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芯片投资黄金坑?解密七泰半导体质料和17家中国龙头企业

发布时间:2021-08-01 人气:

本文摘要:VXO人工智能工业链同盟后台回复“20200323”。看点:新冠疫情、大基金二期配景下的海内半导体质料工业机缘。 在集成电路芯片制造历程中,每一个步骤都需要用到相应的质料,质料质量的优劣影响最终集成电路芯片质量的优劣。由于其技术壁垒高,其出口政策的调整甚至能作为维护国家利益的重要手段。现在,新冠肺炎疫情正在全球伸张,外洋疫情的发作,将对半导体行业的格式造成一定影响,特别是日本及西欧疫情的加剧,将影响半导体质料供应。 据中证报消息,国家大基金二期三月底可以开始实质投资。

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VXO人工智能工业链同盟后台回复“20200323”。看点:新冠疫情、大基金二期配景下的海内半导体质料工业机缘。

在集成电路芯片制造历程中,每一个步骤都需要用到相应的质料,质料质量的优劣影响最终集成电路芯片质量的优劣。由于其技术壁垒高,其出口政策的调整甚至能作为维护国家利益的重要手段。现在,新冠肺炎疫情正在全球伸张,外洋疫情的发作,将对半导体行业的格式造成一定影响,特别是日本及西欧疫情的加剧,将影响半导体质料供应。

据中证报消息,国家大基金二期三月底可以开始实质投资。国家大基金是半导体行业风向标,国家大基金二期将越发注重对半导体质料及设备的投资。大基金二期以半导体工业链最上游的质料及设备为着力点,推动整个半导体行业的生长,加速国产替代的历程,海内半导体质料公司将迎来黄金生长期。本期,我们推荐深港证券的陈诉《疫情之下 质料崛起》, 探讨在新冠疫情、国家大基金二期配景下的半导体质料工业链新生长。

新冠疫情、大基金二期配景下的半导体质料工业现在,新冠肺炎疫情正在全球伸张。西欧、日本以及韩国等国家正经受疫情发作的磨练,而我们海内由于获得国家的强力控制,现在疫情已开端获得控制。外洋疫情的发作,将对半导体行业的格式造成一定影响,特别是日本及西欧疫情的加剧,将影响半导体质料供应。

而海内疫情由于获得良好的控制,而且在一些半导体质料的细分领域,海内的公司已实现部门国产替代,在供应方面我们先发优势,解晶圆代工厂燃眉之急。据中证报消息,国家大基金二期三月底可以开始实质投资。国家大基金是半导体行业风向标,国家大基金二期将越发注重对半导体质料及设备的投资。大基金二期以半导体工业链最上游的质料及设备为着力点,推动整个半导体行业的生长,加速国产替代的历程,海内半导体质料公司将迎来黄金生长期。

1、西欧及日本疫情加剧 半导体质料供应或将受限停止 3 月 14 日 14:30 分,外洋新冠肺炎确诊病例累计确诊 64617 例,较上日增加 10393 例,累计死亡 2236 例。外洋疫情正处于发作期,特别是意大利、日本、美国、德国、法国及韩国等国家,新冠疫情正愈演愈烈。在全球半导体质料领域,日本占据绝对主导职位。去年日韩商业战中,日本限制含氟聚酰亚胺、光刻胶,以及高纯度氟化氢这三种质料的对韩出口,引起了整个半导体领域的震动。

在 2019 年前 5 个月,日本生产的半导体质料占全球产量的 52%。同期,韩国从日本入口的光刻胶价值就到达 1.1 亿美元。

据韩国商业协会陈诉显示,韩国半导体和显示器行业在氟聚酰亚胺、光刻胶及高纯度氟化氢对日本依赖度划分为 91.9%、43.9%及 93.7%。在半导体制造历程包罗的 19 种焦点质料中,日本市占率凌驾 50%份额的质料就占到了 14 种,在全球半导体质料领域处于绝对领先职位。西欧及日本疫情的加剧,将影响全球半导体质料的供应。

现在虽然没有西欧及日本半导体公司受疫情影响的官方报道,但我们认为疫情必将影响这些地域半导体公司的谋划情况。在疫情影响下,韩国的三星、SK 海力士等半导体公司多次停产隔离,海内的众多公司也延迟复工。因此,这些处于疫情发作期国家的公司也必将受疫情影响。

当地时间 13 日下午 3 点 30 分,美国总统特朗普已宣布进入“国家紧迫状态”以应对新冠肺炎疫情。▲日本半导体质料全球占比情况受疫情影响,多国接纳封城措施,这将影响半导体质料的运输。韩国、意大利等国先后接纳封城措施,来抑制新冠疫情的发作。

