国产化替代势在必行 2020年中国半导体材 料行业发展报告 前 瞻 产 业 研 究 院 出 品 01 半导体材料行业发展环境 02 半导体材料行业发展现状 03 半导体材料细分市场现状 04 半导体材料发展前景展望 01 半导体材料行业发展环境 1.1 行业定义及特性 1.2 行业政策环境 1.3 行业资本环境 1.4 行业需求环境 1.1.1 半导体材料是半导体产业的基石 半导体材料是一类具有半导体性能、可用来制作半导体器件和集成电路的电子材料。半导体材料按应用环节划分为前端晶圆 制造材料和后端封装材料两大类。 半导体材料主要细分产品情况 材料类型 制造材料 封装材料 主要材料 主要用途 硅片 晶圆制造的基底材料 溅射靶材 芯片中制备薄膜的元素级材料通过磁控进行精准放置 CMP抛光液和抛光垫 通过化学反应与物理研磨实现大面积平坦化 光刻胶 将掩模版上的图形转移到硅片上的关键材料 高纯化学试剂 晶圆制造过程进行湿法工艺 电子气体 氧化，还原，除杂 化合物半导体 新一代的半导体材料 封装基板 保护芯片、物理支撑、连接芯片与电路板、散热 引线框架 保护芯片、物理支撑、连接芯片与电路板 陶瓷封装体 绝缘打包 键合金属线 芯片和引线框架、基板间连接线 资料来源：《集成电路产业全书》 前瞻产业研究院整理 1.1.2 半导体材料行业特性分析：进入壁垒较高 半导体材料行业细分领域广，进入壁垒较高，具备技术密集、资本密集、技术更新换代快、下游客户认证壁垒高等特点，因 此半导体材料行业整体集中度较高。 技术密集 资金密集 半导体材料生产涉及切割、掩膜、刻蚀、激光 技术密集型行业需要投入大量的研发人力、研发 打码、化学机械抛光、光刻、显影、溅射、沉 资金，这些都需要充足的资本来保障企业的运营 积、纯化等较多先进工艺，对技术要求较高 进入壁垒较高 下游客户认证壁垒高 技术变革快 下游为半导体企业，客户对技术保密、供货稳 半导体行业遵循摩尔定律，对半导体材料的需求 定、高品质等多方面有严格的要求，一般不会 变化快，企业需要不断创新、学习新技术来满足 轻易更换材料供应商 市场需求；半导体材料已经从第一代半导体材料 过渡到第三代半导体材料 资料来源：兴业证券 前瞻产业研究院整理 1.1.3 半导体材料：逐渐从第一代过渡到第三代 随着半导体产业的发展，半导体材料也在逐渐发生变化，已经从第一代半导体材料过渡到第三代半导体材料。第三代半导体 材料在半导体照明、新一代移动通信、智能电网、高速轨道交通、新能源汽车、消费类电子等领域拥有广阔的应用前景，是 支撑信息、能源、交通、国防等产业发展的重点新材料。目前全球各国均在加大马力布局第三代半导体领域，但我国在宽禁 带半导体产业化方面进度还比较缓慢，宽禁带半导体技术亟待突破。 第一代半导体材料 主要是指硅（Si）、锗元素（Ge）半导体材料 第二代半导体材料 化合物半导体材料，如砷化镓、锑化铟 三元化合物半导体，如GaAsAl、GaAsP 固溶体半导体，如Ge-Si、GaAs-GaP 第三代半导体材料 主要以碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）、氧化锌 （ZnO）、金刚石、氮化铝（AlN）为代表的宽禁带 （Eg》2.3eV）半导体材料 玻璃半导体，如非晶硅、玻璃态氧化物半导体 有机半导体，如酞菁、酞菁铜、聚丙烯腈 在各类分立器件和应用极为普遍的集成电路、电子 信息网络工程、电脑、手机、电视、航空航天、各 类军事工程和迅速发展的新能源、硅光伏产业中都 得到了极为广泛的应用 主要用于制作高速、高频、大功率以及发光电子器 件，是制作高性能微波、毫米波器件及发光器件的 优良材料。因信息高速公路和互联网的兴起，还被 广泛应用于卫星通讯、移动通讯、光通信和GPS导航 等领域 被广泛应用于光电子器件、电力电子器件等领域， 以其优异的半导体性能在各个现代工业领域发挥重 要革新作用，应用前景和市场潜力巨大 资料来源：前瞻产业研究院整理 1.1.3 半导体材料：逐渐从第一代过渡到第三代 随着半导体产业的发展，半导体材料也在逐渐发生变化，已经从第一代半导体材料过渡到第三代半导体材料。第三代半导体 材料在半导体照明、新一代移动通信、智能电网、高速轨道交通、新能源汽车、消费类电子等领域拥有广阔的应用前景，是 支撑信息、能源、交通、国防等产业发展的重点新材料。目前全球各国均在加大马力布局第三代半导体领域，但我国在宽禁 带半导体产业化方面进度还比较缓慢，宽禁带半导体技术亟待突破。 第一代半导体材料 主要是指硅（Si）、锗元素（Ge）半导体材料 第二代半导体材料 化合物半导体材料，如砷化镓、锑化铟 三元化合物半导体，如GaAsAl、GaAsP 固溶体半导体，如Ge-Si、GaAs-GaP 第三代半导体材料 主要以碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）、氧化锌 （ZnO）、金刚石、氮化铝（AlN）为代表的宽禁带 （Eg》2.3eV）半导体材料 玻璃半导体，如非晶硅、玻璃态氧化物半导体 有机半导体，如酞菁、酞菁铜、聚丙烯腈 在各类分立器件和应用极为普遍的集成电路、电子 信息网络工程、电脑、手机、电视、航空航天、各 类军事工程和迅速发展的新能源、硅光伏产业中都 得到了极为广泛的应用 主要用于制作高速、高频、大功率以及发光电子器 件，是制作高性能微波、毫米波器件及发光器件的 优良材料。因信息高速公路和互联网的兴起，还被 广泛应用于卫星通讯、移动通讯、光通信和GPS导航 等领域 被广泛应用于光电子器件、电力电子器件等领域， 以其优异的半导体性能在各个现代工业领域发挥重 要革新作用，应用前景和市场潜力巨大 资料来源：前瞻产业研究院整理 1.2.1 政策环境：新政出台利好半导体材料行业发展 2020年8月4日，国务院发布《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》，首次明确提出鼓励我国本土半 导体材料和装备产业的发展，通过财税、投融资等组合政策，改善半导体材料企业经营环境，推动半导体材料行业加速发展。 财税政策 • 国家鼓励的集成电路设计、装备、材料、封装、测试企业和软件企业，自获利年度起，第一年至第二年免征 企业所得税，第三年至第五年按照25%的法定税率减半征收企业所得税 投融资政策 • 鼓励符合条件的集成电路企业和软件企业发行企业债券、公司债券、短期融资券和中期票据等，拓宽企业融 资渠道，支持企业通过中长期债券等方式从债券市场筹集资金 IPO政策 • 大力支持符合条件的集成电路企业和软件企业在境内外上市融资，加快境内上市审核流程，鼓励支持符合条 件的企业在科创板、创业板上市融资，通畅相关企业原始股东的退出渠道 研究开发政策 • 聚焦高端芯片、集成电路装备和工艺技术、集成电路关键材料等关键核心技术研发，不断探索构建社会主义 市场经济条件下关键核心技术攻关新型举国体制 资料来源：《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》 前瞻产业研究院整理 1.2.2 政策环境：我国半导体产业规划稳步推进 半导体是信息技术产业的核心，是支撑经济社会发展和保障国家安全的战略性、基础性和先导性产业。当前，全球半导体产 业正进入重大调整变革期，我国半导体产业也迎来发展的重要战略机遇期和攻坚期，为推动我国半导体产业的发展，国务院 出台《国家集成电路产业发展推进纲要》对半导体产业的发展进行如下规划： 中国集成电路产业发展规划 2015 2030 2020 32／28纳米（nm）制造工艺实 集成电路产业与国际先进水平的差距逐步 集成电路产业链主要环节达 现规模量产，中高端封装测试 缩小，全行业销售收入年均增速超过20％， 到国际先进水平，一批企业 销售收入占封装测试业总收入 16／14nm制造工艺实现规模量产，封装测 进入国际第一梯队，实现跨 比例达到30％以上，65－45nm 试技术达到国际领先水平，关键装备和材 越发展 关键设备和12英寸硅片等关键 料进入国际采购体系，基本建成技术先进、 材料在生产线上得到应用 安全可靠的集成电路产业体系 资料来源：《国家集成电路产业发展推进纲要》 前瞻产业研究院整理 1.2.3 政策环境：各地积极打造半导体产业链 目前，长三角地区是我国半导体产业重点聚集区；深圳市则是珠三角地区集成电路产业发展之首，京津冀及中西部地区的半 导体产业也正加快发展布局，为响应国家半导体产业发展要求，各地针对当地的实际情况制定了相应的半导体产业相关发展 扶持政策和发展规划，具体规划情况如下： 全国主要地区半导体产业发展规划 区域 注：颜色越深的地区半导体产业越发达 主要城市的规划情况 长三角 上海市到2020年2000亿元；江苏省到2020年3000亿元； 南京市到2020年500亿元，到2025年2000亿元； 无锡市到2019年底1000亿元；浙江省到2020年1000亿元； 杭州市到2020年底500亿元；宁波市到2019年底300亿元，到2025年1000 亿元；安徽省到2021年1000亿元；合肥市到2020年500-1000亿元 珠三角 广州市到2022年1000亿元；深圳市到2023年2000亿元； 珠海市到2021年设计100亿元 中西部 湖北省到2020年1000亿元；武汉市到2020年光谷芯片产业800亿元； 湖南省到2020年400亿元；四川省到2020年1000亿元，到2022年1500亿元； 重庆市到2022年1000亿元；陕西省到2020年1200亿元； 西安市到2021年1000亿元 京津冀 天津市到2020年600亿元； 河北省到2020年全省集成电路产业主营业务收入年均增速30%以上； 石家庄市到2020年全市集成电路产业实现主营业务收入年均增长30%以上 资料来源：各省市人民政府官网 前瞻产业研究院整理 1.3.1 资本环境：资本为半导体材料行业发展助力 2014年9月，国家集成电路产业投资基金（大基金）成立，用于支持我国半导体产业发展。目前大基金一期募集资金已投资 完毕，总规模1387亿元，公开投资公司23家，未公开投资公司29家，累计有效投资项目达70个左右，重点投资集成电路芯片 制造业，兼顾芯片设计、封装测试、设备和材料等产业，实施市场化运作、专业化管理。其中半导体材料投资额为占总投资 额的比重仅为1%左右，获大基金一期投资的半导体材料企业情况如下： 中国大基金一期半导体材料投资标的（单位：亿元，%） 公司 半导体业务 出资金额（亿元） 持股比例（%） 上海硅产业集团 大硅片 7.0 30.48% 雅克科技 电子特气、光刻胶、封装用硅微粉等 5.5 5.73% 鑫华半导体 大硅片 5.0 49.02% 中巨芯科技 湿化学品、电子特气 3.9 39% 安集科技 CMP抛光液、光刻胶去除剂 1.1 11.57% 世纪金光半导体 宽禁带半导体晶体材料 0.3 11.11% 烟台德邦科技 胶粘剂、胶带 0.2 27.30% 飞凯材料 湿化学品、光刻胶、封装材料等 4.4（大基金出资19.80%） 6.92% 晶瑞股份 湿电子化学品、光刻胶 1.3（大基金出资45.09%） 4.99% 资料来源：公司公告 电子工程世界 前瞻产业研究院整理 1.3.2 资本环境：大基金二期进一步加码半导体材料领域 2019年10月22日，国家大基金二期成立，注册资本高达 2041.5亿元，，较一期 987.2亿元有显著提升。