半導體材料發展前景展望（半導體設備及材料行業深度研究報告）

2023-04-14 04:13:36

（報告出品方/作者：國盛證券，鄭震湘、佘凌星、劉嘉元）

半導體測試包括晶圓允收測試（WAT）、晶圓檢測（CP）、成品測試（FT） 。WAT 環 節涉及測試機、分選機、探針臺；CP 由測試機、探針臺搭配完成；FT 涉及測試機、分 選機搭配完成。 晶圓檢測（CP）是指在晶圓完成後進行封裝前，通過探針臺和測試機的配合使用，對 晶圓上的裸晶片進行功能和電參數測試。 成品測試（FT）是指晶片完成封裝後，通過分選機和測試機的配合使用，對封裝完成 後的晶片進行功能和電參數測試。

測試機行業面臨的測試任務日益複雜，測試機的測試能力和配置需求都在提高。隨著 集成電路管腳數增多、測試時間增長，包括華峰測控在內的測試機企業越來越多地採用 多工位並測的方案來降低測試時間，推出測試覆蓋面更廣、資源更多的測試設備，不斷 提高測試系統的可靠性和穩定性，以降低客戶平均到每顆器件的測試成本。 測試技術要求不斷提高。測試產品技術發展趨勢主要包括：（1）並行測試數量和測試 速度的要求不斷提升；（2）功能模塊需求增加；（3）對測試精度的要求提升；（4）要 求使用通用化軟體開發平臺；（5）對數據分析能力提升。

半導體測試設備市場呈現寡頭壟斷格局。集成電路檢測在測試精度、速度、效率和可 靠性等方面要求高。全球先進測試設備製造技術基本掌握在美國、日本等集成電路產業 發達國家廠商手中，市場格局呈現泰瑞達、愛德萬、科休、科利登等四家廠商寡頭壟斷。 各家廠商在檢測設備側重點也有所區別，如泰瑞達（Teradyne）主要產品為測試機，愛 德萬（Advantest）主要產品為測試機和分選機，科利登（Xcerra）主要產品為測試機， 東京電子（Tokyo Electron）主要產品為探針臺，北京華峰主要產品為測試機，上海中 藝主要產品為分選機。愛德萬和泰瑞達在全球測試設備合計市場份額達到 70%以上。 華峰測控——國內半導體測試設備龍頭，SoC 及大功率測試逐步突破。公司是一家聚 焦模擬和混合信號測試設備企業，主要面向集成電路封測、晶圓製造和集成電路設計企 業等客戶。公司主要產品為半導體自動化測試系統和測試系統配件，公司的測試系統包 括 STS8200 系列、STS8250 系列和 STS8300 系列；測試系統配件主要包括浮動 V/I 源 表、時間測量、數字測量、及電器控制、交流 V/I 源表等關鍵測試模塊。

公司已成長為國內最大的半導體測試系統本土供應商，也是為數不多進入國際封測市 場供應商體系的中國半導體設備廠商。目前全球半導體專用設備生產企業主要集中於歐 美和日本等，中國半導體專用設備自給率低。為推動我國半導體專用設備製造的技術升 級。公司通過承擔 02 專項自主研發的 STS 8200 模擬器件測試系統、高端模擬混合電 路測試系統已得到客戶認可和使用。 新產能順利釋放，加大新產品布局投放。2021 年 9 月，公司天津產業基地正式啟用。 隨著新基地的投入使用，公司產能瓶頸問題將得到大幅解決，並為公司研發、生產能力 更上一臺階奠定基礎。公司持續推出新產品、新測試模塊，以適應於 SoC、GaN、大功 率測試等更多增量需求，進一步拓寬測試能力。

長川科技——半導體測試設備優質標的，技術研發實力強勁。公司主要產品為測試機、 分選機、探針臺和 AOI 設備及自動化設備，主要面向集成電路封測、製造、設計企業等 客戶。公司的測試機包括大功率測試機（CTT系列）、模擬/數字混合測試機（CTA系列）； 分選機包括重力下滑式分選機（C1、C3、C3Q、C37、C5、C7、C8、C9、C9Q 系列）、 平移式分選機（C6、C7R 系列）等。

整合 AOI 檢測優質標的，技術與客戶互補效應強。長川科技於 2019 年收購 STI，STI 是研發和生產為晶片以及 wafer 提供光學檢測、分選、編帶等功能的集成電路封裝檢測 設備商。STI 的主要產品為 AT468 機臺、Hexa 機臺、iSort 機臺及 iFocus 機臺四種型號 高精度光學檢測設備，面向市場包括傳統封裝、BGA、QFN、有引線封裝、晶圓級封裝 等封裝測試市場。技術研發方面，STI 的 2D/3D 高精度光學檢測技術（AOI）位於行業 前列，長川科技於 STI 通過深入研發合作，STI 可為公司探針臺等產品在光學領域技術 難題的突破提供有力支持，客戶方面，STI 與 TI、安靠、三星、日月光、美光、力成等 多家全球領先的 IDM 及封測廠建立長期穩定合作關係，為長川科技進入國際知名半導 體企業的供應體系提供有力支持。

CMP 設備工藝複雜、研製難度大，為集成電路工藝流程中使用的主要設備之一。晶片 製造主要包括光刻、CMP、刻蝕、薄膜和摻雜等關鍵工藝技術，其中 CMP 是在晶片制 造製程和工藝演進到一定程度、摩爾定律因沒有合適的拋光工藝無法繼續推進之時才誕 生的一項新技術。CMP 設備主要用於單晶矽片製造和晶片製造前道工藝，依託 CMP 技 術的化學-機械動態耦合作用原理，通過化學腐蝕與機械研磨的協同配合作用，實現晶圓表面多餘材料的高效去除與全局納米級平坦化——全局平整落差 5nm 以內的超高平 整度，CMP 設備集摩擦學、表/界面力學、分子動力學、精密製造、化學/化工、智能控 制等多領城最先進技術於一體，工藝複雜。

CMP 設備結合機械拋光和化學拋光長處，在超大規模集成電路中有廣泛應用。CMP 的 主要檢測參數包括研磨速率、研磨均勻性和缺陷量。研磨均勻性又分為圓片內研磨均勻 性和圓片間研磨均勻性。對於 CMP 而言，主要的缺陷包括直接影響產品的成品率的表 面顆粒、表面刮傷、研磨劑殘留等。傳統的機械拋光和化學拋光去除速率均低至無法滿 足先進晶片量產需求， CMP 技術利用了磨損中的「軟磨硬」原理，綜合兩者優勢，避 免了由單純機械拋光造成的表面損傷，即用較軟的材料來進行拋光以實現高質量的表面 拋光，將化學腐蝕和機械研磨作用達到一種平衡，最終實現晶圓表面的超高平整度。未 經加工的原料晶圓裸片的表面凹凸不平，無法直接在上面印製電路圖形。因此，需要先 通過研磨和化學刻蝕工藝去除表面瑕疵，然後通過拋光形成光潔的表面，再通過清洗去 除殘留汙染物，即可獲得表面整潔的成品晶圓。因而，CMP技術為後續重複進行光刻、 刻蝕、薄膜和摻雜等關鍵工藝提供了重要的基礎。

CMP 設備功能的實現需要拋光、清洗、傳送三大模塊組合作業。10nm 的全局平整度 要求，相當於 44 萬平方米麵積中任意兩點的高低差不超過 0.03 毫米、表面粗糙度小於 0.5nm，作業過程中，拋光頭將晶圓待拋光面壓抵在粗糙的拋光墊上，藉助拋光液腐蝕、 微粒摩擦、拋光墊摩擦等耦合實現全局平坦化。拋光碟帶動拋光墊旋轉，通過先進的終 點檢測系統對不同材質和厚度的膜層實現 3~10nm 解析度的實時厚度測量防止過拋。 拋光頭用於全局分區施壓，其在限定的空間內對晶圓全局的多個環狀區域實現超精密可 控單向加壓，從而可以響應拋光碟測量的膜厚數據調節壓力控制晶圓拋光形貌，使晶圓 拋光後表面達到超高平整度的控制。製程線寬不斷縮減、拋光液配方愈加複雜均加大了 清洗的難度，對清洗後的顆粒物數量要求也指數級降低，需要 CMP 設備中清洗單元在 滿足清潔效果的同時保證晶圓表面極限化微縮的特徵結構不被破壞。

