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文檔簡介
AI浪潮下,化工材料迎來新發(fā)展3算力大幅提升,液冷技術(shù)成為大勢所趨,氟化液大有可為AI技術(shù)迅猛發(fā)展,極大增加了相關(guān)產(chǎn)業(yè)對高性能算力的需求,進(jìn)而對設(shè)備散熱冷卻提出了更高要求。目前來看,液冷更適用于高密度功率的數(shù)據(jù)中心,其中浸沒式液冷具有明顯優(yōu)勢。根據(jù)《中國液冷數(shù)據(jù)中心發(fā)展白皮書》,保守估計2025年中國液冷數(shù)據(jù)中心市場規(guī)模將達(dá)1283.2億元,其中浸沒式液冷占526.1億元。氟化液是浸沒式液冷的理想冷卻液,目前我國仍處于發(fā)展初期階段,未來大有可為。涉及標(biāo)的:1)氟化液:
巨化股份(5000噸/年巨芯冷卻液(一期1000t/a),一期實施1000噸/年現(xiàn)已投入運營。項目產(chǎn)品主要有JHT電子流體系列、JHLO潤滑油系列以及JX浸沒式冷卻液等產(chǎn)品)、
新宙邦(六氟丙烯下游的含氟精細(xì)化學(xué)品,含氟冷卻液(氟化液)順利通過行業(yè)知名客戶認(rèn)證,實現(xiàn)批量交付)、
永和股份(1萬噸/年全氟己酮項目副產(chǎn)六氟丙烯三聚體可以應(yīng)用于冷卻液領(lǐng)域)、
潤禾材料(公司硅油和改性硅油可用于冷卻液生產(chǎn))等。AI芯片是人工智能核心,推動半導(dǎo)體材料大發(fā)展AI芯片系A(chǔ)I的核心,將在AI浪潮下獲得快速發(fā)展和應(yīng)用。半導(dǎo)體材料是芯片的基石,受益于AI需求拉動,半導(dǎo)體材料將獲得更大發(fā)展空間,技術(shù)變革和國產(chǎn)替代的步伐將進(jìn)一步加快。半導(dǎo)體材料主要分為制造材料(硅片/化合物半導(dǎo)體、光刻膠、濕電子化學(xué)品、電子氣體、掩膜版、CMP拋光液和拋光墊、濺射靶材等)及封裝材料。其中,半導(dǎo)體幾大核心耗材我國國產(chǎn)率均較低,國產(chǎn)替代需求旺盛,有望在AI快速發(fā)展中實現(xiàn)需求大增與技術(shù)突破。涉及標(biāo)的:光刻膠:彤程新材、晶瑞電材、久日新材、萬潤股份、雅克科技、容大感光、南大光電等;濕電子化學(xué)品:江化微、格林達(dá)、晶瑞電材、飛凱材料、多氟多、興發(fā)集團(tuán)等;電子氣體:昊華科技、巨化股份、雅克科技、硅烷科技、杭氧股份、凱美特氣、和遠(yuǎn)氣體、金宏氣體、華特氣體、正帆科技等;掩膜版:清溢光電、路維光電等;CMP拋光液和拋光墊:安集科技、鼎龍股份、江豐電子等;濺射靶材:江豐電子、隆華科技、阿石創(chuàng)、有研新材等。AI浪潮下,化工材料迎來新發(fā)展4AI帶動設(shè)備及元器件需求,高頻高速PCB有望成主流,PCB產(chǎn)業(yè)鏈有望重塑和受益印制電路板(PCB)是電子產(chǎn)品的關(guān)鍵電子互聯(lián)件,被譽為“電子產(chǎn)品之母”。AI快速發(fā)展要求高算力,對設(shè)備、電子元器件數(shù)量和質(zhì)量也提出更多更新的要求,將帶動PCB需求新增長,高頻高速PCB有望成為未來發(fā)展主流。根據(jù)Prismask,預(yù)計2026年我國PCB產(chǎn)值將達(dá)到546億美元。PCB產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)材料的需求有望在新發(fā)展格局下獲得重塑,涉及標(biāo)的:電子樹脂:中化國際、宏昌電子、東材科技、圣泉集團(tuán)等(環(huán)氧樹脂),巨化股份、昊華科技、東岳集團(tuán)、魯西化工等(PTFE),普利特、金發(fā)科
技、沃特股份等(LCP);電解銅箔:諾德股份、嘉元科技、中一科技等;電子級玻纖紗:中國巨石、中材科技、宏和科技、長海股份等;硅微粉:聯(lián)瑞新材、雅克科技等;電子PI薄膜:瑞華泰、國風(fēng)新材等。新型顯示技術(shù)是AI呈現(xiàn)的窗口,有望引領(lǐng)光學(xué)顯示材料新一輪發(fā)展顯示作為數(shù)字時代信息顯示載體與人機(jī)交互的窗口,成為接收視覺信息的重要端口,顯示產(chǎn)業(yè)正在和人工智能、5G、物聯(lián)網(wǎng)等新興產(chǎn)業(yè)深度融合。AI的諸多領(lǐng)域需要新型顯示技術(shù)作為呈現(xiàn)載體,AI帶來的新需求將引領(lǐng)新型顯示快速發(fā)展,相關(guān)顯示及光學(xué)材料有望受益。我國光學(xué)膜、OLED發(fā)光材料、OCA膠等材料仍處二三梯隊,落后于美日韓等企業(yè),國產(chǎn)替代需求較高。涉及標(biāo)的:OLED材料:萬潤股份、濮陽惠成、瑞聯(lián)新材、奧來德、萊特光電等;OCA膠:斯迪克等;光學(xué)膜:東材科技、長陽科技、雙星新材、激智科技、三利譜等;偏光片:杉杉股份、三利譜等。行業(yè)評級:AI大潮有望帶動產(chǎn)業(yè)鏈迎來大時代?;ば袠I(yè)作為各行業(yè)的材料根基,有望迎來全新的發(fā)展格局。AI帶動下,相關(guān)化工材料需求有望保持可持續(xù)增長,AI促進(jìn)下技術(shù)進(jìn)步與革新的腳步有望加快,同時我國“卡脖子”材料有望加速國產(chǎn)化替代進(jìn)程。綜合考慮AI對化工行業(yè)的賦能和帶動效應(yīng),維持基礎(chǔ)化工行業(yè)“推薦”評級。風(fēng)險提示:AI技術(shù)發(fā)展和需求增長不及預(yù)期、新建項目投產(chǎn)進(jìn)度不及預(yù)期、新材料技術(shù)開發(fā)和國產(chǎn)替代不及預(yù)期、原材料價格大幅波動、行業(yè)競爭加劇、國際局勢動蕩、行業(yè)政策大幅變動、關(guān)注公司業(yè)績增長不及預(yù)期等。重點關(guān)注公司及盈利預(yù)測圖表:重點關(guān)注公司盈利預(yù)測表Wind資訊,國海證券研究所(未評級公司盈利預(yù)測來自Wind一致預(yù)期。已發(fā)2022年年報的公司2022年數(shù)據(jù)使用實際數(shù)據(jù))5重點公司代碼股票名稱2023/4/10EPSPE投資評級股價2021A2022A/E2023E2021A2022A/E2023E巨化股份600160.SH18.190.410.861.1844.3721.1515.42買入新宙邦300037.SZ54.913.182.372.9817.2723.1718.44未評級永和股份605020.SH50.201.201.132.0941.8344.4224.02買入潤禾材料300727.SZ33.000.730.851.0945.2138.8130.37未評級彤程新材603650.SH40.440.550.550.8673.5373.5346.89未評級晶瑞電材300655.SZ22.880.590.270.3938.7883.9358.37未評級久日新材688199.SH37.801.531.572.2324.7124.0216.95未評級萬潤股份002643.SZ17.530.690.991.3125.4117.7113.38買入雅克科技002409.SZ64.300.721.311.8489.7449.1834.87未評級容大感光300576.SZ41.120.21--195.81--未評級南大光電300346.SZ38.590.340.340.67113.50113.5057.83未評級江化微603078.SH25.110.290.410.7587.1061.3033.40未評級格林達(dá)603931.SH32.900.990.941.3733.2334.8824.03未評級飛凱材料300398.SZ21.030.750.841.1328.0425.0418.53未評級多氟多002407.SZ34.051.732.544.4219.6813.417.71未評級興發(fā)集團(tuán)600141.SH29.503.845.313.647.685.568.10買入昊華科技600378.SH43.740.991.211.4744.2736.2929.71未評級杭氧股份002430.SZ40.081.241.252.0732.3232.0619.38未評級凱美特氣002549.SZ15.080.220.340.5867.7443.9726.16未評級和遠(yuǎn)氣體002971.SZ24.040.56--42.93--未評級金宏氣體688106.SH23.600.340.750.9969.4131.4323.75未評級華特氣體688268.SH98.101.082.283.0390.8342.9832.36未評級正帆科技688596.SH42.380.661.401.9564.2130.3121.78未評級清溢光電688138.SH25.240.170.550.80148.4745.6131.61未評級路維光電688401.SH50.750.521.392.0197.6036.6025.31未評級安集科技688019.SH229.012.355.337.4497.4542.9530.80未評級鼎龍股份300054.SZ26.440.230.420.59114.9662.7744.72未評級江豐電子300666.SZ78.550.471.112.04167.1370.7738.50未評級隆華科技300263.SZ7.910.320.490.3424.7216.2023.12未評級重點關(guān)注公司及盈利預(yù)測圖表:重點關(guān)注公司盈利預(yù)測表(續(xù)上表)Wind資訊,國海證券研究所(未評級公司盈利預(yù)測來自Wind一致預(yù)期。