与大基金一期主要 投资晶圆制造不同，大基金二期的投资将向半导体产业链上游的半导体材料领域倾斜，具体包括大硅片、掩膜版、靶材、光 刻胶、抛光垫和湿电子化学品等半导体材料等。 中国大基金二期投资布局规划 支持龙头企业做大做强 产业聚集 抱团发展 持续推进国产材料下游应用 首期基金主要完成产业布局，二期基金 推动建立专属的集成电路装备产业园 将对在刻蚀机、薄膜设备、测试设备和 区，吸引装备零部件企业集中投资研 充分发挥基金在全产业链布局的优势， 清洗设备等额域已布局的企业保特高强 发中心或产业化基地，实现产业资源 持续推进装备与集成电路制造、封测 度的持续支持，推动龙头企业做大做强， 和人才的聚集，加强上下游联系交流。 企业的协同，加强基金所投企业间的 形成系列化，成套化装备产品 提升研发和产业化配套能力，形成产 上下游结合，加速装备从验证到“批 业聚集合力 量采购”的过程，为本土装备材料企 对照《纲要》继续填补空白，加快开展 光刻机、化学机械研磨送备等核心设备 积极推动国内外资源整合、重组，壮 以及关键零部件的投资布局，保障产业 大骨干企业。培育中国大陆“应用材 链安全 料”或“东京电子”的企业苗子 继续推进国产装备材料的下游应用。 业争取更多的市场机会 资料来源：公开资料 前瞻产业研究院整理 1.4.1 需求环境：终端需求旺盛 半导体市场规模快速扩张 近年来，随着信息科技的飞速发展，我国对半导体需求越来越多，我国已经成为全球最大的半导体消费国，半导体消费量占 全球消费量的比重超过40%。根据中国半导体行业协会统计，2019年中国半导体产业市场规模达7562亿元，同比增长15.77%。 2020年H1，中国集成电路产业销售额为3539亿元，同比增长16.1%。 2007-2020年中国半导体行业市场规模及增长情况情况（单位：亿元，%） 9000 0.5 8000 7000 7562.3 35.8% 28.4% 24.8% 24.3% 6000 16.2% 19.7% 11.6% 5000 4000 1246.8 5411.3 0.3 20.7% 15.8% 16.1% 3539 3015.4 1109.13 1933.7 2158.5 0.2 0.1 3609.8 -11.0% 1251.3 20.1% 6532 4335.5 -0.4% 3000 2000 20.2% 0.4 0 2508.5 -0.1 1424 1000 -0.2 0 -0.3 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 集成电路销售额（亿元） 2015 2016 2017 2018 2019 2020H1 增长率（%） 资料来源：中国半导体行业协会 前瞻产业研究院整理 1.4.2 需求环境：中国半导体制造领域存在短板 目前，我国在芯片设计领域已经取得诸多突破，芯片设计水平位列全球第二，根据中国半导体行业协会统计，2019年我国集 成电路设计行业销售额已突破3000亿元，占集成电路产业销售额的比重达40.51%；集成电路制造占比约28.42%。但我国芯片 制造主要存在三大短板：核心原材料不能自己自足、芯片制造工艺尚弱、关键制造装备依赖进口。 2019年中国半导体产业结构（单位：亿元，%） 封装, 2349.7, 31.07% 设计, 3063.5, 40.51% 中国芯片制造三大短板 核心原材料不能 自己自足 关键制造装备 依赖进口 芯片制造工艺 尚弱 制造, 2149.1, 28.42% 资料来源：中国半导体产业协会 前瞻产业研究院整理 1.4.3 需求环境：我国半导体产业国产替代空间巨大 相较于庞大的半导体市场规模，我国产品的自给率非常低。根据CSIA公布的数据显示，2020年上半年，我国集成电路销售额 为3539亿元；然而，根据中国海关总署公布的数据显示，2020年上半年我国集成电路产品进口额达1546.1亿美元，远高于本 土集成电路销售额。由此可以看出，我国半导体国产替代空间巨大。 2015-2020年H1中国集成电路进口额（单位：亿美元，%） 2015-2020年H1中国集成电路销售额（单位：亿元，%） 7562.3 8000 24.8% 7000 6000 20.1% 5000 4000 5411.3 30% 2500 15.8% 16.10% 3539 3000 20% 15% 1000 0 2018 中国集成电路销售额（亿元） 2019 2020H1 同比（%） 20% 19.9% 16.1% 15% 12.20% 1546.1 10% 1500 1000 5% 500 0% 2017 2298.6 2603.9 25% 3055.5 2000 10% 2000 2016 2669.3 25% 20.7% 3609.8 3120.9 3000 6532.0 4335.5 2015 3500 5% 0% -2.1% -2.5% 0 -5% 2015 2016 2017 2018 中国集成电路进口额（亿美元） 2019 2020H1 同比（%） 资料来源：中国半导体产业协会（左） 中国海关总署（右） 前瞻产业研究院整理 1.4.4 需求环境：美国制裁加剧倒逼中国半导体国产化 美国自2017年开始就提出中国半导体威胁论，自2018年“中兴事件”起，美国采取一系列措施制裁中国芯片企业发展，2020 年5月15日，美国政府再次发动针对华为的制裁措施，与2019年措施不同，新措施重点打压中国芯片行业最薄弱的制造环节， 要求芯片制造商（台积电、中芯国际）不能采用美国公司的工具生产华为所用零部件。“芯片战争”愈演愈烈，我国半导体 国产化迫在眉睫。 美国对中国半导体行业制裁事件汇总 时间 机构 文件/行动 主要内容/政策导向 2017/1/1 总统科学技术咨询委员会 《确保美国半导体的领导地位》 指出中国的半导体的发展对美国己经构成了“威胁” 2018/4/1 商务部 中兴事件 禁止美国企业向中兴销售零部件，7月达成和解 2018/8/1 国会 国防授权法案 限制政府采购华为、中兴、海康、大华生产设备 2018/8/1 商务部 宣布限制44家企业的技术出口 包括航天科工、中国电科、部分关联和下属企业 2018/9/1 总统特朗普 扩大课税范围 对中国的2000亿货物加征10%的关税 2018/11/1 商务部 宣布制裁晋华 禁止美国企业向晋华销售零部件 2019/1/1 商务部 对华为提出刑事指控 向加拿大发出引渡孟晚舟的正式文件 2019/5/1 商务部 宣布将华为加入实体名单 禁止所有美国企业采购华为产品 2020/5/15 商务部 使用美国技术的外国公司在向华为或海思 禁止使用美国技术的芯片制造企业（台积电等）向华为提 等供应芯片之前，要求获得美国许可证 供芯片 资料来源：美国商务部 公开资料 前瞻产业研究院整理 02 半导体材料行业发展现状 2.1 半导体产业链 2.2 全球半导体材料行业发展现状 2.3 中国半导体材料行业发展现状 2.4 半导体及半导体材料产业迁移路径 2.1 半导体产业链：上游材料供应品类繁多 半导体产业链具体包括上游供应、中游制造和下游应用。其中，半导体材料处于上游供应环节，材料品类繁多，按制造流程 可细分为前端制造材料和后端封装材料。 上游供应 生产设备 单晶炉 氧化炉 原材料 前端 制造材料 后端 封装材料 硅片 封装基板 中游制造 下游应用 制造流程 通信设备 IC设计 计算机 IC制造 电子特气 引线框架 CVD设备 PVD设备 光刻胶 光掩膜版 抛光材料 湿制程设备 内存设备 IC封测 键合金丝 汽车电子 陶瓷封装材料 产品类型 工业电子 湿电子化学品 光刻机 其他 切割材料 集成电路 分立器件 其他 光电子器件 传感器 靶材 其他 其他 资料来源：前瞻产业研究院整理 2.2.1 全球半导体现状：疫情未对半导体市场产业显著影响 根据世界半导体贸易统计（WSTS）数据，2011-2020年全球半导体市场规模呈波动变化趋势，2017-2018年连续两年保持高速 增长后，受中美贸易问题、下游消费电子市场疲软等影响，2019年全球半导体市场规模为4123.07亿美元，同比下降12.05%， 主要体现在存储芯片市场的下行。2020年上半年，全球半导体产业市场规模为2081.6亿美元，同比增长 5.98%，疫情未对半 导体产业产生显著影响，仅欧洲地区半导体市场规模连续6个月较上年同期均下滑。 6000 0.3 21.62% 5000 3000 2995.2 2915.6 3055.8 3358.4 3351.7 0.15 3389.3 13.72% 5.98% 9.90% 2081.6 4.81% 2000 0.2 4123.07 4122.2 4000 0.25 4687.78 -0.20% 0.05 0 1.12% -0.05 -2.66% 1000 0.1 -0.1 -12.05% 0 -0.15 2011年 2012年 2013年 2014年 2015年 2016年 全球半导体市场规模（亿美元） 2017年 2018年 2019年 2020年H1 增长率（%) 资料来源： 世界半导体贸易统计（WSTS) 前瞻产业研究院整理 2.2.2 全球半导体产品竞争格局：集成电路市场份额约80% 半导体按照其功能结构分类，通常可以分为集成电路、分立器件、光电器件及传感器四大类，其中集成电路又可被细分为模 拟电路、逻辑电路、处理器芯片及存储芯片。在2019年全球4123.07亿美元的半导体销售额中，集成电路共计3333.54亿美元， 占比达80.85%；光电器件、分立器件和传感器分别占比10.08%、5.79%、3.28%。 2019年半导体产品结构分布情况（单位：%） 模拟电路 13.08% 处理器芯片 16.11% 传感器 3.28% 光电器件 10.08% 分立器件 5.79% 2008-2019年全球集成电路占半导体比重变化（单位：%） 其他 83.9% 84.1% 82.5% 81.7% 82.4% 82.6% 81.9% 81.6% 83.3% 83.9% 80.85% 73.7% 逻辑电路 25.84% 存储芯片 25.82% 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 资料来源： 世界半导体贸易统计（WSTS) 前瞻产业研究院整理 2.2.3 全球半导体材料现状：2019年市场规模约521.4亿美元 根据国际半导体产业协会（SEMI）发布数据，2011-2019年全球半导体材料行业市场规模呈波动变化趋势；对比半导体和半 导体材料市场规模变化情况来看，波动趋势基本趋同。受半导体产业整体大环境影响，2019年，全球半导体材料行业市场规 模约521.4亿美元，同比下降1.12%；其中，前端晶圆制造材料小幅下降0.4%；封装材料同比下降2.3%。 