研磨材料更加豐富，CMP 設備升級需求增加。90～65nm 節點，隨著銅互連技術和絕 緣材料低 k 介質的廣泛採用，CMP 的研磨對象主要是銅互連層、絕緣膜和淺溝槽隔離。 28nm 後，邏輯器件的電晶體中引入高 k 金屬柵結構（HKMG），從而推動了虛擬柵開口 CMP 工藝和替代金屬柵 CMP 工藝兩種關鍵平坦化工藝的發展。在 22nm 開始出現的 FinFET 電晶體增加了虛擬柵平坦化工藝，也是實現後續 3D 結構刻蝕的關鍵技術。先進 的製程節點發展至 7nm 以下時，晶片製造過程中 CMP 的應用在最初的氧化矽 CMP 和 鎢 CMP 基礎上新增了包含氮化矽 CMP、鰭式多晶矽 CMP、鎢金屬柵極 CMP 等先進 CMP 技術，所需的拋光步驟也增加至 30 餘步，大幅增加了集成電路製造過程中對 CMP 設備的採購和升級需求。

拋光、清洗模塊有定期維護更換需求，帶動 CMP 設備廠商技術服務收入不斷提升。 CMP設備屬於集成電路設備中使用耗材較多、核心部件有定期維保更新需求的製造設備 之一。CMP利用機械力作用於圓片表面，由研磨液中的化學物質與圓片表面材料發生化 學反應來增加其研磨速率，首先讓研磨液填充在研磨墊的空隙中，圓片在研磨頭帶動下 高速旋轉，與研磨墊和研磨液中的研磨顆粒發生作用，此時需要控制研磨頭下壓力等其 他參數。CMP工藝中最重要的兩大組成部分是研磨液和研磨墊。晶圓廠需要更換設備外 部的拋光液、拋光墊等，同時需要對設備內部長時間運行磨損的拋光頭、清洗等單元進 行定期維保更新，且設備配套服務需求會隨著廠商銷售設備數量的增加而快速增長。因 此 CMP 設備廠商在設備出貨後，將向客戶提供專用耗材銷售和關鍵耗材維保等技術服 務，隨之實現有長期穩定和高盈利能力的服務收入。

中國大陸 CMP 設備市場規模第一，海外龍頭仍佔據大份額。2018 年全球 CMP 設備市 場規模約 18.4 億美元 2013-2018 年 CAGR 20.1%。 2019 年受全球半導體景氣度下滑 影響，全球 CMP 設備市場規模略有下滑，2020 年市場規模迅速回升至 15.8 億美元， 同比增長 5.8% 。其中中國大陸市場規模已躍升至全球第一 ，達到 4.3 億美元，市場份 額 27%。從市場格局來看，應材、日本荏原在全球佔主導地位，2020 年兩家合計市佔 率超過 93%。

華海清科 CMP 設備填補國內空白，產品廣泛應用於國內外大生產線。公司於 2013 年 4 月成立，主要產品為先進集成電路製造前道工序、先進封裝等環節必需的化學機械拋光 （CMP）設備，是目前國內唯一一家為集成電路製造商提供 12 英寸 CMP 商業機型的高 端半導體設備製造商。公司的 CMP 設備總體技術性能已達到國內領先水平，已實現在 國內外知名客戶先進大生產線的產業化應用，在邏輯晶片、3D NAND、DRAM 製造等領 域的工藝技術水平已分別突破至 14nm、128 層、1X/1Ynm，均為當前國內大生產線的 最高水平。公司研製的 CMP 設備集先進拋光系統、終點檢測系統、超潔淨清洗系統、 精確傳送系統等關鍵功能模塊於一體，其內部高度集成的關鍵核心技術數十項，所產主 流機型已成功填補國內空白，打破了國際巨頭在此領域數十年的壟斷。

8 英寸、12 英寸系列 CMP 設備均已實現產業化應用。公司 12 英寸系列 CMP 設備 （Universal 300 型、Universal 300 Plus 型、Universal300 Dual 型、Universal-300X 型） 在國內已投產的 12 英寸大生產線上實現了產業化應用，截至 2021 年底累計已量產晶圓 超 1,300 萬片；8 英寸系列 CMP 設備（Universal-200 型、Universal-200 Plus 型）已在 國內集成電路製造商中實現了產業化應用，主要用於晶圓製造、MEMS 製造及科研攻關 等領域。截至 2021 年末，公司已發出未驗收結算的 CMP 設備 69 臺，未發出產品的在 手訂單超過 70 臺。

長江存儲 2019~2020 年共招標化學機械拋光設備 62 臺，其中華海清科中標 22 臺，應 用材料中標 40 臺。分具體產品來看，華海清科中標的 22 臺設備中，氧化矽化學機械拋 光機 9 臺，層間介質層化學機械拋光機 6 臺，晶圓矽面化學機械拋光機 6 臺。應用材料 中標的 40 臺設備包括銅化學機械拋光機 20 臺，前段鎢化學機械拋光機 13 臺，晶圓矽 面化學機械拋光機 2 臺，多晶矽化學機械拋光機 2 臺，氧化矽化學機械拋光機 1 臺，淺 槽隔離化學機械拋光機 1 臺。

9.1 晶圓代工擴產拉動材料需求持續增長

2021 年半導體市場規模超預期增長，且未來隨著晶圓廠逐步投產，行業產值有望在 2030 年超過萬億美元市場。從需求端來看，以汽車、工業、物聯網、5G 通訊等代表 的需求驅動驅動全球半導體產業進入「第四次半導體矽含量提升周期」。根據 SEMI， 2021 年全球半導體產值有望超過 5500 億美元，達到歷史新高，且在 2022 年根據 SEMI 對於行業資訊機構的統計，平均對於 2022 年的增長預期將達到 9.5%，即 2022 年市場 規模有望突破 6000 億美元（此為平均值）。此外隨著全球 8 寸及 12 寸晶圓新產能逐步 的在 2022 年至 2024 年的投放，至 2024 年全球將會有 25 家 8 寸晶圓廠投產，60 座 12 寸晶圓廠投放。隨著該 85 座晶圓廠的投放，至 2030 年全球半導體晶圓市場將有望達到 萬億美元市場，實現年複合增長率約 7%。

2021 年全球半導體材料市場規模創新高，中國大陸需求佔比 18.6%。根據 SEMI，強 勁的下遊需求及晶圓產能的擴張驅動 2021 年全球半導體材料市場規模同比增長 15.9% 達到 643 億美金新高。其中晶圓製造材料和封裝材料市場規模分別為 404 億美金和 239 億美金，同比增長 15.5%和 16.5%。晶圓製造環節中的矽片、化學品、CMP 和光掩膜 環節是增速最快的幾大領域，而矽片也是晶圓製造中成本佔比最高的環節，市場規模超 過 130 億美金。由於半導體晶片存在較大的價格波動，但是作為上遊原材料的價格相對 較為穩定，因此半導體材料可以被譽為半導體行業中剔除價格影響最好的參考指標之一。

在半導體原材料領域，集成電路技術發展到微納電子製造的物理極限，單獨依靠特徵尺 寸縮小已不足以實現技術發展目標。新材料的引入以及相應的新材料技術與微納製造技 術相結合共同推動著集成電路不斷發展。集成電路製造工藝用到元素已經從 12 種增加 到 61 種。伴隨微納製造工藝不斷發展，對材料的純度，納米精度尺寸控制、材料的功 能性等都提出了嚴苛的需求。