已發(fā)2022年年報的公司2022年數(shù)據(jù)使用實際數(shù)據(jù))6重點公司代碼股票名稱2023/4/10EPSPE投資評級股價2021A2022E2023E2021A2022E2023E阿石創(chuàng)300706.SZ30.500.120.130.46254.17226.9366.97未評級有研新材600206.SH15.630.300.480.7652.1032.7520.64未評級中化國際600500.SH6.800.800.590.798.5011.538.61買入宏昌電子603002.SH5.780.41--14.10--未評級東材科技601208.SH13.240.400.460.7833.1028.7816.89未評級圣泉集團(tuán)605589.SH19.930.951.261.4720.9815.7913.52未評級魯西化工000830.SZ13.042.431.882.265.386.935.76未評級普利特002324.SZ14.550.020.290.73619.1549.7920.00未評級金發(fā)科技600143.SH9.370.650.650.9214.5114.4210.18買入沃特股份002886.SZ17.490.280.061.3962.69273.2812.58未評級諾德股份600110.SH7.840.290.240.3827.0432.6420.56未評級嘉元科技688388.SH43.932.383.294.3318.4613.3610.14未評級中一科技301150.SZ66.547.554.286.468.8115.5410.30未評級中國巨石600176.SH15.081.511.651.7510.019.138.64未評級中材科技002080.SZ24.042.012.092.5811.9611.499.31未評級宏和科技603256.SH7.890.140.080.1256.36105.0668.02未評級長海股份300196.SZ15.951.401.831.8811.398.718.46未評級聯(lián)瑞新材688300.SH81.972.011.512.5340.7854.2832.43未評級瑞華泰688323.SH25.390.340.220.4574.68115.4156.42買入國風(fēng)新材000859.SZ5.760.320.26-18.0022.15-未評級杉杉股份600884.SH17.072.041.281.608.3713.3410.66未評級三利譜002876.SZ46.841.941.192.9724.1439.3615.79未評級濮陽惠成300481.SZ26.180.911.432.1628.7718.3112.10未評級瑞聯(lián)新材688550.SH56.103.423.474.2916.4016.1713.07未評級奧來德688378.SH59.401.862.123.3231.9428.0617.90未評級萊特光電688150.SH26.650.300.270.7788.8398.7034.71未評級斯迪克300806.SZ26.011.110.771.1923.4333.9121.89未評級長陽科技688299.SH16.990.660.881.1225.7419.3815.16未評級雙星新材002585.SZ12.181.211.552.1510.077.855.65未評級激智科技300566.SZ18.540.510.210.8636.3587.3721.55未評級AI新一輪產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展浪潮漸起人工智能產(chǎn)業(yè)鏈基本分為基礎(chǔ)層、技術(shù)層和應(yīng)用層三個層面?;A(chǔ)層包括AI芯片、智能傳感器、云計算、數(shù)據(jù)類服務(wù)、5G通信等;技術(shù)層包括機(jī)器學(xué)習(xí)、計算機(jī)視覺、算法理論、智能語音、自然語言處理等;應(yīng)用層包括機(jī)器人、無人機(jī)、智慧醫(yī)療、智慧交通、智慧金融、智能家居、智慧教育、智慧安防等。在AI浪潮帶領(lǐng)下,產(chǎn)業(yè)鏈迎來新一輪發(fā)展機(jī)遇。圖表:人工智能產(chǎn)業(yè)鏈全景圖7中商產(chǎn)業(yè)研究院,國海證券研究所基礎(chǔ)層AI芯片智能傳感器云服務(wù)數(shù)據(jù)服務(wù)5G通信AI模型生產(chǎn)等技術(shù)層關(guān)鍵領(lǐng)域技術(shù)計算機(jī)視覺自然語言處理等語音識別關(guān)鍵通用技術(shù)機(jī)器學(xué)習(xí)知識圖譜等應(yīng)用層產(chǎn)品服務(wù)應(yīng)用場景智能機(jī)器人智慧城市無人機(jī)等智慧醫(yī)療智慧金融智慧交通智能家居智慧零售智慧物流智能安防等云服務(wù)語音識別目錄8一、冷卻材料:算力提升,氟化液大有可為二、半導(dǎo)體材料:AI芯片推動半導(dǎo)體材料大發(fā)展三、PCB材料:PCB產(chǎn)業(yè)鏈有望重塑四、光學(xué)材料:AI帶動光學(xué)顯示材料新發(fā)展五、行業(yè)評級及風(fēng)險提示數(shù)據(jù)中心是AI底層算力基礎(chǔ)設(shè)施,價值大幅凸顯華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院,國海證券研究所作為人工智能、5G、云計算、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的底層算力基礎(chǔ)設(shè)施,數(shù)據(jù)中心的價值大幅凸顯。數(shù)據(jù)中心(Data
Center,簡稱DC),即為集中放置的電子信息設(shè)備提供運行環(huán)境的建筑場所,包括主機(jī)房、輔助區(qū)、支持區(qū)和行政管理區(qū)等。數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)鏈由上游基礎(chǔ)設(shè)施、中游運營服務(wù)及解決方案提供商、下游終端用戶三部分構(gòu)成?;A(chǔ)設(shè)施包括服務(wù)器、光模塊等IT設(shè)備及電源、制冷、機(jī)柜等非IT設(shè)備。中游包括為數(shù)據(jù)中心提供集成服務(wù)、運維服務(wù)等整體解決方案以及提供云服務(wù)等相關(guān)服務(wù)的供應(yīng)商。終端用戶滲透多個行業(yè),主要應(yīng)用于互聯(lián)網(wǎng)、金融、軟件、電力、工業(yè)、醫(yī)療等行業(yè)。