封城后将对货物的运输带来极大的未便,这将影响到半导体质料的运输。海内半导体质料公司占据天时、地利及人和,国产替代将加速。得益于国家强有力的调控措施,以及海内群众的高度配合,海内疫情已开端获得控制,多省市已一连多天未有新病例。现在,海内大多企业已经复工,并开始逐步提升产能。

同时,中国是制造业大国,海内半导体制造公司众多,海内厂商的产物在运输上具有相对便利性,特别是在外洋封城下,这种便利性能缓解众多晶圆代工厂的燃眉之急,国产替代历程将加速。2、 大基金二期即将开启投资 半导体质料必将受益据中证报消息,国家大基金二期三月底应该可以开始实质投资。大基金二期于 2019年 10 月 22 日注册建立,注册资本为 2041.5 亿元。

从现在大基金一期投资的情况来看,一期半导体设备和半导体质料领域合计投入金额 57.7 亿元,占大基金一期投资总额的 4.2%。而在全球半导体工业中,2018 年半导体设备销售额 645.3 亿美元,半导体质料销售额 519.4 亿美元,半导体设备和半导体质料合计占全球半导体销售额比重凌驾 20%。大基金一期在半导体设备和半导体质料领域的投入相对较少。在投资项目上,大基金一期重点投资半导体制造和设计行业,大基金二期将更关注半导体质料及半导体设备的投资。

特别是受日韩商业战事件影响,国人越发清醒认识到半导体质料的重要性。纵然是被认为半导体强国的韩国,有着三星、SK 海力士等国际半导体巨头,但由于在半导体质料领域没有话语权,也将受到极大的制约。

半导体设备和半导体质料均处于半导体工业链的上游,在整个半导体工业中有着至关重要的作用。现在海内关键设备及质料主要依赖入口,推动半导体设备和质料的生长势在必行。▲全球及中国半导体质料情况统计 半导体质料:半导体工业基石1、 半导体质料是半导体工业链重要支撑在整个半导体工业链中,半导体质料处于工业链上游,是整个半导体行业的重要支撑。

在集成电路芯片制造历程中,每一个步骤都需要用到相应的质料,如光刻历程需要用到光刻胶、掩膜版,硅片清洗历程需要用的种种湿化学品,化学机械平坦化历程需要用的抛光液和抛光垫等,都属于半导体质料。▲半导体工业链半导体质料是半导体行业的物质基础,质料质量的优劣决议了最终集成电路芯片质量的优劣,并影响到下游应用端的性能。因此,半导体质料在整个工业链中有着重要职位。2、 2018 年全球半导体质料销售额创历史新高2018 年全球半导体质料销售额 519.4 亿美元,销售额首次突破 500 亿美元创下历史新高。

2018 年全球半导体质料销售增速 10.65%,也创下自 2011 年以来的新高。▲全球半导体质料销售额及增速全球半导体质料销售额增速与半导体销售增速具有较高的一致性,2017 年两者同步高速增长的原因是 DRAM 市场的迅猛生长,2017 年 DRAM 实际增速高达 77%。2018 年受供求关系影响,存储市场增速减缓,半导体销售额及半导体质料销售额增速均下降。

▲全球半导体销售额增速与半导体质料销售额增速对比半导体质料销售额占全球半导体销售额比例在 2012 年到达峰值,占比凌驾 16%,近些年逐步下降,2018 年占比约 11%。占比下降的主要原因是 2013 年开始受益于存储市场的快速增长,半导体销售额增速开始回升,2013-2018 年半导体销售增速一直高于半导体质料销售增速。▲半导体质料销售额占半导体销售额比例近年来,中国大陆半导体质料的销售额保持稳步增长。

2018 年大陆半导体质料销售额 84.4 亿美元,增速 10.62%,销售额创下历史新高。▲中国大陆半导体质料销售额及增速受益于海内半导体行业高景气度动员,大陆在半导体质料销售额增速方面一直领先全球增速。▲海内半导体质料销售额增速与全球增速比力受益于海内晶圆厂的大量投建,海内半导体质料的需求将加速增长。

据SEMI预计,2017-2020全球将有62座新晶圆厂投产,其中26座坐落中国大陆,占总数的42%。半导体质料属于消耗品,随着大量晶圆厂建设完成,半导体质料的消耗量将大大增加,将有力促进海内半导体质料行业的生长,海内半导体质料销售额全球占比将进一步提升。我们预计 2019-2021 年,大陆半导体销售额划分为 94.5 亿美元、108.6亿美元和 128 亿美元,增速划分为 12%、15%和 17.8%。

▲全球计划晶圆厂投建漫衍▲大陆半导体质料销售额全球占比从全球国家和地域来说,中国台湾依然是半导体质料消耗最大的地域。2018 年中国台湾地域半导体销售额 114.5 亿美元,全球占比 22.04%。中国大陆占比 16.25%排名全球第三,略低于 16.79%的韩国。▲2018 年各地域半导体质料销售占比3、 晶圆制造质料是半导体质料焦点按制造工艺差别,半导体质料可以分为晶圆制造质料和封装质料。

