半导体资料和设备是半导体工业链的柱石，是推进集成电路技能创新的引擎。晶圆厂有必要购买设备和资料并获取相应的制程工艺才干正常运作。另一方面，三者彼此限制，资料的改善常常需求设备和工艺的同步更新，才干有用防止木桶效应。
在整个电子信息工业中，半导体资料职业因其具有极大的附加值和特有的工业生态支撑效果而往往成为国家之间博弈的筹码。现在很多国内半导体资料，正处于“从0到1”的验证要害阶段。
本期的智能内参，咱们引荐方正证券的陈述《半导体资料研讨结构系列：详解八大芯片资料》，揭秘硅片、光刻胶、电子特气等八种半导体制作资料的国产化进程。
半导体资料是一类具有半导体功用（导电才干介于导体与绝缘体之间，电阻率约在1mΩcm～1GΩcm范围内），一般状况下导电率随温度的升高而前进。半导体资料具有热敏性、光敏性、掺杂性等特色，是用于晶圆制作和后道封装的重要资料，被广泛运用于轿车、照明、家用电器、消费电子、信息通讯等范畴的集成电路或各类半导体器材中。
半导体资料位居工业链上游，种类繁复。芯片制作工序中各单项工艺均配套相应资料。按运用环节区分，半导体资料首要分为制作资料和封装资料。首要制作资料包含硅片（硅基资料）、光刻胶及配套试剂、高纯试剂、电子气体、抛光资料、靶材、掩模板等；首要的封装资料包含：引线结构、封装基板、陶瓷基板、键合丝、包装资料及芯片粘接资料等。
半导体资料商场规划巨大，职业景气量高。2020年全球半导体资料商场规划到达553亿美元，近5年CAGR为5%。半导体资料首要分为晶圆制作资料和封装资料，2011年晶圆制作资料与封装资料商场比例不相上下，占比均在50%左右。2020年晶圆制作资料占比上升至63.11%，封装资料下降至36.89%。
跟着国内电子产品制作业的飞速开展，我国半导体工业商场潜力巨大。据我国电子资料职业协会数据核算，2013-2020年，我国半导体资料职业商场规划呈动摇上行趋势，近五年CAGR达高10%，高于全球水平。
依据SEMI数据，2020年，我国半导体资料商场规划达638亿元，咱们测算我国商场约占全球商场比例17% 。SEMI估计2021年全球半导体资料商场将可到达565亿美元，同比添加2.2%，我国大陆商场将到达104亿美元规划，同比添加9.2%。
半导体制作资猜中，硅片占比最大（约33%），其次是气体和光刻胶及配套试剂。半导体封装资猜中，封装基板占比最大（约40%），其次是引线结构和键合线。全体来看，各细分半导体资料商场遍及较小。
半导体资料细分职业很多，是工业链中细分范畴最多的工业链环节，每一个大类资料包含几十种乃至上百种详细产品，细分子职业高达数百个。如高纯化学试剂中，常用的包含各类酸（如硫酸、盐酸、硝酸、磷酸）、碱（如氢氧化铵、氢氧化钾）、有机溶剂、氧化试剂等。结合半导体资料的职业特征，半导体资料公司应当活跃寻觅各资料之间共性，不断扩展品类，构成渠道化布局，为客户供应一体化的解决方案。
依据Mordor intelligence数据，受疫情影响2020年全球硅片商场规划107.9亿美元。跟着未来晶圆厂新增产能的不断开出，半导体硅片未来6年年复合增速6.1%，2026年商场将到达154亿美元。预 计2021年12寸和8寸片的市占率别离为71.2%和22.8%。
依据前瞻工业数据，咱们测算2021年我国半导体硅片商场规划估计150亿元，未来5年年复合增速13.3%左右，估计2026年商场规划280亿元。2020年，沪硅工业、中环股份、立昂微、中晶科技算计占国内半导体硅片商场的31.9%，国内常见大尺度硅片首要依靠进口。
2021年8寸片国内供货商有沪硅工业、中环股份、立昂微、中欣晶圆等。12寸片的供货商有沪硅工业、立昂微、中环股份等。沪硅工业硅片全系列布局，12寸片已进入中芯世界供应链；立昂微要点布局功率范畴重掺；神工股份作为国内硅料龙头，单晶硅经验丰富，要点布局8寸轻掺。
