2022年芯片材料行业研究报告

2022年芯片材料行业研究报告（附下载）

导语

随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队2026年市场将达到154亿美元。预

计2021年12寸和8寸片的市占率分别为71.2%和

22.8%o

一、详解半导体八大制造材料：从0到1

知根知底：详解半导体材料

半导体材料是一类具备半导体性能（导电能力介于导体与绝缘

体之间，电阻率约在ImQ•cm〜1GQ,cm范围内），一般情况

下导电率随温度的升高而提高。半导体材料具有热敏性、光敏

性、掺杂性等特点，是用于晶圆制造和后道封装的重要材料，

被广泛应用于汽车、照明、家用电器、消费电子、信息通讯等

领域的集成电路或各类半导体器件中。

半导体材料和设备是半导体产业链的基石，是推动集成电路技

术创新的引擎。晶圆厂必须购买设备和材料并获取相应的制程

工艺才能正常运作。另一方面，三者相互制约，材料的改进常

常需要设备和工艺的同步更新，才能有效避免木桶效应。

半导体材料：制程升级和晶圆厂扩产，行业高景气度

半导体材料市场规模庞大，行业景气度高。2020年全球半导体

材料市场规模达到553亿美元，近5年CAGR为5沆半导体材

料主要分为晶圆制造材料和封装材料，2011年晶圆制造材料与

封装材料市场份额平分秋色，占比均在50%左右。2020年晶圆

制造材料占比上升至63.11%,封装材料下降至36.89%O

半导体制造材料对比半导体封装材料：制造材料占比稳步上升

我们认为，在中期维度方面，封装材料基于更高的国产化率，

能够更早地实现国产替代。同时，国内封测全球领先，定增扩

产明显，下游驱动更为直接。在长期维度方面，半导体制造材

料相较于封装材料拥有更高的壁垒和国产化潜力，所以制造材

料的长期成长空间更大。

半导体材料市场：种类繁多，单一市场较小

半导体制造材料中，硅片占比最大（约33%）,其次是气体和

光刻胶及配套试剂。半导体封装材料中，封装基板占比最大

（约40%）,其次是引线框架和键合线。整体来看，各细分半

导体材料市场普遍较小。

半导体硅片：国内8寸和12寸片加速验证，未来有望持续高增

长

根据Mordorintelligence数据，受疫情影响2020年全球硅片

市场规模107.9亿美元。随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年市场将达到

154亿美元。预计2021年12寸和8寸片的市占率分别为

71.2%和22.8%o

半导体硅片

8寸对比12寸：现在全球市场主流的产品是200nlm（8寸）、

300mm（12寸）直径的半导体硅片，下游芯片制造行业的设备

投资也与200mm和300mm规格相匹配。300mm芯片制造对应的

是90nm及以下的工艺制程，200mm芯片制造对应的是90nm以

上的工艺制程。考虑到大部分8寸片产线投产时间较早，绝大

多数设备已折旧完毕，因此8寸片对应的芯片成本较低，在部

分领域适用8寸片的综合成本并不高于12寸片。

竞争格局和市场结构：从2008年起，12寸半导体硅片逐渐成

为核心产品，产2021全球硅片市场结构（按大小）量呈明显增

长之势。到2018年，逻辑电路和存储器占据了全球半导体市场

规模的一半以上，存储器连续两年贡献了全球半导体市场规模

的主要增量。2021年12寸和8寸硅片预计市场占比分别为

