半导体七大核心材料分析梳理

半导体材料行业概览

半导体材料是半导体产业链中细分领域最多的环节，材料品类多达上百种。

种类繁多的芯片生产所需材料构成了半导体材料产业。

在半导体整个生产周期中，半导体材料虽处于产业链上游，但从晶圆厂扩产角度看，半导体材料采购是在晶圆厂建设完工并下达订单后开始进行，因此半导体材料属于半导体周期偏后的环节。

按应用环节划分，半导体材料主要分为晶圆制造材料和封装材料。

晶圆制造主要材料包括硅片、光掩模、光刻胶、光刻胶辅助材料、湿电子化学品、抛光材料、电子特气、抛光材料、靶材及其他材料。

封装材料包括：引线框架、封装基板、陶瓷基板、键合丝、包装材料及芯片粘接材料等。
据SEMI数据，全球半导体材料价值量占比前六分别为：硅片（37%）、电子特气（13%）、光掩膜（13%）、CMP（7%）、光刻胶（5%）和溅射靶材（3%），其他种类材料合计占比约22%。

01硅片

硅片是制作集成电路的重要材料，贯穿了芯片制作的全过程。通过对硅片进行光刻、离子注入等手段，可以制成集成电路和各种半导体器件。

半导体硅片是由硅单晶锭切割而成的薄片，又称硅晶圆片，是半导体基底材料。

其质量和数量不仅是制造芯片的关键材料，同时也制约下游终端领域行业的发展。

硅片按加工程度可分为研磨片、抛光片和外延片。

硅研磨片是对硅单晶锭进行切割、研磨等加工得到的厚度小于1mm的圆形晶片，是制作硅抛光片及硅外延片的中间产品，也可以用于制作分立器件芯片。

硅抛光片由硅研磨片经过后续抛光、清洗等精密加工而成，主要应用于集成电路和分立器件制造。

硅外延片是指在硅单晶衬底上外延生长一层或多层硅单晶薄膜的材料，用于制造半导体分立器件和集成电路。

当前全球市场主流的产品是200mm（8英寸）、300mm（12英寸）直径的半导体硅片，下游芯片制造行业的设备投资也与200mm和300mm规格相匹配。

200mm及以下半导体硅片的需求主要来源于功率器件、电源管理器、非易失性存储器、MEMS、显示驱动芯片与指纹识别芯片等。

300mm半导体硅片的需求主要来源于存储芯片、图像处理芯片、通用处理器芯片、高性能FPGA与ASIC，终端应用主要为智能手机、计算机、云计算、人工智能、SSD等较为高端领域。

当前半导体硅片向大尺寸方向不断发展，大尺寸硅片成为行业主流，产量明显增长。

半导体硅片技术门槛较高、设备投资较大，具备行业壁垒。

市场高度集中，其中海外厂商占据主导地位。

全球半导体硅片市场份额主要被日本信越化学、日本胜高（SUMCO）、中国台湾环球晶圆、德国世创（Siltronic）、韩国鲜京矽特隆五家龙头企业垄断。
中国大陆硅片供应商主要有沪硅产业 、中环股份 、立昂微 、中欣晶圆、众合科技 、中晶科技 、扬杰科技 、有研半导体、上海合晶 、金瑞泓和南京国盛等。

沪硅产业硅片全系列布局，目前产品类型涵盖300mm抛光片及外延片、200mm 及以下抛光片及外延片、SOI 硅片、压电薄膜衬底材料等，12英寸片已进入中芯国际 供应链。

立昂微成立于2002年，公司创始人是我国半导体材料学科开拓者阙端麟院士。半导体硅片产品实现了6英寸到12英寸、轻掺到重掺、N型到P型等领域全覆盖，客户包括中芯国际 、华润微 、华虹宏力、士兰微 等国内主要晶圆厂及IDM厂商。

