场,然而自给率极低。

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硅片是以硅作为原材料,通过拉单晶制作成硅棒,然后切割而成的。硅材料拥有介于导体与绝缘体中间的元素属性,主要应用在化学,光伏,电子等领域。

其中电子领域所用的半导体硅片皆为单晶硅片,形状圆型,硅片直径有 150mm(6寸晶圆),200mm(8寸晶圆)和 300mm(12寸晶圆),其中12寸晶圆目前的需求最大、增速最快。晶圆尺寸直径越大生产难度越高,自给率越低。

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在纯度方面,半导体用单晶硅片在 9N-11N左右,纯度要求最低是光伏单晶硅片的1000倍。(9N即99.9999999%、11N即99.999999999%)

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新修订版《瓦森纳协定》对 300mm直径硅晶圆的切割,研磨,抛光,包括 在晶圆平整度方面进行了技术限制。新的限制主要针对16nm及以下制程的硅片技术,对于先进制程的发展起到至关重要的作用。

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在新限制背景下,本土玩家需要加速国产替代进程。目前本土厂商已有量产8寸晶圆的能力,而12寸晶圆的产能大部分正在规划中。

注:《瓦森纳协定》又称瓦森纳安排机制,全称为《关于常规武器和两用物品及技术出口控制的瓦森纳协定》 ,目前共有包括美国、日本、英国、俄罗斯等40个成员国。尽管“瓦森纳安排”规定成员国自行决定是否发放敏感产品和技术的出口许可证,并在自愿基础上向“安排”其他成员国通报有关信息。但“安排”实际上完全受美国控制。当“瓦森纳安排” 某一国家拟向中国出口某项高技术时,美国甚至直接出面干涉,如捷克拟向中国出口“无源雷达设备”时,美便向捷克施加压力,迫使捷克停止这项交易。

3、相关本土厂商

沪硅产业(688126):研发投入拖累业绩,国产龙头未来可期(中信建投研报)

1、公司作为中国大陆规模最大的半导体硅片制造企业之一,率先实现了300mm半导体硅片规模化销售,突破了多项关键核心技术,打破了我国300mm半导体硅片国产化率几乎为0%的局面,推进了我国半导体关键材料生产技术国产替代进程。子公司上海新昇300mm生产线产能从2018年10万片/月提升到2019年15万片/月,同比增长50%,规模化生产能力进一步提高。

2、公司300mm大硅片和200mm及以下半导体硅片(含SOI硅片)2019年已通过认证的累计客户数量均大幅增加,用于28nm逻辑芯片和64层3D-NAND等先进制程的300mm半导体硅片通过认证,用于14nm先进制程的硅片产品已处于研发阶段,公司利润增长点持续增加,未来发展可期。

3、公司研发投入、设备投入较高,短期经营仍处于亏损状态。

中环股份(002129):增发投入半导体硅片项目,参与中芯国际战略认购(华西证券、浙商证券等研报)

1、公司是全球光伏单晶硅片的技术引领者,主要侧重于新能源行业。从 2016 年开始,公司在半导体材料的收入逐年增加,在半导体材料的毛利率方面也逐年提高。

2、公司曾承接国家02专项“大直径区熔硅单晶及国产设备产业化”项目,是全球第三家拥有8英寸区熔(FZ 法)硅片量产能力的企业,目前公司区熔产片及区熔单晶生长技术已全面达到国际领先水平。

注:02专项,即:《极大规模集成电路制造技术及成套工艺》项目,因次序排在国家重大专项所列16个重大专项第二位,在行业内被称为“02专项”。

3、公司出资2亿参与中芯国际战略认购,并且增发募集50亿投入扩大8寸、12寸半导体硅片业务的方案获批,进一步加大在半导体硅片产业链的地位。公司深度捆绑中芯国际,半导体业务有望加速发展。

有研新材:大硅片新玩家(浙商证券研报)

1、子公司有研半导体目前主要从事硅材料的研究、开发、生产与经营,提供相关技术开发、技术转让和技术咨询服务。主要产品包括集成电路用 5-12 英 寸硅单晶及硅片、功率集成电路用 5-8 英寸硅片、3-6 英寸区熔硅单晶及硅片、集成电路工艺设备用超大直径硅单晶及硅部件等。

2、子公司在山东德州投资设立硅片生产基地,总投资额80亿。其中一期项目为 18 亿元,二期投资为 62 亿元,一期目标是新建 8 英寸硅片生产线,产能规划为月产 15 万片硅片。二期重点建设 12 寸硅片生产线,月产能为 12 英寸 30 万片硅片。

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