2023集成电路行业研究笔记

集成电路行业研究笔记 8第二部分半导体产业的基本情况 10 10 11 15 15 16 17 18 19 20 22第三部分半导体芯片核心产业链 23 24 24 25 27 29 29 30 31 31 32 33 33 34 34 34 34 34 35 36 36 37 37 37 38 39 40 41 41 423、国内晶圆代工厂呈现先进与成熟工艺 42 43 44 45 45 45 45 47 47 49 53 53 54 54 54 55 55 56 56 56 57 57 57 58第四部分半导体支撑产业链 59 59 59 59 61 62 63 65 65 66 67 67 68 69 69 70 71 71 71 73 74（4）受益于国内晶圆厂的大量投建，国内半导体材料的需求将 76 76 77 79 80 81 88 90 91 101 103 108 108 109 111 114 115 115 115 116 117 119（5）芯片制程升级以及半导体产业转移带来 120 120 120 122 122 123 124 127 127 128 130 133 133 133 137 142 143 143 145 147 147 147 148 150 150 151 152 154 155 155 157 158 159 159 160 161 162 163 163 164 165 165 167 168 170 170 170 171 172 173 174 174 174 174 175 175 175 175 176 177 178 179 180 180 180 181 183 184 186 186 186 187 187 188 188 190 192 194 194 195 196 196 198 198 199 199半导体（semiconductor指常温下导电性能介于导体（conductor）与绝缘体（insulator）之间的材料。如二极管就是采用半导体制作的器件。半导体是指一种导电性或是数字录音机当中的核心单元都和半导体有着极集成电路（integratedcircuit）是一种微型电子器件或部件。采用一定的工艺，把半导体集成电路（semiconductorintegratedcirc成为能实现某些电路功能的芯片；不同功能的芯片在电路板上封装/连接成为具有完整功能半节距（half-pitch）或栅极长度（gatelength）等特征尺寸（CD,criticaldimSoC芯片：SoC芯片是一种集成电路的芯片，一般称为系统级芯片。也有称片上系统,意指它是一个产品,是一个有专用目标的集成电路,其中包含完整系统并有嵌入软件的全部第二部分半导体产业的基本情况=我国半导体行业扶持政策=半导体产业市场总览根据世界半导体贸易统计协会（WSTS）发布的数据，2018年全球半导体产业保持增长业进口替代空间非常巨大，同时也面临很大的挑战，行业落后是不争的事和增长中经受贸易单边主义冲击的情况下，仍取得了较好的发展。据中国半导体行业协会第三部分半导体芯片核心产业链队从早期的垂直整合生产(IDM，integrateddevicemanufacturer)转向专业化分工，出现专业化的芯片设计公司(Fabless)，专业的芯片制造公司(Foundry)以及专业的封装测试公司-上游IC设计图的过程，也是一个把产品从抽象过程一步步具体化、直至等，各类芯片如果从设计的角度来看，主要分为以下FPGAFieldProgrammableGateArray）是现场可编程门阵列，是指一切通过软件手能芯片”。FPGA的一大特点是可以通过编程实现任意芯片的逻辑功能，包括ASIC、DSPAISCApplicationSpecificIntegratedCircui模拟芯片：模拟芯片是处理模拟信号的电路，如话筒里的声音信号，电视信号和VCD备投资非常庞大，能占到全部设备投资的80%以上。封测就是封装+测试。目的是把做好的往后，随着集成电路行业分工进一步细化，产业链形成IP、设计、晶圆、封装的上下游体MediaTek（联发科公司是全球著名IC设计厂商，专）：要产品为全系列的平面显示荧幕用驱动IC，以及行动装置及消费性电子产品上应用之数字入难度较大，技术能力仍与国外企业具有较大件应用生态依赖性较高的芯片如CPU上，在行业标准已经统一，应用生态已经非常完善的PC和手机领域，未来的技术路径基本上是沿着摩尔定律开发性能更加强、功耗更加低的处（一）晶圆代工基本概念晶圆代工或晶圆专工(Foundry)，半导体产业的一种营运线，并严格保有客户隐私，成功证明了专做晶圆代工是有如今台积电是全球排名第一的晶圆代工公司。