600 500 527.3 478.4 13.90% 448 434.6 440.4 432.9 0.25 521.4 469.4 428.2 400 0.2 0.15 9.62% 0.1 12.33% 300 0.05 -1.12% 1.33% 200 -6.35% -1.70% -2.99% -1.09% 0 -0.05 100 -0.1 0 -0.15 2011年 2012年 2013年 2014年 全球半导体材料市场规模（亿美元） 注：图中数据为根据SEMI调整后披露数据逐年追溯调整。 2015年 2016年 半导体材料增长率（%) 2017年 2018年 2019年 半导体行业增长率（%） 资料来源:国际半导体产业协会(SEMI) 前瞻产业研究院整理 2.2.4 半导体材料是半导体产业的重要组成之一 从产业链各环节来看，半导体材料是生产集成电路、光电子器件等的重要材料，主要用于IC制造和IC封装环节中。从全球半 导体材料市场规模占全球半导体市场规模比重来看，2011-2019年整体呈下降趋势，近7年比重均小于15%。半导体材料是半 导体产业的重要组成之一，但整体贡献度不足50%，这也解释了上图中，半导体材料的增减幅小于半导体行业的增减幅。 15.97% 15.37% 14.22% 13.11% 2011年 2012年 2013年 2014年 12.92% 2015年 12.65% 12.63% 2016年 11.39% 11.25% 2017年 2018年 2019年 资料来源: WSTS SEMI 前瞻产业研究院整理 2.2.5 产品竞争格局（前端VS后端）：前端制造市场份额上升 根据半导体制造流程分为IC设计、IC制造、IC封装，对应的半导体可细分为前端制造（晶圆制造）材料和后端封装材料。根 据SEMI统计数据，2011-2019年，晶圆制造材料整体呈上升趋势，封装材料整体呈下降趋势；2011年，晶圆制造材料与封装 材料市场份额平分秋色，占比均在50%左右，而2019年，晶圆制造材料占比上升至63.1%，封装材料下降至36.9%。 330 328 278 242 236 234 214 242 228 207 240 198 36.9% 247 193 49.4% 182 191 197 192 63.1% 50.6% 2011 2012 2013 2014 2015 晶圆制造材料（亿美元） 2016 2017 2018 封装材料（亿美元） 2019 2011 2012 2013 2014 2015 晶圆制造材料（%） 2016 2017 2018 2019 封装材料（%） 资料来源: SEMI 前瞻产业研究院整理 2.2.6 地区竞争格局：中国台湾连续10年成为半导体材料最大消费地 根据SEMI统计数据，2019年，中国台湾半导体材料市场规模约113.4亿美元，占比约21.75%；韩国88.3亿美元，占比约 16.94%；中国大陆地区为86.9亿美元，占比约16.67%；其次为日本、北美和欧洲地区。中国台湾地区凭借其庞大的晶圆代工 厂和先进的封装基础，到2019年中国台湾连续第十年成为全球半导体材料的最大消费地区。 7.17 6.76 6.39 6.09 5.39 5.81 6.21 6.05 2.95 3.07 3.01 3.07 3.03 3.36 3.89 3.89 4.75 4.75 5 4.97 4.87 5.29 5.73 5.62 6.76 7.04 7.8 7.7 8.24 7.29 7.01 6.56 5.5 5.7 6.01 6.08 6.8 7.63 8.52 8.69 7.22 6.94 7.03 7.09 6.77 7.51 8.94 8.83 中国台湾, 21.75% 南韩, 16.94% 中国大陆, 16.67% 日本, 14.77% 北美, 10.78% 欧洲, 7.46% 8.97 8.96 9.6 9.42 9.2 10.3 11.62 11.34 2012年 2013年 2014年 2015年 2016年 2017年 2018年 2019年 中国台湾 南韩 中国大陆 日本 北美 欧洲 其他地区 注：其他地区指新加坡、马来西亚、菲律宾、东南亚等其他地区和其他较小的全球市场。 2012年 2013年 中国台湾 2014年 南韩 2015年 2016年 2017年 2018年 中国大陆 日本 北美 欧洲 2019年 其他地区 资料来源: SEMI 前瞻产业研究院整理 2011-08-01 2011-09-16 2011-11-09 2011-12-26 2012-02-20 2012-04-10 2012-05-29 2012-07-16 2012-08-30 2012-10-23 2012-12-07 2013-01-28 2013-03-21 2013-05-14 2013-07-03 2013-08-19 2013-10-14 2013-11-28 2014-01-15 2014-03-10 2014-04-25 2014-06-16 2014-07-31 2014-09-17 2014-11-10 2014-12-25 2015-02-12 2015-04-08 2015-05-26 2015-07-13 2015-08-27 2015-10-22 2015-12-08 2016-01-25 2016-03-17 2016-05-05 2016-06-23 2016-08-09 2016-09-27 2016-11-18 2017-01-05 2017-02-28 2017-04-18 2017-06-07 2017-07-24 2017-09-07 2017-10-31 2017-12-15 2018-02-01 2018-03-27 2018-06-06 2018-07-24 2018-09-07 2018-11-01 2018-12-18 2019-02-12 2019-03-29 2019-05-21 2019-07-08 2019-08-22 2019-10-16 2019-12-02 2020-01-17 2020-03-12 2020-04-29 2020-06-18 2020-08-06 2.3.1 中国半导体材料行业：行业活跃度较高 从2011-2020年中国半导体材料行业的申万指数变化情况来看，行业活跃度走势整体上行；2020年，受新基建（5G、数据中 心等）建设进程的推进，半导体材料行业活跃度显著升高，20120年8月14日，半导体材料行业活跃度达4036.8。 5000 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 申万三级指数：半导体材料 资料来源: 东方财富 前瞻产业研究院整理 2.3.2 中国半导体材料行业：2019年市场规模达86.9亿美元 根据SEMI统计数据，2012-2019年，中国半导体材料市场规模逐年增长，从2012年的55亿美元增长至2019年的86.9亿美元， 复合增长率为5.88%。在全球半导体材料下行趋势下（2019年，全球半导体材料市场规模同比下降1.12%），中国大陆是唯一 半导体材料市场规模增长的地区，2019年中国大陆地区半导体材料市场规模同比增长2.0%。 120 11.84% 12.21% 0.14 11.66% 100 85.2 86.9 0.1 76.3 80 60 0.12 55 57 60.1 60.8 68 0.08 5.44% 0.06 3.64% 40 0.04 20 2.00% 1.16% 0.02 0 0 2012年 2013年 2014年 2015年 2016年 中国半导体材料市场规模（亿美元） 注：图中为中国大陆地区市场规模。 2017年 2018年 2019年 中国增长率（%） 资料来源: SEMI 前瞻产业研究院整理 2.3.3 中国半导体材料行业：占全球地位逐步上升 从中国半导体材料市场规模占全球比重的变化情况来看，2012-2019年比重逐年增长，从2012年的12.28%增长至2019年的 16.67%，排名全球第三。这主要是由于：第一，国内企业技术水平的不断提升，部分材料已经能实现国产化替代。第二，全 球半导体产业的迁移，全球半导体产业从美国、日本等向韩国、中国台湾，并进一步向中国大陆地区迁移，半导体材料作为 半导体产业的重要组成部分之一也同步发生转移，中国成为半导体材料主战场之一。 12.28% 2012年 13.12% 13.65% 14.04% 2013年 2014年 2015年 注：图中为中国大陆地区市场规模。 15.88% 16.25% 16.16% 16.67% 2016年 2017年 2018年 2019年 资料来源: SEMI 前瞻产业研究院整理 2.3.4 中国半导体材料行业：晶圆厂投资扩产加速拉动需求增长 2017年以来，中国大陆晶圆厂进入资本开支高峰期 据SEMI统计，2017-2020年全球投产的62座晶圆厂， 有26座设于中国大陆，占全球总数的42%。大陆晶圆 2019-2020年中国12英寸晶圆厂投资扩产情况（单位：千片/月） 公司 合肥长鑫 三星电子 长江存储 厂产能加速扩张将带动我国半导体材料需求增长 紫光集团 2019-2020年中国8英寸晶圆厂投资扩产情况 （单位：千片/月） SK海力士 华虹宏力 中芯国际 广州粤芯 中电海康 时代芯存 公司 新增设计产能（千片/月） 投产/量产时间 中芯国际 / 2020年投产 赛莱克斯 20 2020年投产 弘芯半导体 江苏中璟 / 2019年投产 intel 积塔半导体 60 2020年投产 三星 燕东微电子 50 2019年投产 美国AOS 芯恩集成 新增设计产能（千片/月） 125 100 100 100 100K（一期） 300K（三期） 100 50 40 35 30 30 100（年产） 45 45 40 60 70 20 10-40 投产/量产时间 2019年2月量产 2019年底量产 2020年6月造产 2019年2月量产 2020年投产 2020年投产 2021投产 2019年4月量产 2020年投产 2020年投产 2019年投产 在建 在建 2020投产 2021投产 2019年投产 2019年投产 2021年投产 2019年投产 2019年投产 资料来源：SEMI WSTS 前瞻产业研究院整理 2.4.1 全球半导体产业迁移：向亚太地区转移趋势显著 根据WSTS数据，对比2003年、2011年和2019年各地区半导体市场规模及其市场份额相关情况发现，全球半导体产业迅速发展 背景下，日本市场规模下降、美洲市场规模无显著上升，欧洲规模小幅上升；而从相对量来看，仅亚太地区（不包括日本） 市场份额显著上升，2003年、2011年和2019年分别为37.8%、54.8%和62.5%。 2003、2011和2019年全球各地区半导体市场规模及市场份额相关情况（单位：亿美元，%） 地区 2003年 2011年 62.5% 2019年 54.8% 亚太地区 628.4 1640.3 2578.79 37.8% 美洲 323.3 551.97 786.19 23.4% 欧洲 323.1 373.91 19.4% 19.1% 18.4% 398.16 19.4% 12.5% 9.7% 日本 389.4 429.03 359.93 全球 1664.3 2995.21 4123.07 亚太地区 美洲 2003年 注：图中亚太地区为除日本外其他地区。 