脈寬調制器行業(yè)現狀

脈寬調制器行業(yè)現狀半導體材料為芯片之基，覆蓋工藝全流程半導體材料包括晶圓制造材料和封裝材料。其中晶圓制造材料包括硅片、掩模版、電子氣體、光刻膠、CMP拋光材料、濕電子化學品、靶材等，封裝材料包括封裝基板、引線框架、鍵合絲、包封材料、陶瓷基板、芯片粘結材料和其他封裝材料。具體來說，在芯片制造過程中，硅晶圓環(huán)節(jié)會用到硅片；清洗環(huán)節(jié)會用到高純特氣和高純試劑；沉積環(huán)節(jié)會用到靶材；涂膠環(huán)節(jié)會用到光刻膠；曝光環(huán)節(jié)會用到掩模板；顯影、刻蝕、去膠環(huán)節(jié)均會用到高純試劑，刻蝕環(huán)節(jié)還會用到高純特氣；薄膜生長環(huán)節(jié)會用到前驅體和靶材；研磨拋光環(huán)節(jié)會用到拋光液和拋光墊。在芯片封裝過程中，貼片環(huán)節(jié)會用到封裝基板和引線框架；引線鍵合環(huán)節(jié)會用到鍵合絲；模塑環(huán)節(jié)會用到硅微粉和塑封料；電鍍環(huán)節(jié)會用到錫球。半導體行業(yè)發(fā)展概況及前景（一）全球半導體行業(yè)發(fā)展概況及前景過去五年，隨著智能手機平板電腦為代表的新興消費電子市場的快速發(fā)展，以及汽車電子、工業(yè)控制、物聯網等科技產業(yè)的興起，強力帶動了整個半導體行業(yè)規(guī)模迅速增長。2020年受疫情影響全球經濟出現了衰退。國際貨幣基金組織估計，2020年全球GDP增長率按購買力平價（PPP）計算約下降了4．4％。這是二戰(zhàn)結束以來世界經濟最大幅度的產出萎縮。但是全球半導體市場在居家辦公學習、遠程會議等需求驅動下，逆勢增長。根據全球半導體貿易統(tǒng)計組織統(tǒng)計，全球半導體行業(yè)2020年市場規(guī)模達到4，424．09億美元，較2019年增長約6．78%。根據全球半導體貿易統(tǒng)計預測，2021年度和2022年度，全球半導體市場規(guī)模仍將保持增長趨勢，預計增速分別為24．52和10．09%。根據全球半導體貿易統(tǒng)計組織統(tǒng)計，2020年美國半導體行業(yè)市場規(guī)模約為953．66億美元，占全球市場的21．65%；歐洲半導體行業(yè)市場規(guī)模約為375．20億美元，約占全球市場的8．52%，日本半導體行業(yè)市場規(guī)模約為364．71億美元，約占全球市場的8．28%，亞太地區(qū)（除日本外）市場規(guī)模達2，710．32億美元，已占據全球市場61．54%的市場份額。根據全球半導體貿易統(tǒng)計組織預測，2021年度和2022年度，美國半導體行業(yè)市場規(guī)模將分別上漲21．50%和12．00%，亞太地區(qū)（除日本外）市場規(guī)模將分別上漲27．16%和10．16%，至2022年度，亞太地區(qū)（除日本外）市場規(guī)模占比將繼續(xù)升高至62．60%。（二）中國半導體行業(yè)發(fā)展概況及前景十三五規(guī)劃以來，中國半導體產業(yè)格局產生了重大變化。首先，得益于近年《國家集成電路產業(yè)發(fā)展推進綱要》《國家信息化發(fā)展戰(zhàn)略綱要》等重要文件的出臺，以及社會各界對半導體行業(yè)發(fā)展的日益重視。中國近年來集成電路市場規(guī)模逐步增長，我國半導體行業(yè)正站在國產化的起跑線上。其次，由于2019年底爆發(fā)并延續(xù)至2020年的新冠疫情，對于世界整體的經濟格局造成巨大影響，疫情仍是影響全球經濟走向的關鍵變量，全球半導體產業(yè)持續(xù)性發(fā)展將面臨挑戰(zhàn)。