圖表:數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)示意圖 圖表:數(shù)據(jù)中心分類及相關(guān)介紹資料來源:華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院,國海證券研究所分類方式種類相關(guān)介紹按服務(wù)對象互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心(IDC)由IDC服務(wù)商搭建,向客戶提供互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)平臺服務(wù)以及各種增值服務(wù)的數(shù)據(jù)中心國家數(shù)據(jù)中心(NDC)由國家政府機(jī)構(gòu)投資建設(shè)的數(shù)據(jù)中心,代表了國家的科技實力,數(shù)量較少但規(guī)模龐大企業(yè)數(shù)據(jù)中心(EDC)由企業(yè)與機(jī)構(gòu)搭建并所有,服務(wù)于企業(yè)與機(jī)構(gòu)自身或業(yè)務(wù)客戶的數(shù)據(jù)中心按規(guī)模大小超大型數(shù)據(jù)中心指規(guī)模大于10000個標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架的數(shù)據(jù)中心,建設(shè)需要重點考慮氣候環(huán)境、能源供給等要素大型數(shù)據(jù)中心指規(guī)模介于3000-10000個標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架之間的數(shù)據(jù)中心,建設(shè)需要重點考慮氣候環(huán)境、能源供給等要素中小型數(shù)據(jù)中心指規(guī)模小于3000個標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架的數(shù)據(jù)中心,主要建設(shè)在靠近用戶所在地、能源獲取便利的地區(qū),依市場需求靈活部署基礎(chǔ)設(shè)施IT設(shè)備(服務(wù)器、路由器、交換機(jī)、等)電源設(shè)備(UPS、變壓器、交直流設(shè)備等)基礎(chǔ)運營商其他(散熱、監(jiān)控、精密空調(diào)等)第三方數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)架構(gòu)提供商運營商數(shù)據(jù)中心IDC服務(wù)/集成/運維基礎(chǔ)電信運營商零售型數(shù)據(jù)中心服務(wù)商云服務(wù)商及相關(guān)解決方案Iaas服務(wù)商IT外包服務(wù)商最終用戶互聯(lián)網(wǎng)金融制造及軟件業(yè)政府機(jī)關(guān)傳統(tǒng)行業(yè)等9基礎(chǔ)設(shè)施是數(shù)據(jù)中心的基石數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施一般由供配電系統(tǒng)、不間斷電源系統(tǒng)、終端配電系統(tǒng)、電源輔助系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)等組成,有時也把上述系統(tǒng)簡稱為風(fēng)火水電(氣油)系統(tǒng)?;A(chǔ)設(shè)施根據(jù)數(shù)據(jù)中心的需要,需要設(shè)計安裝在數(shù)據(jù)中心不同的樓層和部位,為服務(wù)器提供不同的功能保障。圖表:數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施組成示意圖中國通信學(xué)會通信電源委員會10數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施包含IT設(shè)備和非IT設(shè)備根據(jù)華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院,從數(shù)據(jù)中心上游成本構(gòu)成情況來看,2021年我國數(shù)據(jù)中心IT設(shè)備成本中,服務(wù)器成本占比最高,達(dá)69%,其次為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和安全設(shè)備,占比分別為11%和9%;從非IT設(shè)備成本構(gòu)成來看,成本占比前三的分別為柴油發(fā)電機(jī)組、電力用戶站及UPS,占比分別為23%、20%及18%。圖表:2021年中國數(shù)據(jù)中心IT設(shè)備成本構(gòu)成情況資料來源:華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院,國海證券研究所圖表:2021年中國數(shù)據(jù)中心非IT設(shè)備成本構(gòu)成情況華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院,國海證券研究所11光模塊是數(shù)據(jù)中心“小而精”的IT設(shè)備光模塊是實現(xiàn)光信號和電信號相互轉(zhuǎn)換的連接器和翻譯器,位于光通信行業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈中游,上游包括芯片、光器件等,下游則包括電信和數(shù)據(jù)通信市場兩大應(yīng)用領(lǐng)域,終端客戶包括中國移動等運營商,以及云計算和互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心廠商等。市場格局方面,國內(nèi)光模塊廠商發(fā)展迅速。根據(jù)Odmia數(shù)據(jù),中際旭創(chuàng)和光迅科技是我國光模塊領(lǐng)先企業(yè),2021年全球市場份額分別為10%和8%,位居全球第二和第四。此外,新易盛、博創(chuàng)科技等后起之秀在光模塊領(lǐng)域也實現(xiàn)快速發(fā)展和成長。2021年2月紡織龍頭華西股份(000936.SZ)完成收購索爾思項目,后者是一家成立于美國、擁有20余年歷史的光組件、光芯片、光模塊廠商,有望從傳統(tǒng)化工產(chǎn)業(yè)延伸至光模塊等領(lǐng)域。5G與數(shù)據(jù)中心雙引擎驅(qū)動。隨著5G建設(shè)推進(jìn)及數(shù)據(jù)中心建設(shè)加速,光模塊景氣度提升,全球光模塊市場規(guī)模有望保持高增長態(tài)勢,根據(jù)Lightcounting數(shù)據(jù),2021年全球光模塊市場規(guī)模約為73.21億美元。此外“東數(shù)西算”工程驅(qū)動光通信產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展,光模塊作為光通信產(chǎn)業(yè)鏈中游,在“東數(shù)西算”工程中承擔(dān)信號轉(zhuǎn)換任務(wù),可實現(xiàn)光信號的產(chǎn)生、信號調(diào)制、探測、光路轉(zhuǎn)換、光電轉(zhuǎn)換等功能,將賦能千行百業(yè),市場前景較大。圖表:光通信產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)疽鈭D 圖表:2021年全球光模塊市場份額占比情況光組件數(shù)通市場設(shè)備集成光器件光芯片及電芯片上游中游下游光纖預(yù)制棒光模塊光纖光纜電信市場資料來源:華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院,國海證券研究所Odmia,華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院,國海證券研究所12圖表:數(shù)據(jù)中心由數(shù)據(jù)中心IT設(shè)備和數(shù)據(jù)中心其他基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)成曙光數(shù)創(chuàng)招股書,國海證券研究所制冷系統(tǒng)是數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施重要組件數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)中心IT設(shè)備數(shù)據(jù)中心其他基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)器存儲系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)制冷系統(tǒng)配電系統(tǒng)機(jī)柜系統(tǒng)布線系統(tǒng)監(jiān)控管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心中IT