神工股份 是国内硅料龙头厂商，重点布局8英寸轻掺。8英寸轻掺低缺陷硅片对标海外硅片龙头信越化学，目前已有硅片产品定期出货至日本客户。

2023年半导体硅片出货量12,602百万平方英寸，同比下滑14.3%；销售额123亿美元，同比下滑10.9%。

据SUMCO公告显示，2024-2026年半导体硅片长期协议价将调涨。

02电子特气

电子特种气体属于工业气体的重要分支，是电子工业生产中关键的基础和支撑性材料之一，其使用穿透半导体制造的整个过程。

电子特气是在半导体制造流程中所采用的高纯度特种气体，对纯度和杂质含量的严苛要求，占据晶圆制造成本的14%，具有较高的经济价值。

电子特气在光刻、刻蚀等多个环节发挥关键作用。

相较于一般工业气体技术，电子特气壁垒更高，深度提纯的难度也更大。

全球市场格局来看，目前全球电子特气市场被美国空气化工 、德国林德集团、法国液化空气以及日本酸素（原大阳日酸）等四家主要气体供应商高度垄断。

近年来国内电子特气国产化替代进程加快，以华特气体 、金宏气体 、雅克科技 、中船特气 、昊华科技 和南大光电 为代表的企业在不同种类的细分气体领域皆有突破。

六氟丁二烯具有优秀的刻蚀性能和环保特性，是当前国内众多厂商的重点布局方向。当前国产化率仍然相对较低，目前仅有中船特气、中巨芯等少数几家企业具备生产4N以上电子级产品的能力。

华特气体核心业务包括高纯光刻气、氟、氢类电子特气，公司是国内唯一通过ASML光刻气认证的企业。

昊华科技研制的高纯度含氟电子气体四氟化碳和六氟化硫产品已在国内集成电路企业批量使用，实现了进口替代。

中船特气核心业务包括三氟化氮/六氟化钨等含氟电子特气等，已经具备电子特种气体及含氟新材料等50 余种产品的生产能力，主要产品三氟化氮纯度达到5N，六氟化钨达到6N。

凯美特气 核心业务包括食品级二氧化碳、光刻气等，公司生产半导体、航天等领域急需的超高纯气体和多元混配气；和远气体 核心业务为大宗气体、超纯氨，主营业务包括稀有气体、电子级空分产品等；南大光电氢类电子特气产品由控股子公司全椒南大光电生产，纯度已达到6N 级别；金宏气体提供液态二氧化碳、超纯氨等。

TECHCET预计，2025年全球电子特气市场规模将达到60.2亿美元，2023-2025年年均复合增速约6.4%。

04光刻胶

光刻胶是光刻工艺中的核心材料，对芯片制造良率影响较大，一般需与配套试剂配合使用。

光刻胶分为半导体光刻胶、平板显示光刻胶和PCB光刻胶，其技术壁垒依次降低。

由于光刻胶定制化属性较强，是当前国产替代率较低的晶圆制造材料。

全球光刻胶市场主要被JSR、东京应化、杜邦、信越化学、住友及富士胶片等制造商垄断，尤其是在半导体光刻胶的高端的KrF和ArF领域，市场集中度更高。

半导体光刻胶国产化率较低，g/i线光刻胶国产化率约为20%，KrF光刻胶低于5%，ArF光刻胶几乎依靠进口。

当前国内光刻胶企业多分布在技术难度较低的PCB光刻胶领域，占比超9成，而技术难度最大的半导体光刻胶市场，国内仅有彤程新材 （北京科华）、华懋科技 （徐州博康）、南大光电、晶瑞电材 和上海新阳 等少数几家。

国内光刻胶产业链上下游布局相关厂商还包括雅克科技、永太科技 、江化微 、芯源微 、七彩化学 、万润股份 、世名科技 、华特气体、新莱应材 、盛剑环境 、广信材料 、八亿时空 、晶瑞电材、飞凯材料 等。

据Techcet预测，2024年全球半导体光刻胶市场规模将达到25.7亿美元。

05湿电子化学品

在晶圆制造材料价值组成中，湿电子化学品约占10%，包括化学试剂和光刻胶配套试剂。

湿电子化学品是微电子、光电子湿法工艺制程中使用的液体化工材料。

按用途可分为通用化学品(超净高纯试剂)和功能性化学品(以光刻胶配套试剂为代表)。

湿电子化学品在半导体制造领域的应用主要包括集成电路和分立器件制造用晶圆的加工，包括前端加工与后端封测环节，其中湿电子化学品主要用于清洗、光刻和蚀刻工艺。

市场格局方面来看，全球范围内从事湿电子化学品研究开发及大规模生产的厂商主要集中在美国、德国、日本、韩国以及中国台湾地区。

美国陶氏杜邦 、Entegris、德国巴斯夫、Merck、日本东京应化等外国公司在特定品种上具有市场份额优势。

目前，8英寸晶圆制造多使用G3、G4等级湿电子化学品，由于加工方式发生改变，12英寸晶圆对湿电子化学品的等级提出了更高的要求，普遍需要G4-G5等级。

国内湿电子化学品达到国际标准且具有一定规模生产能力的企业中，技术水平多集中在G3以下（国产化率为80%），G3及以上的湿电子化学品国产化率仅为10%左右，极少数企业个别产品达到G4级别，国产替代空间广阔。