欧洲 2011年 14.3% 8.7% 日本 2019年 资料来源： 世界半导体贸易统计（WSTS） 前瞻产业研究院整理 2.4.1 全球半导体产业迁移：雁行模式，分三个阶段 按照雁行模式理论，半导体产业迁移的承接国均是经历了本国半导体产业由劳动密集型产业发展成技术资金密集型产业，最 后成为知识密集型产业的一个过程。半导体产业共经历三次产业迁移：20世纪80年代，由美国本土向日本迁移，成就东芝、 松下、日立等；20世纪90年代末期到21世纪初，由美国、日本向韩国、中国台湾迁移，造就三星、海力士、台积电、日月光 等；第三次，是中国台湾向中国大陆迁移。 全球半导体产业迁移路径图及迁移结构 韩国 日本 美国 中国 中国台湾 第一次转移 第二次转移 第三次转移 资料来源：公开资料 前瞻产业研究院整理 2.4.1 阶段1：从美国向日本迁移 第一阶段的产业迁移为技术、利润含量较低的封装测试环节。美国将很多半导体企业将制造部门及封测部门卖出剥离，或将 测试工厂迁移至日本等其他地区。 全球半导体产业迁移（阶段1）的原因分析 中国 美国作为半导体产业的发源地 • 美国逐渐意识到其核心竞争力在于IC设计等高技术环节，而不是 效率较低的生产方面，遂逐步把IC的设计与制造进行分离，将制 韩国、中国台湾 美国 日本 造业转移。美国开始主动将生产线外搬，采用委外代工模式，将 生产环节交付给日本等具备一定资本与劳动力优势的国家和地区 阶段1：:转移技术、利润含量较低的封装测试环节 阶段3（2011-至今） • 美国将很多半导体企业将制造部门及封测部门卖出剥离，或将 测试工厂转移至日本等其他地区。日本半导体产业由此开始逐 步积累完善，并且在家电、PC等领域进行赶超，造就了日本东 芝、日立等知名企业 阶段2（1990-2010） 向中国大陆地区转移 发源地（1960s） 阶段1（1970-1990） 美国为主的IDM（整合元 件制造商）阶段 向韩国、中国台湾地区 转移 美国向日本转移装备行业， 日本确立半导体产业地位 资料来源：公开资料 前瞻产业研究院整理 2.4.1 阶段2：从美国、日本向韩国、中国台湾迁移 第二阶段的产业迁移为制造环节，这和集成电路产业分工逐渐细分有关系。集成电路的生产模式由原先的IDM为主，转换为 Fabless、Foundry及OSAT，产业链里的每个环节都分工明确。在制造迁移的过程中，韩国的三星、海力士迅速崛起，台湾的 台积电也借势成为了全球最大代工厂。 全球半导体产业迁移（阶段2）的原因分析 中国 阶段2：向韩国转移 • 随着PC产业的升级，对DRAM技术也不断提升，而处于泡沫经济状 态下的日本难以继续支撑DRAM技术升级和晶圆厂建设的资金需 韩国、中国台湾 美国 日本 求。韩国借此时机，在财团的资金支持下，对DRAM的研发技术及 产量规模持续投入，确立了在PC行业端地位。再加上手机新兴市 场的机遇，韩国确立IC市场中的霸主地位 阶段2：向中国台湾转移转移 阶段3（2011-至今） • 台湾把握住了美、日半导体的产业由IDM模式拆分为IC设计 公司（Fabless）和晶圆代工厂（Foundry）的时机，着力 发展晶圆代工产业，在半导体产业链中获得重要位置。 阶段2（1990-2010） 向中国大陆地区转移 发源地（1960s） 阶段1（1970-1990） 美国为主的IDM（整合元 件制造商）阶段 向韩国、中国台湾地区 转移 美国向日本转移装备行业， 日本确立半导体产业地位 资料来源：公开资料 前瞻产业研究院整理 2.4.1 阶段3：向中国大陆地区转移 第三阶段的迁移也为制造环节，中国凭借低廉的劳动力成本，通过长期引进外部技术，培养新型技术人才，承接低端组装和 制造业务，中国完成了半导体产业的原始积累。随着全球电子化进程的开展，中国半导体产业厚积薄发，在下游产业爆发式 增长的推动下，半导体产业整体高速发展。 中国 全球半导体产业迁移（阶段3）的原因分析 阶段3：向中国大陆地区转移 韩国、中国台湾 美国 日本 • 中国凭借低廉的劳动力成本，获取了部分国外半导体封装、制造 等业务完成了半导体产业的原始积累。随着全球电子化进程的开 展，中国半导体产业下游发展兴旺，手机、电脑等产品的出货量 长期稳居世界第一，消费电子、电动汽车等产业的兴起，也给中 国半导体产业带来了大量的消费需求，目前中国已成为全球第一 大消费电子生产国和消费国。 阶段3（2011-至今） 阶段2（1990-2010） 向中国大陆地区转移 发源地（1960s） 阶段1（1970-1990） 美国为主的IDM（整合元 件制造商）阶段 向韩国、中国台湾地区 转移 美国向日本转移装备行业， 日本确立半导体产业地位 资料来源：公开资料 前瞻产业研究院整理 2.4.2 全球半导体材料产业迁移：向韩国、中国转移趋势显著 通过对比2006、2012和2019年全球半导体材料市场规模发现，全球半导体材料显著向中国台湾地区、韩国、中国大陆转移， 市场份额呈现阶梯式上升，中国台湾地区从18.1%上升至21.75%，韩国从13.1%上升至16.94%，中国大陆从6.4%上升至16.67%， 上升最为显著，而日本、北美、欧洲等地区市场份额显著下降。 2006、2012和2019年全球各地区半导体材料市场规模及市场份额相关情况（单位：十亿美元，%） 地区 2006年 2012年 2019年 市场份额均阶梯式上升 市场份额均下降 21.75% 中国台湾 6.75 8.97 11.34 南韩 4.89 7.22 8.83 中国大陆 2.38 5.50 8.69 16.94% 16.67% 14.77% 11.60% 10.78% 日本 8.61 8.24 7.70 北美 5.13 4.75 5.62 欧洲 3.39 2.95 3.89 其他地区 6.19 7.17 6.05 总 37.35 44.80 52.14 7.46% 中国台湾 南韩 中国大陆 2006年 日本 2012年 北美 欧洲 其他地区 2019年 资料来源: SEMI 前瞻产业研究院整理 03 半导体材料细分市场现状 3.1 半导体材料总览 3.2 前端晶圆制造材料 3.3 后端封装材料 3.1.1 半导体制造工艺：半导体材料应用贯穿始终 在半导体制造过程中，材料的应用贯穿始终。在晶圆制造工艺中，硅片、电子特气、光掩模版、抛光材料等用量较大；在封 装测试中，封装基板、引线框架等是较为主要的材料。 半导体制造工艺及材料的应用 晶 圆 制 造 硅晶圆 薄膜沉积 光刻 刻蚀 离子注入 薄膜生长 研磨抛光 硅片 靶材 光掩膜版 光刻胶 电子特气 湿电子 化学品 电子特气 清洗液 前驱体 靶材 抛光材料 晶圆减薄 终测 封 装 测 试 切晶成型 电子特气 模塑 引线键合 贴片 晶圆切割 陶瓷封 装材料 键合金丝 封装基板 引线框架 切割材料 金属化 靶材 电子特气 测试包装 资料来源，前瞻产业研究院整理 3.1.2 半导体材料构成：晶圆制造材料占材料市场规模六成以上 在全球半导体材料产业中，前端晶圆制造材料是最主要的细分市场。2019年，全球晶圆制造材料的市场规模为328亿美元， 占比约63.08%；而后端封装材料的市场规模为192亿美元，占比约36.92%。 2018-2019年全球半导体材料市场构成（单位：%） 50.63% 52.32% 52.37% 49.37% 47.68% 47.63% 2011 2012 2013 55.00% 55.43% 57.58% 59.28% 45.00% 44.57% 42.42% 40.72% 2014 2015 晶圆制造材料（%） 2016 2017 62.62% 63.08% 37.38% 36.92% 2018 2019 封装材料（%） 资料来源：SEMI 前瞻产业研究院整理 3.2 半导体晶圆制造材料构成:硅片是“硅晶圆”的主材之一 半导体硅片是晶圆制造的主要材料之一，成品被称为“硅晶圆”，硅晶圆主要应用于集成电路等半导体产品的制造。2019年， 全球硅片市场规模占半导体晶圆材料市场的33%。 2019年全球晶圆制造材料市场结构（单位：%） 资料来源：SEMI 前瞻产业研究院整理 3.2.1 前端材料——硅片：应用于光伏、半导体产业 硅片是半导体产业和光伏产业的重要原料。在光伏硅片领域，我国是全球产能“中心”；但在半导体硅片领域，我国自足率 较低，多依赖进口。 硅片种类及应用 硅片 半导体硅片 抛光硅片 外延硅片 光伏硅片 SOI硅片 光伏发电 资料来源：前瞻产业研究院整理 3.2.1 前端材料——硅片：2020年H1出货量为60亿平方英尺 数据显示，2010-2019年，全球半导体硅片出货量呈总体增长趋势。2014年，全球半导体硅片出货量突破100亿平方英尺； 2019年，受宏观经济下行、地方贸易保护主义等因素的影响，全球半导体硅片出货量同比下降7.2%，为118亿平方英尺； 2020年上半年，出货量为60亿平方英尺。 2010-2020年上半年全球半导体硅片出货量（单位：百万平方英尺，%） 14000 11810 12000 10000 9370 10097 9043 9031 10434 12733 15% 11810 10738 10% 9067 5% 8000 6072 6000 0% 4000 -5% 2000 0 -10% 2010年 2011年 2012年 2013年 2014年 2015年 出货量（百万平方英尺） 2016年 2017年 2018年 2019年 2020年H1 同比增速（%） 资料来源：SEMI 前瞻产业研究院整理 3.2.1 前端材料——硅片：日本硅片企业居全球龙头地位 2019年，随着全球半导体硅片出货量的下滑，硅片销售规模也下滑至108亿美元。在企业竞争格局方面，目前，日本信越化 学和SUMCO公司在全球半导体硅片市场中占据龙头地位，其市场占有率分别为27.58%和24.33%；相较而言，中国大陆半导体 硅片产业亟待发展。 2010-2019年全球半导体硅片行业销售规模（单位：亿美元） 114 97 108 99 87 87 75 76 72 72 2018年全球半导体硅片行业竞争格局（单位：%） 日本信越化学 27.58% 日本SUMCO 24.33% 德国Siltronic 14.22% 中国台湾环球晶圆 16.28% 韩国SK Siltron 法国SOITEC 中国合晶科技 2010年 2011年 2012年 2013年 2014年 2015年 2016年 2017年 2018年 2019年 中国沪硅产业 10.16% 3.86% 2.54% 2.18% 资料来源：SEMI 前瞻产业研究院整理 3.2.1 前端材料——硅片：下游需求激发国内硅片产能（一） 我国半导体硅片产业起步较晚，企业竞争力虽还不足以与其他国家抗衡，但近年来规模增速显著。2016-2018年，我国半导 体硅片产业的销售规模从5亿美元增长至9.92亿美元。鉴于我国半导体终端市场规模的持续扩大和芯片制造产能的不断扩张， 中国半导体硅片产业仍将保持高速增长态势。 