其中,晶圆制造质料由于技术要求高,生产难度大,是半导体质料的焦点。2018 年晶圆制造质料全球销售额为 322 亿美元,占全球半导体质料销售额的 62%。

晶圆制造质料全球销售额增速 15.83%,高于全球半导体质料销售额增速。▲晶圆制造质料全球销售额及增速晶圆制造质料包罗硅、掩膜版、光刻胶、电子气体、CMP 抛光质料、湿化学品、溅射靶材等,其中硅的占比最高,整个晶圆制造质料凌驾三分之一。▲晶圆制造质料细分占比4、半导体质料技术壁垒高 海内自给率低半导体质料属于高技术壁垒行业,特别是晶圆制造质料,技术要求高,生产难度大。

现在,半导体质料高端产物大多集中在美国、日本、德国、韩国、中国台湾等国家和地域生产商。海内由于起步晚,技术积累不足,整体处于相对落伍的状态。现在,海内半导体质料主要集中在中低端领域,高端产物基本被外洋生产商垄断。如硅片,2017 年全球五大硅片厂商占据了全球 94%的市场份额。

近年来海内半导体质料生产商加大了研发投入,鼎力大举推进半导体质料的研发及生产,力争实现国产替代。现在在部门细分领域,已经突破外洋垄断,实现规模化供货。如 CMP 抛光质料的龙头企业安集科技,公司化学机械抛光液已在 130-28nm 技术节点实现规模化销售,主要应用于海内 8 英寸和 12 英寸主流晶圆产线;溅射靶材龙头江丰电子,7 纳米技术节点实现批量供货,同时还满足了海内厂商 28 纳米技术节点的量产需求。

半导体质料:品种多 技术壁垒高1、 半导体质料--硅硅是半导体行业中最重要的质料,约占整个晶圆制造质料价值的三分之一。现在,90%以上的集成电路芯片是用硅片作为衬底制造出来的。整个半导体工业就是建设在硅质料之上的。

硅片质量对半导体制造至关重要。在硅片上制造的芯片最终质量与接纳硅片的质量有直接关系。

如果原始硅片上游缺陷,那么最终芯片上也肯定存在缺陷。▲硅片上的芯片按晶胞排列是否纪律,硅可分为单晶硅和多晶硅。

单晶硅晶胞在三维偏向上整齐重复排列,而多晶硅晶胞则呈不纪律排列。单晶硅在力学性质、电学性质等方面,都优于多晶硅。

集成电路制造历程中使用的硅片都是单晶硅,因为晶胞重复的单晶结构能够提供制作工艺和器件特性所要求的电学和机械性质。▲多晶和单晶结构示意图硅片的制备从晶体生长开始,形成单晶锭后经由修整和磨削再切片,再经由边缘打磨、精研、抛光等步骤后,最后检查获得的硅片是否及格。

▲硅片制造流程单晶硅生产 :单晶生长分为直拉(CZ)法和区熔(FZ)法,直拉法是现在主流的生长方法,占据 90%市场。直拉法:工艺成熟,更容易生长大直径单晶硅,生长出的单晶硅大多用于集成电路元件。区熔法:由于熔体不与容器接触,不易污染,因今生长出的单晶硅纯度较高,主要用于功率半导体。

但区熔法较难生长出大直径单晶硅,一般仅用于 8 寸或以下直径工艺。▲CZ 拉单晶炉▲区熔法晶体生长大尺寸硅片是硅片未来生长的趋势。大尺寸硅片带来的优点有两个:(1)、 单片硅片制造的芯片数目越多:在同样的工艺条件下,300mm 半导体硅片的可使用面积凌驾 200mm 硅片的两倍以上,可使用率(权衡单元晶圆可生产的芯片数量的指标)是 200mm 硅片的 2.5 倍左右,大尺寸硅片上能制造的芯片数目更多;(2)、 使用率更高:在圆形硅片上制造矩形的硅片会使硅片边缘处的一些区域无法被使用,从而带来部门浪费,随之晶圆尺寸的增大,损失比就会减小。

▲差别尺寸硅片比力随着半导体技术的生长和市场需求的变化,大尺寸硅片占比将逐渐提升。现在 8 英寸硅片主要用于生产功率半导体和微控制器,逻辑芯片和存储芯片则需要 12 英寸硅片。2018 年 12 英寸硅片全球市场份额预计为 68.9%,到 2021 年占比预计提升至 71.2%。▲12 英寸硅片市场占比情况半导体硅片投入资金多,研发周期长,是技术壁垒和资金壁垒都极高的行业。