同時，在近年來國際形勢的變化和地緣沖突的加劇等緊張形勢下，中國正在抓緊提升集成電路產業(yè)的自主創(chuàng)新能力和產業(yè)完整性，加快產業(yè)自主研發(fā)、加強人才培養(yǎng)、整合產業(yè)鏈。1、國內半導體行業(yè)需求保持快速增長根據中國半導體行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，最近五年，我國半導體行業(yè)銷售額始終保持快速增長。2020年度，我國半導體行業(yè)銷售額為11，814．3億元，較上年同期增長14．3%。自2015年度至2020年度，我國半導體行業(yè)銷售額復合增長率達到16．77%。2、國內半導體市場供給和需求之間仍存在明顯差距我國集成電路的供給和需求之間，仍存在較大的差距，根據中國半導體行業(yè)協(xié)會的統(tǒng)計及預測，雖然在我國產業(yè)政策鼓勵下，半導體市場需求和供給之間差距有所減小，但二者仍有較大差距。2020年度，我國半導體市場需求金額為19，270．3億元，和我國半導體行業(yè)銷售額差距為7，456億元。3、我國半導體產業(yè)的成長空間巨大我國半導體市場需求和供給之間的差異，也導致我國半導體進口長期處于高位。2020年度，我國進口半導體器件3，767．8億美元，較上年同期增加13．6%，出口半導體器件1，522．8億美元，較上年同期增加11．0%，凈進口金額2，245．0億美元，較上年同期增加14．79%。從國產化率角度來看，我國半導體產品供給和需求差異更為顯著。根據ICInsight統(tǒng)計，2020年度，中國大陸集成電路市場需求為1，434億美元，而本土企業(yè)的集成電路制造產值僅為83億美元，而在中國大陸建廠的外國企業(yè)如臺積電、三星、SK海力士、英特爾等在國內生產集成電路產品的產值達到了144億美元，本土企業(yè)的集成電路產值僅為國內制造集成電路產值227億元的36．5%，更只占中國大陸集成電路需求的5．9%。雖然我國半導體產業(yè)自給率有所上升，但供給和需求仍存在較大差距，我國半導體產業(yè)依然有很大的成長空間。隨著5G、AI、物聯網、自動駕駛、VR/AR等新一輪科技逐漸走向產業(yè)化，未來十年中國半導體行業(yè)有望迎來進口替代與成長的黃金時期，逐步在全球半導體市場的結構性調整中占據舉足輕重的地位。半導體行業(yè)全球市場空間超50億美元，國內增速更快受益于三大下游市場擴容，濕電子化學品需求量有望實現穩(wěn)定增速。近年來，半導體、顯示面板、光伏三大板塊下游市場規(guī)模不斷擴大，產業(yè)迎來高速發(fā)展，帶動濕電子化學品市場規(guī)模平穩(wěn)增長。據智研咨詢數據，2020年全球濕電子化學品市場規(guī)模為50．84億美元，受疫情影響略有下滑。國內濕電子化學品市場規(guī)模于2020年達到100．6億元，同比增長9．2%。中低端領域國產轉化率較高，產業(yè)升級主要面向G4-G5級產品。國際半導體設備和材料組織（SEMI）于1975年制定了國際統(tǒng)一的濕電子化學品雜質含量標準。該標準下，產品級別越高，所對應的集成電路加工工藝精細度程度越高，制程越先進。半導體領域對濕電子化學品的純度要求較高，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品企業(yè)已實現G5級標準化產品的量產。國內市場半導體領域的濕電子化學品，G2、G3級中低端產品進口轉化率高，因為此技術范圍內國產產品本土化生產、性價比高、供應穩(wěn)定等優(yōu)勢較為突出。G4、G5級高端產品仍有較大進口替代空間，為未來主要升級方向。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級屬于低檔產品，G2級屬于中低檔產品，G3級屬于中高檔產品，G4和G5級則屬于高檔產品。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。