国内厂商中，江化微的湿电子化学品已成功导入多家12英寸半导体晶圆厂，稳步提升国产化水平；晶瑞电材的双氧水、硫酸、氨水产品符合SEMIG5标砖，半导体用量最大的高纯湿化学品将整体达到国际先进水平，主导产品已获中芯国际、华虹宏力、长江存储、士兰微等国内半导体客户的采购。

湿化学品主要厂商还包括上海新阳、格林达 、巨化股份 、光华科技 、新宙邦 、兴发集团 、多氟多 、安集科技 、雅克科技、飞凯材料、中巨芯等。
03光掩模版

掩膜版是微电子制造中光刻工艺所使用的图形母版。

通过光刻制版工艺，将微米级和纳米级的精细图案刻制于掩膜基板上制作成光掩膜版。

光掩膜版的功能类似于传统照相机的底片，用光刻机在原材料上刻蚀出相应的图形，把不需要的金属层和胶层洗去，即得到成品。

光掩膜基板的生产完成后，进入光掩模版制造商，在玻璃基板基础上进行研磨、抛光、镀铬、涂胶等生产环节，需要较高的技术门槛，而后才能成为合格的电子元器件。

半导体光掩模竞争格局整体为美日龙头企业主导，行业集中度较高。

全球前三大半导体光掩模厂商分别为美国福克尼斯、大日本印刷和日本凸版印刷，合计占据半导体掩膜版80%以上的市场份额。

由于各大厂对于光掩模的生产技术实行较为严格的封锁，半导体光掩模市场尤其是精密加工领域垄断严重。

国内仅有少数企业如无锡华润、无锡中微能生产0.13μm以上的光掩模，而对于HTM、GTM、PSM等光掩模几乎都依赖进口。

此外，清溢光电 深圳工厂当前的半导体芯片用掩膜版量产能力在0.25um工艺水平，并预计未来量产能力由0.25um提升至0.13um工艺的量产能力；菲利华 是国内首家具备生产G8代大尺寸光掩膜版基材能力的企业，目前已推出从G4到G8代的系列产品，是国内唯一可以生产大规格光掩膜基板的企业。

06CMP抛光材料

CMP抛光材料包括抛光液（占抛光材料约50%）、抛光垫和钻石碟。

对于逻辑芯片，制程的缩小意味着光刻次数和刻蚀次数增加，也带动CMP工艺步骤数增加。7nm制程需要30次CMP工艺步骤，较14nm制程大幅提升。

对于存储芯片，随着2DNAND向3DNAND转变，CMP的工艺步骤几乎翻倍，带动了钨抛光液及其他抛光液需求的持续快速增长

CMP国产化率较低，安集科技掌握抛光液核心技术，全球占率约7%；鼎龙股份 主攻抛光垫，公司率先打破抛光垫海外厂商垄断，同时抛光液、清洗液也已开始起量销售。

07靶材

靶材是沉积薄膜的重要原料，主要应用于面板显示、半导体、磁记录薄膜、太阳能 领域，其中应用于半导体的靶材纯度要求最高。

半导体用金属靶材主要包括超高纯铝靶、钛靶、钽靶等。

全球半导体靶材市场呈现寡头垄断格局，其中日矿金属、霍尼韦尔、东曹和普莱克斯四家企业占据了全球80%的市场份额。

国内靶材供应商有江丰电子 、有研新材 、阿石创 、隆华科技 等。

江丰电子对标霍尼韦尔，产品包括铝钯、钛靶、铜钯等；有研新材产品则包括12寸高纯金属靶材。

从远期内资晶圆产线的建设情况来看，国产半导体材料的需求前景乐观。内资晶圆产能的大幅扩张将带动对上游半导体材料的需求，有望为国内半导体材料公司带来广阔的订单增量。