2016-2018年中国半导体硅片销售规模（单位：亿美元） 9.92 中国大陆半导体硅片主要生产企业 • 上海硅产业集团股份有限公司 • 杭州立昂微电子股份有限公司 • 上海/重庆超硅半导体有限公司 5 • 山东有研半导体材料有限公司 • 南京国盛电子有限公司 • 河北普兴电子科技股份有限公司 2016年 2018年 资料来源：SEMI 沪硅产业招股说明书 前瞻产业研究院整理 3.2.1 前端材料——硅片：下游需求激发国内硅片产能（二） 大硅片是未来硅片产业的发展趋势之一，在受到国家各层面的重视和需求的刺激下，国内各地纷纷开始建设半导体硅片产线， 据统计，截至2020年3月末，国内12英寸大硅片（300mm）生产线（含拟在建）达到18条。 截至2020年3月末国内12英寸大硅片生产线项目（含拟在建） 企业名称 地点 规划产能 （万片/ 月） 企业名称 地点 规划产能 （万片/月） 上海新异 上海 60 上海晶盟 上海 12 衢州金瑞泓 衢州 15 郑州合晶 郑州 27 金瑞泓微电子 衢州 30 西安奕斯伟 西安 50 中环领先 宜兴 60 宁夏银河 银川 20 天津中环 天津 2 经略长丰 自贡 40 重庆超硅 重庆 5 有研德州 德州 30 上海超硅 上海 30 徐州鑫晶 徐州 30 杭州中欣 杭州 20 中晶嘉兴 嘉兴 100 安徽易芯 合肥 20 睿芯晶 常州 10 2022年国内晶圆产线对硅片需求预测（单位：万片/月） 165 116 12英寸硅片 8英寸 资料来源：中国电子材料行业协会 前瞻产业研究院整理 3.2.2 前端材料——电子特气：半导体制造的“血液” 电子特气，即电子特种气体，主要应用于集成电路、新型显示以及光伏产业等，其在半导体制造的绝大多数环节中均有采用， 例如在集成电路制造中，在硅片制造、氧化、光刻、气相沉积、蚀刻、离子 注入等工艺环节，共需要的特种气体种类就超 过50种。 电子特气产业链 电子特气所涉及工艺环节 硅片 制造 • 低纯氨气 • 低纯二氧化碳 • 低纯四氧化碳等 上游 中游 • 电子特种气体 • 半导体 • TFT面板 • 太阳能电池 离子 沉积 注入 下游 刻蚀 光刻 资料来源：华特气体招股说明书 前瞻产业研究院整理 3.2.2 前端材料——电子特气：国内供给“受制于人” 2018年，全球半导体电子特气行业的市场规模约42.5亿美元，其中，中国半导体电子特气的市场规模仅为10.8亿美元。2019 年，全球规模达46.9亿美元。在企业竞争格局方面，国外企业牢牢握住了国际及中国市场，空气化工、普莱克斯、林德集团、 液化空气和大阳日酸等五大公司控制着全球90%以上的市场份额，形成寡头垄断的局面。 2018年全球、中国电子特气行业竞争格局（单位：%） 2018-2019年全球、中国半导体电子特气行业市场规模 （单位：亿美元） 46.9 42.5 中国 空气化工 25% 林德集团 23% 全球 空气化工 25% 林德集团 25% 液化空气 23% 太阳日酸 国内气体公司, 17% 12% 10.8 2018年全球 2019年全球 液化空气 23% 太阳日酸 其他 18% 9% 2018年中国 注：截止2020年8月中旬，官方暂未公布中国2019年及以后年度数据。 资料来源：SEMI 金宏气体招股说明书 前瞻产业研究院整理 3.2.2 前端材料——电子特气：20种入选《国家重点新材料目录》 基于我国电子气体受制于人的局面十分严重，国家政策大力扶持特气行业的发展。2017年，特种气体首次入选国家工信部 《重点新材料首批次应用示范指导目录（2017年版）》，共有3种特种气体入选；截止2019年，已有20个种特气产品入选。 2017-2019年我国重点新材料目录-特种气体入选数量（单位：个） 20 14 3 2017年 2018年 2019年 资料来源：工信部 前瞻产业研究院整理 3.2.2 前端材料——电子特气：20种入选《国家重点新材料目录》 2019年12月，工信部发布《重点新材料首批次应用示范指导目录（2019年版）》，共有20种特种气体入选，这20类特气应用 于集成电路和新型显示领域。 2019年《重点新材料首批次应用示范指导目录（2019年版）》-电子特种气体目录明细 序号 《重点新材料首批次应用示范指导目录（2019年版）》-特种气体入选项目 （1） 高纯氯气：纯度≥99.999%，H2O≤1.0ppm，CO2≤2.0ppmv，CO≤1.5ppmv，O2≤1.0ppmv，CH4≤0.1ppmv； （2） 三氯氢硅：纯度≥99.99%，CH3Cl＜10ppm，SiHCl2≤100ppm，SiCl4≤100ppm，Fe≤30ppb，Ni≤2ppb； （3） 锗烷：纯度≥99.999%，H2＜50ppmv，O2+Ar≤2ppmv，N2≤2ppmv，CO≤1ppmv，CO2≤1ppmv，CH4≤1ppmv，H2O≤3ppm； （4） HCl、N2O：纯度≥99.999%；COS、B2H6：纯度≥99.99%；AsH3、PH3、SiH4：纯度≥99.9999%； （5） 二氯二氢硅：纯度≥99.99%，SiCl4≤50ppm，CHCl3≤100ppm；B≤10ppt，P≤10ppt； （6） 高纯三氯化硼：纯度≥99.999%，N2≦4ppmv，CO≦0.5ppmv，O2≦1ppmv，CH4≦1ppmv，H2O≦1ppmv，CO2≦2ppmv； （7） 六氯乙硅烷：纯度≥99.5%，SiCl4≤300ppm，六氯氧硅烷≤500ppm，CHCl3≤100ppm，Al≤10ppt，Ti≤10ppt； （8） 四氯化硅：纯度≥99.99%，CHCl3≤50ppm，CH2Cl2≤100ppm；Fe≤2ppt，Ni≤0.1ppm，B≤20ppt，P≤20ppt； 应用领域 集成电路 新型显示 （9） 超高纯氙气：纯度≥99.9995%；超高纯锗烷混氢（GeH4/H）；超高纯锗烷混氢（GeH4/H2）；超高纯乙硼烷混氢（B2H6/H2）；超高纯乙硼烷混氮气；超高纯 磷烷混氢气（PH3/H2）。 资料来源：工信部 前瞻产业研究院整理 3.2.2 前端材料——电子特气：国产替代步伐加快 在国家政策大力扶持特气行业发展的趋势下，目前，我国已有多家特气公司实现了进口替代并能规模化生产供应，例如华特 股份、南大光电等。 截止2019年国内已实现进口替代、规模化生产的特气公司及其产品 华特股份 • 高纯六氟乙烷、高纯四氟化碳、高纯二氧化碳、高纯一氧化碳、光刻 气、高纯一氧化氮等20余种 国产替代步伐加快 中船重工七一八所 • 六氟化钨、三氟化氮等 黎明化工研究院 • 六氟化硫、三氟化氮等。 南大光电 • 砷烷、磷烷等。 金宏气体 • 超纯氨、氢气等。 绿菱气体 • 高纯六氟乙烷、高纯三氟甲烷、高纯八氟环丁烷等 资料来源：工信部 华特股份招股说明书 前瞻产业研究院整理 3.2.3 前端材料——光掩膜版：光刻工艺中的图形“母版” 光掩膜版是半导体制造中光刻工艺所使用的图形“母版”。由不透明的遮光薄膜在透明基板上形成掩膜图形，并通过曝光将 图形转印到产品基板上，是光刻工艺中最重要的耗材之一。 掩模版的工作原理 印制下一 层电路 电路图形 （不透光） 光刻 光源 光掩 膜板 光刻胶 镀膜 基板 显影 除去多余光刻胶 成型电路 镀新膜 加新光刻胶 蚀刻 除去多余镀膜 除去电路图形所 附光刻胶 资料来源：清溢光电招股说明书 前瞻产业研究院整理 3.2.3 前端材料——光掩膜版：全球市场规模逐年增长 根据 SEMI公布的数据显示，2017年全球半导体芯片掩膜版市场达37亿美元，同比增长 13%；2019年，全球市场规模约43亿 美元。 2016-2019年全球半导体光掩模版市场规模（单位：亿美元） 40 43 37 33 2016年 2017年 2018年 2019年 资料来源：SEMI清溢光电招股说明书 前瞻产业研究院整理 3.2.3 前端材料——光掩膜版：国内规模及研发仍待追赶（一） 在全球竞争格局中，日本企业在规模和高端产品研发方面都具有明显优势。我国国内的光掩模版制造企业主要有清溢光电和 路维光电。 2018年全球半导体光掩模版竞争格局（单位：%） PKL 15.09% 公司简称 10代 8.5代以及下 6代及以下 日本SKE DNP 11.19% LG-IT 18.43% 全球光掩模版领先企业高端掩膜版供应情况（标蓝部分） 日本HOYA 清溢光电 4.46% Samsung 4.21% HOYA 19.06% Toppan 1.15% SKE 26.40% 注：官方暂未公布2019年竞争格局，左图仅以2018年数据作为分析基础。 韩国LG-IT 美国PKL 日本DNP 中国清溢光电 日本Toppan 资料来源：IHS 清溢光电招股说明书 前瞻产业研究院整理 3.2.3 前端材料——光掩膜版：国内规模及研发仍待追赶（二） 由于技术壁垒较高，目前国内光掩磨版的自给率较低，主要产能集中在少数企业和科研院所中。 国内光掩膜版产能分布 中科院半导体研究所 中科院微电子所 电子科技13所 电子科技47所 电子科技55所 无锡中微掩模 无锡华润微电子 中芯国际光掩膜 上海华虹宏力 中科院成都光电所 深圳清溢光电 深圳路维光电 资料来源：清溢光电招股说明书 中信证券 前瞻产业研究院整理 3.2.4 前端材料——光刻胶：应用于晶圆制造光刻环节 光刻胶是利用化学反应进行图像转移的介质，主要原材料为树脂、溶剂及其他添加剂等。应用于晶圆制造工艺的光刻环节， 工艺流程为将其涂布在硅片、金属等不同基底上，经过显影与刻蚀工艺使光掩膜板上的图形转移至待加工基底之上。 光刻与刻蚀工艺流程 清洗硅片 对准 曝光 刻蚀多 晶硅 进一步 刻蚀 快速热退 化 预烘和 打底胶 涂胶和 前烘 后烘 显影 光刻胶 剥离 离子注 入 资料来源：晶瑞股份招股说明书 前瞻产业研究院整理 3.2.4 前端材料——光刻胶：技术不断更迭 对光刻胶的功能参数要求随着IC集成度的发展而不断提高。光刻胶以所适配的刻蚀用光的波长进行分类。根据摩尔定律，光 源波长与加工线宽呈线性关系。当采用低于248nm的深紫外光，将在单位面积上实现更高的电子元件集成度，进而大幅提升 芯片性能。 光刻胶类型及应用制程 光刻胶类型 g线/i线光刻胶 （436nm/365nm） KrF光刻胶 ArF光刻胶 EUV光刻胶 (248nm) (193nm) (<13.5nm) 应用制程： 应用制程： 7-130nm <7nm 资料来源：富士经济 前瞻产业研究院整理 3.2.4 前端材料——光刻胶：全球及中国的市场规模增速约5% 根据全球领先的媒体情报公司Cision披露的数据显示，2019年全球光刻胶市场规模预计约91亿美元，自2010年至今CAGR约 5.4%；中国光刻胶市场规模为88亿元；2020-2022年，预计该市场仍将以年均5%的速度增长，至2022年，全球光刻胶市场规 模将超过100亿美元，中国光刻胶市场规模将超过115亿元。 2019-2022年全球、中国光刻胶产业市场规模及预测（单位：亿美元，亿元） 全球（亿美元） 中国（亿元） 117 105 91 2019年 88 2022年E 注：此规模包括应用于半导体以及其他产业的光刻胶市场规模。 2019年 2022年E 资料来源：Cision 前瞻产业研究院整理 3.2.4 前端材料——光刻胶：日、美两国企业垄断全球市场 目前，全球半导体光刻胶市场基本被日本和美国企业所垄断。