國內半導體材料產業鏈全面盤點

半導體產業鏈可以大致分為設備、材料、設計等上游環節、中游晶圓制造，以及下 游封裝測試等三個主要環節。半導體材料是產業鏈上游環節中非常重要的一環， 在芯片的生產制造中起到關鍵性的作用。根據半導體芯片制造過程，一般可以 把半導體材料分為基體、制造、封裝等三大材料，其中基體材料主要是用來制 造硅晶圓半導體或者化合物半導體，制造材料則主要是將硅晶圓或者化合物半 導體加工成芯片的過程中所需的各類材料，封裝材料則是將制得的芯片封裝切 割過程中所用到的材料。

各個環節的材料基本都有國內企業參與供應

1、基體材料

根據芯片材質不同，分為硅晶圓片和化合物半導體，其中硅晶圓片的使用范圍 最廣，是集成電路 IC 制造過程中最為重要的原材料。硅晶圓片全部采用單晶硅 片，對硅料的純度要求較高，一般要求硅片純度在 99.9999999%（9N）以上， 遠高于光伏級硅片純度。先從硅料制備單晶硅柱，切割后得到單晶硅片，一般 可以按照尺寸不同分為 6-18 英寸，目前主流的尺寸是 8 英寸（200mm）和 12 英寸（300mm）， 18 英寸（450mm）預計至少要到 2020 年之后才會逐漸增加 市場占比。全球龍頭企業主要是信越化工、SUMCO、環球晶圓、Silitronic、LG 等企業。

相關上市公司主要有：上海新陽、晶盛電機、中環股份、保利協鑫（港股）

化合物半導體主要指砷化鎵（GaAs）、氮化鎵（GaN）和碳化硅（SiC）等第二、 第三代半導體，相比第一代單質半導體（如硅（Si）、 鍺(Ge）等所形成的半導 體），在高頻性能、高溫性能方面優異很多。三大化合物半導體材料中，GaAs 占大頭，主要用在通訊領域，全球市場容量接近百億美元；GaN 的大功率和高 頻性能更出色，主要應用于軍事領域，目前市場容量不到 10 億美元，隨著成本 下降有望迎來廣泛應用；SiC 主要作為高功率半導體材料，通常應用于汽車以 及工業電力電子，在大功率轉換領域應用較為廣泛。

相關公司主要有：三安光電、海威華芯

2、制造材料

拋光材料

半導體中的拋光材料一般是指 CMP 化學機械拋光（Chemical Mechanical Polishing）過程中用到的材料，CMP 拋光是實現晶圓全局均勻平坦化的關鍵工 藝。CMP 拋光的原理是是在一定壓力下及拋光漿料存在下，被拋光工件相對于 拋光墊做相對運動，借助于納米粒子的研磨作用與氧 化劑的腐蝕作用之間的有 機結合，在被研磨的工件表面形成光潔表面。

拋光材料一般可以分為拋光墊、拋光液、調節器和清潔劑，其中前二者最為關 鍵。拋光墊的材料一般是聚氨酯或者是聚酯中加入飽和的聚氨酯，拋光液一般 是由超細固體粒子研磨劑（如納米級二氧化硅、氧化鋁粒子等）、表面活性劑、 穩定劑、氧化劑等組成。

根據SEMI和IC Mtia數據，2016年全球拋光材料的市場規模大約16.1億美元， 其中國內市場規模約 23 億元。全球拋光墊市場幾乎被陶氏壟斷，拋光液市場則 主要由日本的 Fujimi 和 Hinomoto Kenmazai，美國的卡博特、杜邦、Rodel、 EKA，韓國的 ACE 等企業占領絕大多數市場份額。

全球半導體市場巨大，材料產業由外企主導

全球半導體材料市場空間巨大，仍有持續增長動力。2018 年全球半導體材料銷 售額已經達到 519 億美元，同比增長 11%，其中晶圓制造材料（包括硅晶圓和 化合物半導體等基體材料）全球銷售 322 億美元（同比增長+16%），封裝材料 全球銷售 197 億美元（同比增長 3%）。由于半導體芯片尺寸日趨縮小，封裝材 料的市場增速明顯小于晶圓制造材料。

從銷售區域分布情況來看，東亞地區占據絕大部分市場份額。根據 SEMI 數據， 2018 年中國臺灣憑借其龐大的代工廠和先進的封裝基地，以 114.5 億美元連續 第九年成為半導體材料的最大消費地區，市場占比 22%；中國大陸半導體材料 市場銷售額 84.4 億美元，市場占比 16%；韓國和日本的市場銷售額分別為 87.2 和 76.9 億美元，市場占比分別為 17%和 15%。東亞地區的半導體材料銷售額 占到全球市場約 70%，成為當之無愧的半導體產業全球制造基地。

全球晶圓產能仍在擴張，半導體材料需求增長動力仍然強勁。根據 IC Insights， 在經過 2017 年增長 7%之后，2018 年和 2019 年全球晶圓產能都將繼續增長 8%，分別增加 1730 萬片和 1810 萬片。在這兩年中，眾多的 DRAM 和 3D NAND Flash 生產線導入是晶圓產能增加的主導因素。預計 2017-2022 年全球 IC 產能 年增長率平均為 6.0%，而 2012-2017 年平均為 4.8%。半導體材料的市場需求 基本上與晶圓產能情況保持密切聯系，全球晶圓產能增長為上游半導體材料行 業帶來了強勁的需求。