在全球半導體材料的需求格局之中，中國大陸從 2011 年的 10%的需求佔比，至 2021 年已經達到佔據全球需求總量的 18.6%，僅次於中國臺灣（22.9%），位列全球第二。 隨著整個半導體產業的持續增長，以及中國大陸不斷新建的代工產能，我們有望看到中 國大陸半導體市場規模增速將會持續超越全球增速的同時，攀登至全球需求第一的寶座。

半導體材料國產化率仍待轉化。在國家產業政策大力扶持和國內半導體市場穩定增長等 利好條件下，特別是國家「02 專項」等專業化科研項目的培育下，國內半導體材料領 域將湧現更多具有國際競爭力的公司和產品，在更多關鍵半導體材料領域實現進口替代， 打破國外廠商的壟斷。半導體晶片製造工藝半導體將原始半導體材料轉變成半導體晶片， 每個工藝製程都需要電子化學品，半導體晶片造過就是物理和化學的反應過程，半導體 材料的應用決定了摩爾定律的持續推進，決定晶片是否將持續縮小線寬。目前我國不同 半導體製造材料的技術水平不等，但整體與國外差距較大，存在巨大的國產替代空間。

9.2 各類材料持續持續突破，業績佐證國產替代正式開幕

隨著半導體市場晶圓代工的持續擴產，對於晶圓製造中不可缺失的基礎材料將會有著非 常大的需求拉動，而在此階段我們可以看到隨著技術及工藝的推進以及中國電子產業鏈 逐步的完善，在材料領域已經開始湧現出各類已經進入批量生產及供應的廠商。

除了以上我們節選的部分半導體及電子材料廠商對於中國卡脖子關鍵材料的替代以外， 還有眾多 A 股上市公司在努力的投入研發力量致力於更多材料的國產化。無論是成本佔 比最大的半導體矽片，再到被美國高度壟斷的CMP（拋光液及拋光墊）材料，均都實現 了一定的技術突破，在不同的實現果實的收穫。

光刻膠做為半導體生產中光刻工藝的核心材料，其主要工作原理是：光刻工藝利用光刻 膠對於各種特殊射線及輻射的反應原理，將事先製備在掩模上的圖形轉印到晶圓，建立 圖形的工藝，使矽片表面曝光完成設計路的電路圖，做到解析度清晰和定位無偏差電路， 就如同建築物一樓的磚塊砌起來和二樓的磚塊要對準，疊加的層數越高，技術難度大。 從光刻膠的發展歷程看，20 世紀 50 年代至今，光刻技術經歷了紫外全譜（300- 340nm），G線（436nm），I線（365nm），深紫外（Deep Ultraviolet，DUV，248nm和 193nm），以及目前最引人注目的極紫外（EUV，13.5nm）光刻，電子束光刻等六個階 段，隨著光刻技術發展，各曝光波長的光刻膠組分（成膜樹脂、感光劑和添加劑等）也 隨之變化。

根據反應機理和顯影原理，可以將光刻膠分為正性光刻膠和負性光刻膠。正性光刻膠形 成的圖形與掩膜版（光罩）相同，負性光刻膠顯影時形成的圖形與掩膜版相反。根據感 光樹脂的化學結構，光刻膠可分為光聚合型，光分解型和光交聯型。根據應用領域，光 刻膠可以分為 PCB 光刻膠、面板光刻膠和半導體光刻膠。（報告來源：未來智庫）

從組成成分來看，光刻膠主要由成膜樹脂、光敏物質、溶劑和助劑組成。其中，成膜 樹脂是光刻膠的主要成分。

樹脂：光刻膠的主要原料，具備光敏性和能力敏感的特殊聚合物，一般是由碳、氫 和氧組成的大分子。經光照後在曝光區能很快地發生固化反應，溶解性、親和性等 發生明顯變化，用適當的溶劑處理就可以得到圖像。隨著製程的提升、曝光波長的 縮小，光刻膠中樹脂的成本不斷提升，對光刻膠的性能有重要影響。

CAR 作用原理：在感光組成物中加入光致產酸劑，光致產酸劑（Photoacid Generator，PAG） 在光照射下生成酸，酸作為催化劑催化光刻膠樹脂發生反應， 通過化學方法將光學信號進行放大，解決光刻膠的感光效率問題。同時，使用聚對 羥基苯乙烯作為主要的成膜樹脂，解決了在 248 nm 波長下的透光性的問題。缺點： 曝光中產生酸，容易汙染鏡頭，並且後烘過程中產生的 H 擴散造成線邊粗糙度的 增加。

g 線/i 線光刻膠：主要用酚醛樹脂和重氮萘醌體系，酚醛樹脂為成膜樹脂、重氮萘 醌為感光劑，曝光後二者反應的部分易於溶於顯影劑被去除。添加劑：在正型 i-線 光刻膠中加入添加劑可以提高抗刻蝕性能、感光性能等。

KrF 光刻膠：光源強度大大降低，對光刻膠敏感性提出極高要求，IBM 通過化學放 大光刻膠（Chemically Amplified Resists，CARs，也叫化學增幅膠），提高光刻膠感 光度。

ArF 光刻膠：聚甲基丙烯酸酯類型的光刻膠，隨著光刻製程不斷降低，光刻膠的膠 膜厚度也需要不斷下降，尤其是在 193 nm 光刻工藝基礎上，發展了 193 nm 浸沒 式光刻以及多重曝光的技術以提升光刻膠的解析度，這使得光刻膠的抗刻蝕性能需 要進一步提升（聚甲基丙烯酸酯類型的光刻膠抗腐蝕性能低）。

行業壁壘高聳，研發能力要求極高，資金需求巨大。在上述我們也對眾多光刻膠進行 了簡單的分類，但實際操作中由於各個客戶的產品的要求不同，對應的光刻膠的具體需 求料號眾多。這一點將會直接導致光刻膠企業在生產製作光刻膠的時候需要具備足夠的 配方研發能力，對眾多國內仍在起步的廠商無疑是個巨大的挑戰。另一方面由於光刻膠 最終需要應用在光刻機上，以 ASML 為例，EUV 光刻機常年保持在 1 億歐元左右， 248nm 的 KrF 光刻機也基本維持在一千萬歐元以上。 從光刻膠全球市場來看，根據 Cision，2019 年約有 91 億美元的市場規模，至 2022 年 預計將達到 105 億美元，實現複合增長 5%。而其中半導體、LCD、PCB 這三類主要的 應用場景分別佔據了市場空間的 24.1%、26.6%、及 24.5%，分別對應 2019 年的市場 規模 22 億美元、24 億美元、及 22 億美元。

Cision 同時也統計了中國光刻膠市場的規模，在 2019 年約為 88 億元人民幣，至 2022 年預計將達到 117 億元人民幣，實現複合增長 15%。如若我們根據全球光刻膠的應用 場景分布來看，在中國大陸所需要的半導體、LCD、及PCB的市場需求分別將達到21、 23、22 億元人民幣。 248nm及以上高端光刻膠為全球市場的主流。中國產業信息網的數據顯示，2019年中 國光刻膠市場規模在 158 億人民幣，而其中半導體用光刻膠市場達到 20.7 億人民幣； 至 2020 年的預期，國內光刻膠市場有望達到 176 億人民幣，而半導體用光刻膠則將達 到 25 億人民幣，均將實現超過 10%的行業規模增長。而隨著國內晶圓廠不斷擴產，以 及製程和工藝的提高，有望在後續給光刻膠行業帶來更大的增量空間。

然而我們復盤過往中國半導體光刻膠市場規模來看，通過智研產業研究院的統計，在 2015 年中國半導體光刻膠市場規模僅為 10 億元左右，至 2020 年已經成功提高至約 25 億人民幣的市場規模。而其中的核心原因我們認為是中國半導體晶圓代工產業逐步完善， 晶圓廠產能持續增長帶來的市場增長。而隨著未來中國內地將要興建更多的產能之時， 我們有望看到中國半導體光刻膠需求的持續高增長。

