半导体的基石，中国产业腾飞无法回避的痛
自1956年中国将半导体作为国家重要的发展领域后，今年是第66个年头。回望66年的发展，从无到有、从小到大，半导体产业经历了风雨坎坷同时又迸发出无限的生机。在中国“十四五”提出数字经济发展规划，瞄准集成电路等战略性领域之际，半导体产业纵横推出“国产化进程”系列专题，讲述当今中国半导体各领域发展进程，解析国产化最新态势，本期为“国产化进程”专题半导体产业链篇第一篇文章：半导体材料。
近些年，在半导体制程工艺升级，以及芯片产能不断扩充的带动下，半导体材料市场快速增长。据SEMI统计，2021年全球半导体材料市场营收达到643亿美元，同比增长15．9％，其中，晶圆制造材料和封装材料收入总额分别为404亿美元和239亿美元，同比增长15．5％和16．5％。受益于产业链转移，2021年中国大陆半导体材料销售额达119．3亿美元，同比增长22％，增速远高于其它国家和地区。
巨头的盛宴
半导体材料包括晶圆制造材料和封装材料，其中，晶圆制造材料又细分为硅片、掩模版、电子气体、光刻胶、CMP抛光材料、湿电子化学品、靶材等，封装材料包括封装基板、引线框架、键合丝、包封材料、陶瓷基板、芯片粘结材料和其它封装材料。本文内容主要围绕晶圆制造材料展开。
在所有晶圆制造材料当中，硅片是最大的品类，占比达32．9％，其次为电子气体，占比约为14．1％，光掩模占比为12．6％。此外，光刻胶及配套试剂、抛光液和抛光垫、湿化学品、溅射靶材的占比分别为13％、7．2％、4％和3％。
全球范围内，各大类半导体材料市场大都被各领域的巨头公司把持着，例如，在硅片市场，全球前五大公司的市场份额达87％，光刻胶全球市场前五大公司的市场份额达87％，高纯度试剂全球市场前六大公司的市场份额超过80％，CMP材料全球市场前七大公司市场份额达 90％。下面分别介绍一下。
硅片方面，全球前五大制造商分别为信越化学、SUMCO、中国台湾环球晶圆、德国世创和韩国 SK Siltron。
2021年，全球前六家半导体光刻胶企业市占率合计约为88％，其中，日本东京应化、JSR、住友化学、富士胶片四大日本企业分别占据27％、13％、12％、8％的市场份额，美国陶氏杜邦市占率为17％，韩国东进为11％。
随着芯片制程工艺的升级，光刻胶市场需求量也随之增加，TECHECT的数据显示，2021年全球光刻胶市场规模约为19亿美元，同比增长11％，预计2022年将达到21．34亿美元，同比增长12．32％。在7nm制程的EUV技术成熟之前，ArFi光刻胶仍是市场主流，占比高达 36．8％，KrF和g／i光刻胶的占比分别为35．8％和14．7％。
电子特种气体方面，全球市场主要由空气化工、德国林德集团、液化空气和太阳日酸等国际大厂主导，前四家市占率合计约88％。
全球靶材市场主要由日本和美国企业把持。日本日矿金属、日本东曹、美国霍尼韦尔和普莱克斯四家占据全球80％的市场份额。其中，日矿金属所占市场份额最多，达到30％。
CMP抛光液方面，主要由美国Cabot、Versum、陶氏杜邦，以及日本日立和Fujimi五家美日厂商把持，市占率合计达80％。抛光垫市场主要由美国的陶氏杜邦占据，市占率高达79％。
湿电子化学品分为多个级别，G4及以上的高端产品多数被欧美、日韩企业垄断，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，中国台湾鑫林科技，韩国东友精细化工等十家公司共占全球市场份额的80％以上。
中国差距明显
目前，中国半导体材料仍依赖进口，本土公司市场规模较小，自给能力亟待提升。中国在壁垒较低的封装材料市占率相对较高，而光刻胶、湿电子化学品等晶圆制造材料市占率极低，除抛光材料、靶材的国产化率达到 20％，其它材料大都不到10％。
在最大宗的硅片市场，我国的8英寸及以下产品进展较快，12英寸硅片的制造技术较为落后，这导致我国12英寸硅片大量依靠进口，国产化进程严重滞后，成为我国半导体产业链与国际先进水平差距最大的短板。以沪硅产业、立昂微、中环股份等为代表的本土大厂正在加快追赶国际大厂的脚步，此外，神工股份、上海超硅、中晶科技、有研半导体等也在发力。
中国大陆从事半导体光刻胶研发和生产的企业包括晶瑞股份、南大光电、上海新阳、北京科华等，主要以i／g线光刻胶为主，KrF光刻胶方面，北京科华、徐州博康已实现量产，南大光电ArF光刻胶产业化进程相对较快，是第一家ArF光刻胶通过客户产品验证的本土企业，其它国内企业尚处于研发和验证阶段。