2018 年全球半導體材料銷售規模在 519 億美元，其中基體材料、制造材料、封 裝材料占比分別為 23.4%、38.7%和 28.0%。根據細分統計數據，制造材料中 電子特氣、掩膜版、光刻膠的市場占比最大，合計占到制造材料的 61%。按照 未來硅片尺寸越來越大（18 英寸將成為主流）的趨勢，我們預計基體材料的占 比將變小，制造材料的占比將有望擴大。

海外企業占據半導體產業鏈的絕對份額。歐美、日韓臺等國家和地區是全球半導 體巨頭的主要所在地，根據 WSTA 數據，2018 年全球半導體市場規模約為 4373 億美元，中國半導體市場規模約為 1220 億美元（占全球約 28%），中國已經成 為全球最大的半導體消費市場。中國在半導體消費市場上已經成為了世界第一， 但是半導體產業中的市場占比卻非常有限，全球前十大半導體企業中沒有一家 是來自中國。

半導體材料行業同樣也是由外企主導。我們在第一部分盤點各種材料的市場規 模以及全球龍頭時，基本可以看到各類細分材料的絕大部分市場份額都被海外 企業所占據，國內企業目前還處于努力嘗試國產化替代的過程當中。

乘國產化之風，半導體材料進口替代成必然趨勢

在上一篇半導體行業專題報告中，我們認為半導體產業鏈國產化雖然是一個十 分艱巨的任務，但是可以通過采取合適的策略，利用國內龐大的工程師紅利，輔 之合理的政策導向，國內半導體產業實現自主可控之路一定能夠實現。例如，在上 游設備、材料、設計等領域，在不同的細分賽道通過重點突破，則有望成功。在中 游晶圓制造及下游封裝測試領域，需要保持戰略定力，對新技術保持持續的研發投 入，對行業內領先企業保持持續跟進保證不掉隊，長此以往則有望達到國際一流水 平。

半導體制造產業向大陸地區轉移的趨勢不可逆轉。根據 CEMIA 數據，2018 年國 內半導體材料市場規模已經達到 794 億元。未來隨著中國半導體產能規模的繼續 擴張，以及全球半導體晶圓制造產業向大陸轉移的趨勢不可逆轉，我們認為國內半 導體市場規模在全球占比還將繼續保持提升的趨勢。未來國內半導體材料的市場規 模毫無疑問也將繼續擴大，按照目前的行業增速，我們預計 2021 年國內半導體市 場規模將首次超過 1000 億元。

只要國內市場需求足夠大，材料端實現進口替代將水到渠成。國內優勢明顯的 基建配套、龐大的工程技術人員數量基礎、容量巨大的國內需求市場，已經培 育了不少優秀的世界級制造業公司。國內化工行業同樣受益于此，過去多年的 迅速發展，可以說國內化工在上游基礎化工原材料端已經獨步全球，除了一些 對資源稟賦要求較高的細分產業鏈之外，國內大部分大宗化工品基本上都已經 基本解決或者正在解決國產化的問題。雖然目前國內每年仍需進口占比不小的 化工品，但基本上都是以一些較為高端的精細化工品或者化工新材料為主，半 導體材料就屬于主要依賴于進口的化工品。

以鋰電池材料為例，10 多年前國內鋰電池產業剛開始發展時，國內精細化工材 料的生產能力較為薄弱，且當時鋰電池主要是以 3C 消費類電子產品使用為主， 市場需求空間也相對較小。因此當時國內鋰電池材料基本都是以進口為主，國 產化率提升的較為緩慢，國產鋰電池材料很難進入到主流的鋰電池生產廠（如 東芝、三星、LG 等）的供應鏈當中。但是自從 2011 年*將新能源汽車列 為戰略新興產業之一，且持續加大政策支持力度，國內動力鋰電池產業鏈迅速 發展，鋰電池的市場規模也隨之打開。在國內巨大的市場需求刺激之下，大量 企業投入巨額資金到鋰電池材料的研發和產能擴張，國內鋰電池材料迅速完成 國產替代的進程。在 2017 年，鋰電池四大材料就基本完成國產替代，甚至有 部分材料能夠實現出口，參與全球市場的競爭。國內鋰電池產業鏈以極其優秀 的制造能力，以及完備的產業配套，甚至吸引全球鋰電池汽車龍頭公司特斯拉 到國內建廠生產整車。鋰電池材料產業鏈的成功先例，無疑對國內發展半導體 材料產業鏈有著良好的借鑒作用。

目前我國半導體材料的國產化率約為 20%，如果 5 年后國內半導體材料能基本 實現國產化，再考慮到國內半導體材料整體市場規模在 5 年后至少增長 50%， 那么 5 年左右的時間里國內半導體企業的整體銷售額將擴大到目前的 7-8 倍。 目前國內半導體材料的市場份額較為分散，未來市場份額必然會集中到少數幾 個龍頭公司。我們認為國內半導體材料行業必然會出現幾個在 5 年內連續保持 高速成長的企業，緊緊跟隨國內半導體產業鏈國產化的趨勢，營業規模擴張的 空間在 10 倍以上。