就有关二战韩国前劳工索赔权的问题,日本和韩国未能达成一致,从而引发两国之 间的贸易战。日本经济产业省宣布,自7 月 4 日起,日本将限制对韩国出口包括“氟 聚酰亚胺”、“光刻胶”和“高纯度氟化氢”3 种半导体及 OLED 材料。
从日韩贸易战可以看出,半导体材料有着极其重要的地位,关键时刻能作为维护国 家利益的重要手段。半导体材料处于半导体产业链的上游,是半导体行业的物质基 础。材料质量的好坏决定了最终集成电路芯片质量的优劣。因此,半导体材料在整 个产业链中有着重要地位,是整个半导体产业链的重要支撑。
从市场规模看,2018 年全球半导体材料销售额519.4 亿美元,销售额首次突破 500 亿美元创下历史新高,销售额增速 10.65%,也创下了自 2011 年以来的新高。目前 DRAM 市场供过于求使得 2019 年 DRAM 的价格暴跌 42.1%,主流厂商采取减产 来缓解市场库存压力。同时受中美贸易战以及日韩贸易战的影响,预计今年半导体 材料的增速将放缓。明年随着 DRAM 市场的恢复以及 5G 带来的需求增加,半导体 市场恢复增长。我们预计 2019-2021 年,全球半导体材料销售额分别为 540.2 亿美 元、602.3 亿美元和 674.6 亿美元,增速分别为4%、11.5%和 12%。
2018 年半导体材料销售额 84.4 亿美元,增速 10.62%,销售额同样创下历史 新高。中国目前正在承接全球半导体产业第三次转移,国内半导体具有高景气 度。受益于国内晶圆厂的大量投建,以及 5G 商用落地后带来的需求增量,国内半 导体材料的需求将加速增长。据 SEMI 估计,2017-2020 全球将有 62 座新晶圆厂 投产,其中 26 座坐落中国,占总数的 42%。半导体材料属于消耗品,国内晶 圆厂数量的增加,将带动半导体材料需求的增长。我们预计 2019-2021 年,半 导体材料销售额分别为 90.3 亿美元、 104亿美元和 122.2亿美元,增速分别为 7%、 15.1%和 17.6%。
半导体材料国产替代空间巨大。半导体材料属于高技术壁垒行业,国内由于起步晚, 整体相对落后,目前半导体材料高端产品大多集中在美国、日本、德国、韩国、中 国等国家和地区生产商。但在一些细分领域,国内已有企业突破国外技术垄断, 在市场占有一定的份额。
光刻胶:北京科华目前 KrF(248nm)光刻胶目前已经通过中芯国际认证,ArF (193nm)光刻胶正在积极研发中;晶瑞股份子公司苏州瑞红 i 线光刻胶已向中 芯国际、扬杰科技、福顺微电子等客户供货,KrF(248nm)光刻胶完成中试, 产品分辨率达到了 0.25~0.13μm 的技术要求,建成了中试示范线。
硅片:中环股份电力电子器件用半导体区熔单晶硅片综合实力全球第三,国外市 场占有率超过 18%,国内市场占有率超过 80%;光伏单晶研发水平全球领先, 单晶硅片产能约为 30GW,市占率约为 30%。
CMP抛光液:安集科技 CMP 抛光液已在 130-28nm 技术节点实现规模化销售, 主要应用于国内 8 英寸和 12 英寸主流晶圆产线nm 技术节点产品已进入客户 认证阶段,10-7nm 技术节点产品正在研发中。
CMP抛光垫:鼎龙股份 8 英寸抛光垫已经获得国内晶圆厂华虹半导体和士兰微 的认证并且取得订单,12 英寸抛光垫已经获得中芯国际的认证。2019 年上半年 已经获得第一张 12 英寸抛光垫订单,下半年预计将是 12 寸客户订单的收获期。