目前，我国电子特气高度依赖进口，外企占我国电子气体市场份额高达88％，被美国空气化工集团、法国液化空气集团、日本太阳日酸株式会社、美国普莱克斯、德国林德集团把持。本土企业包括中船718所、昊华黎明院等，市占率很低，且电子特气产品较为单一。
国际电子特气大厂的毛利率处于较高水平，平均达到近50％，世界第二的法国液化空气集团，2010－2019年的毛利率稳定在60％－65％。中国电子特气厂商毛利率相对较低，约为 30％－40％。
中国大陆靶材企业包括江丰电子、阿石创、隆华科技等，市场份额在1％－3％，且靶材相关联企业数量较少。美国、日本等高纯金属制造商主要集中在技术壁垒较高的高端靶材领域，国内厂商竞争集中在中低端产品领域。
抛光液方面，国内市场中，美国Cabot占约64％，安集科技市占率为22％。国内抛光垫企业主要包括鼎龙股份、江丰电子和万华化学，其中，鼎龙股份是国内抛光垫龙头企业，产品对标美国陶氏杜邦集团。
由于进入壁垒相对较低，中国湿电子化学品制造企业众多，约有40余家。赛瑞研究数据显示，中国半导体湿电子化学品市场中，本土企业占有率为31％，在众多半导体材料细分领域中处于较高水平。国内半导体湿电子化学品国产化率约为23％，以G3及以下中低端产品为主。国内湿化学品企业有望凭借政策、成本、物流优势突破技术壁垒，攻克G4级以上高端市场，目前，国内已有部分企业实现技术突破，产品达到G3、G4级标准，少数达到G5级。
奋起直追
自从芯片出现短缺以来，各国愈发重视半导体产业链的建设，美国、欧洲先后出台了竞争法案、芯片法案，加大对半导体产业的投资力度。随着国际贸易摩擦加剧，半导体产业链逆全球化趋势逐步显现，半导体产业链本土化是大势所趋，国产替代市场空间广阔，中国本土半导体材料企业将迎来国产替代的黄金发展期。
硅片方面，由于供应短缺，国际大厂会优先保障海外晶圆厂硅片供给，给中国本土硅片厂带来了加速替代的机遇，国内晶圆厂对国产半导体材料的验证及导入正在加快，如沪硅产业、立昂微、中环股份等企业已顺利通过验证。中国大陆硅片业正在加速追赶国际龙头企业。
目前，以沪硅产业、立昂微为代表的国内厂商正在积极扩增12英寸产能，预计国内12英寸新增产能将达到652万片／月。沪硅产业12英寸硅片技术在国内领先，其子公司上海新昇在2021年完成了30万片／月的12英寸产能建设，其募投项目将进一步新增30万片／月的12英寸产能，最终达到月产60万片的产能。
2021年，沪硅产业总营收24．67亿元人民币，同比增长36．19％，净利润为1．45亿元，同比增长66．58％。除了12英寸大硅片技术国内领先，该公司的8英寸及以下尺寸MEMS用抛光片、8英寸及以下尺寸SOI硅片的技术水平和细分市场份额全球领先，8英寸及以下尺寸外延片的技术水平和细分市场份额国内领先。
靶材方面，国内代表企业江丰电子在2021年实现营业收入15．94亿元人民币，同比增长36．64％。目前，该公司的技术指标不逊于国际靶材巨头，另外，由于具备本土制造成本优势，其产品定价具有竞争优势。目前，江丰电子产品以外销为主，但国内份额呈现增长态势。考虑到高纯溅射靶材需要安装在专用的机台上完成溅射，相比国外企业，该公司在服务本土客户方面更具优势，国内市场份额有望进一步增长。
江丰电子的超高纯金属溅射靶材产品已经应用于全球先进制程工艺中，7nm节点产品实现了批量供应，部分5nm节点产品评价通过并实现量产。
电子特气方面，华特气体是代表企业，2021 年，该公司的特种气体业务实现营收7．97亿元人民币，同比增长45．31％。华特气体的拳头产品光刻气通过了ASML和GIGAPHOTON的认证，是中国大陆唯一通过这两家国际巨头认证的电子特气企业。
CMP抛光材料方面，代表企业是鼎龙股份，2021 年，其抛光垫产品实现销售收入3．02亿元人民币，同比增长284％，首度扭亏为盈并实现规模盈利。该公司的抛光垫实现了成熟制程及先进制程的100％全覆盖，关键原材料自主化持续推进，常规型号原料均实现自研自产，很大程度上保障了供应链的自主性、安全性。
在整个半导体产业链上，材料处于上游，而且集基础科学、工业、重资产、技术和资金密集等于一身，是基础中的基础，是衡量一个国家或地区半导体、乃至高科技产业发展水平的关键。放眼全球，能够在全球半导体材料市场排名靠前的国家和地区，其半导体、高科技产业发展水平都很高。中国要发展半导体，提升整体科技水平，就必须在半导体材料领域不断突破，无论是技术水平，还是市占率，都要再上几个台阶才行。只有半导体材料升上去了，整个半导体业才能水涨船高，真正迈入全球前列。
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