我国半导体硅片工业链触及电子级多晶硅制作、半导体硅片制作、半导体器材制作等环节，参加主体首要类型为半导体硅片制作商，半导体全工业链一体化厂商以及多范畴布局的半导体资料出产商。
现在，上游原资料范畴，电子级多晶硅首要依靠进口，仅有罕见的几家公司可以批量出产；中游半导体硅片制作环节，中环股份、沪硅工业、立昂微等都完成了8寸和12寸硅片的量产；下流半导体制作环节，中芯世界、华虹半导体、华润微等现已敞开国产代替。
依据techcet数据，2020年全球电子气体商场规划58.5亿美元，估计在2025年将超越80亿美元，年复合增速到达6.5%。2020年全球电子特气商场规划为41.9亿美元，估计在2025年将超越60亿美元，年复合增速7.5%左右。2020年全球电子气体商场中，按价值核算，电子大宗占比28.4%，电子特种占比71.6%。
2020年我国电子气体商场规划到达173.6亿元，估计未来5年年复合增速12%左右。2020年国内电子气体下流运用集成电路及器材范畴占比44.2%；面板范畴占比34.7%；太阳能及LED等范畴占比21.1%。
电子气体国产化程度较高。国内电子气体供货商有金宏气体、华特气体、中船重工等。中船重工以三氟化氮和六氟化钨见长；金宏气体是国产特气龙头公司，供应液态二氧化碳、超纯氨等；华特气体是国内仅有经过ASML光刻气认证的企业，首要包含一些含氖特气。
跟着全球半导体工业链向国内搬运，国内电子气体商场增速显着，远高于全球增速。近年来国内半导体商场开展迅速，相关下流范畴的快速开展将带动未来特种气体的增量需求。2019年我国电子特气职业商场规划约为140.2亿元，2020年电子特气商场规划到达173.6亿元，同比增速达23.8%，其间集成电路及器材范畴占比44.2%；面板范畴占比34.7%；太阳能及LED等范畴占比21.1%。
国内特种气体大多依靠进口，2018年海外大型气体公司占有了85%以上的商场比例，国产化率缺乏15%，进口限制较为严峻。跟着技能的逐渐打破，国内气体公司在电光源气体、激光气体、消毒气等范畴开展迅速，但与国外气体公司比较，大部分国内气体公司的供应产品仍较为单一，纯度等级不高，尤其在集成电路、液晶面板、LED、光纤通信、光伏等高端范畴，相关特种气体产品首要依靠进口。
依据我国工业气体工业协会核算，集成电路出产用的特种气体，我国仅能出产约20%的种类，其他均依靠进口。现在我国国内企业所能批量出产的特种气体仍首要会集在集成电路的清洗、蚀刻、光刻等工艺环节，对掺杂、堆积等工艺的特种气体仅有少部分种类获得打破。依据安全的自主可控仍然是特种气体长时刻国产代替的主旋律。
光刻胶经过几十年不断的开展和前进，运用范畴不断扩展，衍生出十分多的种类，依据运用范畴，光刻胶可分为半导体光刻胶、平板显现光刻胶和PCB光刻胶，其技能壁垒顺次下降。相应地，PCB光刻胶是现在国产代替进展最快的，LCD光刻胶代替进展相对较快，半导体光刻胶现在国产技能较国外先进技能距离最大。
据SEMI数据显现，2016-2019年，全球半导体光刻胶的商场规划从15亿美元添加至2019年的18亿美元。依据Research andMarkets，2020年全球半导体光刻胶商场规划达20.4亿美元，如此核算近4年年复合增速达8%。光刻胶商场首要由日美韩公司独占，大陆企业市占率缺乏10%，其间在全球半导体光刻胶商场中，日本企业牢牢占有龙头位置，至少占有60%以上。
高端光刻胶国外企业长时刻独占，对我国芯片制作构成卡脖子危险。因为高端光刻胶的保质期很短（一般只要6个月左右乃至更短），一旦遇到交易抵触或自然灾害，我国集成电路工业必然面临芯片企业短期内全面停产的严峻晦气局势。
掩膜版是微电子制作中光刻工艺所运用的图形母版。全球半导体用光掩膜版商场继续添加。依据SEMI数 据核算，2019年全球半导体芯片用掩膜版商场规划41亿美元，估计2022年商场规划将到达44亿美元。