雖然中國市場增速巨大，但是從產業端來看，全球共有 5 家主要的光刻膠生產企業。其 中，日本技術和生產規模佔絕對優勢。而其中在半導體光刻膠中，佔據主導位置的還是 以日美兩國為主。 國產光刻膠份額：受益於半導體、顯示面板、PCB 產業東移的趨勢，根據雅克科技，自 2011 年至今，光刻膠中國本土供應規模年華增長率達到 11%，高於全球平均 5%的增 速。根據智研諮詢，2019 年中國光刻膠市場本土企業銷售規模約 70 億元，全球佔比約 10%，發展空間巨大。目前，中國本土光刻膠以 PCB 用光刻膠為主，平板顯示、半導 體用光刻膠供應量佔比極低。中國半導體光刻膠的佔比僅有 2%，LCD 僅為 3%，而最 為簡單 PCB 光刻膠佔比高達 94%。

整體來看，全球光刻膠行業主要被 JSR、東京應化、羅門哈斯、信越化學、及富士合理 佔據，前五大家佔據了全球光刻膠領域的 86%；如若聚焦到全球半導體用光刻膠領域， 前六大家（主要以日本為主）實現了對於市場的 87%的佔據。

國產半導體光刻膠的發展速度遠遠慢於其他產業，原因在於： 1、 光刻膠的驗證周期長。光刻膠批量測試的 過程需要佔用晶圓廠機臺的產線時間， 在產能緊張的時期測試時間將會被延長。測試的過程需要與光刻機、掩膜版及 半導體製程中的許多工藝步驟配合，需要付出的成本極高。通常面板光刻膠驗 證周期為 1-2 年，半導體光刻膠驗證周期為 2-3 年。但是驗證通過之後便會形成 長期供應關係，甚至在未來會推動企業之間的聯合研發。 2、 原材料成膜樹脂具有專利壁壘。樹脂的合成難度高，通常光刻膠廠商在合成一 種樹脂後會申請相應的專利，目前樹脂結構上的專利主要被日本公司佔據。

3、 光刻膠產品品類多，配方需要滿足差異化需求。根據產品需求來調配適合的樹 脂來滿足差異化需求對於光刻膠企業是一大難點，也是光刻膠製造商最核心的技術。以 TOK 為例，通過其產品系列可以看出，根據關鍵尺寸、應用層、正負 膠等劃分，可以分為幾十個系列。彤程新材持續推出新產品，KrF光刻膠方面， 公司產品種類涵蓋 Poly、AA、Metal 等關鍵層工藝以及 TM/TV、Thick、Implant、 ContactHole 等應用領域，2021 年公司新增 21 支新產品通過客戶驗證並獲得訂 單，其中248nm光刻膠10支，I線光刻膠9支，LED及先進封裝用光刻膠2支。

復盤半導體光刻膠發展歷程，我們總結出以下結論：

1）光刻膠與工藝節點發展息息相關。光刻膠合成工藝的演進是基於製程的不斷推進， 在研發過程中需要與光刻機廠商密切合作。日本光刻膠從開始的模仿到在 KrF 膠實現超 越，背後是半導體產業鏈向日本轉移、日本政府對半導體產業鏈的大力扶持和日本光刻 機廠商的崛起。當前背景下，先進節點技術開發速度有所放緩，國內半導體產業發展， 國產化需求為中國企業帶來發展機遇。

2）日本光刻膠巨頭均起源於化工企業，本質上是早期光刻膠的底層技術和原材料與精 細化工的產物相同。TOK 最早切入，主要系本土客戶培養本土供應鏈的需求；JSR 的切 入背景是 1970 年代石油危機下化工企業利潤空間受到擠壓，從而尋求第二增長曲線； 信越從矽化工業務切入是因為 1990s 日本國內經濟衰退，公司基於原有主營業務尋求協 同發展。彤程新材是全球最大的輪胎用特種材料供應商，生產和銷售的輪胎用高性能酚 醛樹脂產品在行業內處於全球領導者地位。電子級酚醛樹脂對產品純度要求非常高，在 KrF 光刻膠中，樹脂佔總成本的超過 70%，且在生產樹脂中需要保證不同批次的高分子 樹脂的分子量分布和性能都相差無幾，故而成膜樹脂的合成難度最高。目前彤程新材已 成功自主開發電子級酚醛樹脂，在光刻膠、環氧塑封料、覆銅板等領域均有布局，並通 過部分客戶的認證，開始批量供應。

3）光刻膠公司與下遊客戶綁定緊密，同時布局光刻膠配套材料，客戶粘性強。光刻膠 存在一定的先發優勢，但技術壁壘並不至於無法突破，找到體系內符合要求的基團也可 實現突破。但光刻膠對半導體生產過程的穩定性至關重要，驗證周期長，下遊客戶不會 輕易更換。提升份額的途徑在於打入客戶新增產能供應鏈，以及配套材料的研發銷售， 如 TOK 生產顯影劑和邊緣去除劑，JSR 生產底部抗反射塗料，信越生產石英掩模毛胚和 矽抗反射塗層。彤程新材 I 線光刻膠和 KrF 光刻膠以批量供應於中芯國際、華虹宏力、 長江存儲、華力微電子、武漢新芯、華潤上華等 13 家 12 寸客戶和 17 家 8 寸客戶，同 時公司 2 萬噸光刻膠相關配套試劑項目，已進入潔淨間及機電設備的安裝高峰，預計 2022 年 6-7 月份能完成全部建設，將在下半年開始進入試生產。

由貿易至上遊製造，多元拓展豐富業務，打造平臺型企業。彤程新材自 1999 年成立， 主要從事橡膠助劑商貿代理業務，在 2006 年逐步轉型上遊製造，且直至現在，公司已 經開拓了多個研發測試中心且投建多個國際化標準的生產基地；同時在 2019 年至今， 公司再次開拓電子材料業務及可降解材料業務，實現公司初步戰略「一體兩翼、三大業 務」的布局。 向上遊延伸布局，研發實力及盈利能力齊升。公司當前積極布局光刻膠（IC 面板）上 遊，自下而上的產業鏈整合一方面大幅提高公司光刻膠研發實力，還將提升公司利潤水 平，實現卡脖子材料突破的同時盈利豐厚。電子材料、可降解材料、及汽車/輪胎特種 材料，彤程新材橫向在專業範圍內進行多品類拓展，縱向整合產業鏈上下遊，已初步實 現新材料平臺戰略。

多業務同步成長及拓展，打造平臺化目標。復盤全球化學平臺型龍頭信越化學的成長， 信越化學自始至終都堅持多元發展、產品/銷售/發展三位一體、以及使用最核心的技術 實現上下遊全鏈條打通的戰略進行發展及成長。而彤程新材當前也實現了三大業務的並 駕齊驅，且與信越化學樣堅持上下遊整合，基於同源技術的橫縱拓展，以及有產品終端 向上反溯的基因，因此我們認為彤程新材同樣有望成為中國內的大型平臺型廠商。

CMP 化學機械拋光（Chemical Mechanical Polishing）工藝是半導體製造過程中的關鍵 流程之一，利用了磨損中的「軟磨硬」原理，即用較軟的材料來進行拋光以實現高質量 的表面拋光。通過化學的和機械的綜合作用，從而避免了由單純機械拋光造成的表面損 傷和由單純化學拋光易造成的拋光速度慢、表面平整度和拋光一致性差等缺點。

化學機械拋光採用將機械摩擦和化學腐蝕相結合的工藝： 化學腐蝕 – 拋光液：首先是介於工件表面和拋光墊之間的拋光液中的氧化劑、催化劑 等於工件表面材料進行化學反應，在工件表面產生一層化學反應薄膜； 機械摩擦 – 拋光墊：然後由拋光液中的磨粒和由高分子材料製成的拋光墊通過機械作 用將這一層化學反應薄膜去除，使工件表面重新裸露出來，然後再進行化學反應。 整個過程是化學作用與機械作用的交替進行，最終完成對工件表面的拋光，速率慢者控制拋光的速率。