在g/i线光刻胶领域，日本和美国企业合计市占率超过85%；在 ArF光刻胶方面，日本企业占主导地位；在KrF光刻胶方面，日本企业依然占主导地位，另外韩国企业在KrF光刻胶领域占全 球5%市场，美国企业占11%。 2019年全球光刻胶产业细分市场竞争格局（单位：%） g/i线 住友化学 15.00% ArF 东进半导 体 13.00% 富士胶片 8.00% 其他 5.00% JSR 15.00% 杜邦 18.00% TOK 26.00% 住友化学 14.42% KrF 其他 12.50% 杜邦 3.85% 杜邦 11.00% 其他 15.00% 其他 4.81% JSR 18.00% TOK 19.23% TOK 34.00% JSR 23.08% 信越化学 22.12% 信越化学 22.00% 资料来源：SEMI 前瞻产业研究院整理 3.2.4 前端材料——光刻胶：国内应用前景广阔 在技术积累，产能建设，品牌形象等多个领域，目前中国厂商与国际竞争对手目前均有较大差距。但是随着中国企业在半导 体光刻胶关键技术领域取得突破，未来数年将有望受益于中国半导体产能快速扩展和供应链自主可控的需求，国内外企业半 导体光刻胶迎来发展。 2019年中国光刻胶企业产能布局情况 公司名称 g/i线光刻胶 KrF光刻胶 干性KrF光刻胶 浸没KrF胶 EVU光刻胶 东京合成橡用 量产 量产 量产 量产 量产 东京应化 量产 量产 量产 量产 即将量产 杜邦 量产 量产 量产 量产 产能建设 信越 量产 量产 量产 量产 / 富士 量产 量产 量产 量产 / 北京科华微 量产 量产 研发 研发 通过O2专项验收 上海新阳 / / 产能建设 / / 南大光电 / / O2专项科研 O2专项科研 / 晶瑞股份 量产 中试 / / / 容大感光 产能建设 研发 研发 / / 江苏博砚 研发 / / / / 资料来源：公司公告 国元证券 前瞻产业研究院整理 3.2.4 前端材料——光刻胶：8种入选《国家重点新材料目录》 2019年12月，据工信部发布的《重点新材料首批次应用示范指导目录（2019年版）》显示，集成电路光刻胶应用领域，共有 8种“光刻胶及其关键原材料和配套试剂” 入选。 2019年《重点新材料首批次应用示范指导目录（2019年版）》-光刻胶目录明细 I线光刻胶 • 6英寸、8英寸、12英寸集成电路制造用I线光刻胶 KrF光刻胶 • 8英寸、12英寸集成电路制造光刻工艺用KrF光刻胶 ArF/ArFi光刻胶 • 12英寸集成电路制造光刻工艺用ArF和ArFi浸没式光刻胶 光刻胶树脂及其单体 • KrF/ArF/ArFi光刻胶专用树脂及其高纯度单体、感光性聚 酰亚胺树脂 专用光引发剂 • KrF/ArF/ArFi光刻胶专用高纯度光致酸剂、I线光刻胶用感 光性化合物 光刻胶抗反射层 • 与KrF、ArF和ArFi浸没式光刻胶配套的抗反射层材 厚膜光刻胶 • 3D集成等系统级封装用光刻胶 显影液、剥离液 • 与KrF、ArF和ArFi浸没式光刻胶配套的光刻胶显影液、光 刻胶剥离液 资料来源：工信部 前瞻产业研究院整理 3.2.5 前端材料——抛光材料：使用频次不断提升 化学机械抛光（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。由于工艺制程和技术节点不同，每片晶圆在 生产过程中都会经历几道甚至几十道CMP抛光工艺。随着芯片尺寸的减小，CMP抛光的步骤不断增加。 CMP抛光步骤随芯片尺寸的减小而不断增加（单位：次） 30 28 20 17 21 18 14 10 11 12 8 250nm 180nm 130nm 90nm 65nm 45nm 32nm 22nm 14nm 10nm 7nm 资料来源：cabot 前瞻产业研究院整理 3.2.5 前端材料——抛光材料：抛光液、抛光垫的规模最大 CMP抛光材料具体可分为抛光液、抛光垫、调节器、清洁剂等。目前，抛光液和抛光垫的市场规模占比最大,2019年，全球抛 光垫和抛光液的市场规模分别为7亿美元和12亿美元。 CMP抛光各细分材料占比（单位：%） 2016-2019年全球抛光垫/液的市场规模（单位：亿美元） 抛光垫 12.7 其他 清洁剂 4% 5% 调节器 9% 抛光液 12.0 12 11.0 7.4 抛光液 49% 7.0 6.5 7 抛光垫 33% 2016年 注：因官方暂未公布2019年数据，故左图以2018年数据作为分析基础。 2017年 2018年 2019年 资料来源：SEMI Cabot 前瞻产业研究院整理 3.2.5 前端材料——抛光材料：国内进口依赖局面已被打破 在企业竞争格局中，全球抛光液和抛光垫市场长期被美国和日本企业所垄断，例如，在抛光液市场，美国Cabot公司的市场 占有率达33%；在抛光垫市场，美国DOW公司的市场份额达79%。在我国，抛光液的进口依赖局面已由安集科技公司打破，鼎 龙股份的抛光垫产品也在持续开拓市场。 全球CMP抛光液市场竞争格局（单位：%） 全球CMP抛光垫市场竞争格局（单位：%） Cabot 5.00% 其他, 33.00% Cabot,33. 00% 安集科技 2.00% Versum 9.00% Fujimi 10.00% D… Thomas West 4.00% Fojibo 2.00% JSR 1.00% 其他 9.00% Hitachi 13.00% 注：因官方暂未公布2019年数据，故以2018年数据作为分析基础。 资料来源：SEMI 安集科技 中国化工信息中心 前瞻产业研究院整理 3.2.5 前端材料——抛光材料：2种入选《国家重点新材料目录》 2019年12月，据工信部发布的《重点新材料首批次应用示范指导目录（2019年版）》显示，在集成电路应用领域，CMP抛光 液和CMP抛光垫均有入选。 《重点新材料首批次应用示范指导目录（2019年版）》-抛光材料入选明细 CMP抛光液 小于45纳米线宽集成电路制造用CMP抛光液系列产品， CMP抛光垫 200～300mm集成电路制造CMP工艺用抛光垫、修整盘 包括铜抛光液、铜阻挡层铜抛光液、氧化物铜抛光 液、多晶硅铜抛光液、钨抛光液等 200～300mm硅片工艺用抛光液 200～300mm硅片工艺用抛光垫、修整盘 资料来源：工信部 前瞻产业研究院整理 3.2.6 前端材料——湿电子化学品：应用于微电子领域 湿电子化学品广泛应用于微电子领域，具体应用领域包括半导体、平板显示和太阳能电池。按照组成成分和应用工艺不同， 湿电子化学品可分为通用性和功能性湿电子化学品，目前我国以通用湿电子化学品的需求为主。 湿电子化学品应用领域 2019年我国湿电子化学品需求占比（单位：%） 功能湿电子化 学品 11.80% 平板显示 太阳能电池 半导体 通用湿电子化 学品 88.20% 资料来源：中国电子材料行业协会 前瞻产业研究院整理 3.2.6 前端材料——湿电子化学品：需求景气度高 在半导体制造领域，超净高纯试剂是集成电路制造的关键性配套材料之一。随着半导体产业规模在国内继续保持快速增长， 对湿电子化学品的需求也将保持较高景气。预计2020年半导体行业对湿电子化学品的需求量约为45万吨，并且未来三年将保 持15%以上的增速。 2014-2020年我国半导体行业湿电子化学品需求量（单位：万吨，%） 50 45 45 35 25 15 25% 30 30 20 30% 39 40 15 20% 23.2 20.5 35% 15% 16.2 10% 10 5% 5 0 0% 2014年 2015年 2016年 2017年 需求量（万吨） 2018年 2019年 2020年E 同比增长（%） 资料来源：中国电子材料行业协会 前瞻产业研究院整理 3.2.6 前端材料——湿电子化学品：“超净高纯”自给率有望提升 目前，全球湿电子化学品厂商主要集中在美、德、日、韩等地区，我国在半导体领域的超净高纯化率的整体国产化率23%左 右。为促进半导体产业的发展，国家集成电路产业投资基金设立，其中，大基金一期(含子基金)投资的9家半导体材料企业 中，共有3家从事湿电子化学品业务，分别为晶瑞股份、中巨芯科技、安集科技。 2019年中国超净高纯化学品市场供应格局 （单位：%） 中国台湾 10.00% 中国大陆 9.00% 其他 2.00% 国家大基金一期湿电子化学品标的投资额及持股 （单位：亿元，%） 出资额（亿元） 持股（%） 6 40% 39% 韩国 16.00% 5 4 20% 3.9 11.57% 4.99% -20% 3 欧美 35.00% 日本 28.00% 0% -40% 2 -60% 1.1 1 0.586 0 -80% -100% 中巨芯科技 安集科技 晶瑞股份 资料来源：中国电子材料行业协会 各公司公告 前瞻产业研究院整理 3.2.6 前端材料——湿电子化学品：9种入选《国家重点新材料目录》 2019年12月，据工信部发布的《重点新材料首批次应用示范指导目录（2019年版）》显示，在超高纯化学试剂中，共有9种 细分材料入选，其应用领域为集成电路和新型显示产业。 《重点新材料首批次应用示范指导目录（2019年版）》-超高纯化学试剂目录明细 序号 材料名称 要求性能 应用领域 （1） 电子级磷酸 金属离子＜500ppb （2） 半导体级磷酸 金属离子＜50ppb，颗粒物（≥0.2μm）＜100个/ml （3） 高纯双氧水、硫酸、氢氟酸 （4） 芯片铜互连超高纯电镀液 金属杂质含量＜60ppb，颗粒物（≥0.2μm）＜100个/ml （5） 高纯电子级氨水 金属杂质含量＜100ppt，单项阴离子含量＜100ppb，颗粒（≥0.2μm）小于40个/mL （6） 芯片铜互连超高纯电镀添加剂 金属杂质含量＜0.1ppm，颗粒物（≥0.2μm）＜100个/ml （7） 蚀刻后清洗液 金属杂质含量＜100ppb，颗粒物（≥0.2μm）＜100个/ml （8） 四乙氧基硅烷 纯度≥99.9999%，氯≤0.1ppb,钴≤0.1ppb，铁≤0.2ppb，锰≤0.1ppb，镍≤0.2ppb （9） 高纯氢氟酸缓冲腐蚀液 金属杂质含量＜0.1ppb，单项阴离子含量＜100ppb，颗粒（≥0.2μm）小于200个/mL 其中金属杂质含量（电子级）≤10ppb、颗粒物（≥0.5μm）≤100个/ml，金属杂质含量（半导体 级）≤0.1ppb，颗粒物（≥0.2μm）≤100个/ml 集成电路 新型显示 资料来源：工信部 前瞻产业研究院整理 3.2.7 前端材料——靶材：必要的基础化工材料 溅射靶材是用溅射法沉积薄膜的原材料。靶材主要由靶胚和背板组成。其中靶胚是靶材工作的核心功能部分，其进行溅射形 膜的主要原理是靶胚作为溅射源受高速荷能粒子轰击发生溅射，溅射产物沉积在基片上形成薄膜。半导体生产对靶材的纯度 有着更高的要求。 靶材按材质分类 不同应用领域的靶材纯度要求 铁钴靶 合金靶 铝硅靶 钨钛靶 纯度 面板显示 领域 99.999% IOP靶 陶瓷靶 AZO靶 半导体 氧化镁靶 领域 纯度 99.9995% 99.9999% 氧化锌靶 铝靶 金属靶 铜靶 钛靶 磁记录薄 膜太阳能 纯度 99.99% 钼靶 资料来源：半导体风向标 蒂姆新材料 前瞻产业研究院整理 3.2.7 前端材料——靶材：国内市场仍待开发 在半导体晶圆制造材料中，靶材的市场规模占比约3%。