設(shè)備的核心器件為半導(dǎo)體器件,IT
設(shè)備運行將會持續(xù)發(fā)熱,因此需要制冷系統(tǒng)進(jìn)行散熱制冷以保證數(shù)據(jù)中心內(nèi)部環(huán)境的穩(wěn)定,實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心正常運行13AI大發(fā)展對冷卻技術(shù)提出更高需求,浸沒式液冷前景廣闊人工智能技術(shù)的迅猛發(fā)展,極大增加了相關(guān)產(chǎn)業(yè)對高性能算力的需求,而在高性能算力的背后,對設(shè)備散熱冷卻提出了更高的要求。PUE即電能利用效率,是數(shù)據(jù)中心消耗的所有能源與IT負(fù)載消耗的能源比值。PUE值越接近于1,表示一個數(shù)據(jù)中心的綠色化程度越高。因此,PUE值越高,數(shù)據(jù)中心的整體效率越低。2021年11月國家發(fā)改委等部門發(fā)布相關(guān)政策,明確要求到2025年全國新建大型、超大型數(shù)據(jù)中心PUE低于1.3,國家樞紐節(jié)點低于1.25。根據(jù)華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院,液體浸沒冷卻法可有效解決這個問題,能耗可降低90%-95%。數(shù)據(jù)中心冷卻技術(shù)包含風(fēng)冷冷卻、水冷冷卻、自然冷卻及液冷冷卻等技術(shù)。其中液冷分為間接冷卻和直接冷卻,典型方式有冷板式、浸沒式。液冷是以液體作為熱量傳導(dǎo)媒介,通過冷卻液與服務(wù)器發(fā)熱部件直接或間接接觸的方式換熱,將發(fā)熱部件產(chǎn)生的熱量帶走的一種服務(wù)器散熱技術(shù)。根據(jù)CDCC,由于液體的比熱容高,所以液體的熱傳導(dǎo)效果大大高于空氣的效果,是空氣的25到1000倍,熱傳導(dǎo)效果更快、更優(yōu)。相比而言,液冷更適用于高密度功率的數(shù)據(jù)中心。目前數(shù)據(jù)中心液冷方式分為冷板式、浸沒式及噴淋式。浸沒式液冷是直接接觸的制冷方式,相較冷板式,更大程度利用液體的比熱容特點,制冷效率更高,可有效降低數(shù)據(jù)中心PUE。根據(jù)《綠色高能效數(shù)據(jù)中心散熱冷卻技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢》,浸沒式液冷整體散熱性能更優(yōu),同時可適配更高功率密度的機(jī)柜和數(shù)據(jù)中心,前景更加廣闊。圖表:冷卻技術(shù)分類 圖表:冷卻類型圖CDCC,NARI,國海證券研究所資料來源:《綠色高能效數(shù)據(jù)中心散熱冷卻技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢》(陳心拓等)14圖表:數(shù)據(jù)中心液冷技術(shù)分類及產(chǎn)業(yè)鏈資料來源:《綠色高能效數(shù)據(jù)中心散熱冷卻技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢》(陳心拓等),《數(shù)據(jù)中心浸沒液冷中冷卻液關(guān)鍵問題研究》(謝麗娜等),《數(shù)據(jù)中心浸沒式液冷技術(shù)淺析》(王慧等),《液冷技術(shù)在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用》(周婷等),曙光數(shù)創(chuàng)招股說明書,英維克公眾號,科華數(shù)據(jù)公眾號,浙江諾亞官網(wǎng),ALD公眾號,高瀾股份官網(wǎng),新宙邦官網(wǎng),各公司公告,永和股份投資者問答,國海證券研究所液冷技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈迎發(fā)展機(jī)遇數(shù)據(jù)中心液冷技術(shù)液冷設(shè)備廠商冷卻液廠商單相浸沒式液冷技術(shù) 相變浸沒式液冷技術(shù)噴淋式液冷技術(shù)冷板式液冷技術(shù)浸沒式液冷技術(shù)一般高密度數(shù)據(jù)中心超高密度數(shù)據(jù)中心通過冷板(通常是銅、鋁等高導(dǎo)熱金屬構(gòu)成的封閉腔體)
將發(fā)熱元器件的熱量間接傳遞給封閉在循環(huán)管路中的冷卻液體將發(fā)熱器件完全或者部分浸沒在液體中,發(fā)熱器件與液體直接接觸并進(jìn)行熱交換的冷卻技術(shù)。根據(jù)所使用的冷卻液在冷卻電子器件的過程中是
否會發(fā)生狀態(tài)改變,可將浸沒式液冷分為單相浸沒液冷和相變浸沒液冷兩類冷卻介質(zhì)廣東合一植物油等碳氟化合物冷卻液水、甲醇、丙酮、氨、一氟二氯乙烷、水合二氧化硅等碳?xì)浠衔锢鋮s液有機(jī)硅類化合物冷卻液碳氟化合物冷卻液巨化股份浙江諾亞氟化工有限公司新宙邦永和股份綠色云圖(網(wǎng)宿科技子公司)高瀾股份曙光數(shù)創(chuàng)、高瀾股份、浪潮信息、英維克、科華數(shù)據(jù)等巨化股份浙江諾亞氟化工有限公司新宙邦永和股份曙光數(shù)創(chuàng)高瀾股份噴淋式液冷技術(shù)通過改造
IT
設(shè)備進(jìn)行部署噴淋器件,在設(shè)備運行時針對性的冷卻
發(fā)熱過高的器件15液冷技術(shù)可有效降低能耗水平資料來源:《中國數(shù)據(jù)中心冷卻技術(shù)年度發(fā)展研究報告》,華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院,國海證券研究所通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,45空調(diào)系統(tǒng),
40供配電系統(tǒng),
10照明及其他輔助,5據(jù)《中國數(shù)據(jù)中心冷卻技術(shù)年度發(fā)展研究報告》,數(shù)據(jù)中心耗能環(huán)節(jié)主要包括通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、空調(diào)系統(tǒng)(制冷系統(tǒng))、供配電系統(tǒng)、照明及其他輔助設(shè)備。其中,通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與制冷系統(tǒng)能耗占比較大,分別為45%和40%。通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的功耗與服務(wù)器上架率正相關(guān),難以下降,因此降低制冷系統(tǒng)能耗是目前數(shù)據(jù)中心節(jié)能、提高能源利用效率的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在“雙碳”背景下,數(shù)據(jù)中心要求越來越低的能耗水平。根據(jù)中國電子節(jié)能技術(shù)協(xié)會,液冷PUE低于傳統(tǒng)風(fēng)冷PUE至少50%,意味著眾多數(shù)據(jù)中心的能耗能夠至少減少50%,碳排放量也將減少50%。根據(jù)Uptime
Institute的調(diào)查數(shù)據(jù),2021年全球大型數(shù)據(jù)中心平均PUE為1.57,其中采用傳統(tǒng)風(fēng)冷技術(shù)的數(shù)據(jù)中心PUE一般在1.8左右,而采用液冷技術(shù)的數(shù)據(jù)中心,無論項目的規(guī)模大小、所處的維度及氣候區(qū),幾乎都可以將PUE