濕電子化學品技術制造復雜，且品類眾多，每種產品的制備要求各不相同，無法設計加工通用設備。企業(yè)必須根據不同品種的特性來確定適合的工藝路徑，設計加工所需的設備，因此顯著提升了制造成本和供應難度。研發(fā)能力及技術積累。濕電子化學品的生產技術包括混配技術、分離技術、純化技術以及與其生產相配套的分析檢驗技術、環(huán)境處理與監(jiān)測技術等。以上技術都需要企業(yè)具備研發(fā)能力和一定的技術積累。同時，下游產品的生產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品的需求。國內濕電子化學品市場百舸爭流。由于進入壁壘相對較低，我國濕電子化學品制造企業(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品專業(yè)制造商，主要產品集中在濕電子化學品，產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)，濕電子化學品類產品營收占比較少，具有原材料方面的優(yōu)勢。目前國內制造商產能主要集中在G3、G4級領域，多數已開始布局G5級產品產線，預計在2022年實現逐步放量。但目前相較于國際主流公司，國內企業(yè)產量較小。電子特種氣體又稱電子特氣，是電子氣體的一個分支，相較于傳統(tǒng)工業(yè)氣體，純度更高，其中一些具有特殊用途。電子特氣下游應用廣泛，是集成電路、顯示面板、太陽能電池等行業(yè)不可或缺的支撐性材料。在半導體領域，電子特氣的純度直接影響IC芯片的集成度、性能和良品率，在清洗、氣相沉積成膜（CVD）、光刻、刻蝕、離子注入等半導體工藝環(huán)節(jié)中都扮演著重要的角色。電子特氣可以根據其化學成分本身和用途的不同進行分類。根據化學成分的不同，電子特氣可分為氟系、硅系、硼系、鍺系氧化物和氫化物等幾大類別。半導體市場發(fā)展迅速，為上游電子特氣市場打開成長空間。根據SEMI數據，在晶圓材料328億美元的市場份額中，電子特氣占比達13%，43億美元，是僅次于硅片的第二大材料領域。近年來，伴隨下游晶圓廠的加速擴張，特氣市場景氣度向好，需求量有望持續(xù)擴容。根據SEMI數據，2020年全球晶圓制造電子氣體市場規(guī)模為43．7億美元。在全球產業(yè)鏈向國內轉移的趨勢下，中國電子特氣市場規(guī)模在過去十年快速增長，2020年達到了173．6億元。特氣市場毛利率高、盈利能力強。在各半導體材料領域中，電子特氣公司的平均毛利率處于較高水平。對比半導體產業(yè)鏈來看，晶圓廠的盈利能力最強，例如世界最大晶圓代工廠臺積電的毛利率為51．6%，國內晶圓廠龍頭中芯國際的毛利率約為30%。而對于特種氣體公司來說，電子特氣平均毛利率能達到近50%。世界第二的法國液化空氣集團，2010年-2019年的毛利率穩(wěn)定在60%-65%，而一般化工氣體或大宗氣體的毛利率僅在20-30%水平。國內企業(yè)電子特氣毛利率相對較低，約為30%-40%，相較國際巨頭有一定差距，未來成長空間廣闊。伴隨技術研發(fā)的進步和需求量的增長，電子特氣廠商盈利能力有望持續(xù)升級。特種氣體純度提升為核心技術瓶頸。集成電路對電子特氣的純度有著苛刻的要求，因為在芯片加工過程中，極微量的雜質也可能導致產品重大缺陷，特種氣體純度越高，產品的良率越高、性能越優(yōu)。伴隨IC芯片制程技術的不斷發(fā)展，產品的生產精度越來越高，用于集成電路制造的電子特氣亦提出了更高的純度要求。電子特氣的純度主要受三個因素影響：一是提純技術。電子特氣的分離和提純原理上可分為精餾分離、分子篩吸附分離以及膜分離三大類。在實際提純分離過程中，為提升效率和良品率，會利用多種方法進行組合，配置工藝更為復雜，還需保證產品配比精度，因此抬高了研發(fā)壁壘。二是氣體檢測技術。