根据SEMI的统计数据显示，2018年全球半导体靶材市场规模约9.7亿 美元；2019年，全球半导体靶材销售规模约9.8亿元。总体来看，全球半导体靶材市场仍集中在国外。 2014-2019全球半导体靶材市场规模增长情况 （单位：亿美元，%） 2013-2018年中国半导体靶材市场规模增长情况 （单位：亿元，%） 30% 14 12 9.7 10 9.8 25% 12 8.3 8 6.3 6.4 20% 6.6 90% 12.1 10.8 70% 9.1 10 60% 8 6 50% 15% 6 80% 4.2 5.1 40% 5.1 30% 4 10% 2 5% 2 10% 0 0% 0 0% 2014年 2015年 2016年 2017年 市场规模（亿美元） 2018年 2019年 同比增长（%） 注：截止2020年8月中旬，官方暂未公布国内2019年及以后年度数据。 4 20% 2013年 2014年 2015年 市场规模（亿元） 2016年 2017年 2018年 同比增长（%） 资料来源：SEMI 长城证券 前瞻产业研究院整理 3.2.7 前端材料——靶材：国内市场仍待开发 目前，全球半导体靶材市场呈现寡头竞争格局，其中，日矿金属、霍尼韦尔、东曹和普莱克斯四家企业占据全球80%的市场 份额；而在国内，生产半导体靶材的企业主要有江丰电子和有研新材和江丰电子，阿石创、隆华科技的靶材产品主要用于面 板产业。 2019年全球半导体靶材市场竞争格局（单位：%） 2019年中国半导体靶材产业主要生产企业 宁波江丰电子材料股份有限公司 其他 20.00% • 国内最大半导体芯片用靶材生产商； 日矿金属 30.00% • 目前已可量产用于 90-7nm半导体芯片的钽、铜、钛、铝靶材。 有研新材料股份有限公司 • 在8-12英寸铝、钛、铜、钴、钽制成的靶材产品已通过客户验证 • 能批量供货，截止2019年底尚有验证阶段产品100余种。 普莱克斯 10.00% 福建阿石创新材料股份有限公司 • 在面板领域主要生产钼、铝、铜、钛及ITO靶材，产品除面板、 触控 外还应用于光学器件、太阳能光伏和汽车/建筑玻璃镀膜等领域。 东曹 20.00% 霍尼韦尔 20.00% 深圳市隆华科技有限公司 • 通过收购四丰电子切入钼靶材领域，相关产品在面板领域认可度高； • 2019年末，共拥有钼靶材产能500吨/年，ITO靶材产能70吨/年。 资料来源：广发证券 前瞻产业研究院整理 3.2.7 前端材料——靶材：4种入选《国家重点新材料目录》 2019年12月，据工信部发布的《重点新材料首批次应用示范指导目录（2019年版）》显示，在超高纯化学试剂中，共有9种 细分材料入选，其应用领域为集成电路和新型显示产业。 《重点新材料首批次应用示范指导目录（2019年版）》-集成电路高性能靶材目录明细 超高纯NiPt合金靶材 高纯钽靶材 • 纯度≥4N • 纯度≥99.995%（4N5） • 晶粒尺寸≤100μm • 晶粒尺寸≤50μm且均匀圆形、方 • 钎焊焊合率≥95%，最大单伤≤2% 形各种规格，在厚度上应以（111） • 尺寸公差±0.1mm <112>为主的织构，在厚度上应为 • 表面粗糙度Ra≤0.8μm 均匀晶粒取向的组织结构 • 清洁度符合电子级要求 • 表面粗糙度Rz≤6.3 高纯钴靶 铜和铜合金靶 • 纯度≥6N • 晶粒尺寸≤50μm • 焊合率＞99% • 满足200～300mm半导体制造要求 • 晶粒尺寸≤50μm • 尺寸公差±0.05mm • 焊合率≥99% • 表面粗糙度Ra≤0.4μm • 清洁度符合电子级要求 资料来源：工信部 前瞻产业研究院整理 3.3 半导体后端封装材料：封装基板为重要材料 根据SEMI公布的数据显示，2018年，全球半导体封装材料中，封装基板所占的市场规模最大，占比为32.5%。其次为引线框 架（16.8%）、键合线（15.8%）、封装树脂（14.6%）和陶瓷封装（12.4%）。 全球半导体封装材料市场结构（单位：%） 注：2019年官方数据尚未公布，在此以2018年数据作为分析基础。 资料来源：SEMI 前瞻产业研究院整理 3.3 我国半导体封装材料生产企业逐渐崭露头角 多年来，我国半导体封装材料技术水平与国外存在一定的差距，高端产品主要依赖进口。然而，经过多年的发展，我国半导 体封装材料行业也涌现出一批优质的本土生产企业，有望在将来加速国产化替代。 中国半导体封装材料国内外代表企业情况 封装基板 引线框架 Ibiden（日） SH、Material（日） 南亚（台） Mitsui High-tec（日） Shinko（日） ASM（香港） KOR（韩） Shinko（日） 深南电路 珠海越亚 键合引线 Heraeus（日） Tanaka Denshi（日） Nippon Micro（日） 康强电子 华龙电子 三佳微电子 达博有色、康强电子 封装树脂 芯片连接材料 Sumitomo Henkel（德） Bakelite（日） 日立化学（日） Henkel（德） Sumitomo 日立化学（日） Bakelite（日） 江苏中鹏 华海诚科 德邦科技 资料来源：前瞻产业研究院整理 3.3.1 后端材料——封装基板：集中度维持高位 根据Prismark公布的数据显示，目前，全球封装基板市场前十大企业的市场占有率超过80%，行业市场集中度极高，其中 UMTC市场占有率为13.4%，Ibiden市场占有率为11.33%，三星电机的市场占有率为10.98%。 2018年全球封装基板行业市场竞争格局（单位：%） 其他 18.02% Kyocera（京瓷） 3.91% ASE Material 4.38% Daeduck 4.41% Simmtech 6.70% Shinko（神钢） 8.83% 注：2019年官方数据尚未公布，在此以2018年数据作为分析基础。 UMIC（欣兴集团） 13.40% Ibiden（揖斐电） 11.33% SEMCO（三星电机） 10.98% Nan Ya PCB（南亚电路） 9.18% Kinsus（景硕科技） 8.86% 资料来源：Prismark 前瞻产业研究院整理 3.3.1 后端材料——封装基板：本土企业产能持续扩张 目前中国大陆本土企业的IC封装基板的产能及市场占有率较低，全球的产能主要掌握在台湾、日本、韩国等地的大厂手中。 近年来，大陆本土企业深南电路、兴森科技、珠海越亚分别在深圳龙岗、无锡、珠海、南通等地设厂或投资新项目，本土企 业产能持续扩张。 中国本土封装基板企业产能情况 • 深圳龙岗厂22万平封装基板产能；无锡基板工厂于2019年6月顺利连线试产，无锡厂爬坡 深南电路 完成后将新增60万平方米封装基板产能 • 公司IC载板已拥有10000平米/月的产能。产线良率已经稳定在93%以上，正在实施二期三 兴森科技 期项目的扩产，产能将由10000平方米/月提升到18000平方米/月 • 2018年，珠海越亚在南通科学工业园区投资人民币约37.7亿元，建设新一代工厂预计年产 珠海越亚 量将达350万片半导体模组、半导体器件、封装基板 资料来源：公司公告 前瞻产业研究院整理 3.3.2 后端材料——引线框架：引线框架的生产工艺流程 引线框架是半导体封装的基础材料，其作为集成电路的芯片载体，插入键合丝实现芯片内部电路引出端与外部引线的电气连 接，形成电气回路的关键结构件，从而和外部导线连接的主轴作用。其主要功能就是为电路连接，散热，机械支撑等作用。 引线框架的生产工艺流程如下： 引线框架生产工艺流程 打定位孔 清洗 粘贴感光膜 曝光 显影 粘贴 打凹 电镀 剥膜 腐蚀 资料来源：公开资料 前瞻产业研究院整理 3.3.2 后端材料——引线框架：博威合金是国内领先企业 目前，全球引线框架市场占有权仍由日韩及中国台湾的企业掌控，国内引线框架产品全球占有率仍处于较低水平，但已经出 现上升趋势，并涌现出一些优秀企业，以博威合金为代表。博威合金生产的引线框材料强度和导电率均处于国内行业领先地 位，其自主研发的国家专利产品C18150强度大于550MPa，导电率大于80%IACS，完全满足要求并且达到国际领先水平。高强 高导铬锆铜高精带材能够实现年产4000吨，而其他材料也在2019年实现量产，达到总产能40%，其市场占有率稳居我国引线 框架行业之首。 博威合金用于引线框的合金材料与其他公司的对比 公司 牌号 导电率 强度 博威合金 C18150 >80% >550 博威合金 C70250 >40% 650-850 博威合金 C19210 >85% 300-450 博威合金 C19400 >60% 350-550 日本三菱 0MCL-1 83% 592 神户制钢 KIF-201 80% 596 神户制钢 KFC-SH 87% 500 古河电气 EFTEC-64 80% 44-539 资料来源：公司官网 前瞻产业研究院整理 04 半导体材料发展前景展望 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 驱动因素 生命周期 发展痛点 发展前景 发展趋势 4.1 半导体材料行业发展驱动因素：需求+政策+资本+技术 支持、引导半导体材料行业特别是核心材料的技术研发和自主生产对于半导体行业而言具有重大的战略意义。基于上述分析可知， 未来，在下游需求拉动、政策加持、资本助力和技术推动下，我国半导体材料行业将迎来迅猛发展。 中国半导体材料行业发展驱动因素分析 随着5G通信技术的普及以及AI、物联 国家和各地方政府相继出台一系列鼓 网等信息技术的应用发展，预计未来 励引导半导体产业发展的政策，预计 我国半导体需求将迎来巨大的增长空 需求拉动 政策加持 在中美“芯片”战的背景下，预计未 间，进而拉动产业链上游半导体材料 来将会有更多的扶持政策出台，半导 需求的增长 体材料行业将迎来政策利好 目前，国家大基金二期投放正如其展开， 此次基金投放明确向半导体材料行业倾 目前，我国正加速开展半导体材料技 斜，将撬动更多的资金投入半导体材料 的研发和生产，此外，国家也出台了一 系列创新融资政策鼓励半导体材料企业 资本助力 技术推动 术的研发，在某些领域已经取得突破， 预计未来在半导体材料技术推动下， 我国半导体材料国产化进程将加快 合理利用资本市场进行经营扩张 资料来源：前瞻产业研究院整理 4.2 中国半导体材料生命周期：2030年行业进入成熟期初期 结合行业生命周期理论，半导体行业正处于快速发展的成长期，半导体材料行业生命周期较半导体行业整体周期成长稍晚一 些，行业增长率。根据《国家集成电路产业发展推进纲要》，到2030年，集成电路产业链主要环节达到国际先进水平，一批 企业进入国际第一梯队，实现跨越发展，预计2030年进入成熟期初期。 