由于下游客户认证时间长,硅片厂商需要长时间的技术和履历积累来提升产物的品质,满足客户需求,以获得客户认证。现在全球硅片市场处于寡头垄断局势。2018 年全球半导体硅片行业销售额前五名企业的市场份额划分为:日本信越化学 28%,日本 SUMCO 25%,中国台湾举世晶圆 14%,德国 Siltronic 13%,韩国 SK Siltron 9%,前五名的全球市场市占率靠近 90%,市场集中度高。

▲2018 全球半导体硅片产能情况近年来全球半导体硅片出货面积稳步增长。2018 年全球半导体硅片出货面积达127.3 亿平方英寸,同比 2017 年增长 7.79%;销售金额为 113.8 亿美元,同比 2017年增长 30.65%,单价每平方英寸 0.89 美元,较 2017 年增长 21%。

现在 12 英寸和 8 英寸硅片是市场主流。2018 年全球 12 英寸硅片需求均值在600-650 万片/月,8 英寸均值在 550-600 万片/月。12 英寸硅片主要被 NAND 和DRAM 需求驱动,8 英寸主要被汽车电子和工业应用对功率半导体需求驱动。

恒久看 12 英寸和 8 英寸依然是市场的主流。海内努力结构大硅片生产,计划产能大。停止 2018 年年底,凭据各个公司已量产产线披露的产能,8 英寸硅片产能已达 139 万片/月,12 英寸硅片产能 28.5 万片/月。

预计 2020 年 8 英寸硅片实际月需求将到达 172.5 万片,2020 年 12 英寸硅片实际需求为 340.67 万片/月。为满足海内大硅片的需求,我国正努力结构大硅片的生产。现在宣布的大硅片项目已凌驾 20 个,预计总投资金额凌驾 1400 亿,到 2023年 12 英寸硅片总计划产能合计凌驾 650 万片。2、 光刻胶光刻是整个集成电路制造历程中耗时最长、难度最大的工艺,耗时占 IC 制造 50%左右,成本约占 IC 生产成本的 1/3。

光刻胶是光刻历程最重要的耗材,光刻胶的质量对光刻工艺有着重要影响。光刻是将图形由掩膜版上转移到硅片上,为后续的刻蚀步骤作准备。在光刻历程中,需在硅片上涂一层光刻胶,经紫外线曝光后,光刻胶的化学性质发生变化,在通过显影后,被曝光的光刻胶将被去除,从而实现将电路图形由掩膜版转移到光刻胶上。

再经由刻蚀历程,实现电路图形由光刻胶转移到硅片上。在刻蚀历程中,光刻胶起防腐蚀的掩护作用。▲光刻历程示意图凭据化学反映机理和显影原理的差别,光刻胶可以分为负性胶和正性胶。

对某些溶剂可溶,但经曝光后形成不行溶物质的是负性胶;反之,对某些溶剂不行溶,经曝光后酿成可溶的为正性胶。▲正胶和负胶及其特点从需求端来看,光刻胶可分为半导体光刻胶、面板光刻胶和 PCB 光刻胶。其中,半导体光刻胶的技术壁垒最高。

▲按应用领域光刻胶分类光刻胶是半导体质料中技术壁垒最高的品种之一。光刻胶产物种类多、专用性强,是典型的技术麋集型行业。差别用途的光刻胶曝光光源、反映机理、制造工艺、成膜特性、加工图形线路的精度等性能要求差别,导致对于质料的溶解性、耐蚀刻性、感光性能、耐热性等要求差别。因此每一类光刻胶使用的原料在化学结构、性能上都比力特殊,要求使用差别品质品级的光刻胶专用化学品。

光刻胶一般由 4 种身分组成:树脂型聚合物、光活性物质、溶剂和添加剂。树脂是光刻胶中占比最大的组分,组成光刻胶的基本骨架,主要决议曝光后光刻胶的基天性能,包罗硬度、柔韧性、附着力、耐腐蚀性、热稳定性等。光活性物质是光刻胶的关键组分,对光刻胶的感光度、分辨率等其决议性作用。

▲光刻胶组成身分及功效分辨率、对比度和敏感度是光刻胶的焦点技术参数。随着集成电路的生长,芯片制造特征尺寸越来越小,对光刻胶的要求也越来越高。光刻胶的焦点技术参数包罗分辨率、对比度和敏感度等。为了满足集成电路生长的需要,光刻胶朝着高分辨率、 高对比度以及高敏感度等偏向生长。

▲光刻胶主要技术参数现在全球光刻胶市场基本被日本和美国企业所垄断。光刻胶属于高技术壁垒质料,生产工艺庞大,纯度要求高,需要恒久的技术积累。

日本的 JSR、东京应化、信越化学及富士电子四家企业占据了全球 70%以上的市场份额,处于市场垄断职位。由于光刻胶的技术壁垒较高,海内高端光刻胶市场基本被外洋企业垄断。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。