隨著電子特氣的純度越來越高，對分析檢測方法和儀器提出了更高的要求。目前國外電子氣體的分析己經經歷了離線分析、在線分析、原位分析等幾個階段，對于高純度電子特氣的分析已開發(fā)出完整的測試體系。而由于我國電子特氣行業(yè)重生產而輕檢測，因此分析方法和儀器同國外廠商都有一定差距。三是氣體的儲存和運輸。高純電子特氣運輸為一大難關，在儲存和運輸過程中要求使用高質量的氣體包裝儲運容器、以及相應的氣體輸送管線、閥門和接口，以防止氣體二次污染。我國加工工藝整體落后以及不符合國際規(guī)范，大部分市場被國外公司占據。專業(yè)人才缺乏，技術人員培養(yǎng)目前面臨較大困局。電子氣體生產環(huán)節(jié)較多、操作復雜，因此企業(yè)除了研發(fā)人才，還需要大量掌握生產技術、具有實際操作經驗的技術人員。據統(tǒng)計，培養(yǎng)一名合格的生產技術工人至少需要2年時間，但目前國內各大院?；疚丛O立工業(yè)氣體學科，因此企業(yè)需要花費大量時間和資金成本對新進人員進行深度培養(yǎng)，制約了我國企業(yè)技術創(chuàng)新水平的提升速度。電子特氣市場正處于穩(wěn)定增長階段，從地理位置上看，亞太地區(qū)是電子特氣的最大消費市場。國內電子特氣相關需求一直依賴進口，主要市場由空氣化工、德國林德集團、液化空氣和太陽日酸等國外廠商占據，CR4約88%，形成寡頭壟斷的局面。國際局勢疊加國內新興產業(yè)迅速發(fā)展，本土化優(yōu)勢顯著。新興終端市場加速成長，國內企業(yè)經過多年技術積累有望迎來國產化全面開花。伴隨俄烏戰(zhàn)爭、經濟制裁等事件的頻繁發(fā)生，國際局勢變得更加復雜動蕩。在此背景下，進口產品價格昂貴、運輸不便，本土化產品供應穩(wěn)定、性價比高等特點更為顯著，國內下游企業(yè)逐步轉向國產供應。電子特氣國產化是必然趨勢，將在市場化因素主導下全面加速。截至2022年Q1，我國擁有眾多生產工業(yè)氣體的企業(yè)，其中約一半位于華東地區(qū)。由于行業(yè)技術壁壘高且客戶粘性大，短期內行業(yè)的馬太效應將繼續(xù)延續(xù)，但近些年國家推出的相關支持政策及法律法規(guī)有望在往來助力相關細分行業(yè)的內資企業(yè)大力發(fā)展。靶材又稱為濺射靶材，是制作薄膜的主要材料。在濺射鍍膜工藝中，靶材是在高速荷能粒子轟擊的目標材料，可通過不同的離子光束和靶材相互作用得到不同的膜系（如超硬、耐磨、防腐的合金膜等），以實現導電和阻擋的功能。靶材主要是由靶坯、背板等部分組成，工作原理是利用離子源產生的離子，在真空中聚集并提速，用形成的高速離子束流來轟擊靶材表面，發(fā)生動能交換，讓靶材表面的原子沉積在基底。半導體行業(yè)光刻膠：半導體工藝核心材料，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，掩膜上印有預先設計好的電路圖案，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。光刻膠可以根據曝光光源波長、顯示效果和化學結構三種方式進行分類。根據曝光波長的不同，目前市場上應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線光刻膠已經無法制程工藝的需求，于是出現了適用于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，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光刻膠所對應的光刻機技術。根據顯示效果的不同，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，由油性變?yōu)樗匀軇芍圃煺怨饪棠z。