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进口替代空间巨大,国内半导体材料或迎发展机

来源:http://www.tessiz.com 作者:澳门威斯尼人平台登陆 时间:2019-11-20 15:21

【据《半导体国际》 2008年03月17日报道】 SEMI和国际Techsearch公司共同合作,对全球半导体封装材料市场进行调研,2007年全球半导体封装材料市场达到152.17亿美元。从过去5年封装材料市场数据看,中国仍是全球封装材料生产重镇,而且是投资持续增长的地区之一。 过去几年,全球半导体封装主要采用以下型式:CSP、flip chip、stacked die packaging及wafer level packaging。 全球手机及其他移动电子产品的广泛使用,推动了芯片级封装、堆叠芯片封装、硅片级封装以及多个封装在一体的packaging-on-packaging封装的应用。大量的如高性能处理器、芯片组及少数的图像芯片等应用推动了倒焊封装。而存储器、集成无源器件、模拟器件和功率器件推动了硅片级封装。封装形式的不断衍生及所需材料种类越来越多,因此,不可能由一种封装形式来满足所有要求。 为了提高器件封装的功能及可靠性,在各种先进封装中使用的材料种类越来越多,甚至出现客户或者供应商特定的材料和配方。因此,材料供应商之间的兼并加剧,同时许多新加入者出现在市场中,其中有许多公司来自中国。 器件面临价格不断下降的压力,一些先进的封装技术比传统封装技术更具竞争力,如四侧无引线平面封装、球形触点阵列及芯片级封装等成为主要的封装形式。 成本下降的同时,又受到原材料涨价的巨大挑战,尤其是封装材料市场中大量使用的金属材料,如铜、金、锡、银及钯。过去一段时间,这些金属的价格上涨过快,连锁反应导致金属的消耗量减少或者寻找替代品。 从过去5年封装材料的市场数据看,中国仍是全球封装材料制造重点地区,总部在海外的材料制造商继续在中国设厂及增资。集成电路封装衬底材料的生产已由日本逐步转移至我国大陆及台湾地区。 2007年全球半导体封装材料市场达到152.17亿美元,至2011年时可升至197.08亿美元。这表示在层压底板材料增长推动下,年均增长率达6.8%。如果不计层压底板材料市场的增长,则全球封装材料市场的CAGR下降为4.8%。 全球集成电路应用的层压底板材料市场在2006年至2011年期间,以数量计,预测CAGR将达13.3%。随着层压底板材料的应用面不断扩大,层压底板材料的价格不断下降,然而,尺寸要求更细及绿色环保要求又推动了成本上升。 从销售额看,层压底板材料市场销售额几乎是引线框架材料的一倍。2007年键合引线处在高金价压力下,销售额可能增加了20%。在高金价压力下,业界开始向铜引线及更细直径金线过渡。2007年金丝直径大部分小于25微米。从数量看,2007年铜引线市场估计增长了81%。 模塑材料销售额的增长受绿色材料的平均销售价格迅速下降的影响,2006年的ASP下降,2007年也因市占率的竞争导致ASP急速下降。随着向绿色封装过渡,需要对封装重新进行验证,导致材料供应商开始新一轮的竞争。

由于器件价格下降的压力,一些先进的封装技术具有比传统封装技术更强的竞争力。如四侧无引线平面封装、球形触点阵列及芯片级封装等成为主要的封装形式。另一方面,封装行业又受到原材料涨价的巨大挑战,尤其是封装材料市场中大量使用的金属材料,如铜,金,锡,银及钯等价格上涨十分迅速。

相关上市公司:上海新阳(国内电镀液及清洗液龙头企业、江化微(国内湿电子化学品龙头企业)、飞凯材料(布局光纤涂覆材料、半导体材料及屛幕显示材料)、雅克科技(国内阻燃剂龙头,并购进入特气、封装材料)、晶瑞股份(微电子化学品领域的领军企业,双氧水技术打破国外垄断)、江丰电子(国内高纯溅射靶材行业龙头)。

分析师:李隆海

能适用于超薄硅片使用的芯片黏结材料和工艺;

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2018年一季度末,上海新昇300mm硅片正片通过上海华力微电子有限公司的认证并开始销售。2018年12月20日,上海新阳在互动平台上透露,上海新昇公司大硅片已通过中芯国际认证。上海新昇2018年底月产能达到10万片,2020年底前将实现月产30万片产能目标,最终将达到100万片的产能规模。

对于标准层压底板产品,大尺寸面板能够降低成本以及缩短生产周期;