海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生产规模相对较小。海内生产的光刻胶中,PCB 光刻胶占比 94%,LCD 光刻胶和半导体光刻胶占比划分仅有 3%和 2%。

3、 掩膜版掩膜版(Photomask),又称光罩、光掩膜、光刻掩膜版、掩模版等,是下游行业产物制造历程中的图形“底片”,是承载图形设计和工艺技术等知识产权信息的载体。在光刻历程中,掩膜版是设计图形的载体。通过光刻,将掩膜版上的设计图形转移到光刻胶上,再经由刻蚀,将图形刻到衬底上,从而实现图形到硅片的转移。

掩膜版是光刻历程中的重要部件,其性能的优劣对光刻有着重要影响。▲掩膜版事情原理掩膜版的结构如下图所示,其材质凭据需求差别,可选择差别的玻璃基板。现在随着工艺技术的精进,以具有低热膨胀系数、低钠含量、高化学稳定性及高光穿透性等特质的石英玻璃为主流,在其上镀有约 100nm 的不透光铬膜作为 I 作层及约20nm 的氧化铬来淘汰光反射,增加工艺的稳定性。▲掩膜版结构图掩模板之所以可作为图形转移的一种模板,关键就在于有无铬膜的存在,有铬膜的地方,光线不能穿透,反之,则光可透过石英玻璃而照射在涂有光刻胶的晶片上,晶片再经由显影,就能发生差别的图形。

也正是由于掩模板可用于大量的图形转移,所以掩模板上的缺陷密度将直接影响产物的优品率。在掩膜版的制作和使用历程中,可能会泛起缺陷,从而影响到后续的使用。

掩模板上的缺陷一般来自两个方面:掩模板图形自己的缺陷:包罗针孔、黑点、黑区突出、白区突出、边缘不均及刮伤等,此部门皆为制作历程中泛起的,现在是使用目检或机械原形比对等方式来筛选;附着在掩模板上的外来物:为解决此问题,通常在掩模板上装一层掩护膜,当外来物掉落在掩护膜上时,因掩护膜上物体的聚焦平面与掩模板图形的聚焦平面差别,因此可使小的外来物不能聚焦在晶片上,而不发生影响。▲掩膜版掩护功效示意图凭据 SEMI 宣布数据,2018 年全球半导体掩模版销售额为 35.7 亿美元,占到总晶圆制造质料市场的 13%。

预计全球半导体掩模版市场可在 2020 年到达 40 亿美元。从生产商来看,现在全球掩膜版生产商主要集中在日本和美国的几个巨头,包罗日本凸版印刷 TOPAN、日本大印刷,美国 Photronics,日本豪雅 HOYA,日本 SK电子等。

其中Photronics、大日本印刷株式会社 DNP 和日本凸版印刷株式会社Toppan 三家占据全球掩膜版领域 80%以上市场份额。此外,晶圆制造厂也会接纳自制方式对内提供掩膜版,如英特尔、台积电、三星等都有自制掩膜版业务。

▲全球掩膜版生产商市场占比从海内来看,现在海内掩膜版制造商主要有路维光电和清溢光电,中科院微电子所、中国电子科技团体等科研院所内部也有自制掩膜版。海内晶圆代工厂龙头中芯国际也有自制掩膜版业务。现在中国大陆的平板显示行业处于快速生长期,对掩膜版行业的需求连续增加。

凭据 IHS 统计测算,中国大陆平板显示行业掩膜版需求量占全球比重,从 2011 年的5%上升到 2017 年的 32%。未来随着相关工业进一步向海内转移,海内平板显示行业掩膜版的需求量将连续上升,预计到 2021 年,中国大陆平板显示行业掩膜版需求量全球占比将到达 56%。4、 电子气体电子气体是超大规模集成电路、平面显示器件、化合物半导体器件、太阳能电池、光纤等电子工业生产不行缺少的原质料,它们广泛应用于薄膜、刻蚀、掺杂、气相沉积、扩散等工艺。在半导体制造历程中,险些每一步都离不开电子气体,其质量对半导体器件的性能有着重要影响。

纯度是电子气体最重要的指标,气体纯度常用的表现方法有两种:用百分数表现:如 99%,99.9%,99.99%,99.9999%等;用“N”表现:如 3N,5N,5.5N 等,数目 N 与百分数表现中的“9”的个数相对应,小数点后的数表现不足“9”的数,如 5.5N 表现 99.9995%。凭据气体纯度差别,气体可分为普通气体、纯气体、高纯气体及超高纯气体 4 个品级。▲气体品级分类及应用半导体制造领域,一个硅片需要经由外延、成膜、掺杂、蚀刻、清洗、封装等多项工艺,这个历程需要的高纯电子化学气体及电子混淆气高达 30 多种以上,且每一种气体应用在特定的工艺步骤中。