控制在1.1以內(nèi)。圖表:數(shù)據(jù)中心能源消耗組成示意圖 圖表:數(shù)據(jù)中心能耗結(jié)構(gòu)資料來源:《中國工程科學(xué)》16浸沒式液冷分為單相浸沒式和雙相浸沒式資料來源:《數(shù)據(jù)中心浸沒式液冷技術(shù)研究》(朱佳佳等)浸沒式液冷將IT設(shè)備直接浸泡在冷卻液中,依靠冷卻液吸收設(shè)備產(chǎn)生的熱量。按照冷卻液在循環(huán)散熱過程中是否發(fā)生相變,可以分為單相浸沒式液冷和雙相浸沒式液冷。在單相浸沒式液冷中,IT設(shè)備所有的發(fā)熱組件都完全浸沒在循環(huán)的不導(dǎo)電的冷卻液中,設(shè)備發(fā)出的熱量直接傳遞給冷卻液。單相浸沒式液冷的冷卻液通常具有較高的沸點,冷卻液吸熱后并不會發(fā)生相變,始終維持在液態(tài)。在雙相浸沒式液冷中,冷卻液在循環(huán)散熱過程中不斷經(jīng)歷從液態(tài)到氣態(tài)再從氣態(tài)回到液態(tài)的相變過程。IT設(shè)備完全浸沒在裝有低沸點冷卻液的密閉罐體中,設(shè)備發(fā)出的熱量被冷卻液吸收,冷卻液吸熱后溫度升高,達(dá)到沸點后開始沸騰,由液態(tài)相變?yōu)闅鈶B(tài),同時產(chǎn)生大量的蒸汽。蒸汽從液體中升起逃逸至液面上方,在液冷罐體內(nèi)形成氣相區(qū)。氣相區(qū)的冷卻液蒸汽與水冷冷凝器接觸,熱量被冷凝器吸收,冷卻液凝結(jié)成液體以液滴的形式落回容器中再次循環(huán),而冷凝器中被加熱的冷卻水則通過循環(huán)冷卻水系統(tǒng)完成排熱。圖表:單相浸沒式液冷的工作原理示意圖 圖表:雙相浸沒式液冷的工作原理示意圖《數(shù)據(jù)中心浸沒式液冷技術(shù)研究》(朱佳佳等)17液冷技術(shù)尤其是浸沒式液冷有望迎來持續(xù)快速發(fā)展液冷技術(shù)更適合于AI的快速發(fā)展,同時相對于其他液冷方式,浸沒式液冷具有明顯的優(yōu)勢。根據(jù)《中國液冷數(shù)據(jù)中心發(fā)展白皮書》數(shù)據(jù),樂觀估計2025年中國液冷數(shù)據(jù)中心市場規(guī)模將達(dá)到1330.3億元,其中浸沒式液冷市場占545.4億元;保守估計2025年中國液冷數(shù)據(jù)中心市場規(guī)模1283.2億元,其中浸沒式液冷市場占526.1億元,占比將超過40%。根據(jù)
Mordor
Intelligence的報告,2020年全球數(shù)據(jù)中心浸沒式液冷市場的整體規(guī)模為2.97億美元,預(yù)計到2026年將達(dá)到7.03億美元,期間復(fù)合年增長率為15.27%。液冷技術(shù)相關(guān)標(biāo)的:網(wǎng)宿科技、高瀾股份、申菱環(huán)境、曙光數(shù)創(chuàng)、英維克、佳力圖、依米康等。圖表:浸沒式液冷技術(shù)優(yōu)勢圖表:2019-2025年中國液冷數(shù)據(jù)中心市場規(guī)模(保守估計)序號浸沒式液冷具體優(yōu)勢1在浸沒式液冷中,冷卻液與發(fā)熱設(shè)備直接接觸,具有較低的對流熱阻,傳熱系數(shù)高2冷卻液具有較高的熱導(dǎo)率和比熱容,運行溫度變化率較小3浸沒式液冷無需風(fēng)扇,降低了能耗和噪音,制冷效率高4冷卻液絕緣性能優(yōu)良,閃點高不易燃,且無毒、無害、無腐蝕華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院,國海證券研究所《中國液冷數(shù)據(jù)中心發(fā)展白皮書》,國海證券研究所18氟化液是浸沒式液冷的理想冷卻液華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院,國海證券研究所浸沒式液冷數(shù)據(jù)中心的加速擴(kuò)張有望同步帶動冷卻液的需求,尤其是電子氟化液。目前常見的冷卻液類型有水、芳香族物質(zhì)、硅酸酯、脂肪族化合物、有機(jī)硅類物質(zhì)、碳氟類化合物等。其中氟化液是一種無色無味絕緣且不燃的化學(xué)溶劑,最開始是用作線路板的清洗液;加上其不燃和絕緣的惰性特點,目前下游應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)涉及半導(dǎo)體冷卻板的冷卻、數(shù)據(jù)中心的浸入式冷卻、航空電子設(shè)備的噴霧冷卻等。氟化液的優(yōu)點包括:1)具有優(yōu)異的電絕緣性和熱傳導(dǎo)性;2)理想的化學(xué)惰性和熱穩(wěn)定性,能廣泛使用于各種溫控散熱場合;3)良好的材料相容性,與絕大多數(shù)金屬、塑料和聚合物不反應(yīng);4)良好的流動性,能在溫控系統(tǒng)中很好的流動散熱;5)非危險品不燃不爆,無燃點閃點;6)無毒無害無刺激性。氟化液是理想的浸沒式冷卻液,但目前價格仍較為昂貴。根據(jù)碳氟化合物組成成分和結(jié)構(gòu)不同可分為氯氟烴(CFC)、氫代氯氟烴(HCFC)、氫氟烴(HFC)、全氟碳化合物(PFC)、氫氟醚(HFE)等種類。CFC已淘汰,HCFC也逐步被淘汰。綜合來看全氟碳化合物是目前更適合用于數(shù)據(jù)中心液冷系統(tǒng)的冷卻液。圖表:冷卻液類型 圖表:氟化液產(chǎn)業(yè)鏈(上)及全氟聚醚冷卻液生產(chǎn)流程(下)資料來源:華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院,巨化股份年報,國海證券研究所類型代表產(chǎn)品芳香族物質(zhì)對二乙基苯、二苯甲基甲苯、氫化三聯(lián)苯硅酸酯類Coolano125R脂肪族化合物石油烴基或異鏈烷烴基的礦物油、合成化合物如聚α烯烴有機(jī)硅類物質(zhì)二甲基硅氧烷、甲基硅氧烷、硅油等碳氟類化合物氟化液六氟丙烯氧氣引發(fā)劑調(diào)聚反應(yīng)(氧化反應(yīng))熱穩(wěn)定端基化處理粗品除酸粗品切割全氟聚醚上游下游中游氟化工行業(yè)硫酸鹽酸氫氧化鈉其他氟化液半導(dǎo)體數(shù)據(jù)中心航空電子設(shè)備電鍍等19AI推動下國內(nèi)氟化液有望迎來新發(fā)展華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院,國海證券研究所從全球市場競爭格局來看,電子氟化液市場長期被國外企業(yè)占據(jù)。高性能電子氟化液適用于大數(shù)據(jù)中心換熱所需的冷卻介質(zhì)及尖端產(chǎn)業(yè)、電子流體,該生產(chǎn)技術(shù)曾長期被國外壟斷。國外生產(chǎn)電子氟化液的企業(yè)主要有3M、蘇威、旭硝子等,上述企業(yè)占據(jù)了全世界絕大多數(shù)市場份額。目前我國浸沒式液冷市場處于初期發(fā)展階段。市場上用于浸沒式相變冷卻的電子氟化液種類目前有3M的FC-770,Novec-7200等,價格高,還沒有被數(shù)據(jù)中心大規(guī)模使用。在AI需求拉動下,國內(nèi)氟化液有望快速發(fā)展,相關(guān)企業(yè)有望受益。根據(jù)《數(shù)據(jù)中心用浸沒式冷卻液的研究進(jìn)展》,目前全球數(shù)據(jù)中心浸沒式冷卻液總市場規(guī)模達(dá)到3萬噸,2025年有望達(dá)到10萬噸。根據(jù)華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院,3M的氟化液產(chǎn)品FC-770、Novec-7200售價分別約為64和51萬元/噸。我們保守假設(shè)2025年氟化液單噸價格為20萬元/噸,則2025年其理論市場空間有望達(dá)到200億元。此外,作為全球領(lǐng)先的氟化液生產(chǎn)企業(yè),3M宣布將在2025年底之前退出生產(chǎn)含氟聚合物、氟化液和基于全氟和多氟烷基物質(zhì)(PFAS)的添加劑產(chǎn)品業(yè)務(wù),在需求高漲情況下,將進(jìn)一步推動國內(nèi)氟化液行業(yè)突破與發(fā)展。涉及標(biāo)的:巨化股份、新宙邦、永和股份;潤禾材料(硅油和改性硅油用于冷卻液)等。圖表:國內(nèi)外氟化液相關(guān)企業(yè)及產(chǎn)品情況 圖表:氟化液相關(guān)上市公司情況20資料來源:各公司公告,投資者問答,國海證券研究所公司產(chǎn)品名稱3M3M
FluorinerTM
電子氟化液、3M
NovecTM
電子氟化液、Fluere氟流體蘇威FomblinYLVAC
25/6旭硝子ASAHIKLIN
