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PA芯片市場現(xiàn)狀分析及發(fā)展前景先進制程持續(xù)升級,半導(dǎo)體材料同步提升進入21世紀以來,5G、人工智能、自動駕駛等新應(yīng)用的興起,對芯片性能提出了更高的要求,同時也推動了半導(dǎo)體制造工藝和新材料不斷創(chuàng)新,國內(nèi)外晶圓廠加緊對于半導(dǎo)體新制程的研發(fā),臺積電已于2020年開啟了5nm工藝的量產(chǎn),并于2021年年底實現(xiàn)3nm制程的試產(chǎn),預(yù)計2022年開啟量產(chǎn)。此外臺積電表示已于2021年攻克2nm制程的技術(shù)節(jié)點的工藝技術(shù)難題,并預(yù)計于2023年開始風(fēng)險試產(chǎn),2024年逐步實現(xiàn)量產(chǎn)。隨著芯片工藝升級,晶圓廠商對半導(dǎo)體材料要求越來越高。濕電子化學(xué)品:半導(dǎo)體制造材料關(guān)鍵一環(huán)濕電子化學(xué)品貫穿整個芯片制造流程,是重要的晶圓制造材料。濕電子化學(xué)品又稱工藝化學(xué)品,是指主體成分純度大于99.99%,雜質(zhì)離子和微粒數(shù)符合嚴格標準的化學(xué)試劑。在IC芯片制造中,濕電子化學(xué)品常用于清洗、光刻和蝕刻等工藝,可有效清除晶圓表面殘留污染物、減少金屬雜質(zhì)含量,為下游產(chǎn)品質(zhì)量提供保障。在半導(dǎo)體制造工藝中主要用于集成電路前端的晶圓制造及后端的封裝測試,用量較少,但產(chǎn)品純度要求高、價值量大。(一)濕電子化學(xué)品種類眾多,硫酸和雙氧水占比較高根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域的不同,濕電子化學(xué)品可分為通用化學(xué)品和功能性化學(xué)品。其中通用化學(xué)品指主體成分純度大于99.99%、雜質(zhì)離子含量低于PPM級和塵埃顆粒粒徑在0.5μm以下的單一高純試劑。功能濕電子化學(xué)品指可通過復(fù)配滿足制造中特殊工藝需求、達到某些特定功能的配方類和復(fù)配類液體化學(xué)品。其中通用化學(xué)品廣泛應(yīng)用于IC芯片、液晶顯示面板和LED制造領(lǐng)域,包括氫氟酸、硫酸、磷酸、鹽酸、硝酸、乙酸等。功能性濕電子以光刻膠配套試劑為代表,包括顯影液、漂洗液、剝離液等。(二)全球市場空間超50億美元,國內(nèi)增速更快受益于三大下游市場擴容,濕電子化學(xué)品需求量有望實現(xiàn)穩(wěn)定增速。近年來,半導(dǎo)體、顯示面板、光伏三大板塊下游市場規(guī)模不斷擴大,產(chǎn)業(yè)迎來高速發(fā)展,帶動濕電子化學(xué)品市場規(guī)模平穩(wěn)增長。據(jù)智研咨詢數(shù)據(jù),2020年全球濕電子化學(xué)品市場規(guī)模為50.84億美元,受疫情影響略有下滑。國內(nèi)濕電子化學(xué)品市場規(guī)模于2020年達到100.6億元,同比增長9.2%。中低端領(lǐng)域國產(chǎn)轉(zhuǎn)化率較高,產(chǎn)業(yè)升級主要面向G4-G5級產(chǎn)品。國際半導(dǎo)體設(shè)備和材料組織(SEMI)于1975年制定了國際統(tǒng)一的濕電子化學(xué)品雜質(zhì)含量標準。該標準下,產(chǎn)品級別越高,所對應(yīng)的集成電路加工工藝精細度程度越高,制程越先進。半導(dǎo)體領(lǐng)域?qū)耠娮踊瘜W(xué)品的純度要求較高,集中在G3、G4級水平,且晶圓尺寸越大對純度的要求越高,12英寸晶圓制造一般要求G4級以上水平。