▲按半导体制造工艺差别气体分类电子气体的技术壁垒极高,最焦点的技术是气体提纯技术。此外超高纯气体的包装和储运也是一浩劫题。

在半导体制造中,电子气体纯度每提升一个数量级,都市促进器件性能的有效提升。为了获得超高纯气体,气体制造需要举行以下几个步骤:气体分散:气体的分散方法有精馏法、吸附法和膜分散法。精馏法是应用最广泛的方法,可分为一连精馏法和间歇精馏法。

一连精馏法操作时原料液一连地加入精馏塔内,再沸器取出部门液体作为塔底产物;间歇精馏法原料液一次加入精馏釜中,因而间歇精馏塔只有精馏段而无提馏段。气体提纯:气体制造通常是先将气体举行粗分散,再通过气体提纯技术来提高其纯度。气体提纯技术主要有化学反映法、选择吸附法、低温精馏法和薄膜扩散法等。

气体纯度磨练:获得提纯后的气体,需对气体举行检测来验证其纯度。随着电子气体纯度越来越高,纯度磨练也越来越重要。气体中杂质含量检测从 10-6(ppm)级、到 10-9(ppb)级甚至 10-12(ppt)级。

气体的充装与运输:超高纯气体对充装和运输都有特此外要求,要求使用特殊的储运容器、特殊的气体管道及阀门接口等,制止二次污染。在半导体行业中,电子气体作为不行或缺的原质料,在各个环节中都获得广泛应用,如电子级硅的制备、化学气相沉积成膜、晶圆刻蚀工艺等历程,众多种类的气体都起到了至关重要的作用。电子气体纯度要求高,制备难度大,现在以美国空气化工、美国普莱克斯、德国林德团体、法国液化空气和日本大阳日酸株式会社为首的五大气体公司控制着全球 90%以上的电子气体市场份额。

5、 湿化学品湿化学品(Wet Chemicals),是微电子、光电子湿法工艺制程中使用的种种电子化工质料。湿化学品在半导体领域主要应用于集成电路制造历程中的清洗和腐蚀步骤,其纯度和清洁度影响着集成电路的性能及可靠性。

按应用领域划分,湿化学品主要应用于半导体、平板显示、太阳能以及 LED 等领域。其中,半导体制造领域对湿化学品的要求最高,技术难度最大。

▲湿化学品应用领域▲按应用领域湿化学品分类为了适应电子信息工业微处置惩罚工艺技术水平不停提高的趋势,并规范世界超净高纯试剂的尺度,国际半导体设备与质料组织(SEMI)将超净高纯试剂按金属杂质、控制粒径、颗粒个数和应用规模等指标制定国际品级分类尺度。▲湿化学品 SEMI 尺度现在全球湿化学品的市场主要分为三大块:西欧企业、日本企业、以及韩国、中国大陆和中国台湾地域企业。西欧企业:主要有德国巴斯夫(Basf)公司、美国 Ashland 公司、美国 Arch 化学品公司、美国霍尼韦尔公司、AIR PRODUCTS、德国 E.Merck 公司、美国Avantor Performance Materials 公司、ATMI 公司等。西欧企业占据全球 33%的市场份额。

日本企业:主要企业包罗关东化学公司、三菱化学、东京应化、京都化工、日本合成橡胶、住友化学、和光纯药工业(Wako)、stella-chemifa 公司等。日本企业占全球 27%的市场份额。韩国、中国大陆及中国台湾地域企业:三者占比总计 38%,其中韩国、中国台湾企业在生产技术上具有一定优势,在高端市场领域与西欧、日本企业相比也有一定的竞争力。中国大陆湿电子化学品企业距世界整体水平另有一定距离,近年来,包罗格林达在内的湿电子化学品企业连续技术创新,在个体领域已靠近国际领先水平。

▲2018 年全球湿化学品市场格式受益于半导体、平板显示以及太阳能等下游工业的快速生长,湿电子化学品近年的生长也很是迅速。2018 年,全球湿电子化学品市场规模约 52.65 亿美元。

应用量方面,半导体市场应用量约 132 万吨,平板显示市场应用量约 101 万吨,太阳能电池领域应用达 74 万吨,三大市场应用量共计到达 307 万吨。预计到 2020 年,全球湿电子化学品整体市场规模将到达 58.5 亿美元,在全球三大领域应用量到达 388万吨,复合增长率约 12.42%。2018 年海内湿电子化学品整体市场规模 79.62 亿元,同比增速 4.09%,需求量约为 90.51 万吨。

预计到 2020 年,海内湿电子化学品市场规模有望突破 105 亿元,需求量也将到达 147.04 万吨。▲海内湿电子化学品市场规模情况随着海内半导体行业、平板显示行业以及太阳能行业的快速生长,湿电子化学品的需求也迎来增长,促进了整个湿电子化学品行业的迅速生长。2012 年海内湿电子化学品产量 18.7 万吨,2018 年产量到达 49.5 万吨,年均复合增长率达 17.61%。