AC、AE系列巨化股份巨芯冷卻液D系列、JHT系列新宙邦(海斯福)BoreafTM電子氟化液、HLFTIC4ME等系列浙江諾亞氟化工Noah@3000A單相電子冷卻劑思康化學(xué)全氟醚工質(zhì)F-8630/F-8650深圳盈石科技Winboth氟化液江西美琦美琦FC3050東莞美德FCM-160E電子化液臺灣孚瑞科技FL系列公司產(chǎn)業(yè)布局情況巨化股份5000噸/年巨芯冷卻液(一期1000t/a),一期實施1000噸/年現(xiàn)已投入運營。項目產(chǎn)品主要有JHT電子流體系列、JHLO潤滑油系列以及JX浸沒式冷卻液等產(chǎn)品。新宙邦含氟冷卻液(氟化液)順利通過行業(yè)知名客戶認(rèn)證,實現(xiàn)批量交付。永和股份1萬噸/年全氟己酮項目副產(chǎn)六氟丙烯三聚體可以應(yīng)用于冷卻液領(lǐng)域。目錄21一、冷卻材料:算力提升,氟化液大有可為二、半導(dǎo)體材料:AI芯片推動半導(dǎo)體材料大發(fā)展三、PCB材料:PCB產(chǎn)業(yè)鏈有望重塑四、光學(xué)材料:AI帶動光學(xué)顯示材料新發(fā)展五、行業(yè)評級及風(fēng)險提示AI浪潮下,AI芯片需求量將持續(xù)提升AI芯片即人工智能芯片,也被稱為AI加速器或計算卡,是專門用于處理人工智能應(yīng)用中的大量計算任務(wù)的模塊,其他非計算任務(wù)仍由CPU負(fù)責(zé)。從技術(shù)架構(gòu)來看,Al芯片主要分為GPU(圖形處理器)、FPGA(現(xiàn)場可編程邏輯門陣列)、ASIC(專用集成電路)三大類。其中,GPU是較為成熟的通用型人工智能芯片,F(xiàn)PGA和ASIC則是針對人工智能需求特征的半定制和全定制芯片。AI浪潮下,云計算、智能汽車、智能機(jī)器人等人工智能產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展,市場對AI芯片的需求不斷增加,AI芯片市場規(guī)模將持續(xù)增長。圖表:AI芯片的分類及相關(guān)介紹華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院,國海證券研究所圖表:2019-2025年中國AI芯片市場規(guī)模及增速情況資料來源:華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院,國海證券研究所AI芯片分類特征GPU又稱顯示核心、視覺處理器、顯示芯片,是一種專門在個人電腦、工作站、游戲機(jī)和一些移動設(shè)備(如平板電腦、智能手機(jī)等)上做圖像和圖形相關(guān)運算工作的微處理器FPGA它是在PAL(可編程陣列邏輯)、GAL(通用陣列邏輯)等可編程器件的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展的產(chǎn)物。作為專用集成電路(ASIC)領(lǐng)域中的一種半定制電路而出現(xiàn),既解決了定制電路的不足,又克服了原有可編程器件門電路數(shù)有限的缺點ASIC指為特定用戶要求和特定電子系統(tǒng)的需要而設(shè)計、制造的集成電路。目前主流是用CPLD(復(fù)雜可編程邏輯器件)和FPGA來進(jìn)行設(shè)計,它們都具有用戶現(xiàn)場可編程特性,都支持邊界掃描技術(shù),但兩者在集成度、速度及編程方式上有各自的特點22AI算力依賴硬件驅(qū)動,帶動芯片需求增長從而帶動半導(dǎo)體材料增長半導(dǎo)體材料作為芯片的基石,受益于人工智能的需求拉動,半導(dǎo)體材料市場規(guī)模呈現(xiàn)整體向上的態(tài)勢。半導(dǎo)體材料包括:硅片、濺射靶材、
CMP拋光液和拋光墊、光刻膠、高純化學(xué)試劑、電子氣體、化合物半導(dǎo)體、封裝基板、引線框架、陶瓷封裝體、鍵合金屬線等。圖表:主要半導(dǎo)體材料情況23前瞻產(chǎn)業(yè)研究院,國海證券研究所半導(dǎo)體材料分類分類作用前端制造材料硅片晶圓制造的基底材料濺射靶材芯片中制備的薄膜的元素級材料通過磁控進(jìn)行精準(zhǔn)放置CMP拋光液和拋光墊通過化學(xué)反映與物理研磨實現(xiàn)大面積平坦化光刻膠將掩模版上的圖形轉(zhuǎn)移到硅片上的關(guān)鍵材料高純化學(xué)試劑晶圓制造過程進(jìn)行濕法工藝電子氣體氧化,還原,除雜掩膜版產(chǎn)品制造過程中的圖形“底片”轉(zhuǎn)移用的高精密工具化合物半導(dǎo)體新一代的半導(dǎo)體基體材料(相對于一代硅片)后端封裝材料封裝基板保護(hù)芯片、物理支撐、鏈接芯片與電路板、散熱引線框架保護(hù)芯片、物理支撐、連接芯片與電路板陶瓷封裝體絕緣打包鍵合金屬線芯片和引線框架、基板間連接線半導(dǎo)體和AI芯片帶動相關(guān)材料新發(fā)展半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈可以大致分為設(shè)備、材料、設(shè)計等上游環(huán)節(jié),中游晶圓制造,以及下游封裝測試等三個主要環(huán)節(jié)。半導(dǎo)體材料是產(chǎn)業(yè)鏈上游環(huán)節(jié)中非常重要的一環(huán),在芯片的生產(chǎn)制造中起到關(guān)鍵性的作用。根據(jù)半導(dǎo)體芯片制造過程,一般可以把半導(dǎo)體材料分為基體、制造、封裝等三大材料。圖表:半導(dǎo)體芯片生產(chǎn)流程及各環(huán)節(jié)相關(guān)材料資料來源:賢集網(wǎng),飛鯨投研24半導(dǎo)體和AI芯片帶動相關(guān)材料新發(fā)展中商產(chǎn)業(yè)研究院,國海證券研究所在半導(dǎo)體材料市場構(gòu)成方面,硅片占比最大,其次為電子氣體,此外,光掩膜、拋光液和拋光墊、光刻膠及光刻膠配套試劑、濕電子化學(xué)品、濺射靶材等材料占比也相對較高。圖表:半導(dǎo)體相關(guān)材料分類圖表:2022年半導(dǎo)體材料市場構(gòu)成情況資料來源:中商產(chǎn)業(yè)研究院,國海證券研究所25半導(dǎo)體基材歷經(jīng)三代發(fā)展,目前仍以Si為主半導(dǎo)體行業(yè)經(jīng)過近六十年的發(fā)展,半導(dǎo)體材料經(jīng)歷了三次明顯的換代和發(fā)展。第一代半導(dǎo)體材料主要是指硅、鍺元素等單質(zhì)半導(dǎo)體材料;第二代半導(dǎo)體材料主要是指化合物半導(dǎo)體材料,如砷化鎵、銻化銦;第三代半導(dǎo)體材料主要分為碳化硅SiC和氮化鎵GaN,相比于第一、二代半導(dǎo)體,其具有更高的禁帶寬度、高擊穿電壓、電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率,在高溫、高壓、高功率和高頻領(lǐng)域?qū)⑻娲皟纱雽?dǎo)體材料。圖表:三代半導(dǎo)體材料發(fā)展歷程及主要特征資料來源:中商產(chǎn)業(yè)研究院,國海證券研究所第一代半導(dǎo)體材料代表材料:Si、Ge特征:主要應(yīng)用于大規(guī)模集成電路中產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)殖墒欤杀镜?;Ge材料主要應(yīng)用于低壓、低頻、中功率晶體管及光電探測器中;目前95
以上的半導(dǎo)體器件和99
以上的集成電路都是由Si材料制作。代表材料:GaAs、InP等特征:直接帶隙、光電性能優(yōu)越;適用于制作高速,高頻、大功率以及發(fā)光電子器件,是制作高性能微波、毫米波器件及發(fā)光器件的優(yōu)良材料,廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星通訊移動通訊、光通信GPS導(dǎo)航等領(lǐng)域;GaAs、InP材料資源稀缺,價格昂貴,并且還有毒性,能污染環(huán)境,InP甚至被認(rèn)為是可疑致癌物質(zhì),具有一定的局限性。代表材料:SiC、GaN等特征:寬禁帶半導(dǎo)體材料,禁帶寬度大于2eV,具有可見光至紫外光的發(fā)光特性,抗高壓、高溫和高輻射性能優(yōu)越,可承受大功率;主要應(yīng)用于半導(dǎo)體照明、電力電子器件、激光器和探測器等領(lǐng)域。第二代半導(dǎo)體材料第三代半導(dǎo)體材料26硅片是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵的基礎(chǔ)性一環(huán)Siltronic,國海證券研究所半導(dǎo)體硅片是生產(chǎn)集成電路、分立器件、傳感器等半導(dǎo)體產(chǎn)品的關(guān)鍵材料,是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈基礎(chǔ)性的一環(huán)。目前絕大多數(shù)半導(dǎo)體產(chǎn)品仍使用硅基材料制造,在硅片基礎(chǔ)上經(jīng)過光刻、刻蝕、沉積、拋光及清洗等工序的多次反復(fù)進(jìn)行,并經(jīng)切割、封測等環(huán)節(jié)后便形成了具有特定結(jié)構(gòu)和功能的芯片。根據(jù)尺寸大小不同,硅片可分為50mm(2英寸)、75mm(3英寸)、100mm(4英寸)、150mm(6