获益于曩昔几年我国大陆晶圆制作的快速开展，我国大陆半导体芯片掩膜版商场规划呈现快速添加的趋势。2019年我国半导体掩膜版商场规划为1.44亿美元，估计2021年将到达1.95亿美元，年均复合添加率达16.32%。
光掩膜版商场会集度高，全体被国外公司所主导。Photronics、日本DNP、日本Toppan三家占有半导体掩膜版80%以上的商场比例。我国光掩膜版职业仅能满意国内中低档产品商场需求。据Omdia核算，2020年全球平板显现掩膜版企业出售排行榜，清溢光电作为我国大陆仅有上榜企业，排名第五，其他为日美韩企业。近年来，国内企业经过不断的技能研制和产品升级，逐渐缩小与世界竞赛对手的商场位置距离。5、湿电子化学品
湿电子化学品是电子职业湿法制程的要害资料，按用处可分为通用化学品(超净高纯试剂)和功用性化学品(以光刻胶配套试剂为代表)， 通用湿电子化学品是指在集成电路、液晶显现器、太阳能电池、LED制作工艺中被很多运用的液体化学品，首要包含过氧化氢、氢氟酸、硫酸、磷酸、盐酸、硝酸、氢氧化铵等；功用湿电子化学品是指经过复配手法到达特别功用、满意制作中特别工艺需求的配方类或复配类化学品，首要包含显影液、剥离液、清洗液、刻蚀液等。2019年我国湿电子化学品需求以通用湿电子化学品为主，占有88.2%商场比例。
在国内半导体晶圆加工范畴中，需求量较大的湿电子化学品首要是硫酸、双氧水、氨水、显影液、氢氟酸。前四种湿电子化学种类类首要运用于晶圆的湿清洗。
我国湿电子化学品商场规划逐年上升，未来估计坚持上升趋势。2011-2020年，全球湿电子化学品商场规划逐渐扩展，复合年增速8.06%，2020年商场规划到达50.84亿美元。2011-2020年我国湿电子化学品商场规划一向呈现上涨趋势，复合年增速高于全球水平，为15.35%，2020年我国商场规划约为100.62亿元。
我国湿电子化学品首要会集在G2、G3水平。现在国外湿电子化学品出产企业已完成G5规范产品的量产，而国内干流产能仍停留在G2、G3。
现在全球范围内从事湿电子化学品研讨开发及大规划出产的厂商首要会集在美国、德国、日本、韩国、我国台湾等区域。现在在半导体范畴的超净高纯化率的全体国产化率23%左右。
依据前瞻工业研讨院，我国湿电子化学品未来仍安稳上涨，估计2027年到达挨近200亿元。依据晶瑞电材公告，未来我国半导体职业湿电子化学品以年化增速19%坚持添加，2022年商场总需求量到达59.5万吨。
在半导体湿化学品供货商方面，商场比例首要把握在欧美、日本、韩国等国家的企业手中，包含德国巴斯夫，美国亚什兰化学、Arch化学，日本关东化学、三菱化学、京都化工、住友化学、和光纯药工业，鑫林科技，韩国东友精细化工等，上述公司占全球商场比例的85%以上。
现在，国内湿电子化学品职业规划以上出产企业有30多家，但在经营规划、产品类别、战略要点等方面与世界企业存在必定差异。
CMP 抛 光 材 料 包 括 抛 光 液 （ 占 整 个 抛 光 材 料 比 例 约50%）、抛光垫和钻石碟。CMP工艺是经过外表化学效果和机械研磨的技能结合来完成晶圆外表微米/纳米级不同资料的去除，然后到达晶圆外表的高度（纳米级）平整化效应，使下一步的光刻工艺得以进行。
2021年，全球晶圆制效果抛光液商场规划估计将从2020年 的16.6亿美元添加至18亿美元，添加率为8%，估计未来五年复合添加率为6%。依据江苏省半导体职业协会陈述，2020年我国的CMP抛光资料商场规划到达34.1亿元，同比添加3%。
CMP国产化率较低。安集科技把握抛光液中心技能；鼎龙股份主攻抛光垫，其间抛光硬垫对标陶氏。跟着制程节点的前进，CMP技能越来越重要，已成为0.35μm以下制程不可或缺的平整化工艺，且跟着多层布线的数量及密度添加，其对后续工艺良率的影响越来越大。此外，先进封装技能的运用使CMP从集成电路前道制作环节走向后道封装环节。