71.2%和22.8%o

全球半导体硅片后市展望：缺货涨价延续

根据信越化学公告，全球半导体硅片出货量同比和环比都在增

长，几乎所有硅片供应商稼动率都很高。新增12寸片需求主要

来自逻辑用外延片，8寸片由于下游应用（汽车电子等）和全

球经济复苏，严重短缺。SUMCO公告显示，21Q4半导体硅片现

货价持续上升，2022-2026年半导体硅片长期协议价将调涨。

我们认为，全球硅片紧缺将至少持续到2023年末。

中国半导体硅片产业链：上游原料多依赖进口

中国半导体硅片产业链涉及电子级多晶硅制造、半导体硅片制

造、半导体器件制造等环节，参与主体主要类型为半导体硅片

制造商，半导体全产业链一体化厂商以及多领域布局的半导体

材料生产商。

电子气体：寡头垄断下的高增长

依据techcet数据，2020年全球电子气体市场规模58.5亿美

元，预计在2025年将超过80亿美元，年复合增速达到6.5机

2020年全球电子特气市场规模为41.9亿美元，预计在2025年

将超过60亿美元，年复合增速7.5%左右。2020年全球电子气

体市场中，按价值计算，电子大宗占比28.4%,电子特种占比

71.6%o

中国电子特气市场：未来持续高增长

电子特气，即电子特种气体，是大规模集成电路、平面显示器

件、化合物半导体器件、太阳能电池、光纤等电子工业生产中

不可或缺的基础和支撑性材料之一。电子特气在工业气体中属

于附加值较高的品种，与传统工业气体的区别在于纯度更高

（如高纯气体）或者具有特殊用途（如参与化学反应）。

国内电子气体简析：砥砺前行

国内特种气体大多依赖进口，2018年海外大型气体公司占据了

85%以上的市场份额，国产化率不足15%,进口制约较为严重。

随着技术的逐步突破，国内气体公司在电光源气体、激光气

体、消毒气等领域发展迅速，但与国外气体公司相比，大部分

国内气体公司的供应产品仍较为单一，纯度级别不高，尤其在

集成电路、液晶面板、LED、光纤通信、光伏等高端领域，相关

特种气体产品主要依赖进口。

光刻胶

分类及三大下游应用：光刻胶经过几十年不断的发展和进步，

应用领域不断扩大，衍生出非常多的种类，根据应用领域，光

刻胶可分为半导体光刻胶、平板显示光刻胶和PCB光刻胶，其

技术壁垒依次降低。相应地，PCB光刻胶是目前国产替代进度

最快的，LCD光刻胶替代进度相对较快，半导体光刻胶目前国

产技术较国外先进技术差距最大。

KrF、ArF为主流：根据美国半导体产业协会SIA数据，2018年

高端ArF干式和浸没式光刻胶共占42%的市场份额，KrF光刻胶

和g线/i线光刻胶各占22%和24%的市场份额。目前，ArF光刻

胶已成为集成电路制造领域需求量最大的光刻胶产品，随着未

来集成电路产业的进一步发展，ArF和KrF光刻胶面临广阔的

市场机遇。

光掩膜版：市场集中度高，国外企业主导

掩膜版是微电子制造中光刻工艺所使用的图形母版。全球半导

体用光掩膜版市场持续增长。根据SEMI数据统计，2019年全

球半导体芯片用掩膜版市场规模41亿美元，预计2022年市场

规模将达到44亿美元。

湿电子化学品：需求以通用湿电子为主

湿电子化学品是电子行业湿法制程的关键材料，按用途可分为

通用化学品（超净高纯试剂）和功能性化学品（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、液晶显示器、太