从下游领域需求细分情况来看,2018 年半导体行业湿电子化学品需求量为 28.27万吨,平板显示行业需求量为 34.08 万吨,太阳能行业需求量为 28.16 万吨,相比2017 年都有所增加,特别是平板显示行业,需求增加显着。6、溅射靶材溅射靶材是物理气相沉积(PVD)工艺步骤中所必须的质料,是制备薄膜的关键质料。

溅射工艺是使用离子源发生的离子,在真空中被加速形成告诉离子流,使用高速粒子流轰击固体外貌,使得固体外貌的原子脱离靶材沉积在衬底外貌,从而形成薄膜。这个薄膜的形成历程称为溅射,被轰击的固体被称为溅射靶材。靶材是溅射历程的焦点质料。

溅射靶材种类繁多,依据差别的分类尺度,可以有差别的种别。溅射靶材可按形状分类、按化学成份分类以及按应用领域分类。

▲溅射靶材分类溅射靶材的应用领域广泛,由于应用领域差别,溅射靶材对金属质料的选择和性能要求都有所差别。其中,半导体芯片对靶材的技术要求最高,对金属的纯度、内部微观结构等都有极高的尺度。

▲溅射靶材按应用领域分类溅射靶材的技术生长趋势与下游应用领域的技术革新息息相关,随着应用市场在薄膜产物或元件上的技术进步,溅射靶材也需要随之变化。在下游应用领域中,半导体工业对溅射靶材和溅射薄膜的品质要求最高,随着更大尺寸的硅晶圆片制造出来,相应地要求溅射靶材也朝着大尺寸偏向生长,同时也对溅射靶材的晶粒晶向控制提出了更高的要求。溅射薄膜的纯度与溅射靶材的纯度密切相关,为了满足半导体更高精度、更细小微米工艺的需求,所需要的溅射靶材纯度不停攀升,甚至到达99.9999%(6N)纯度以上。凭据中国电子质料行业协会的统计,2016 年全球溅射靶材市场规模 113.6 亿美元,其中平板显示领域市场规模 38.1 亿美元,占比 33.54%,半导体领域市场规模 11.9亿,太阳能领域规模 23.4 亿美元。

▲全球高纯溅射靶材市场规模及增速在溅射靶材领域,美国、日本企业占据全球市场主要份额。溅射靶材是典型的高技术壁垒行业,由于靶材起源生长于外洋,高端产物被以美日为代表的外洋企业所垄断。日矿金属、霍尼韦尔、东曹、普莱克斯、住友化学、爱发科等占据全球靶材市场主要份额。▲溅射靶材全球主要生产商从海内情况来看,2015 年海内高纯溅射靶材市场规模 153.5 亿元,其中平板显示领域市场规模达 69.3 亿元,占比 45.15%。

近几年随着海内半导体工业的迅速生长,海内晶圆厂迎来投建岑岭,半导体质料领域市场规模将获得快速增长。▲海内高纯靶材细分市场情况海内溅射靶材行业虽然起步晚,但在国家政策和资金的支持下,现在已有个体龙头企业在某些细分领域突破外洋垄断,依靠价钱优势在海内靶材市场占有一定份额。海内溅射靶材企业主要有江丰电子、阿石创、有研新材等。其中,江丰电子的超高纯金属溅射靶材产物已应用于世界著名半导体厂商的先端制造工艺,在 7 纳米技术节点实现批量供货。

7、 CMP 抛光质料化学机械抛光(CMP,Chemical Mechanical Polishing)是集成电路制造历程中实现晶圆外貌平坦化的关键工艺。CMP 技术是使用效果最好,应用最广泛的平坦化技术,同时也是现在实现全局平坦化的唯一技术。

CMP 工艺是机械抛光和化学抛光相联合的技术。单纯的机械抛光外貌一致性好,平整度高,但外貌容易泛起损失;化学抛光速率快,外貌光洁度高,损失低,但外貌平整度差。CMP 工艺则两种抛光的完美联合,既可获得较为完美的外貌,又可获得较高的抛光速率,获得的平整度比其他方法高两个数量级。

CMP 工艺通过外貌化学作用和机械研磨技术相联合实现晶圆外貌的平坦化,其事情原理是通过各种化学试剂的化学作用,联合纳米磨料的机械研磨作用,在一定压力下被抛光的晶圆对抛光垫做相对运动,从而使得被抛光的晶圆外貌到达高度平坦化、低外貌粗拙度和低缺陷的要求。CMP 工艺历程用到的质料有抛光液、抛光垫、调治器等,其中抛光液和抛光垫是最焦点的质料,占比划分为 49%和 33%。