英寸)、200mm(8
英寸)及
300mm(12
英寸)等種類。目前8、12英寸硅片為市場最主流的產(chǎn)品。8英寸硅片主要應(yīng)用在90nm-0.25μm制程中,多用于傳感、安防領(lǐng)域和電動汽車的功率器件、模擬
IC、指紋識別和顯示驅(qū)動等;12英寸硅片主要應(yīng)用在
90nm
以下的制程中,主要用于邏輯芯片、儲存器和自動駕駛領(lǐng)域。
“大尺寸”為硅片主流趨勢。硅片越大,單個產(chǎn)出的芯片數(shù)量越多,制造成本越低,因此硅片廠商不斷向大尺寸硅片進(jìn)發(fā)。圖表:單晶硅片制備流程示意圖 圖表:2020年全球各尺寸硅片產(chǎn)能占比SEMI,前瞻產(chǎn)業(yè)研究院,國海證券研究所27硅片是目前主流半導(dǎo)體基體材料硅片作為半導(dǎo)體材料“物美價廉”,目前90%以上的半導(dǎo)體產(chǎn)品是用硅基材料制作的。硅元素于具備以下優(yōu)勢:相較于鍺,硅的高熔點可用于高溫加工工藝中,硅的禁帶寬度大適合制作高壓器件;相較于砷化鎵,硅安全無毒,屬于清潔能源;硅具備天然氧化物,降低晶圓制造成本;儲量豐富且易取得,是除了氧以外的第二豐富元素。半導(dǎo)體硅片的純凈度、表面平整度、清潔度和雜質(zhì)污染程度對芯片有著極其重要的影響,因此半導(dǎo)體硅片制造極為重要。在摩爾定律和成本的影響下,大規(guī)格硅片是硅片發(fā)展的主流趨勢。硅片尺寸越大,在單片硅片上制造的芯片數(shù)量就越多,單位芯片的成本隨之降低。同時,在圓形的硅片上制造矩形的芯片會使硅片邊緣處的一些區(qū)域無法被利用,因此硅片尺寸越大相對而言邊緣損失越小,降低芯片制造成本。目前全球主流的產(chǎn)品是200mm(8in)和300mm(12in)直徑的半導(dǎo)體硅片。圖表:8英寸、12英寸在不同制程中的應(yīng)用情況28資料來源:《我國半導(dǎo)體硅片發(fā)展現(xiàn)狀與展望》(張果虎等),國海證券研究所尺寸制程應(yīng)用產(chǎn)品12英寸(先進(jìn)制程)≤10nm高端智能手機(jī)主處理器、高性能計算等16/14nm智能手機(jī)處理器、存儲芯片、高端顯卡、個人電腦、服務(wù)器處理器等20-22nm存儲芯片、中低端智能手機(jī)處理器、數(shù)字電視、移動影像等12英寸(成熟制程)28-32nmWi-Fi藍(lán)牙芯片、音效處理芯片、存儲芯片、FPGA芯片、ASIC芯片等45-65nmDSP處理器,傳感器,射頻芯片,Wi-Fi、藍(lán)牙、GPS、NFC芯片等,非易失性芯片等65-90nm物聯(lián)網(wǎng)MCU芯片、模擬芯片、功率器件、射頻芯片等8英寸90nm-0.13μm物聯(lián)網(wǎng)MCU芯片、汽車MCU芯片、射頻芯片、基站通訊設(shè)備DSP、功率器件、模擬芯片等0.13μm-0.15μm指紋識別芯片、影響傳感器、通信MCU、電源管理芯片、功率器件、LED驅(qū)動IC、傳感器芯片等0.18μm-0.25μmMOSFET、IGBT等功率器件,嵌入式非易失性存儲芯片等半導(dǎo)體硅片貫穿芯片前道制程半導(dǎo)體硅片是全球應(yīng)用最廣泛、最重要的半導(dǎo)體基礎(chǔ)材料,是制造芯片的基本襯底材料,也是唯一貫穿各道芯片前道制程的半導(dǎo)體材料。隨著人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等新興產(chǎn)業(yè)的逐漸崛起,作為半導(dǎo)體硅片行業(yè)新的需求增長點,也為半導(dǎo)體硅片企業(yè)發(fā)展提供了巨大的市場空間。隨著應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大,我國半導(dǎo)體硅片行業(yè)將擁有廣闊發(fā)展前景。涉及標(biāo)的:滬硅產(chǎn)業(yè)(300mm拋光片及外延片、200mm及以下拋光片、外延片及SOI硅片),TCL中環(huán)(新能源光伏硅片),神工股份(半導(dǎo)體大尺寸硅片、硅零部件),立昂微(6-12英寸半導(dǎo)體硅拋光片和硅外延片),中晶科技,環(huán)球晶圓,眾合科技,揚杰科技等。圖表:不同規(guī)格硅片的應(yīng)用領(lǐng)域 圖表:中國半導(dǎo)體硅片行業(yè)主要企業(yè)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院,國海證券研究所前瞻產(chǎn)業(yè)研究院,神工股份公司公告,國海證券研究所29公司簡稱股票代碼產(chǎn)品類型立昂微605358半導(dǎo)體硅片滬硅產(chǎn)業(yè)688126200mm及以下半導(dǎo)體硅片300mm半導(dǎo)體硅片神工股份688233半導(dǎo)體大尺寸硅片、硅零部件中晶科技003026半導(dǎo)體單晶硅片環(huán)球晶圓6488.TWO半導(dǎo)體硅材料TCL中環(huán)002129半導(dǎo)體材料眾合科技000925單晶硅及其制品揚杰科技300373半導(dǎo)體硅片有研半導(dǎo)體/單晶硅、鍺、化合物半導(dǎo)體材料上海和晶/集成電路硅材料產(chǎn)品規(guī)格分類應(yīng)用領(lǐng)域12英寸邏輯芯片和記憶芯片8英寸集成電路、芯片、工業(yè)電子元器件領(lǐng)域6英寸及以下消費電子元器件等普通電子元器件領(lǐng)域二代和三化合物半導(dǎo)體有望獲得進(jìn)一步應(yīng)用集成電路主要分成硅基半導(dǎo)體與化合物半導(dǎo)體兩大類,以硅材料為襯底材料的半導(dǎo)體歸屬為第一代半導(dǎo)體,以砷化鎵等材料為襯底的化合物半導(dǎo)體則屬第二代,以氮化鎵、碳化硅等材料為襯底的化合物半導(dǎo)體屬第三代半導(dǎo)體。硅基半導(dǎo)體集成電路主要在數(shù)碼運用,如微處理器、邏輯IC、存儲器等;化合物半導(dǎo)體集成電路主要在模擬應(yīng)用,如移動通訊、全球定位系統(tǒng)、衛(wèi)星通訊、通訊基站、國防雷達(dá)、航天、軍事武器等功率型、低噪聲放大器等相關(guān)MMIC集成芯片。目前第二代半導(dǎo)體國產(chǎn)化處于早期階段,第三代半導(dǎo)體主要是以碳化硅(SiC)和氮化鎵(GaN)為代表,憑借其寬禁帶、高熱導(dǎo)率、高擊穿電場、高抗輻射能力等特點,在許多應(yīng)用領(lǐng)域擁有前兩代半導(dǎo)體材料無法比擬的優(yōu)點,有望突破第一、二代半導(dǎo)體材料應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展瓶頸,市場應(yīng)用潛力巨大。隨著人工智能發(fā)展,二、三代有望獲得更多應(yīng)用。涉及標(biāo)的:三安光電、華潤微、士蘭微、聞泰科技、合盛硅業(yè)等。圖表:2018年二代砷化鎵細(xì)分行業(yè)分布 圖表:2020年我國三代SiC、GaN下游應(yīng)用領(lǐng)域通信領(lǐng)域,60國防與航空航天,
10其他,
30新能源汽車38消費類電源
22光伏逆變器
15工業(yè)及商業(yè)電源6快充電源
3工業(yè)電機(jī)
1不間斷電源UPS