知名厂商亦包括全球排名第二的联电资料来源：公司财报，Bloomberg，兴业证券经济与金融研究院整理注：截止随着下游终端产品例如智能手机要求的性能越来越高，高端芯片如华为海思麒麟9904、台积电占据国内50%以上的市场份额（1）基本概念（2）传统封装与先进封装传统封装技术发展又可细分为三阶段。其特点可总结如下，技术上：倒装芯片技术（FlipChip，FC）不是特定的硅通孔技术（TSV，Through-Silicon-Via）也是一种电路互联技术，它通过在FT测试也称为成品测试，是指芯片完成封装后，通过分选机和2、中国台湾、大陆及美国占据主要市场份额全球封测行业行业集中度较高，CR3占据50%以上的市场，前三名分别为台湾日月光4、中国市场增速高于全球市场5、传统封装仍占据主要市场7、国内封测技术代差小从技术发展趋势，目前国际先进封装技术发展趋势主要有FCBGA(倒装芯片球栅格阵列的封装格式)、WLCSP(晶圆级封装)、FO-WLP(伴随着技术进步带来的成本降低，先进封装将是未来封测行业的主要发展方向。预计集成电路支撑产业链涉及范围广泛，其中主要包括集成电路设计支撑产业EDA软件和理完成。但就是这一如此重要的产业，不管是国内还是全球的市场份额主要都由三大巨头全定制集成电路设计、PCCE设计和硬件）：=IC制造上游——半导体材料（1）2018年全球半导体材料销售额首次突破500亿美元（2）DRAM市场迅猛发展是半导体材料销售增长的主要原因全球半导体材料销售额增速与半导体销售增速具有较高的一致性，2017年两者同步高系影响，存储市场增速减缓，半导体销售额及半导体材料销售（3）中国台湾和大陆是半导体材料消耗最大的两个地区（4）半导体材料以晶圆制造材料为主（5）硅片、掩膜版、电子气体占了晶圆制造材料的64%（6）半导体材料市场几乎被日美行业龙头垄断（1）中国大陆半导体材料市场增速约为10%（2）国内龙头和国际龙头存在较大的技术代差（3）全球半导体材料逐步向中国大陆市场转移区域集中效应显现。其中，中国台湾约占全球晶圆的2（4）受益于国内晶圆厂的大量投建，国内半导体材料的需求将加速增长硅片大型化及制程更小对材料精细化提出更要集中在中低端领域，高端产品基本被国外生产商垄断。如硅片，2017年全球五大硅片厂资料来源：SEMI，互联网整理，申港证券研究所注：湿化学品全球数据只统计晶圆一。目前，90%以上的集成电路芯片是用硅片作为衬底制造出来的。整个半导体产业就是建接关系。如果原始硅片上游缺陷，那么最终芯片上也肯定存在缺（1）基本概念多晶硅电池片一般为方形，以蓝色和灰色为主，且略带花纹。电池片分为单晶硅片和多晶比单晶硅要大。在纯度方面，光伏用单晶硅片的纯度要求硅含量为4N-6N之间（99.99%-99.9999%但是半导体用单晶硅片在9N（99.9999999%）-11N(99.999999999%)（2）半导体硅片技术发展路径越化学，SUMCO（日本胜高）等等。目前国际主流晶圆厂中，都是以硅材料作为主要生适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、通常的外延层就是硅薄膜。是在原始硅片的基础上，利用薄膜沉积技术，生长一层硅薄膜。高精度控制埋氧层厚度。第一步是向一片硅晶圆注入氧离子，然后高温热退火形成氧化第三步是将另外一片晶圆与氧化晶圆键合。第四步是利用低温硅片，对于未来的大批量生产情况，Smart-Cut技术更有优势，所以现在业界公认以（3）硅片制造流程和制造技术硅片的制造按单晶硅提炼生产技术的不同可以分为直拉法和区熔用坩埚，所以避免了很多污染源，用区熔法拉的单晶具有纯度（4）半导体硅片制造成本构成较高。石英坩埚占比约为原材料成本的8.7%。半导体硅片制造所用的石英坩埚也是一次性（5）硅片的市场规模和竞争格局导体硅片制造商，专注于半导体硅片业务，为东京证券交易所上市公司SiltronicAG：Siltronic是全球排名第三的半导体硅片制造商，片业务部门，2011年正式从集团独立，成立环球晶圆。