▲CMP 质料细分市场占比抛光液的主要身分包罗研磨颗粒、种种添加剂和水,其中研磨颗粒主要为硅溶胶和气相二氧化硅。抛光液原料中添加剂的种类可凭据实际需求举行配比,如金属抛光液中有金属络合剂、腐蚀抑制剂等,非金属抛光液中有种种调治去除速率和选择比的添加剂。抛光液的焦点技术是添加剂配方,这直接决议了最终的抛光效果。

凭据抛光的工具差别,可以调整抛光液的配方,从而到达更好的抛光效果。现在,抛光液的配方是各个公司的焦点技术,也是抛光液的技术壁垒所在。

抛光垫粘附在转盘的上外貌,它是在 CMP 中决议抛光速率宁静坦化能力的一个重要部件。为了能控制磨料,抛光垫通常用聚亚胺脂做成,因为聚亚胺脂有像海绵一样的机械特性和多孔吸水特性。抛光垫中的小孔能资助传输磨料和提高抛光匀称性抛光垫外貌会变得平坦和平滑,到达一种平滑外貌的状态,这种平滑外貌的抛光垫不能生存抛光磨料,会显著降低抛光速率。因此抛光垫要求举行定期修整来降低平滑外貌的影响。

修整的目的是要在抛光垫的寿命期间获得一致的抛光性能。CMP 技术中,在抛光垫的寿命期间,控制抛光垫的性质以保证重复的抛光速率是一项最大的挑战。抛光速率是在平坦化历程中质料被去除的速度,单元通常是纳米每分钟。

抛光垫的技术壁垒主要是沟槽的设计及提高使用寿命。沟槽使得抛光历程中的碎屑更容易流走,从而获得更为平整的硅片外貌。

抛光垫由于是消耗品,所以提高使用寿命能降低工艺成本。凭据 Cabot Microelectronics 官网公然披露的资料,2016 年、2017 年和 2018 年全球化学机械抛光液市场规模划分为 11.0 亿美元、12 亿美元和 12.7 亿美元,预计2017-2020 年全球 CMP 抛光液质料市场规模年复合增长率为 6%。抛光垫方面,2016-2018 年全球化学机械抛光垫市场规模划分为 6.5 亿美元、7 亿美元和 7.4 亿美元。

▲全球 CMP 抛光液及抛光垫市场规模全球化学机械抛光液市场主要被美国和日本企业垄断,主要企业包罗美国的 CabotMicroelectronics 、 Versum 和 日 本 的 Fujifilm 等。其 中 , 2017 年 , CabotMicroelectronics 是全球抛光液市场的龙头企业,市占率最高,但已经从 2000 年的约 80%下降至 2017 年的约 35%。

海内方面,在高端半导体领域用抛光液领域,安集科技是龙头企业。公司已完成铜及铜阻挡层等差别系列 CMP 抛光液产物的研发及工业化,部门产物技术水平处于国际先进职位。在抛光垫方面,全球市场险些被美国陶氏所垄断,陶氏占据了全球抛光垫市场约 79%的市场份额。

外洋其他抛光垫生产商有美国的 Cabot Microelectronics、日本东丽、中国台湾三方化学等。现在海内从事抛光垫质料生产研究的只有两家企业:鼎龙股份和江丰电子。鼎龙股份现在是海内抛光垫研发和生产龙头企业,8 英寸抛光垫已经获得海内晶圆代工厂订单,12 英寸抛光垫已经获得中芯国际的认证,2019 年上半年也获得第一张 12 英寸抛光垫订单。

江丰电子团结美国嘉柏微电子质料股份有限公司,就抛光垫项目举行互助。海内半导体质料龙头企业虽然现阶段前文中我们分析的7种半导体质料的焦点技术绝大多数还掌握在西欧、日本等国手中,但我国也已经涌现出一大批有潜质的半导体质料供应商。他们都十分注重自主研发与创新,在许多关键技术节点上已经取得了不小的突破,打破了外洋的垄断。

陈诉详细解读了具有代表性的17家海内半导体质料龙头企业,详情可在智工具回复nc444获取。▲17家海内半导体质料龙头企业总结, 半导体质料是半导体工业的基石,已往,半导体质料焦点技术一直掌握在西欧、日本等国家手中。可是,在这次新冠肺炎的影响下,半导体质料工业也势必会受到强烈的打击,半导体质料的供应格式将发生很大的改变。

随着我国半导体国家大基金二期的实质投资,未来的一段时间将是我国半导体质料行业一次绝佳的超车机缘。VXO人工智能工业链同盟后台回复“20200323”声明泉源:深港证券,人工智能工业链同盟推荐阅读,不代表人工智能工业链同盟态度,转载请注明,如涉及作品版权问题,请联系我们删除或做相关处置惩罚!编辑:Zero。


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