半导体材料细分品种多,我们看好光刻胶领域标的公司未来的发展,特别是 PCB 光刻胶领域的前景。原因是随着国内 5G 商用的落地,5G 基站建设将迎来高峰期, PCB 行业将迎来需求爆发。5G 基站采用 Massive MIMO 技术,将 RRU 与天线一 体化为 AAU,这将显著增加 PCB 的使用面积。预计 PCB 的使用面积将从 4G RRU 的 0.15m2提高到 5G AAU 的 0.3m2,这将带动国内 PCB 光刻胶需求的大幅增加。
硅片是半导体行业最重要的材料,约占整个晶圆制造材料价值的三分之一。2018 年全球半导体硅片销售金额为 113.8 亿美元,同比 2017 年增长 30.65%。受益于国 内晶圆厂的大量投建,以及光伏行业回暖对硅片需求的回升,国内硅片的需求量将 大大增加。我们看好硅片生产商在后续的发展机遇。
我们建议关注半导体材料各细分领域龙头企业。推荐关注光刻胶领域龙头容大感光、 强力新材及晶瑞股份、大硅片生产商中环股份、CMP抛光垫龙头鼎龙股份以及CMP 抛光液生产商安集科技。
在整个半导体产业链中,半导体材料处于产业链上游,是整个半导体行业的重要支 撑。在集成电路芯片制造过程中,每一个步骤都需要用到相应的材料,如光刻过程 需要用到光刻胶、掩膜版,硅片清洗过程需要用的各种湿化学品,化学机械平坦化 过程需要用的抛光液和抛光垫等,都属于半导体材料。
半导体材料是半导体行业的物质基础,材料质量的好坏决定了最终集成电路芯片质 量的优劣,并影响到下游应用端的性能。因此,半导体材料在整个产业链中有着重 要地位。
2018 年全球半导体材料销售额 519.4 亿美元,销售额首次突破 500 亿美元创下历 史新高。2018 年全球半导体材料销售增速 10.65%,也创下了自 2011 年以来的新 高。
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 步高速增长的原因是DRAM市场的迅猛发展, 2017 年 DRAM实际增速高达77%。2018 年受供求关系影响,存储市场增速减缓,半导体销售额及半导体材料销售额 增速均下降。
半导体材料销售额占全球半导体销售额比例在 2012 年达到峰值,占比超过 16%, 近些年逐步下降,2018 年占比约 11%。占比下降的主要原因是 2013 年开始受益 于存储市场的快速增长,半导体销售额增速开始回升,2013-2018 年半导体销售增 速一直高于半导体材料销售增速。
近年来,中国半导体材料的销售额保持稳步增长。2018 年半导体材料销 售额 84.4 亿美元,增速 10.62%,销售额创下历史新高。
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。据SEMI估计, 2017-2020全球将有62座新晶圆厂投产,其中26座坐落中国,占总数的42%。半导体材料属于消耗品,随着大量晶圆厂建设完成,半导体材料的消耗量将大大增 加,将有力促进国内半导体材料行业的发展,国内半导体材料销售额全球占比将进 一步提升。我们预计 2019-2021 年,半导体销售额分别为 94.5 亿美元、108.6 亿美元和 128 亿美元,增速分别为 12%、15%和 17.8%。
从全球国家和地区来说,中国依然是半导体材料消耗最大的地区。2018 年台 湾地区半导体销售额 114.5 亿美元,全球占比 22.04%。中国占比 16.25%排名 全球第三,略低于 16.79%的韩国。
按制造工艺不同,半导体材料可以分为晶圆制造材料和封装材料。其中,晶圆制造 材料由于技术要求高,生产难度大,是半导体材料的核心。2018 年晶圆制造材料 全球销售额为 322 亿美元,占全球半导体材料销售额的 62%。晶圆制造材料全球 销售额增速 15.83%,高于全球半导体材料销售额增速。
晶圆制造材料包含硅、掩膜版、光刻胶、电子气体、CMP 抛光材料、湿化学品、 溅射靶材等,其中硅的占比最高,约占整个晶圆制造材料的三分之一。