光交聯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狀結構的不溶物，可起到抗蝕作用，適用于制成負性光刻膠?；瘜W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。半導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TECHECT數據，2021年全球光刻膠市場規(guī)模約為19億美元，同比增長11%，預計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%。半導體行業(yè)工藝制程持續(xù)升級，CMP市場穩(wěn)定增長半導體行業(yè)高景氣帶動CMP市場穩(wěn)定增長。伴隨半導體材料行業(yè)景氣度向上，CMP材料市場有望受下游市場驅動，保持穩(wěn)健增速。2020年全球拋光液和拋光墊全球市場規(guī)模分別為13．4和8．2億美元。中國CMP材料市場漲幅趨勢與國際一致，2021年拋光液和拋光墊市場規(guī)模分別為22和13億元。中國正全面發(fā)展半導體材料產業(yè)，CMP拋光產業(yè)未來增長空間廣闊。先進制程為CMP材料市場擴容提供動力。隨著芯片制程不斷微型化，IC芯片互聯結構變得更加復雜，所需拋光次數和拋光材料的種類也逐漸變多。在芯片制造過程中，需要將電路以堆疊的方式組合起來，制程越精細，所堆疊的層數就越多。在堆疊的過程中，需要使用到氧化層、介質層、阻擋層、互連層等多個薄膜層交錯排列，且每個薄膜層所用到的拋光材料也不相同。此外，隨著D存儲芯片結構逐漸由2D轉向3D，CMP拋光層數和所用到的拋光材料種類也在不斷增加。根據美國陶氏杜邦公司公開數據，5nm制程中拋光次數將達25-34次，64層3DD芯片中的拋光次數將達到17-32次，拋光次數均較前一代制程大幅增加。伴隨制程工藝的發(fā)展，CMP材料市場有望不斷擴容，成長空間較大。專用化、定制化拋光材料為未來發(fā)展趨勢。定制化發(fā)展有望給國產企業(yè)帶來更多機遇，國內CMP拋光材料企業(yè)可以憑借本土化優(yōu)勢與國內晶圓制造商展開深度合作，專注于具有專用性產品的研發(fā)。專用化、定制化有望成為CMP材料制造商產業(yè)升級趨勢。為匹配晶圓加工制程，CMP技術平整度要求高。CMP拋光材料的技術更新動力源自下游晶圓的技術更新。晶圓制程工藝不斷提升，從10nm到現在5nm、3nm，工藝制程迭代速度極快。為了滿足精細化程度更高的工藝制程，對CMP材料的要求也隨之變高。當前IC芯片要求全局平整落差100A°-1000A°（約等于原子級10-100nm）的超高平整度。配方的調配為一大技術難點。由于CMP拋光液應用眾多，不同的客戶有不同的需求，專用性較強，且需要加入氧化劑、絡合劑、表面活性劑、緩蝕劑等多種添加試劑，如何調配出合適的拋光液配方需要企業(yè)長時間的技術積累和不斷的研發(fā)嘗試。目前許多配方受到專利保護，行業(yè)研發(fā)壁壘高。試錯成本高、認證時間長。企業(yè)需要不斷找到合適配方、穩(wěn)定制作工藝及設計圖案，從而獲得較好的、穩(wěn)定的拋光速率和拋光效果，因此CMP材料的研究消耗時間成本較高，需要較長時間來試錯摸索工藝指標、產品配方等對物理參數及性能的影響，形成較高的行業(yè)know-how壁壘。半導體行業(yè)市場規(guī)?？焖僭鲩L，本土廠商進展順利進入21世紀以來，5G、人工智能、自動駕駛等新應用的興起，對芯片性能提出了更高的要求，同時也推動了半導體制造工藝和新材料不斷創(chuàng)新，國內外晶圓廠加緊對于半導體新制程的研發(fā)，臺積電已于2020年開啟了5nm工藝的量產，并于2021年年底實現3nm制程的試產，預計2022年開啟量產。此外臺積電表示已于2021年攻克2nm制程的技術節(jié)點的工藝技術難題，并預計于2023年