目前國外主流濕電子化學(xué)品企業(yè)已實現(xiàn)G5級標準化產(chǎn)品的量產(chǎn)。國內(nèi)市場半導(dǎo)體領(lǐng)域的濕電子化學(xué)品,G2、G3級中低端產(chǎn)品進口轉(zhuǎn)化率高,因為此技術(shù)范圍內(nèi)國產(chǎn)產(chǎn)品本土化生產(chǎn)、性價比高、供應(yīng)穩(wěn)定等優(yōu)勢較為突出。G4、G5級高端產(chǎn)品仍有較大進口替代空間,為未來主要升級方向。(三)純化和復(fù)配為濕電子化學(xué)品核心,半導(dǎo)體要求最高集成電路對超凈高純試劑純度的要求非常高。按照SEMI等級的分類,G1級屬于低檔產(chǎn)品,G2級屬于中低檔產(chǎn)品,G3級屬于中高檔產(chǎn)品,G4和G5級則屬于高檔產(chǎn)品。集成電路用超高純試劑的純度要求基本集中在G3、G4級水平,中國的研發(fā)水平與國際仍存在較大差距。濕電子化學(xué)品技術(shù)制造復(fù)雜,且品類眾多,每種產(chǎn)品的制備要求各不相同,無法設(shè)計加工通用設(shè)備。企業(yè)必須根據(jù)不同品種的特性來確定適合的工藝路徑,設(shè)計加工所需的設(shè)備,因此顯著提升了制造成本和供應(yīng)難度。研發(fā)能力及技術(shù)積累。濕電子化學(xué)品的生產(chǎn)技術(shù)包括混配技術(shù)、分離技術(shù)、純化技術(shù)以及與其生產(chǎn)相配套的分析檢驗技術(shù)、環(huán)境處理與監(jiān)測技術(shù)等。以上技術(shù)都需要企業(yè)具備研發(fā)能力和一定的技術(shù)積累。同時,下游產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝和專用性需求不盡相同,這需要企業(yè)有較強的配套能力和一定的時間去掌握核心的配方工藝以滿足不同產(chǎn)品的需求。(四)外企壟斷高端濕電子化學(xué)品市場,國內(nèi)廠商有所突破日韓企業(yè)長期壟斷G4及以上級別高端市場。國際市場上G4及其以上級別的高端產(chǎn)品多數(shù)被歐美、日本、韓國等海外公司壟斷。2019年海外市場份額合計達到98%。根據(jù)新材料在線數(shù)據(jù),德國巴斯夫;美國亞什蘭化學(xué)、Arch化學(xué);日本關(guān)東化學(xué)、三菱化學(xué)、京都化工、住友化學(xué)、和光純藥工業(yè);中國臺灣鑫林科技;韓國東友精細化工等十家公司共占全球市場份額的80%以上。國內(nèi)濕電子化學(xué)品市場百舸爭流。由于進入壁壘相對較低,我國濕電子化學(xué)品制造企業(yè)眾多,約有40余家。其中,以江化微和格林達為首的濕電子化學(xué)品專業(yè)制造商,主要產(chǎn)品集中在濕電子化學(xué)品,產(chǎn)品種類豐富且毛利率高;以晶瑞電材和飛凱材料為代表的綜合型微電子材料制造商,涉及領(lǐng)域更廣,客戶體量相對較大。此外還有例如巨化股份等大型化工企業(yè),濕電子化學(xué)品類產(chǎn)品營收占比較少,具有原材料方面的優(yōu)勢。目前國內(nèi)制造商產(chǎn)能主要集中在G3、G4級領(lǐng)域,多數(shù)已開始布局G5級產(chǎn)品產(chǎn)線,預(yù)計在2022年實現(xiàn)逐步放量。但目前相較于國際主流公司,國內(nèi)企業(yè)產(chǎn)量較小。光刻膠:半導(dǎo)體工藝核心材料,道阻且長光刻膠是光刻工藝最重要的耗材。光刻膠是一種通過特定光源照射下發(fā)生局部溶解度變化的光敏材料,主要作用于光刻環(huán)節(jié),承擔著將掩模上的圖案轉(zhuǎn)化到晶圓的重要功能。進行光刻時,硅片上的金屬層涂抹光刻膠,掩膜上印有預(yù)先設(shè)計好的電路圖案,光線透過掩膜照射光刻膠。