CMP包括三道拋光工序，主要運用到的材料包括拋光墊、拋光液、蠟、陶瓷片等。不同 工序根據目的的不同，分別需要不同的拋光壓力、拋光液組分、pH 值、拋光墊材質、 結構及硬度等。CMP 拋光液和 CMP 拋光墊是 CMP 工藝的核心要素，二者的性質影響 著表面拋光質量。而在 CMP 環節之中，也存在著各式不同的類別，例如鎢/銅及其阻擋 層、鋁、STI、ILD 等。 集成電路工藝技術的每一次精進，都伴隨著 CMP 技術的不斷深入。隨著摩爾定律的延 續，當製造工藝不斷向先進位程節點發展時對 CMP 技術的要求相應提高、步驟也會不 斷增加，CMP 設備首先應用於 1988 年 IBM 公司 4M DRAM 晶片的製造，此後隨器件特 徵尺寸（CD）微細化、多層布線和新型材料出現，CMP 技術的重要性不斷凸顯，首先 用於後道工藝金屬間絕緣介質（IMD）層的平坦化，之後用於金屬鉤（W）的平坦化， 近年來又用於淺溝槽隔離（STI）和銅（Cu）的平坦化。 STI（Shallow Trench Isolation）即淺溝槽隔離層，他的作用主要是用氧化層來隔開各個門 電路（Gate），使各門電路之間互不導通。STI CMP 這就是將晶圓表面的氧化層磨平，最終 正好使 SIN 暴露出來。Oxide CMP包括了 ILD CMP及 IMD CMP，主要是將氧化矽（Oxide） 磨平至一定厚度，實現平坦化。

研磨材料更加豐富，CMP 需求增加。90～65nm 節點，隨著銅互連技術和絕緣材料低 k 介質的廣泛採用，CMP 的研磨對象主要是銅互連層、絕緣膜和淺溝槽隔離。28nm 後， 邏輯器件的電晶體中引入高 k 金屬柵結構（HKMG），從而推動了虛擬柵開口 CMP 工藝 和替代金屬柵 CMP 工藝兩種關鍵平坦化工藝的發展。在 22nm 開始出現的 FinFET 晶體 管增加了虛擬柵平坦化工藝，也是實現後續 3D 結構刻蝕的關鍵技術。先進位程節點發 展至 7nm 以下時，晶片製造過程中 CMP 的應用在最初的氧化矽 CMP 和鎢 CMP 基礎上 新增了包含氮化矽 CMP、鰭式多晶矽 CMP、鎢金屬柵極 CMP 等先進 CMP 技術，所需 的拋光步驟也增加至 30 餘步，大幅增加了集成電路製造過程中對 CMP 設備的採購和升 級需求。

根據 TECHCET，全球 CMP 材料市場規模在 2021 年達到超過 30 億美金，其中拋光墊市 場規模約 11.3 億美金，拋光液市場規模 14.3 億美金，預計 CMP 材料市場 2022 年同比 增長 9%至 33 億美金。

目前市場上拋光墊目前主要被陶氏化學公司所壟斷，市場份額達到 90%左右，其他供 應商還包括日本東麗、3M、臺灣三方化學、卡博特等公司，合計份額在 10%左右。拋 光液方面，目前主要的供應商包括日本 Fujimi、日本 HinomotoKenmazai，美國卡博特、 杜邦、Rodel、Eka、韓國 ACE 等公司，佔據全球 90%以上的市場份額，國內這一市場 主要依賴進口，國內僅有部分企業可以生產，但也體現了國內逐步的技術突破，以及進 口替代市場的巨大。

鼎龍股份——國內 CMP 拋光墊龍頭，多產品維度突破。鼎龍股份成立於 2000 年，二 十餘年來始終重視技術整合和技術平臺，已打造七大技術平臺。2013 年全面完整開啟 彩色聚合碳粉全球布局。2013 年起延伸布局拓展至集成電路行業，著重研發 CMP 拋光 墊。當前公司在 CMP 拋光墊領域已經實現全製程、全節點覆蓋，在 2021 年已成為部分 客戶一供，國內領先優勢顯著，未來隨著客戶產能持續釋放，及公司份額提升，拋光墊 業務有望迎來持續放量增長。CMP 拋光液方面，公司氧化層拋光液產品在 2022 年取得 小量訂單，Al 製程拋光液進入客戶噸級採購階段，客戶端取得突破性進展；氧化層拋光 液獲得國內主流晶圓廠客戶 20 噸訂單。此外公司實現自主製備拋光液核心原材料研磨 粒子，一方面打破海外壟斷，同時提升了盈利能力。清洗液方面公司已取得 Cu 製程CMP 清洗液小量訂單。

柔顯及其他材料蓄勢待發，打開新增長極。YPI 方面，公司 2021 年完成客戶驗證並實 現近千萬營收，2022 年跟隨下遊 AMOLED 廠稼動率提升，公司 YPI 或進一步放量。公 司預計 2025 年 PSPI 國內市場規模有望達到 35 億元，TFE-INK 接近 10 億元，當前行業 被海外壟斷背景下，鼎龍 PSPI、TFE-INK 產品中試結束且客戶驗證良好。我們認為公司 在第一成長線 CMP Pad 逐步在國內外同步發力期間，其他電子材料產品有望逐步推動 公司天花板及未來空間的發展，打開第二/三增長曲線。 安集科技成立於 2006 年 2 月，堅持自主創新，長期致力於為集成電路行業提供匯集創 新驅動、高性能及成本優勢的產品和技術解決方案。當前公司成功打破了國外廠商對集 成電路領域化學機械拋光液的壟斷，實現了進口替代，使我國具備在該領域的自助供 應能力。公司主營業務為關鍵半導體材料的研發和產業化，目前產品包括不同系列的化 學機械拋光液和光刻膠去除劑，主要應用於集成電路製造和先進封裝領域。

研磨液多產品得以突破，緊跟行業多面拓展。當前公司拳頭產品銅（含阻擋層）已經在多 方客戶實現突破，14nm 穩定量產的同時，10-7nm 逐步突破，並且突破邏輯、存儲兩大 領域。此外公司鎢研磨液已在長存得到應用，也在積極配合客戶實現二氧化鈰的驗證。在 光刻膠去除劑方面，公司光刻膠去除劑已量產並且持續擴大應用；28nm 技術節點後段硬 掩模工藝光刻膠去除劑的驗證工作正在按計劃進行，以加快實現國產化供應；14nm 技術 節點後段蝕刻殘留物去除劑的研究仍在按計劃進行。 國內需求巨大，客戶 品類同步拓展，滲透率提升帶動營收利潤天花板激增。隨著內資晶 圓廠擴產加速，製程提高，對於拋光液的用量得到了明顯的提升。安集科技從銅向鎢，鎢 向氧化物方向的品類推展將近一步實現國產替代，完成對自身潛力的進一步提高。（報告來源：未來智庫）

12 英寸矽片主要用於 65nm 以下節點，也是臺積電千億資本開支主要投資領域。12英 寸矽片主要用於製程節點較為先進的產品，根據 SUMCO 估計，目前 12 英寸矽片需求 中接近 80%都是用於 65nm以下較為先進的製程。從矽片的直接下遊晶圓廠來看，臺積 電 2021 年 4 月宣布的三年千億美金資本開支，其中 2021 年的超 300 億美金資本開支 中，80%用於先進位程，包括 3/5/7nm；2022 年 CaPex 指引 400-440 億美金，其中 70- 80%用於先進位程，包括 2/3/5/7nm。中芯國際表示，公司 2022 年 12 英寸產能增長將 遠遠超過 2021 年。聯電 2021 年起的三年計劃投資 1500 億新臺幣（約合 54.1 億美元） 用於臺灣省 12A 廠 P5、P6 的擴產。華虹三座 8 英寸廠 2021 年全年滿產，無錫 12 英寸 廠產能持續爬坡，2022 年月產能預計由年初的 6.5 萬片提升至年底 9.5 萬片。