从日企的原物料替代性来看,韩国将对海外供应商提供更多支持,并同步发展自给能力。三类化学品的替代供应商目前零星分布于中国、韩国、美国等,由于日本对高端产品接近垄断,短期只能由扩大既有产能与寻找可行贸易模式来降低风险。长期来看,中国与韩国都可望加强关键制程的自给能力,传统上的区域性分工格局有望发生改变。

▌半导体产业加速向国内转移

适用于细凸点和大芯片尺寸的冲孔材料;

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光刻胶:指通过紫外光、准分子激光、电子束、离子束、X射线等光源的照射或辐射,其溶解度发生变化的耐蚀刻薄膜材料。

新技术推动材料产业发展

由于日韩冲突,国内半导体产业有望迎来大机遇。首先在半导体材料领域,由于高端产品技术壁垒高,国内企业长期研发投入和积累不足,我国半导体材料在国际分工中多处于中低端领域,高端产品市场主要被欧美日韩台等少数国际大公司垄断,比如:硅片全球市场前六大公司的市场份额达90%以上,光刻胶全球市场前五大公司的市场份额达80%以上,高纯试剂全球市场前六大公司的市场份额达80%以上,CMP材料全球市场前七大公司市场份额达90%。

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能支持使用更细直径金丝焊接的合金材料;

日本经济产业省7月1日宣布,日本政府于7月4日起,开始限制对韩国出口氟聚酰亚胺、光刻胶与高纯氟化氢气体等三种半导体材料。并与近日继续升级日本将韩国清出贸易优惠“白名单”。

预计未来三年中国第三代半导体材料市场规模仍将保持20%以上的平均增长速度,到2021年将达到11.9亿元。第三代半导体材料具有优越的性能和能带结构,广泛于射频器件、光电器件、功率器件等制造,目前已逐渐渗透5G通信和新能源汽车等新兴领域市场,被认为是半导体行业的重要发展方向。

表面处理和电镀工艺能增强封装的可靠性和改善腐蚀工艺的更薄引线框架材料;

半导体材料分类还是比较复杂,半导体材料市场可以分为晶圆材料和封装材料市场。其中,晶圆材料主要有硅片、光掩膜、光刻胶、光刻胶辅助设备、湿制程、溅射靶、抛光液、其他材料。封装材料主要有层压基板、引线框架、焊线、模压化合物、底部塡充料、液体密封剂、粘晶材料、锡球、晶圆级封装介质、热接口材料。 我们就以晶圆材料为例列出一些主要供应商,与相关的上市公司供大家学习。

根据中国半导体行业协会统计,2015年中国集成电路产业销售额达到3609.8亿,同比增长19.7%;2016年中国集成电路产业销售额达到4335.5亿元,同比增长20.1%;2017年中国集成电路产业销售额达到5411.3亿元,同比增长24.8%;2018年1-9月中国集成电路产业销售额达到4461.5亿元,同比增长22.4%。预计到2020年中国半导体行业维持20%以上的增速。

能集成硅片级封装的介质材料与更大芯片尺寸的应用。

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各种先进的封装形式推动封装材料市场的迅速增长。其中前景看好的有如下方面:

国内大部分产品自给率较低,基本不足30%,并且大部分是技术壁垒较低的封装材料,在晶圆制造材料方面国产化比例更低,主要依赖于进口。另外,国内半导体材料企业集中于6英寸以下生产线,目前有少数厂商开始打入国内8英寸、12英寸生产线。

靶极按照成分不同可分为金属靶极(纯金属铝、钛、铜、钽等)、合金靶极(镍铬合金、镍钴合金等)和陶瓷化合物靶极(氧化物、硅化物、碳化物、硫化物等)。半导体晶圆制造中200nm及以下晶圆制造通常以铝制程为主,使用的靶材以铝、钛元素为主。300nm晶圆制造,多使用先进的铜互连技术,主要使用铜、钽靶材。

模塑材料销售额的增长受绿色材料的平均销售价格迅速下降的影响,在过去两年平均售价都急速下降。随着向绿色封装过渡,需要对封装进行重新验证,导致材料供应商开始新一轮的竞争。2007年,带孔型材料销售额为l.38亿美元,从2007年到2011年,带孔型材料市场年增长率将接近17%。同时,芯片黏结材料市场销售额也将由2007年的5.62亿美元增长到2011年的7.55亿美元。

再次,我国集成电路进口额高达2000亿美元之上,进口替换需求大。2018年我国芯片进口额为3120.58亿美元,同比增长19.8%,芯片近十年都是我国第一大进口商品。贸易逆差逐年扩大,2010年集成电路贸易逆差1277.4亿美元,而在2018年集成电路贸易逆差增长到2274.22亿美元。如此大的贸易逆差反映出我国集成电路市场长期严重供不应求,进口替代的市场空间巨大。