如果曝光在紫外線下的光刻膠變?yōu)槿軇?,清除后留下掩膜上的圖案,此為正性膠,反之為負性膠。(一)先進制程推動產(chǎn)品迭代,半導(dǎo)體光刻膠壁壘最高光刻膠可以根據(jù)曝光光源波長、顯示效果和化學(xué)結(jié)構(gòu)三種方式進行分類。根據(jù)曝光波長的不同,目前市場上應(yīng)用較多的光刻膠可分為g線、i線、KrF、ArF和EUV5種類型。光刻膠波長越短,加工分辨率越高,不同的集成電路工藝在光刻中對應(yīng)使用不同波長的光源。隨著芯片制程的不斷進步,每一代新的光刻工藝都需要新一代的光刻膠技術(shù)與之相匹配。g/i線光刻膠誕生于20世紀80年代,當時主流制程工藝在0.8-1.2μm,適用于波長436nm的光刻光源。到了90年代,制程進步到0.35-0.5μm,對應(yīng)波長更短的365nm光源。當制程發(fā)展到0.35μm以下時,g/i線光刻膠已經(jīng)無法制程工藝的需求,于是出現(xiàn)了適用于248納米波長光源的KrF光刻膠,和193納米波長光源的ArF光刻膠,兩者均是深紫外光刻膠。EUV(極紫外光)是目前最先進的光刻膠技術(shù),適用波長為13.5nm的紫外光,可用于10nm以下的先進制程,目前僅有ASML集團掌握EUV光刻膠所對應(yīng)的光刻機技術(shù)。根據(jù)顯示效果的不同,光刻膠可分為正性和負性。如果光刻膠是正性的,在特定光線照射下光刻膠會發(fā)生反應(yīng)并變成溶劑,曝光部分的光刻膠可以被清除。如果為負性光刻膠,曝光的光刻膠反應(yīng)不再是溶劑,未曝光的光刻膠被清除。光分解型光刻膠采用含有重氮醌類化合物材料作為感光劑,光線照射后發(fā)生光分解反應(yīng),由油性變?yōu)樗匀軇?,可制造正性光刻膠。光交聯(lián)型光刻膠采用聚乙烯醇月桂酸酯作為光敏材料,光線照射后形成一種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的不溶物,可起到抗蝕作用,適用于制成負性光刻膠?;瘜W(xué)放大型光刻膠使用光致酸劑作為光引發(fā)劑,光線照射后,曝光區(qū)域的光致酸劑會產(chǎn)生一種酸,并在后熱烘培工序期間作為催化劑移除樹脂的保護基團,使樹脂變得可溶?;瘜W(xué)放大光刻膠對深紫外光源具有良好的光敏性,具有高對比度、分辨率等優(yōu)點。(二)光刻膠市場穩(wěn)定增長,ArFi占比最高半導(dǎo)體光刻膠市場增速穩(wěn)定。伴隨芯片制程工藝的升級,光刻膠市場需求量也隨之增加。根據(jù)TECHECT數(shù)據(jù),2021年全球光刻膠市場規(guī)模約為19億美元,同比增長11%,預(yù)計2022年將達到21.34億美元,同比增長12.32%。具體來看,在7nm制程的EUV技術(shù)成熟之前,ArFi光刻膠仍是市場主流,占比高達36.8%,KrF和g/i光刻膠分別占比為35.8%和14.7%。半導(dǎo)體材料市場較為分散,硅片為單一最大品類半導(dǎo)體材料種類繁多,包括硅片、電子特氣、掩模版、光刻膠、濕電子化學(xué)品、拋光液、拋光墊、靶材等。據(jù)SEMI數(shù)據(jù)顯示,硅片為半導(dǎo)體材料領(lǐng)域規(guī)模最大的品類之一,市場份額占比達32.9%,排名第一,其次為氣體,占比約14.1%,光掩模排名第三,占比為12.6%。此外,拋光液和拋光墊、光刻膠配套試劑、光刻膠、濕化學(xué)品、濺射靶材的占比分別為7.2%、6.9%、6.1%、4%和3%。光刻膠供應(yīng)緊張,正當時目前國內(nèi)從事半導(dǎo)體光刻膠研發(fā)和生產(chǎn)的企業(yè)包括晶瑞股份、南大光電、

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