半导体材料属于高技术壁垒行业,特别是晶圆制造材料,技术要求高,生产难度大。目前,半导体材料高端产品大多集中在美国、日本、德国、韩国、中国等国家 和地区生产商。国内由于起步晚,技术积累不足,整体处于相对落后的状态。目前, 国内半导体材料主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 年全球五大硅片厂商占据了全球 94%的市场份额。
近年来国内半导体材料生产商加大了研发投入,大力推进半导体材料的研发及生产, 力争实现国产替代。目前在部分细分领域,已经突破国外垄断,实现规模化供货。如 CMP 抛光材料的龙头企业安集科技,公司化学机械抛光液已在 130-28nm 技术 节点实现规模化销售,主要应用于国内 8 英寸和 12 英寸主流晶圆产线;溅射靶材 龙头江丰电子,16 纳米技术节点实现批量供货,同时还满足了国内厂商 28 纳米技 术节点的量产需求。
硅是半导体行业中最重要的材料,约占整个晶圆制造材料价值的三分之一。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立 在硅材料之上的。
硅片质量对半导体制造至关重要。在硅片上制造的芯片最终质量与采用硅片的质量 有直接关系。如果原始硅片上游缺陷,那么最终芯片上也肯定存在缺陷。
按晶胞排列是否规律,硅可分为单晶硅和多晶硅。单晶硅晶胞在三维方向上整齐重 复排列,而多晶硅晶胞则呈不规律排列。单晶硅在力学性质、电学性质等方面,都 优于多晶硅。集成电路制造过程中使用的硅片都是单晶硅,因为晶胞重复的单晶结 构能够提供制作工艺和器件特性所要求的电学和机械性质。
硅片的制备从晶体生长开始,形成单晶锭后经过修整和磨削再切片,再经过边缘打 磨、精研、抛光等步骤后,最后检查得到的硅片是否合格。
单晶生长分为直拉(CZ)法和区熔(FZ)法,直拉法是目前主流的生长方法,占 据 90%市场。
区熔法:由于熔体不与容器接触,不易污染,因此生长出的单晶硅纯度较高,主 要用于功率半导体。但区熔法较难生长出大直径单晶硅,一般仅用于 8 寸或以下 直径工艺。
单片硅片制造的芯片数目越多:在同样的工艺条件下,300mm 半导体硅片的可 使用面积超过 200mm 硅片的两倍以上,可使用率(衡量单位晶圆可生产的芯片 数量的指标)是 200mm 硅片的 2.5 倍左右,大尺寸硅片上能制造的芯片数目更 多;
利用率更高:在圆形硅片上制造矩形的硅片会使硅片边缘处的一些区域无法被利 用,从而带来部分浪费,随之晶圆尺寸的增大,损失比就会减小。
随着半导体技术的发展和市场需求的变化,大尺寸硅片占比将逐渐提升。目前 8 英 寸硅片主要用于生产功率半导体和微,逻辑芯片和存储芯片则需要 12 英寸 硅片。2018 年 12 英寸硅片全球市场份额预计为 68.9%,到 2021 年占比预计提升 至 71.2%。
半导体硅片投入资金多,研发周期长,是技术壁垒和资金壁垒都极高的行业。由于 下游客户认证时间长,硅片厂商需要长时间的技术和经验积累来提升产品的品质, 满足客户需求,以获得客户认证。
目前全球硅片市场处于寡头垄断局面。2018 年全球半导体硅片行业销售额前五名 企业的市场份额分别为:日本信越化学 28%,日本 SUMCO 25%,中国环球 晶圆 14%,德国 Siltronic 13%,韩国 SK Siltron 9%,前五名的全球市场市占率接 近 90%,市场集中度高。
近年来全球半导体硅片出货面积稳步增长。2018 年全球半导体硅片出货面积达 127.3 亿平方英寸,同比 2017 年增长 7.79%;销售金额为 113.8 亿美元,同比 2017 年增长 30.65%,单价每平方英寸 0.89 美。