电子气体:电子气体在电子产品制程工艺中广泛应用于薄膜、蚀刻、掺杂等工艺,被称为半导体、平面显示等材料的“粮食”和“源”。电子特种气体又可划分为掺杂气、外延气、离子注入用气、LED用气、蚀刻用气、化学汽相沉淀用气、载运和稀释气体等几大类,种类繁多,在半导体工业中应用的有110余种电子气体,常用的有20-30种。

能抵抗湿度影响,低热膨胀系数及适用于低k介质材料和无引线封装工艺,而且价格又具竞争力的各种芯片黏结、液体封装、衬底、带孔及绿色模塑材料;

这三项材料基本被日本占据70%-90%的份额以上,如果没有半导体材料,价值上亿美金的EUV光刻机也只是一块大板砖。近日爆发的日韩贸易冲突中,韩国半导体产业就因日本限制了关键半导体材料的出口,而被锁住了命运的咽喉,半导体材料也因此成为了各界所关注的焦点。

目前,国内生产超净高纯试剂的企业中产品达到国际标准且具有一定生产量的企业有30多家,国内超净高纯试剂产品技术等级主要集中在G2级以下,国内江化微、晶瑞股份等企业部分产品已达到G3、G4级别,晶瑞股份超纯双氧水已达G5级别,部分产品已经实现进口替代。

据统计,2007年全球半导体封装材料市场达152.17亿美元,预计到2011年可升至197.08亿美元。这表示在层压底板材料增长推动下,年均增长率达6.8%。如果不计层压底板材料市场的增长,则全球封装材料市场的年均增长率为-4.8%。从2006年到2011年,集成电路应用的层压底板材料市场预计年均增长率达13.3%。随着层压底板材料的应用面扩大,层压底板材料的价格下降,然而,尺寸要求更细及绿色环保要求又推动了成本上升。

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能够减少弯曲和处理影响的薄形材料;

其次,受益半导体产业加速向国内转移。半导体材料主要应用于集成电路,随着《国家集成电路产业发展推进纲要》等一系列政策落地实施,国家集成电路产业投资基金开始运作,中国集成电路产业保持了高速增长,2018年我国集成电路产业销售额达到6532亿元,同比增长20.7%。半导体制造每一个环节都离不开半导体材料,对半导体材料的需求将随着增加,上游半导体材料将确定性受益。

电子特种气体行业集中度高,主要企业有美国空气化工、美国普莱克斯、德国林德集团、法国液化空气和日本大阳日酸株式会社,五大气体公司占有全球90%以上的市场份额,上述企业也占据了我国电子特种气体的主要市场份额。

从销售额计,层压底板材料市场销售额几乎是引线框架材料的一倍。2007年键合引线虽然受到高金价的压力,但是销售额仍增加了20%。目前,业界开始向铜引线及更细直径金线的过渡。从数量计,2007年铜引线市场估计增长81%,而目前金丝直径大部分小于25微米。

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目前大基金第二期方案已上报国务院并获批,正在募集阶段。大基金二期筹资规模有望超过一期,预计在1500亿-2000亿元。按照1:3的撬动社会资本比例,一期加二期总规模预计超过1万亿元,这将带动国内集成电路产业加速发展。

具有小孔、细线、细间距和更低介电常数的内层和其他要求的更薄的衬底材料;

超净高纯试剂:又称湿化学品,是指主体成分纯度大于99.99%,杂质离子和微粒数符合严格要求的化学试剂。主要以上游硫酸、盐酸、氢氟酸、氨水、氢氧化钠、氢氧化钾、丙酮、乙醇、异丙醇等为原料,经过预处理、过滤、提纯等工艺生产的得到纯度高产品。在半导体领域主要用于芯片的清洗和腐蚀,同时在硅晶圆的清洗中也起到重要作用。其纯度和洁净度对集成电路成品率、电性能及可靠性有十分重要的影响。

封装材料销售额稳步增长

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大硅片:硅片也称硅晶圆,是最主要的半导体材料,主要包括抛光片、退火片、外延片、节隔离片和绝缘体上硅片,其中抛光片是用量最大的产品,其他的硅片产品也都是在抛光片的基础上二次加工产生的。硅晶圆片的市场销售额占整个半导体材料市场总销售额的32%~40%。