邏輯晶片和存儲是 12 英寸需求增長主要驅動力。根據 SUMCO 估計，按終端應用領域 來看，智慧型手機和數據中心是 12 英寸矽片需求的兩個最大來源，同時也是到 2025 年 12 英寸矽片需求絕對值增長最大的部分。5G、遠程辦公等數位化需求使得全球產生的 數據量發生爆炸式增長，從而推動了智慧型手機和數據中心對存儲和邏輯晶片需求的增長。

物聯網、汽車電動化等趨勢帶動 8 英寸矽片需求增長。按照產品來分，全球 8 英寸晶圓 代工產能中 CIS 佔比最高，達到 22%，模擬晶片及功率分立器件分列二、三位，佔比 分別為 19%、16%，此外顯示驅動晶片（佔比 11%）、MCU（佔比 10%）與指紋識別 傳感器（佔比 6%）同樣佔據重要地位。基於上述晶片的需求預測，在不考慮主要產品 大規模轉移至 12 英寸平臺的假設下，預計 2021-2025 年全球 8 英寸代工需求有望實現 3.5%的年複合增長率，主要基於：1）物聯網快速滲透，人工智慧裝置的數量提升帶動 指紋識別產品、電源晶片、智能設備 MCN 等需求快速增長；2）汽車電動化及 ADAS 的 快速發展帶動 CIS、功率器件等需求提升；3）疫情後汽車/工業/消費電子等終端市場需 求復甦。

中國大陸廠商是 8 英寸晶圓擴產主力軍。SEMI 預計 2020~2024 年全球 8 英寸晶圓廠的 產能將提高 17％，達到每月 660 萬個晶圓的歷史新高，並預計到 2021 年年底，中國大 陸 8 英寸的產能將居全球領先地位，市場份額將達到 18％。從集微網統計的國內晶圓 廠產能及擴產計劃來看，國內 8 英寸 2020 年產能約 74 萬片/月，總計劃產能達到 135 萬片/月。

行業新增產能有限，下遊矽片庫存連續下降。從當前全球半導體矽片實際供應量來看， SUMCO 估計 2021Q4 全球 8 英寸矽片月出貨量約 600 萬片，12 英寸矽片月出貨量接近 800 萬片。在下遊需求非常旺盛的情況下，矽片出貨量在 2021 年三四季度呈現持平的 情況，也反映了全球矽片產量當前幾乎達到了頂點，少有新增產能貢獻。而從客戶 12 英寸矽片庫存來看，客戶每月的矽片投入量均大於購買量，2021 年矽片庫存已經呈現 連續 15 個月下降。SUMCO 估計 2022Q1 客戶庫存天數已經下降到僅 1 個月。

SUMCO：所有產能已被長協訂單訂滿至 2026 年

SUMCO 2021Q4 報繼續靚麗。SUMCO 在 2021Q4 實現收入 912 億日元，同比增長 25.7%，環比增長1.9%，超過公司此前預期的 885億營收。2021Q4毛利率達到 25.2%， 淨利率 15.5%。展望 2022Q1，公司預計營收達到 990 億日元，環比提升 8.6%。公司 認為 2021Q4 和 2022Q1 的營收增長主要來源於價格提升，2021 年全年公司 12 英寸矽 片價格提升了約 10%，由於公司 12 英寸幾乎全部是長協客戶，故 2021 年公司 12 英寸 價格的提升主要來源於原有長協訂單價格的提升而非現貨價格提升。

2021Q4：下遊邏輯和存儲對 300mm 矽片需求仍然非常旺盛，供應緊張持續；200mm 及以下規格的矽片同樣由於汽車電子、消費及工業需求，行業同樣供不應求，這也與我 們多次強調的物聯網、工業與汽車是第四次矽含量提升核心應用相互驗證。價格方面， 公司已有長協訂單價格不變，12 英寸和 8 英寸產品現貨價格持續走高。 2022Q1：12 英寸及 8 英寸矽片供需失衡延續。價格方面，12 英寸 Greenfield 的長 協訂單 2022 年就已經開始籤訂。不同客戶價格有差異，但總體來講長協訂單的價格設 計是在未來幾年階梯式上升的，並預計在 2024 年達到價格高點，2025-2026 年持平。 公司在 8 寸產能方面沒有更多投資，因此價格預計跟隨市場價格提升。

臺塑勝高方面，公司計劃擴產量接近 SUMCO 擴劃擴產產能的一半，此前臺塑勝高的接 近 100%的訂單都來自於現貨市場，未來（包括擴產後）公司長協訂單將佔 50%。 長期來看，SUMCO 2026 年之前的全部產能擴張及新增產能建設都已經被長協訂單訂 完！公司 2022-2023 年到期的 12 英寸長協訂單客戶，幾乎都在 2022 年會重新跟客戶 籤訂長約。

信越化學：矽片產能持續滿產，電子材料業務穩健增長

信越 CY21Q4 財報顯示其電子材料業務營收 15.9 億美金，同比增長 11.7%，營業利潤 5.7 億美金，同比增長 12.8%，營業利潤率達到 35.9%。信越化學認為從宏觀環境，包 括地緣政治因素，以及近期全球晶片緊缺使得下遊客戶庫存水平未來將高於目前的標準。 此外公司認為 2022 年有望成為元宇宙投資元年，下遊高速通信、智能汽車以及碳中和 等領域將帶來電子終端設備的快速增長。 矽片擴產方面，公司遵循根據客戶訂單進行逐步擴產的原則，目前公司產能持續滿產， 但仍不能滿足客戶需求。2022 和 2023 年的原有設施擴產比較有限，新廠建設只能從 2024 年才能開始貢獻產能，因為公司認為 300mm 矽片供不應求將持續一段時間。短期 內產能無法快速提升，設備供應商產能同樣受限。2022 年有部分客戶在提價的同時獲 得更多產能，2023 年長協到期的合同比 2022 年少，價格會跟產量同步增長，2024 年 由於新產線的開出，公司預計價格會更上一個臺階。

環球晶圓：2022 年 ASP 預計進一步提升，2024 年前產能均已售罄

2021Q4 及全年營收創歷史新高。得益於產能利用率提升、ASP 增加以及產品結構優化， 公司 2021Q4實現營收 158 億新臺幣，同比增長 11.4%，環比連續九個季度增長。2021 年全年營收 611 億新臺幣，同比增長 10.4%。2021Q4 單季度毛利率創歷史新高，達到 41.3%，全年毛利率 38.1%，達到歷史第二高水平。公司所有尺寸、所有型號的產能自 2021 年中開始都持續滿載，新增訂單價格上升，截至 2021 年底公司預收款達到 286 億 新臺幣（約 10 億美金），單四季度新增預收款 62 億新臺幣。公司看到 2022 年預收款仍 在持續增加，並預計 2022 年仍將保持產能滿載，ASP 增加以及產品結構優化。2022 年 前兩個月，公司分別營收 52.16/53.56 億新臺幣，同比增長 14.67%/16.15%。

下遊需求旺盛，36 億美金資本開支全球擴產。公司計劃總資本開支 36 億美金用於新建 產能及原有設施擴產。歐洲：義大利子公司 MEMC SPA，在原來的晶體生長模塊規劃基 礎上，增加新的 12 英寸拋光和外延片矽片模塊，共同構成公司在義大利的第一條完整 的 12 英寸矽片產線，預計 2023Q2 開始運行。歐洲除義大利外，丹麥產線也將進行擴 產；美國：擴產 300mm SOI 及 SiC 外延片；日本：擴產 300mm 退火片以及外延片； 韓國：建設新矽片廠；中國臺灣：擴產高端 300mm 外延片，並會大規模擴產 SiC 和 GaN 產能。 2024 年前產能均已售罄。公司 2022、2023、2024 年產能已基本售罄，現有設施的擴 產幾乎都被長協訂單覆蓋。展望 2022 年，ASP 預計較 2021 年進一步提升，從二季度開 始還會有新的長協訂單增加。由於公司收購 Siltronic 的計劃於今年 2 月才被德國政府否 決，因此與客戶在新建產能（Greenfield）的長協訂單仍在商定中，目前新廠尋址暫時 未定，仍需幾個月時間確定，但與設備等供應商的協商已經在同步進行中。