3其他12前瞻產(chǎn)業(yè)研究院,國海證券研究所資料來源:第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟,前瞻產(chǎn)業(yè)研究院,國海證券研究所30光刻膠為電子領(lǐng)域微細(xì)圖形加工關(guān)鍵性材料中商產(chǎn)業(yè)研究院,國海證券研究所光刻膠是電子領(lǐng)域微細(xì)圖形加工的關(guān)鍵性材料,在半導(dǎo)體、LCD、PCB等行業(yè)的生產(chǎn)中具有重要作用。根據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院2022年8月發(fā)布數(shù)據(jù)顯示,國內(nèi)光刻膠市場以PCB光刻膠為主,占比高達(dá)94%,LCD和半導(dǎo)體材料自供率依然很低,分別占3%和2%,進(jìn)口依賴高。國內(nèi)諸多企業(yè)積極布局光刻膠產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)產(chǎn)品,有望在AI浪潮的推動下,助力我國光刻膠行業(yè)國產(chǎn)替代加速。圖表:中國光刻膠市場結(jié)構(gòu)占比統(tǒng)計 圖表:光刻膠相關(guān)企業(yè)業(yè)務(wù)概況資料來源:各公司公告,界面新聞,中商產(chǎn)業(yè)研究院,前瞻產(chǎn)業(yè)研究院,國海證券研究所公司簡稱業(yè)務(wù)概況彤程新材半導(dǎo)體光刻膠和顯示材料光刻膠國內(nèi)的領(lǐng)先企業(yè)晶瑞電材光刻膠產(chǎn)品規(guī)模化生產(chǎn)近30年,國內(nèi)最早規(guī)模量產(chǎn)光刻膠的少數(shù)幾家企業(yè)之一八億時空光刻膠部分產(chǎn)品已放量久日新材已完成多款i-線半導(dǎo)體光刻膠配方研發(fā),光刻膠專用光敏劑PAC已完成送樣萬潤股份光刻膠材料產(chǎn)品包括半導(dǎo)體光刻膠單體與光刻膠樹脂雅克科技光刻膠產(chǎn)品主要應(yīng)用于高世代LCD顯示屏和OLED顯示屏容大感光國內(nèi)較早從事電子感光化學(xué)材料研發(fā)、生產(chǎn)及銷售的民營企業(yè)之一,致力于PCB光刻膠、顯示用光刻膠、半導(dǎo)體用光刻膠、特種油墨等電子化學(xué)品的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售強(qiáng)力新材在PCB光刻膠專用電子化學(xué)品的細(xì)分市場取得較高的市場份額南大光電ArF光刻膠研發(fā)并進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化的領(lǐng)先企業(yè)上海新陽在半導(dǎo)體傳統(tǒng)封裝領(lǐng)域功能性化學(xué)材料銷量與市占率全國第一飛凱材料半導(dǎo)體配套材料綜合平臺廣信材料國內(nèi)較早從事電子感光化學(xué)材料生產(chǎn)的民營企業(yè)之一31光刻膠按應(yīng)用領(lǐng)域可分為PCB、LCD、半導(dǎo)體光刻膠按照下游應(yīng)用,光刻膠可分為半導(dǎo)體光刻膠、面板光刻膠、PCB光刻膠。光刻膠行業(yè)發(fā)展方向基本由下游需求決定,其中半導(dǎo)體領(lǐng)域是技術(shù)門檻最高的子領(lǐng)域,光刻膠產(chǎn)品是電子化學(xué)品中技術(shù)壁壘最高的材料之一,其不僅具有純度要求高、工藝復(fù)雜等特征,還需要相應(yīng)光刻機(jī)與之配對調(diào)試。圖表:光刻膠按應(yīng)用領(lǐng)域分類資料來源:相關(guān)公司公告,《光刻材料的發(fā)展及應(yīng)用》,國海證券研究所32光刻膠為光刻圖形轉(zhuǎn)移中的重要媒介光刻膠是光刻環(huán)節(jié)的關(guān)鍵材料。光刻膠是利用光化學(xué)反應(yīng)經(jīng)光刻工藝將所需要的微細(xì)圖形從掩模版轉(zhuǎn)移到待加工基片上的圖形轉(zhuǎn)移介質(zhì),為光刻環(huán)節(jié)關(guān)鍵材料,結(jié)構(gòu)復(fù)雜。由于應(yīng)用場景頗多,不同用途的光刻膠在曝光光源、制造工藝、成膜特性等性能要求不同,對材料的溶解性、耐蝕刻性和感光性能等要求不同,不同原料的占比會有很大幅度變化,其中光刻膠樹脂是光刻膠主要成分,決定曝光后光刻膠的基本性能,根據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院2022年8月發(fā)布數(shù)據(jù)顯示,光刻膠樹脂成本占比達(dá)到50%。圖表:光刻膠原料成本結(jié)構(gòu)資料來源:中商產(chǎn)業(yè)研究院,國海證券研究所圖表:光刻膠由溶劑、樹脂、光引發(fā)劑、單體等組成強(qiáng)力新材公司公告,國海證券研究所33光刻膠用于半導(dǎo)體加工中的光刻環(huán)節(jié)根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院2022年4月發(fā)布數(shù)據(jù)顯示,在大規(guī)模集成電路的制造過程中,光刻和刻蝕技術(shù)是精細(xì)線路圖形加工中最重要的工藝,決定著芯片的最小特征尺寸,占芯片制造時間的40-50%,占制造成本的30%。在圖形轉(zhuǎn)移過程中,一般要對硅片進(jìn)行十多次光刻,光刻膠需經(jīng)預(yù)烘、涂膠、前烘、對準(zhǔn)、曝光、后烘、顯影和蝕刻等環(huán)節(jié),將掩膜版上的圖形轉(zhuǎn)移到硅片上,形成與掩膜版對應(yīng)的幾何圖形。涉及標(biāo)的:彤程新材、晶瑞電材、久日新材、萬潤股份、八億時空、上海新陽、南大光電等。圖表:光刻是半導(dǎo)體加工中重要工藝資料來源:晶瑞電材招股書34光刻膠在PCB印制中起關(guān)鍵作用PCB是指印制線路板,是電子產(chǎn)品基本組成部分之一,被譽為“電子產(chǎn)品之母”。PCB
的加工制造過程涉及圖形轉(zhuǎn)移,即把設(shè)計完成的電路圖像轉(zhuǎn)移到襯底板上,因而在此過程中會使用到光刻膠。PCB光刻膠主要包括干膜光刻膠、濕膜光刻膠、光成像阻焊油墨等。干膜光刻膠是由液態(tài)光刻膠在涂布機(jī)上和高清潔度的條件下均勻涂布在載體PET膜上,經(jīng)烘干、冷卻后覆上PE膜,收卷而成的薄膜型光刻膠。濕膜光刻膠的工作原理是將其涂布在敷銅板上,干燥后進(jìn)行曝光顯影。不論是濕膜還是干膜,最終都是將底片上的電路圖形復(fù)制到光刻膠上,再利用其抗蝕刻性能,對覆銅板進(jìn)行蝕刻加工,最終形成印制電路板的精細(xì)銅線路。PCB感光阻焊油墨主要用途為防止金屬導(dǎo)線的氧化和老化、延長使用壽命,防止銅線條之間發(fā)生短路、以及防止不必要的焊錫或其他金屬附著于PCB板上。涉及標(biāo)的:彤程新材、晶瑞電材、飛凱材料、廣信材料、東方材料、容大感光等。圖表:光刻膠在PCB印制中起關(guān)鍵作用強(qiáng)力新材公司公告35光刻膠是LCD濾光片關(guān)鍵原料顯示面板光刻膠可分為TFT正性光刻膠、觸控用光刻膠、彩色光刻膠和黑色光刻膠等。TFT正性光刻膠主要用于制作薄膜晶體管陣列用。在LCD顯示器加工過程中,彩色濾光片是液晶顯示器實現(xiàn)彩色顯示的關(guān)鍵器件,而彩色濾光片的制造是用彩色光刻膠和黑色光刻膠在基板上的附著加工制造而成,光刻膠質(zhì)量的好壞直接影響彩色濾光片的顯色性能,是LCD制造業(yè)的關(guān)鍵上游材料。涉及標(biāo)的:晶瑞電材、飛凱材料、容大感光、雅克科技等。圖表:彩色光刻膠和黑色光刻膠是濾光片關(guān)鍵材料強(qiáng)力新材公司公告36濕電子化學(xué)品為電子技術(shù)與化工材料相結(jié)合的創(chuàng)新產(chǎn)物,技術(shù)門檻較高普華永策,國海證券研究所濕電子化學(xué)品,又稱超凈高純試劑,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(yán)格要求的化學(xué)試劑。濕電子化學(xué)品是微電子、光電子濕法工藝制程中使用的各種液體化工材料,是電子技術(shù)與化工材料相結(jié)合的創(chuàng)新產(chǎn)物,具有技術(shù)門檻高、資金投入大、產(chǎn)品更新?lián)Q代快等特點,可應(yīng)用于面板顯示、半導(dǎo)體、太陽能電池等領(lǐng)域。圖表:濕電子化學(xué)品相關(guān)企業(yè)業(yè)務(wù)概況圖表:濕電子化學(xué)品產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)疽鈭D資料來源:各公司公告,前瞻產(chǎn)業(yè)研究院,飛凱材料官網(wǎng),華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院,國海證券研究所公司簡稱業(yè)務(wù)概況業(yè)務(wù)類型江化微國內(nèi)生產(chǎn)規(guī)模大、品種齊全、配套完善的濕電子化學(xué)品專業(yè)服務(wù)提供商超凈高純試劑、光刻膠配套試劑格林達(dá)國內(nèi)領(lǐng)先濕電子化學(xué)品供應(yīng)商濕電子化學(xué)品及副產(chǎn)品晶瑞電材微電子化學(xué)品龍頭光刻膠及配套材料、超凈高純試劑、鋰電池材料和基礎(chǔ)化工材料飛凱材料屏幕顯示材料、半導(dǎo)體材料、紫外固化材料、
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