环球晶圆年收购了专注于SOI硅片与外延片制造的SunEd（6）半导体硅片行业壁垒满足个性化需求，硅片供应商与客户的粘性不商和晶圆制造商的粘性较大，新晋供应商打破粘（7）硅片行业未来市场发展趋势b、硅片市场迎来量的增长iFixit等拆解机构对手机的物料成本分析，存储器（Nandflash，DRAM摄像d、未来硅片市场空间广阔45%，是全球增长最快的硅片市场。受益于长江存储，中芯国际，长鑫存储等大型晶e、硅片主要厂商，国产代替势在必行（1）基本概念（2）电子气体应用3+H23+H2→Si+HCl4+N2O→SiO2+2N2+H26（3）电子气体市场情况及竞争格局（4）电子气体壁垒气体提纯技术主要有化学反应法、选择吸附法、低温精馏法和薄膜扩营许可证管理办法》等法律法规获得安全生产、（5）国产替代的优势（1）基本概念（2）掩膜版的应用（3）掩膜版市场情况及竞争格局的趋势非常明显。独立光掩膜版市场集中度高，寡头垄断严重，Photronics、大（4）半导体掩膜版的壁垒（5）芯片制程升级以及半导体产业转移带来国内掩膜版需求的增长（1）基本概念溅射靶材是物理气相沉积（PVD）工艺步骤中所必需的材料，是制备薄膜的关键材料。（2）溅射靶材产业链（3）靶材制备方法（4）靶材技术发展趋势然有很大的提升空间。如何溅射靶材利用率是今后靶材研究的一个重（5）溅射靶材市场情况及竞争格局（1）基本概念（2）典型湿化学品制备（3）湿化学品市场情况氨水等产品。兴发集团控股子公司湖北兴福电子级磷酸开拓了中芯国际等客户。滨化股份（4）湿化学品的行业壁垒（1）基本概念实现电路图形由光刻胶转移到硅片上。在刻蚀过程中，光刻胶起防腐蚀（2）光刻胶市场情况及竞争格局应用功率半导体、传感器、存储器等需求扩大，未来光刻胶市场将持续国内光刻胶市场规模保持稳定增长，从2011年的30.4亿元增长到2018年的62.3亿元，TFT-LCD、半导体光刻胶等高技术壁垒产品产能极少，仍需大量进口，从而导致国内光刻胶（3）光刻胶壁垒（1）基本概念化学机械抛光（CMP，ChemicalMechanicalPolishing）是借助纳米磨料的机械研磨作用与各类化学试剂的化学作用的高度有机结合来实现高度平坦抛光垫的技术壁垒主要是沟槽的设计及提高使用寿命。沟槽使得抛光过程中的碎屑更（2）CMP抛光材料市场情况股份目前是国内抛光垫研发和生产龙头企业，8英寸抛光垫已经获得国内晶圆代（1）日美企业占据IC封测材料主要市场份额（2）封装基板是封测主要材料（3）AI，5G促进封测材料需求增长2、封装材料——封装基板封装基板技术难度高、资金投入量大。IC载板具有高密（1）封装基板的分类套。按封装技术分类，封装基板可分为BGA（BallGr（2）封装基板的发展历程及趋势国的三星机电和台湾的欣兴电子、景硕科技等，2003年先进封装带动封装基板产业升级。从最初的球栅阵列型封装基板（BGA（3）IC载板上游核心材料为基板（4）下游应用领域广泛产品名称产品用途存储芯片封装基板（eMMC）智能手机及平板电脑的存储模块、固态硬盘等微机电系统封装基板（MEMS）智能手机、平板电脑、穿戴式电子产品的传感器等射频模块封装基板（RF）智能手机等移动通信产品的射频模块处理器芯片封装基板（WB-CSP）智能手机、平板电脑等的基带及应用处理器等处理器芯片封装基板（FC-CSP）数据宽带、电信通讯、FTTX、数据中心、安防监控和智能电网中的转换模块高速通信封装基板数据宽带、电信通讯、FTTX、数据中心、安防监控和智能电网中的转换模块（5）封装基板市场情况Prismark按照WB-PBGA/CSP（6）封装基板竞争格局（7）封装基板行业壁垒（1）高铜合金引线框架是主流（2）铜合金引线框架的技术发展（3）引线框架市场情况（4）引线框架行业壁垒半导体产业链的上游，在新建晶圆厂中半导半导体投资中约有70%~80%用于设备投资。2018年全球半导体设备市场总量达到645高度集中状态。其中前五大半导体设备制造厂商包括美国应用材料（AMAT）、荷兰阿斯麦（KLA-Tencor它们由于起步较早，凭借资金、技术、客户资源等优2019年全球半导体设备生产商中，前十3、与国际巨头相比国内企业技术差距较大（1）基本概念光刻的本质是把电路结构图复制到硅片上的光刻胶上，方便之后进行刻蚀和离子注从集成电路诞生之初，光刻就被认为是集成电路制造工业发展（2）光刻机工作原理掩模版：一块在内部刻着线路设计图的玻璃板，贵的要数十万美（3）光刻机技术发展路径光刻机