2021 年全球矽片出貨面積及營收雙創新高。根據 SEMI 統計，全球整體來看，2021 年 半導體矽片營收規模達到 126 億美元，出貨面積達到 14,165 百萬平方英尺。矽片已成 為數位化轉型及新技術發展的重要承載體，受下遊汽車、工業、物聯網等旺盛需求驅動， SEMI 預計 2024 年全球出貨面積增長到 16,037 百萬平方英尺。

復盤半導體矽片價格，2009-2011 年在後金融危機影響下，全球主要矽片製造商取消擴 產計劃導致供給端收縮，因此矽片價格呈小幅上升趨勢。但 2012 年開始，矽片價格開 始不斷下滑，矽片價格由 2012 年的 0.96 美元/平方英寸下降至 2016 年的 0.67 美元/平 方英寸，主要由於製造商擴產計劃順利實施使得矽片市場產能過剩。在經歷了六年的持 續下滑後，矽片價格在 2017 年重回上升通道，2017-2019 年矽片價格由 0.74 美元/平 方英寸上漲至 0.95 美元/平方英寸，主要由於新能源汽車等新興市場快速發展、5G手機 的快速滲透帶來半導體終端市場需求強勁，市場供需結構發生變化。

我們認為，當前或再現 2016-2018 年上一輪全球半導體矽片需求和供給的「剪刀差」。 上一輪矽片供需失衡在 2016-2018 年，根據 SEMI 數據，彼時矽片單位面積價格上漲了 33.5%，半導體矽片廠商營收及盈利水平實現了快速提升。我們認為此輪行業供需失衡 有望再現上一輪矽片供需「剪刀差」帶來的矽片漲價，從矽片龍頭廠商近期營收及法說 會口徑可以看出，信越化學、SUMCO、GlobalWafers 等營收及業績預期強勁，當前新 增產能有限背景下，漲價是重要營收驅動因素。同時海外龍頭新增產能均預計在 2023 年下半年才能陸續開始爬坡，行業長協訂單比重增加，我們判斷當前矽片行業供需失衡 將至少持續至 2023 年底。

從中國臺灣矽片進口數據也可以看到，上一輪「矽片剪刀差」2016-2018 年 12 英寸矽 片價格提升明顯。本輪價格也有逐步提高的趨勢，2021 年 12 月 ASP 較 2021 年 1 月提 升了5.1%，進入2022年價格提升更加明顯，2022年2月ASP較2021年12月13.2%。 考慮到臺積電目前主要晶圓廠均位於中國臺灣，臺積電作為全球晶圓代工龍頭，具有較強的議價能力，因此全球來看矽片價格提升具有較高的確定性。

電子特種氣體是集成電路、顯示面板、光伏能源、光纖光纜等電子產業加工製造過程中 不可或缺的關鍵材料，其市場規模保持高速發展。2010-2018 年，我國電子特氣市場規 模複合增速達 15.3%，2018 年我國電子特氣市場規模達 121.56 億元。其中，半導體制 造用電子特氣市場規模約 45 億元。根據前瞻產業研究院預測，2024 年我國電子特種氣 體市場規模將達到 230 億元，2018-2024 年複合增速將達 11.2%。電子特氣將為中國新 興產業的發展注入新動力。

電子特氣按照用途可分為蝕刻及清洗氣體、成膜氣體、摻雜氣體三大類。在半導體集成 電路中，電子氣體主要應用於蝕刻、摻雜、CVD、清洗等。在晶圓製程中部分工藝涉及 氣體刻蝕工藝的應用，主要涉及 CF4、NF3、HBr等；摻雜工藝即將雜質摻入特定的半導 體區域中以改變半導體的電學性質，需要用到三階氣體 B2H6、BF3以及五階氣體 PH3 、 AsH3 等；在矽片表面通過化學氣相沉積成膜（CVD）工藝中，主要涉及 SiH4、SiCl4、 WF6等。 在顯示面板產業中，在薄膜工序中需要通過化學氣相沉積在玻璃基板上沉積薄膜，需要 使用 SiH4、PH3、NF3 、NH3 等。在幹法蝕刻工藝中，需要在等離子氣態氛圍中選擇性 腐蝕基材，需要用到 SF6、HCl、Cl2 等；在 LED 產業中，外延技術需要高純電子特氣包 括高純砷烷、高純磷烷、高純氨氣，HCl和Cl2常常用做蝕刻氣；在太陽能光伏產業中， 晶體矽電池片生產中的擴散工藝需要用到 POCl3，減反射層等 PECVD 工藝需要用到 SiH4、 NH3，蝕刻需要用到 CF4。薄膜太陽能電池在沉積透明導電膜工序中需要用到 B2H6等。

三氟化氮（NF3）是目前應用最廣的電子特氣，佔全球電子氣體產量約 50%。NF3 在滷 化氮中最穩定，是一種強氧化劑。在離子蝕刻時裂解為活性氟離子，氟離子對矽化合物、 鎢化合物有優異的蝕刻速率和選擇性。並且，三氟化氮在蝕刻時，蝕刻物表面不留任何 殘留物，是良好的蝕刻、清洗劑。大量應用於半導體、液晶和薄膜太陽能電池生產工藝 中。

兩個主要因素推進了我國電子特氣的需求高速增長。首先，近年來電子氣體下遊產業技 術快速更迭。例如，集成電路領域晶圓尺寸從 6 寸、8 寸發展到 12 寸甚至 18 寸，製程 技術從 28nm 到 7nm；顯示面板從 LCD 到剛性 OLED 再到柔性、可摺疊 OLED 迭代；光 伏能源從晶體矽電池片向薄膜電池片發展等。下遊產業的快速迭代讓這些產業的關鍵性 材料電子特氣的精細化程度持續提升。並且，由於全球半導體、顯示面板等電子產業鏈 不斷向亞洲、中國大陸地區轉移，近年來以集成電路、顯示面板為主的電子特氣需求快 速增長。我國集成電路 2010-2018 年銷售額複合增速達 20.8%，對電子特氣的需求帶 來了持續、強勁的拉動。

海外龍頭在大陸佔八成以上份額，國產替代空間巨大。根據 SEMI 及前瞻產業研究院， 2010-2018 年我國電子特氣市場規模複合增速達 15.3%，2018 年我國電子特氣市場規 模達 121.56 億元。其中，半導體製造用電子特氣市場規模約 45 億元。海外大型氣體公 司佔據了中國電子大陸特氣 80%以上的市場份額，美國空氣化工、德國林普、日本昭 和電工、大陽日酸、法國液化空氣為份額最大的5家海外公司，其中CR3為75%左右， CR5 為 85%左右，國產替代空間巨大。

凱美特氣深耕氣體行業三十餘年，盈利水平居行業前列。凱美特氣成立於 1991 年，以 石油化工尾氣（廢氣）、火炬氣為原料，生產和銷售工業氣體、醫用氣體、標準氣體、 特種氣體、混合氣體、食品添加劑氣體、電子化學品等氣體產品。2018 年公司成立嶽 陽凱美特電子特種稀有氣體公司，布局電子氣體，生產高純度二氧化碳、氦氣、氖氣、 氬氣、氟氬氖、氟氪氖等半導體、面板、航天、醫療等領域急需的超高純氣體和多元混 配氣。

產品生產線布局循序漸進，充分利用公司自有優勢提升效益。嶽陽電子特氣項目於 2020 年 7 月正式投產，目前已生產出的合格產品有：99.99996%二氧化碳、99.9999% 氦氣、99.999%氖氣、99.9999%氬氣、99.999%氪氣、99.9995%氙氣、99.997%一 氧化碳、99.9999%氮氣、99.9999%氫氣、氯化氫基準分子雷射配氣、氟基準分子激 光混配氣、動態雷射混配氣，已獲得生產許可的產能有氪［壓縮的或液化的］11750 Nm³/年、氙［壓縮的或液化的］900Nm³/年、氖［壓縮的或液化的］68000Nm³/年等。 同時，隨著宜章電子特氣項目建設公司將增加高純氯化氫、氟化氫、溴化氫、氘代系列 氣體等，進一步完善公司產品體系。