关于逻辑芯片，制程的缩小意味着光刻次数和刻蚀次数添加，也带动CMP工艺过程数添加。7nm制程需求30次CMP工艺过程，较14nm制程大幅进步。一起，关于存储芯片，跟着2D NAND向3D NAND改动，CMP的工艺过程简直翻倍，带动了钨抛光液及其他抛光液需求的继续快速添加。
CMP资料要求首要体现在“难”、“专”、“多”三个方面。以抛光液为例，依据运用的不同工艺环节，可以将抛光液分为硅抛光液（硅片收回、存储、CIS）、铜及铜阻挡层抛光液（14-130nm逻辑芯片和存储芯片）、钨抛光液（逻辑和存储芯片）、介质层抛光液（存储芯片）、浅槽隔绝抛光液以及用于先进封装的硅通孔抛光液等。别的，同一技能节点依据不同客户技能需求也有不同配方，其间，纳米磨料是决议抛光液功用的要害质料，价值约占抛光液价值的三分之一。
CMP资料的特色决议了CMP具有很高的技能和客户壁垒。面临CMP资料较低的国产化率，CMP抛光液、抛光垫、修整盘已被列为国家要点新资料，未来CMP资料的国产化率将明显加快。
依据中研网数据，2020年全球抛光资料商场约30亿美元，抛光液/抛光垫商场规划别离为16.6/10.2亿美元，国内抛光液/抛光垫商场别离为20/12亿元（全球占比缺乏20%）。国内商场增速有望高于明显全球商场，2025年抛光液/抛光垫商场有望占全球商场的25%，商场规划别离达40/27亿元，2021-2025年CAGR达15%。
依据2020年全球半导体制作资料349亿美元规划和靶材3%左右占比核算，2020年全球靶材商场规划10.5亿美元左右。依据techcet数据，2020-2024年全球靶材商场年复合增速5%，预 计2024年全球溅射靶材商场12.8亿美元左右。
2020年，我国半导体用靶材商场规划约为17亿元，同比添加12.9%。估计2021-2026年, 我国半导体靶材的商场规划坚持10%-15%添加率，到2026年，我国半导体用靶材职业商场规划达33亿元。
靶材国产化率较高。国内靶材供货商有江丰电子、有研新材、阿石创、隆华科技等。江丰电子对标霍尼韦尔，产品包含铝钯、钛靶、铜钯等；有研新材产品则包含12寸高纯金属靶材。
靶材是堆积薄膜的重要质料，首要运用于面板显现、半导体、磁记录薄膜、太阳能范畴，其间运用于半导体的靶材纯度要求最高。全球半导体靶材商场呈现寡头独占格式，其间日矿金属、霍尼韦尔、东曹和普莱克斯四家企业占有了全球80%的商场比例。国内半导体靶材首要供货商有江丰电子、有研新材等，隆华科技、阿石创的靶材首要用于面板工业。
前驱体是半导体薄膜堆积工艺的首要原资料，化学性质上半导体前驱体为携有方针元素，呈气态或易挥发液态，具有化学热安稳性，一起具有相应的反响活性或物理功用的一类物质。在薄膜、光刻、互连、掺杂等半导体制作过程中，前驱体首要运用于气相堆积(包含物理堆积PVD、化学气相堆积 CVD 和原子气相堆积 ALD)，以构成契合半导体制作要求的各类薄膜层。
此外，前驱体也可用于半导体外延成长、刻蚀、离子注入掺杂和清洗等，是半导体制作的中心资料之一，也可用于薄膜封装技能(TFE)中，发挥水汽隔绝、延伸有机发光物质寿数的效果，是 OLED 工艺中的中心技能之一。半导体前驱体产品首要运用于半导体存储和逻辑芯片的CVD和ALD等堆积成膜技能中。
前驱体是半导体薄膜堆积工艺的首要原资料，化学性质上半导体前驱体为携有方针元素，呈气态或易挥发液态，具有化学热安稳性，一起具有相应的反响活性或物理功用的一类物质。
跟着芯片制作业快速开展，前驱体商场近年来快速添加。依据富士经济数据，2014年全球前驱体出售规划约7.5亿美元，2019年约12亿美元，CAGR到达10%。其间，高介电常数将成为未来干流，估计2024年ALD/CVD前驱体High-K资料商场规划将到达9.5亿美元。国外企业寡头独占前驱体商场，前驱体资料具有技能门槛高、开发难度大的特色，国外企业深耕范畴已久。雅克科技经过收买韩国UP Chemical进入该范畴，成为仅有国产供货商，填补国内空白。