另外,由于各地方政府对半导体产业支持力度加大,英特尔、联电、力晶、三星、海力士、中芯国际等大厂纷纷加码晶圆厂建设,根据SEMI统计,在2017-2019年间,预计全球新建62条晶圆加工产线,其中在中国境内新建数量达到26条,其中2018年,中国大陆计划投产的12寸晶圆厂就达10座以上;各大IC制造业厂商都加码中国市场,扩张IC制造产能。半导体制造每一个环节都离不开半导体材料,对半导体材料的需求将随着增加,上游半导体材料将确定性受益。

前 言:

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半导体材料主要应用于集成电路,我国集成电路应用领域主要为计算机、网络通信、消费电子、汽车电子、工业控制等,前三者合计占比达83%。2015年,随着《国家集成电路产业发展推进纲要》等一系列政策落地实施,国家集成电路产业投资基金开始运作,中国集成电路产业保持了高速增长。

国产电子气体已开始占据一定的市场份额,经过多年发展,国内已有部分企业在部分产品方面攻克技术难关。

上海新阳参股的上海新昇实现300毫米半导体硅片的国产化。公司自2017年第二季度开始有挡片、空片、陪片等测试片的销售,并向中芯国际、上海华力微、武汉新芯等晶圆制造企业提供正片进行认证。

应用于半导体的超净高纯试剂,全球主要企业有德国巴斯夫,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,台湾鑫林科技,韩国东友精细化工等,上述公司占全球市场份额的85%以上。

▌半导体材料:技术壁垒高,高端依赖进口

硅片直径主要有3英寸、4英寸、6英寸、8英寸、12英寸,目前已发展到18英寸等规格。直径越大,在一个硅片上经一次工艺循环可制作的集成电路芯片数就越多,每个芯片的成本也就越低。因此,更大直径硅片是硅片制各技术的发展方向。但硅片尺寸越大,对微电子工艺设各、材料和技术的要求也就越高。

前三位企业的投资占比达70%以上,有力推动龙头企业核心竞争力提升。最新资料显示,大基金一期已投67个项目,累计项目承诺投资额达1188亿元,实际出资为818亿元。

根据海关数据统计,我国近十年芯片进口额每年都超过原油进口额,2018年我国原油进口额为2402.62亿美元,芯片继续是我国第一大进口商品。

目前,全球70-80%的第三代半导体材料碳化硅产量来自美国。中美贸易摩擦持续发酵背景下,第三代半导体材料国产化替代进程望加速。

另外,2015年我国光刻胶前五大公司分别台湾长兴化学、日立化成、日本旭化成、美国杜邦及台湾长春化工,均是外资或合资企业,上述五大企业市场份额达到89.7%,内资企业市场份额不足10%。光刻胶主要上市公司有晶瑞股份、飞凯材料。

半导体芯片对溅射靶材的金属材料纯度、内部微观结构等方面都设定了极其苛刻的标准,长期以来一直被美、日的跨国公司所垄断,我国的超高纯金属材料及溅射靶材严重依赖进口。目前,江丰电子产品进入台积电、中芯国际和日本三菱等国际一流晶圆加工企业供应链,在16纳米技术节点实现批量供货,成功打破了美、日跨国公司的垄断格局,填补了我国电子材料行业的空白。

国内大部分产品自给率较低,基本不足30%,并且大部分是技术壁垒较低的封装材料,在晶圆制造材料方面国产化比例更低,主要依赖于进口。另外,国内半导体材料企业集中于6英寸以下生产线,目前有少数厂商开始打入国内8英寸、12英寸生产线。

靶材:半导体行业生产领域,靶材是溅射工艺中必不可少的重要原材料。溅射工艺是制备电子薄膜材料的主要技术之一,它利用离子源产生的离子轰击固体表面,使固体表面的原子离开固体并沉积在基底表面,被轰击的固体称为溅射靶材。

目前,国内8寸的硅片生产厂商仅有有研新材、金瑞泓等少数厂商,远没有满足国内市场,12寸硅片目前基本上采用进口,过去可以说是国内半导体产业链上缺失的一环。

贸易逆差逐年扩大,2010年集成电路贸易逆差1277.4亿美元,而在2017年集成电路贸易逆差增长到1932.4亿美元,2018年集成电路贸易逆差2274.22亿美元。如此大的贸易逆差反映出我国集成电路市场长期严重供不应求,进口替代的市场空间巨大。

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国家大基金董事长王占甫表示,截至2017年11月30日,大基金累计有效决策62个项目,涉及46家企业;累计有效承诺额1063亿元,实际出资794亿元。目前大基金在制造、设计、封测、装备材料等产业链各环节投资布局全覆盖,各环节承诺投资占总投资的比重分别为63%、20%、10%、7%。