持續獲得龍頭客戶認證，混配氣有望開始放量。公司各類電子特氣已通過或正進行在 下遊全球各大龍頭廠商處的認證，其中公司二氧化碳、氪、氙產品已於 2021 年 2 月通 過法國液化空氣認證，公司用於 ExciStar 雷射器的 193nm 雷射混配氣已於 2021 年 9 月 通過美國相干的設備測試，同時公司混配氣產品在阿斯麥、大陽日酸等廠商的認證仍在 有序推進。參考公司氪、氙產品的認證與放量經歷，公司混配氣有望開始放量。（報告來源：未來智庫）

溼電子化學品，也叫超淨高純試劑，為微電子、光電子溼法工藝製程中使用的各種電子 化工材料。主要用於半導體、太陽能矽片、LED 和平板顯示等電子元器件的清洗和蝕刻 等工藝環節。按用途主要分為通用化學品和功能性化學品，其中通用化學品以高純溶劑 為主，例如氧化氫、氫氟酸、硫酸、磷酸、鹽酸、硝酸等；功能性化學品指通過復配手 段達到特殊功能、滿足製造中特殊工藝需求的配方類或復配類化學品，主要包括顯影液、 剝離液、清洗液、刻蝕液等。

溼電子化學品目前廣泛應用在半導體、平板顯示、太陽能電池等多個領域，溼電子化學 品在半導體晶圓製程中應用於晶圓清洗、刻蝕、顯影和洗滌去毛刺等工藝，在晶圓領域 製造和封測領域應用分布廣。國際半導體材料和設備組織（SEMI）制定了 5 個超純淨 試劑的國際分類標準，應用領域的不同對超純淨試劑要求的等級也不同，半導體領域要 求的等級比平板顯示和光伏太陽能電池領域的要求高，基本集中在 SEMI3、G4 的水平， 我國的超純淨試劑研發水平與國際水平上遊差距，大多集中在 G2 的水平。

全球的溼電子化學品市場大多被歐美和日本公司佔據，其中歐美公司主要有 BASF、霍 尼韋爾、ATMI、杜邦、空氣產品公司，營收合計佔比 37%左右；日本公司主要有關東 化學、三菱化學、京都化工、住友化學、宇部興產、森田化學等，營收合計佔比 34% 左右；臺灣地區和韓國公司主要有臺灣東應化、臺灣聯士電子、鑫林科技、東友、東進 等，營收合計佔比 17%左右。大陸企業主要有浙江凱聖、湖北興福、上海新陽、蘇州晶瑞、江化微、江陰潤瑪、杭州格仕達、貴州微頓品磷等，營收佔全球市場 10%左右， 技術等級主要集中在 G2 以下僅有少部分企業達到 G4 以上標準。 在眾多工藝化學品企業中，上海新陽已成為先進封裝和傳統封裝行業所需電鍍與清洗化 學品的主流供應商，其超純電鍍硫酸銅電鍍液已成功進入中芯國際、海力士的 28nm 大 馬士革工藝製程，成為 Baseline 產品，進入工業化量產階段；湖北興福電子材料有限公 司磷酸、浙江凱聖氟化學有限公司氫氟酸等也都在 8-12 英寸工藝認證中取得較好效果， 即將投入量產應用。

15.1 設備

全球領先的晶圓代工廠將在 2021~2023 年之間進行大規模的半導體設備投資，當前 的行業熱潮有望成為新一輪產業躍升的開端。根據 IC Insights，全球代工廠資本開支約 佔半導體總體的 35%，頭部代工廠 2022 年資本開支規划進一步提升。臺積電 2021 年 CapEx 300 億美金（用於 N3/N5/N7 的資本開支佔 80%），預計 2022 年資本開支將提升 至 400-440 億美金；聯電 2021 年 CapEx 18 億美金，預計 2022 年翻倍達到 36 億美金 （其中 90%將用於 12 英寸晶圓）；GlobalFoundries 於 2021 年 IPO 後資本開支大幅提 升用於擴產，公司 2020 年 CapEx 4.5 億美金，2021 年提升至 16.6 億美金，預計 2022 年超過 40 億美金；中芯國際 2021 年資本開支維持高位，達到 45 億美金（大部分用於 擴成熟製程，尤其是 8 寸數量擴 4.5 萬片/月），預計 2022 年達到 50 億美金。

2021 年全球半導體設備市場規模創 1026 億美元新高，大陸首次佔比全球第一。根據 SEMI，2021 年半導體設備銷售額 1026 億美元，同比激增 44%，全年銷售額創歷史新 高。大陸設備市場在 2013 年之前佔全球比重為 10%以內，2014~2017 年提升至 10~20%，2018 年之後保持在 20%以上，份額呈逐年上行趨勢。2020-2021 年，國內 晶圓廠投建、半導體行業加大投入，大陸半導體設備市場規模首次在市場全球排首位， 2021達到 296.2億美元，同比增長 58%，佔比 28.9%。展望 2022年，存儲需求復甦， 韓國預計將領跑全球，但大陸設備市場規模有望保持較高比重。

全球設備五強佔市場主導角色。全球設備競爭格局，主要前道工藝（刻蝕、沉積、塗膠、 熱處理、清洗等）整合成三強 AMAT、LAM、TEL。另外，光刻機龍頭 ASML 市佔率 80% ；過程控制龍頭 KLA 市佔率 50%。根據 SEMI，ASML、AMAT、LAM Research、 TEL、KLA 五大廠商 2021 年收入合計 788 億美元，佔全球市場約 77%。 國內國產化逐漸起航，從 0 到 1 的過程基本完成。北方華創刻蝕、沉積、爐管持續放 量；中微公司 CCP 打入 TSMC，ICP 加速放量；拓荊科技 PECVD 已廣泛用於國內知名晶 圓廠 14nm 及以上製程產線；精測電子產品迭代加速，OCD、電子束進展超預期；華峰 測控訂單飽滿，新機臺加速放量；Mattson（屹唐半導體）在去膠設備市佔率全球第二。 盛美半導體、至純科技清洗設備逐步放量。精測電子、上海睿勵在測量領域突破國外壟 斷。

15.2 材料

2021 年全球半導體材料市場規模創新高，中國大陸需求佔比 18.6%。根據 SEMI，強 勁的下遊需求及晶圓產能的擴張驅動 2021 年全球半導體材料市場規模同比增長 15.9% 達到 643 億美金新高。其中晶圓製造材料和封裝材料市場規模分別為 404 億美金和 239 億美金，同比增長 15.5%和 16.5%。晶圓製造環節中的矽片、化學品、CMP 和光掩膜 環節是增速最快的幾大領域，而矽片也是晶圓製造中成本佔比最高的環節，市場規模超 過 130 億美金。由於半導體晶片存在較大的價格波動，但是作為上遊原材料的價格相對 較為穩定，因此半導體材料可以被譽為半導體行業中剔除價格影響最好的參考指標之一。

半導體材料供應受限，國產替代進程加速。從半導體材料方面來看，美國從原材料供 應方面進行了限制，這直接致使例如 CMP 材料及電子特氣這類美國高市佔率產品存在 的斷供的可能性，進一步推動國產 CMP 及氣體廠商的需求及國產替代化進度。隨著半 導體市場晶圓代工的持續擴產，對於晶圓製造中不可缺失的基礎材料將會有著非常大的 需求拉動，而在此階段我們可以看到隨著技術及工藝的推進以及中國電子產業鏈逐步的 完善，在材料領域已經開始湧現出各類已經進入批量生產及供應的廠商。

（本文僅供參考，不代表我們的任何投資建議。如需使用相關信息，請參閱報告原文。）

精選報告來源：【未來智庫】。未來智庫 - 官方網站