中国半导体行业及半导体材料行业生命周期分析 800 形成期（2000-2011年） 成熟期（2030年-） 2011年，半导体产业向中国大陆地区迁移，行业进入快速增长期 预计2030年进入成 0.3 700 半导体产业集中在韩国、中国台 600 湾等地区发展 半导体材料行业较半导体产业（增长率在20%上下）整体周期稍晚，行业增长率在10%上下 500 上游半导体材料行业也紧跟半导 400 目前，半导体行业IC设计、大尺寸硅片的生产、半导体设备和材料制造等附加值高的环节 体产业全球布局迁移 0.4 成长期（2011-2029年） 熟期初期 到2030年，集成电 多为海外或中国台湾地区企业主导 路产业链主要环节 0.2 0.1 达到国际先进水 300 平，一批企业进入 0 国际第一梯队，实 200 -0.1 现跨越发展 100 0 -0.2 2007 2008 2009 2010 2011 集成电路销售额（十亿元） 2012 2013 2014 2015 2016 2017 中国半导体材料市场规模（亿美元） 2018 2019 2020 集成电路增长率（%） 2030 2040 半导体材料增长率（%） 资料来源：SEMI 中国半导体行业协会 前瞻产业研究院整理 4.3.1 发展痛点：前端晶圆制造材料核心优势不足 通过对比全球和中国半导体材料产品竞争格局发现，二者竞争格局截然相反；2019年，全球晶圆制造材料市场份额为63.08%。 封装材料占比仅36.92%；而中国是封装材料占比约66.82%，晶圆制造材料占比约33.18%。换句话来说，中国的半导体材料仍 然集中在后端封装材料上，前端晶圆制造材料核心优势仍然不足。 全球半导体材料细分产品竞争格局（单位：%） 中国半导体材料细分产品竞争格局（单位：%） 晶圆制造材料 33.18% 封装材料 36.92% 晶圆制造材料 63.08% 封装材料 66.82% 资料来源：SEMI 前瞻产业研究院整理 4.3.2 发展痛点：与全球技术差距大，国产化不足 根据集成电路材料和零部件产业创新战略联盟的调研数据，国内晶圆制造材料企业用于半导体制造的产品收入仅占国内晶圆 制造材料市场需求的比例约20%左右，国产化比例较低。目前，我国不同半导体制作材料的技术水平存在差异，但整体与国 外差距较大，尤其是半导体晶圆制造材料，存在巨大的国产替代空间。 中国晶圆制造材料国产化进程 中国晶圆制造材料国产化情况（单位：%） 21% 21% 22% 2013 2014 0.25 微米 0.18 微米 0.13 微米 90 纳米 65 纳米 28 纳米 22 纳米 14 纳米 10 纳米 7 纳米 硅材料 光刻胶 湿电子化学品 电子气体 掩膜 抛光材料 靶材 22% 19% 2012 技术节点 2015 20% 2016 2017E 晶圆材料国产化情况（%） 2018E 2019E 资料来源：集成电路材料和零部件产业技术创新战略联盟（左图） SEMI（右图） 前瞻产业研究院整理 4.3.3 发展痛点：对外依存度高 半导体材料行业细分产品门类多，技术差异性大，企业核心竞争力的形成需要技术、资本等的支持。随着国内半导体产业链 生态的逐渐成型，各领域逐渐衍生出龙头企业。但从目前半导体材料的竞争格局和国内外企业竞争力来看，不同细分领域下， 国内企业所面临的的市场环境、竞争对手、下游客户不相同，整体都呈现出对外依存度较高的特点。 半导体材料行业格局——对外依存度高 材料 全球主要厂商 对外依存度 硅片 日本信越、SUMCO、世创、LG Siltron >90% 靶材 Jx控股公司、东曹株式会社 >90% CMP抛光材料 卡博特、日立化成、富士、慧盛材料、富士美 抛光垫>95% 抛光液>80% 光刻胶 JSR株式会社、日本信越、TOK、DONGJIN、陶 氏 >75% 湿制化学品 国内现状 国内厂商 国内半导体材料企业多供应6寸以下，少量企业陆续布局8英寸、 中环股份、沪硅产业、金瑞泓 12英寸生产线 科技、超硅半导体 我国的超高纯金属材料和溅射靶材严重依赖进口，部分企业实 有研新材、江丰电子、阿石创、 现突破 隆华科技 半导体CMP抛光垫几乎100%依赖进口，陶氏化学在市场分达80%； CMP抛光液主要为Cabot 等主导，国内企业实现部分突破 安集科技、鼎龙股份 高端光刻胶被跨国企业主导，部分国内企业进入该市场I线、G 上海新阳、容大感光、南大光 线等。EUV等下一代技术的光刻胶，国内企业尚未布局 电、飞凯材料、永太科技 欧美传统老牌企业的湿电子化学品产品市占率约35%，日本近10 巴斯夫、默克、AVANTOR、关东化学株式会社、 8寸以上约90%， 晶瑞股份、上海新阳、飞凯材 家企业市占率约28%，韩国、中国台湾、内资企业市占率约35%。 住友化学 8寸以下约20% 料、江化微、光华科技 国内8英寸及以上IC用超净纯试剂大部分依赖进口 电子特气 德国林德、普莱克斯、南大光电、华特气体、 昭和电工株式会社 >75% 掩膜 日本凸版印刷、日本DNP、福尼克斯、HOYA、 SK-Electronics / 我国集成电路高端应用领域中，海外大型气体公司占据了80%以 华特气体、金宏气体、雅克科 上的市场份额。尤其在极大规模集成电路等尖端应用领域，进 技、中环装备、西安启源 口制约尤为严重 / 菲利华 资料来源：国元证券 兴业证券 前瞻产业研究院整理 4.4 发展前景：国产化替代空间广阔 中国半导体材料供给明显不足，从数据来看，中国半导体产业占全球比重约30%，而中国半导体材料仅占全球16.67%，远小于30%，我国半导 体材料行业市场前景广阔，国产化替代空间巨大。从主动驱动因素来看，在政策、技术、需求等因素的驱动下，随着国内新建的晶圆厂陆续 实现量产，对国内产业链上下游都将产生正向促进作用。从被动因素来看，国际形势动荡、中美贸易问题、全球疫情的爆发等一系列事件的 发生，使得国家层面、企业层面均意识到科技创新这一核心竞争力的重要性，我国半导体产业的高端化势在必行，这将倒逼我国企业加大研 发投入，在半导体产业赢得一席之地。预计2025年，我国半导体材料行业市场规模将超过150亿美元。 半导体材料和半导体产业发展不平衡 中国半导体材料行业市场规模预测 中国半导体材料细分格局 150+ 中国半导体 产业占全球 比重约30% 前端晶圆制造材料市场 份额上升 90+ 中国半导体 材料占全球 比重仅16.7% 后端封装制造材料市场 份额下降 2020E 2025E 中国半导体市场规模（亿美元） 资料来源：前瞻产业研究院整理 4.5.1 发展趋势：我国半导体制造材料性能提升空间大 目前，我国半导体主流制程所需的材料中，除硅片和溅射靶材可以由国内公司供应外，其他几种制造材料我国无法生产或者 仅有有少数品种可达到最新制程对应技术水平。总体而言，我国半导体制造材料性能有较大的提升空间，需要加大相关材料 技术的研发，以减少进口依赖。 半导体制程对应材料性能要求 材料 光刻胶 光掩膜 电子特气 >250nm 曝光波长大于300nm， 曝光波长248nm，KrF 主要为i/g型光刻胶 型光刻胶 100-28nm 曝光波长193nmArF型光刺胶 <28nm 目前国内企业技术水平 曝光波长进一步降低，EUV型光 KrF仅科华微电子可量产，ArF型光刻胶南 刻胶 大光电、上海新阳均在研发中 对分辨率要求较低， PSM和OPC技术应用， 控制图形线宽增加，PSM和OPC技术 要求EUV反射型光罩，需求增加，清益光电等公司目前达到约30nm工艺制程 掩膜版制适成本较低 制造成本上升 杂质含量低于 杂质含量低于 1000×10-12 100×10-12 溅射靶材 主要为铝、钛靶材 CMP材料 250-100nm 主要为铝、钛靶材 更复杂；需求暗加，约40层光罩 约60层光罩 杂质含量低于50×10-12 杂质含量要求达到1×10-12级别 少部分电子特气达到<28mm制程标准 因铜导线工艺应用，主要为弱、锤 靶材 标准 主要为铜、钽、钴靶材 江丰电子、有研新材可生产高纯铜、钽靶 材，应用于<28nm制程标准 主要为二氧化硅抛光 金属抛光材料需求增 铜、钨等抛光材料需求增加，因 因CMP抛光次数增长需求量增加，抛光液安集微电子可量产130-28nm制程标 材料 钴抛光材料需求增加 加 CMP次数增长需求量增加 准抛光液 资料来源：《半导体制造技术导论》 芯科技 前瞻产业研究院整理 4.5.2 发展趋势：加快承接全球半导体材料产业 中国大陆早已是全球最大的半导体市场，也是全球诸多半导体企业的最大单一市场，它会推动半导体产业进一步迁移到中国； 而中国也会加快承接全球半导体产业。半导体材料作为半导体产业的重要组成，中国企业也将提高自身技术水平，加快承接 全球半导体材料产业。 技术、规模 《国家集成电路产业发展推进纲要》中指出： • 到2020年，集成电路产业与国际先进水平的差距 逐步缩小，全行业销售收入年均增速超过20%，企 业可持续发展能力大幅增强 • 16/14nm制造工艺实现规模量产，封装测试技术达 产业链精细化、马太效应 • 垂直模式日趋成熟，产业链更细化。细化分工的 产业链除了降低投资风险、提高环节操作效率与 最终产品良品率 • 为了保障企业技术水平、研发进度领先，并拥有 一定的市场份额，半导体自2000年开始进行一定 到国际领先水平，关键装备和材料进入国际采购 规模的兼并收购。未来，马太效应将进一步增强， 体系，基本建成技术先进、安全可靠的集成电路 大规模兼并收购进一步释放细分领域的龙头效应 产业体系 资料来源： 《国家集成电路产业发展推进纲要》 前瞻产业研究院整理 4.5.3 前端材料发展趋势：大尺寸+精细化+定制化+高端 从半导体前端晶圆制造材料的发展趋势来看，“大尺寸+精细化+定制化+高端”是晶圆制造主要的研发、生产趋势。 国内半导体晶圆制造材料产业发展趋势 目前，电子特气在集成电路制造工艺 在“降本”+“需求”的双重因素驱动 中的使用的种类就达50多种。未来， 下，“大尺寸”+“薄片化” 已成为 随着下游行业的产品精细化程度不断 硅片环节的主要发展方向，至2022年， 国内大尺寸（12英寸）硅片需求将达 165万片/月 未来集成电路的制造工艺将进一步精 细化，朝5nm-3nm工艺发展，这对与 之配套的掩膜版以及半导体芯片封装 提高，客户所需的产品定制化特点明 “大” “定制” 硅片 电子特气 进行定制化生产 “精细化” “高端” 从国产化结构来看，我国低端PCB光刻 掩模版 光刻胶 胶产量占比达90%以上，半导体用的高 显，要求气体供应商能够根据其需求 端光刻胶产量占比极小。但结合国家 用掩膜版提出了更高要求，线缝精度 政策的支持和国内半导体制造的极大 要求越来越高，因此“精细化”掩膜 需求，高端光刻胶将是国内产能趋势 版是发展趋势 资料来源：中国电子材料行业协会 前瞻产业研究院整理 4.5.4 后端材料发展趋势：半导体封装材料产品发展趋势 随着半导体封装技术创新的稳步推进，预计未来几年半导体封装材料市场产品发展趋势如下： 中国半导体封装材料产品发展趋势 封装基板 新的基板设计可支 持更高密度的窄凸 点间距。 基于改进的引线框 模压化合物 树脂材料需要较小 架技术（称为模制 的填料和较窄的粒 互连解决方案/系 模压化合物可为铜 度分布，以满足狭 柱凸点倒装芯片提 窄的间隙和细间距 供底部填充。 倒装芯片。 统（MIS））的无 芯结构。 引线框架 封装树脂 粘晶材料 更高频率的应用 （例如5G）所需的 介电损耗（Df）较 在<5um的位置内进 低的电介质。 行处理。 电介质 资料来源：前瞻产业研究院整理