半导体材料自给率低

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半导体材料是指电导率介于金属与绝缘体之间的材料,半导体材料的电导率在欧/厘米之间,一般情况下电导率随温度的升高而增大。半导体材料是制作晶体管、集成电路、电力电子器件、光电子器件的重要材料。

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目前,硅片主流产品是12英寸,根据SUMCO的预测,300mm总需求将会从2018年的600万片/月增加到到2021年的720万片/月,复合增速约为6%。从2013-2018年,全球硅片出货量稳步增长,2018年全球硅片出货量为12733百万平方英尺,同比增长7.82%。

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日前,《2019年中国第三代半导体材料产业演进及投资价值研究》白皮书在2019世界半导体大会期间发布。报告指出,2018年在5G、新能源汽车、绿色照明等新兴领域蓬勃发展以及国家政策大力扶持的双重驱动力下,我国第三代半导体材料市场继续保持高速增长,总体市场规模已达到5.97亿元,同比增长47.3%。

SEMI(国际半导体设备和材料协会)专门制定、规范超净高纯试剂的国际统一标准-SEMI标准。按照SEMI等级的分类,G1等级属于低档产品,G2等级属于中低档产品,G3等级属于中高档产品,G4和G5等级则属于高档产品。随着集成电路制作要求的提高,对工艺中所需的湿电子化学品纯度的要求也不断提高。对于半导体材料领域,12寸制程中湿电子化学品技术等级需求一般在G3级以上。

我国内资企业产超净高纯试剂在6英寸及6英寸以下晶圆市场上的国产化率已提高到80%,而8英寸及8英寸以上晶圆加工的市场上,其国产化率由2012年约8%左右缓慢增长到2014年的10%左右。超净高纯试剂产能方面,晶瑞股份产能3.87万吨,江化微产能3.24万吨。

四川科美特生产的四氟化碳进入台积电12寸台南28nm晶圆加工生产线,目前公司已经被上市公司雅克科技收购;金宏气体自主研发7N电子级超纯氨打破国外垄断,主要上市公司有雅克科技、南大光电、巨化股份。

报告来源:东莞证券

2014年6月,国家发布《国家集成电路产业发展推进纲要》;2014年9月,为了贯彻《国家集成电路产业发展推进纲要》,正式国家集成电路产业投资基金,由国开金融、中国烟草、中国移动、紫光通信、华芯投资等企业发起,初期规模1200亿元,截止2017年6月规模已达到1387亿元。

半导体材料市场可以分为晶圆材料和封装材料市场。其中,晶圆材料主要有硅片、光掩膜、光刻胶、光刻胶辅助设备、湿制程、溅射靶、抛光液、其他材料。封装材料主要有层压基板、引线框架、焊线、模压化合物、底部填充料、液体密封剂、粘晶材料、锡球、晶圆级封装介质、热接口材料。

由于我国半导体市场需求巨大,而国内很大一部分不能供给,致使我国集成电路进口金额巨大,近几年芯片进口额稳定在2000亿美元以上,2017年我国芯片进口额为2601.16亿美元,同比增长14.6%;2018年我国芯片进口额为3120.58亿美元,同比增长19.8%。

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我国光刻胶生产基本上被外资把控,并且集中在低端市场。据中国产业信息数据,2015年我国光刻胶产量为9.75万吨,其中中低端产品PCB光刻胶产值占比为94.4%,而LCD和半导体用光刻胶产值占比分别仅为2.7%和1.6%,半导体光刻胶严重依赖进口。

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其溶解度发生变化的耐蚀刻薄膜材料。根据在显影过程中曝光区域的去除或保留,分为正像光刻胶和负像光刻胶。随着分辨率越来越高,光刻胶曝光波长不断缩短,由紫外宽谱向G线→I线→KrF→ArF→F2→极紫外光EUV的方向转移。

硅片具有极高的技术壁垒,全球市场呈现出寡头垄断的格局,日本信越和SUMCO(由三菱硅材料和住友材料Sitix分部合并而来)一直占据主要市场份额,双方约各占30%左右,其他主要公司有德国Siltroni(c德国化工企业Wacker的子公司)、韩国LGSiltron、美国MEMC和台湾中美硅晶制品SAS四家公司。上述6家供应商合计占据全球90%以上的市场份额。

在半导体材料领域,由于高端产品技术壁垒高,国内企业长期研发投入和积累不足,我国半导体材料在国际分工中多处于中低端领域,高端产品市场主要被欧美日韩台等少数国际大公司垄断,比如:硅片全球市场前六大公司的市场份额达90%以上,光刻胶全球市场前五大公司的市场份额达80%以上,高纯试剂全球市场前六大公司的市场份额达80%以上,CMP材料全球市场前七大公司市场份额达90%。

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