阳能电池、LED制造工艺中被大量使用的液体化学品，主要包

括过氧化氢、氢氟酸、硫酸、磷酸、盐酸、硝酸、氢氧化核

等；功能湿电子化学品是指通过复配手段达到特殊功能、满足

制造中特殊工艺需求的配方类或复配类化学品，主要包括显影

液、剥离液、清洗液、刻蚀液等。2019年中国湿电子化学品需

求以通用湿电子化学品为主，占据88.2%市场份额。

CMP：国产替代加速推进，CMP材料迎来发展机遇

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工艺是通过表面化学作用和机械研磨的技术

结合来实现晶圆表面微米/纳米级不同材料的去除，从而达到晶

圆表面的高度（纳米级）平坦化效应，使下一步的光刻工艺得

以进行。

靶材：国产化率高

依据2020年全球半导体制造材料349亿美元规模和靶材3%左

右占比计算，2020年全球靶材市场规模10.5亿美元左右。根

据techcet数据，2020-2024年全球靶材市场年复合增速5%,

预计2024年全球溅射靶材市场12.8亿美元左右。

前驱体：主要应用详解

前驱体是半导体薄膜沉积工艺的主要原材料，化学性质上半导

体前驱体为携有目标元素，呈气态或易挥发液态，具备化学热

稳定性，同时具备相应的反应活性或物理性能的一类物质。

半导体材料对比半导体设备：需求稳健上升

半导体材料作为耗材，每年都有需求，总体稳健上升，波动性

和周期性远低于半导体设备。同时，全球半导体材料市场规模

占半导体市场规模比重较为平稳，维持11%-13%区间水平。

二、驱动半导体材料成长的三大催化剂

半导体材料短期看点：涨价

我们认为半导体的景气周期存在“设备先行，制造接力，材料

缺货”的普遍规律。考虑到国内晶圆厂已经进入扩产环节，而

且新增产能将于2022年陆续开出。晶圆产能扩充会直接导致上

游材料端出现了供不应求的情况，从而形成周期性的“硅片危

机”。全球硅片大厂信越化学已经发布涨价声明，称在2021年

4月对部分硅片产品提价。同时，沪硅产业董秘李炜在

SEMIC0NCHINA2021会议上曾表示目前有部分品类涨价，并非全

部，而公司硅片的订单已经超过了供给能力。

半导体材料替代逻辑：优先打入晶圆厂新产线

2012-2020年中国半导体材料市场占全球比重稳步增长，从

2012年的12.28%增长至2020年的17.7%,中国大陆排名全球

第二。这主要是由于：第一，国内企业技术水平的不断提升，

部分材料已经能实现国产化替代。第二，半导体材料随着半导

体产业同步向中国发生转移，中国成为半导体材料主战场之

O

半导体材料中期看点：验证加速

一般而言，半导体材料下游认证壁垒高，客户粘性大。客户认

证壁垒是国内半导体材料发展受阻的主要因素，企业短期实现

壁垒突破存在一定困难，部分企业会通过进行并购快速切入相

关半导体材料领域。目前能够完全突破壁垒的企业很少，大部

分材料细分领域被日韩及欧美地区企业所把持。

半导体材料长期看点：晶圆产能扩张

我们在前文已经论述了中国半导体材料的营收与中资晶圆厂的

产能呈高度正相关，所以中国半导体材料的长期发展趋势取决

于中资晶圆厂的产能扩充节奏。根据ICinsight预计，2020年

中国晶圆代工厂市场规模同比增长26%,达到148.6亿美元，

本土晶圆厂中芯国际、华虹半导体、武汉新芯总计仅占国内

25%份额，提升空间巨大。同年12月，中国大陆占全球晶圆产

能的15.3%,与日本仅差0.5%o

三、半导体材料投资展望

日本半导体材料经验总结：把握半导体产业转移机遇

1970年代的日本凭借家电产业的优势，带动了半导体技术的整

体升级，一批IDM企业随之崛起，半导体产业第一次由美国转

向了日本。当时的半导体存储，特别是DRAM成为了日本第一产

业。1986年，日本半导体芯片占全球份额的40%,在DRAM领域

最高则占据了80%份额，成为了全球半导体芯片制造的重心。

日本半导体材料经验总结：产官学结合

1970年代，日本通产省和富士通、日立、三菱、日本电气、东

芝成立了VLSI联合研发体，汇聚全国人才，产官学合作共同研

发。项目总成本是737亿日元，其中291亿是政府资助，占比

39.5%,实施4年期间共获得约1000项专利。VLSI计划的成功

使日本在超大规模集成电路领域占得先机，推动了日本RAM的

成功。

国家出台多项政策，大力支持半导体材料

中国半导体材料的快速发展离不开相关产业政策的支持。专项

政策及大基金加持助力产业上下游融合，大陆自主晶圆厂对国

产材料的认证意愿增强。同时，大基金二期相较一期，更向半

导体制造设备领域和半导体材料领域倾斜，以带动整个半导体

产业链的全面发展。综上，中国将紧紧把握本轮半导体产业转

移机遇。

半导体封装材料投资策略

先进封装延续摩尔定律：摩尔定律的创新过程曾在半导体性能

和成本方面取得了巨大的进步：自1975年摩尔定律提出以来，

每片晶圆的晶体管数量增加了近1000万个，处理器速度提高了

10万倍，每片晶圆的每一晶体管成本年化复合下降45%。

先进封装VS传统封装：根据Yole数据显示，全球封装收入的

年复合增速为4%。其中先进封装市场的年复合增速达7%,到

2025年先进封装收入将达到422亿美元，而传统封装的年复合

增速仅为2%。此消彼长之下，全球先进封装的收入占比将从

2014年的38%,预计上涨至2025年的49.4%。

封装基板：PCB行业在1980年代后，由于IC设计和制造技术

按照“摩尔定律”飞速发展，微型半导体元件问世，大规模集

成电路与超大规模集成电路设计出现，高密度多层封装基板应

运而