半导体的景气周期存在“设备先行，制作接力，资料缺货”的遍及规律。考虑到国内晶圆厂现已进入扩产环节，而且新增产能将于2022年连续开出。晶圆产能扩展会直接导致上游资料端呈现了求过于供的状况，然后构成周期性的“硅片危机”。
全球硅片大厂信越化学现已发布提价声明，称在2021年4月对部分硅片产品提价。一起，沪硅工业董秘李炜在SEMICON CHINA 2021会议上曾表明现在有部分品类提价，并非悉数，而公司硅片的订单现已超越了供应才干。
跟着国产代替的继续推进，适当部分的海外资料需求开端转向国内资料商场，将进一步加重了国内资料的求过于供。以光刻胶为例，国内龙头晶瑞电材2021年光刻胶各品类产品价格均有不同程度上调，而且公司更改原眉山项目用于新增年产1200吨光刻胶。
2012-2020年我国半导体资料商场占全球比重稳步添加，从2012年的12.28%添加至2020年的17.7%，我国大陆排名全球第二。这首要是因为：榜首，国内企业技能水平的不断进步，部分资料现已能完成国产化代替。第二，半导体资料跟着半导体工业同步向我国产生搬运，我国成为半导体资料主战场之一。
在国产资料代替方面，国内企业应确定晶圆厂资料代替机会，新旧产线一起推进。关于新产线，前期首要以抢占产线为主，成为一供、二供、三供，树立产品护城河。后期经过安稳供货，确定先发优势。
一般来说，半导体资料下流认证壁垒高，客户粘性大。客户认证壁垒是国内半导体资料开展受阻的首要因素，企业短期完成壁垒打破存在必定困难，部分企业会经过进行并购快速切入相关半导体资料范畴。现在可以彻底打破壁垒的企业很少，大部分资料细分范畴被日韩及欧美区域企业所操纵。
客户认证壁垒首要体现在：首要，需求与下流进行来回屡次试用、调试才干知道是否满意要求；其次，找到乐意进行试用的下流很难，一是来回修正会消耗很多人力物力，二是对原有供货商粘性较高，大多不会冒危险再进行测验。
跟着晶圆厂验证国产资料加快，未来2-3年是职业及相关公司开展的要害窗口期，半导体资料阅历验证、试 用、爬坡放量，最少也要一年半的时刻。国内首要半导体资料企业在2021年末和2022年期间进行大批的认证测验环节。其首要体现在硅片、光刻胶、电子特气三多半导体资料上。
依据IC insight估计，2020年我国晶圆代工厂商场规划同比添加26%，到达148.6亿美元，本乡晶圆厂中芯世界、华虹半导体、武汉新芯总计仅占国内25%比例，进步空间巨大。同年12月，我国大陆占全球晶圆产能的15.3%，与日本仅差0.5%。依据SEMI数据，到2024年至罕见38个新的300mm晶圆厂投产，其间我国大陆估计将树立8个新的300mm晶圆厂，并在2024年末之前将其300mm晶圆厂的商场比例大幅前进至20%，而在2015年这数字仅为8%。
依据SEMI数据，我国（不含我国台湾）晶圆制作产能（含外资在我国的晶圆厂）自2019年迸发以来，2021将同比添加17%，等效8寸月产能将超越350万片，保持全球第三。2019-2021年，我国存储类晶圆月产能将添加95%，晶圆代工类将添加47%，模仿类晶圆产能将添加29%。2019-2021中资晶圆厂的产能添加了60%。同期，跟着国产DRAM和3D NAND的迸发，中资存储晶圆月产能进步至30万片。
智东西以为，关于半导体资料企业而言，在其研制、验证、产能建造过程中均需求有很多的资金投入。可是因为以光刻胶为代表的半导体资料的验证周期较长，相关企业难以快速获得产品出售收入，因此在各环节中半导体资料企业都将面临着不小的资金压力。而且半导体的工业链条十分复杂且长，单一国家或区域很难具有完好的工业链，跟着全球分工合作形式被打破，必然会呈现竞赛格式的改动。而我国半导体在方针、资金的推进下，在新的商场格式中有望突出重围。