半導體材料是產業(yè)鏈上游環(huán)節(jié)中非常重要的一環(huán)，在芯片的生產制造中起到關鍵性的作用。按照應用環(huán)節(jié)可以分為晶圓制造材料和封測材料，分別用于晶圓制造和芯片封裝測試環(huán)節(jié)。

在晶圓制造工藝中，主要用料為硅片、靶材、拋光材料、光刻膠、高純化學試劑、電子特氣和化合物半導體，其中，硅片、電子特氣、光掩膜版、拋光材料等用量較大；在封裝測試中，主要材料為封裝基板、引線框架、陶瓷封裝體和鍵合金屬線，其中，封裝基板、鍵合絲等是較為主要的材料。

半導體材料分類（數據來源：SEMI）

半導體材料貫穿了半導體生產的全流程，每一個步驟都需要用到相應的材料，如光刻過程需要用到光刻膠、掩膜版，硅片清洗過程需要用的各種濕化學品，化學機械平坦化過程需要用的拋光液和拋光墊等。

主要細分半導體材料用途及應用環(huán)節(jié)

（圖源：方正證券）

據SEMI數據顯示，2021年，硅片、濕化學品、CMP和光掩模領域在晶圓制造材料市場中表現出強勁的增長，晶圓制造材料市場規(guī)模達404億美元，同比增長15.5%；而封裝材料市場規(guī)模為239億美元，同比增長16.5%，主要受有機基板、引線和鍵合線的推動。

半導體制造材料細分市場分散，規(guī)模偏小，唯獨硅片占近35%市場份額，位居材料之首，其次為電子氣體占比13%，光掩模占比12%，其余光刻膠配套化學品、拋光材料、光刻膠、濕法化學品、濺射靶材等材料占比均小于10%，規(guī)模偏小。

在硅片市場中，日本信越化學占比28%，SUMCO占比22%，中國臺灣的環(huán)球晶圓占比15%，德國Siltronic占比11%，韓國SK Siltron占比11%。前五大廠商共占據87%的市場份額，細分市場集中度較高。

國內硅片生產企業(yè)代表有滬硅產業(yè)、中環(huán)股份、神工股份、立微昂等。其中滬硅產業(yè)的子公司上海新昇半導體科技有限公司已經實現300mm的半導體硅片生產，累計實現銷售超過170萬片，其二期項目30萬片/月產能將于2021年底達成，以緩解對進口硅片的依賴。

電子氣體是大規(guī)模集成電路、平面顯示器件、化合物半導體器件、太陽能電池以及光纖等電子工業(yè)生產中不可或缺的基礎和支撐性材料之一。

根據中國工業(yè)氣體工業(yè)協會統計，集成電路生產用的特種氣體，中國僅能生產約20%的品類，其余均依賴進口。作為第二大半導體原材料，全球電子氣體市場被美國空氣化工、德國林德集團、法國液化空氣和日本太陽日酸占據了90%以上的市場份額。

目前國內的主要企業(yè)有雅克科技、金宏氣體、南大光電、華特氣體等，能批量生產的特種氣體仍主要集中在集成電路的清洗、蝕刻、光刻等工藝環(huán)節(jié)，對摻雜、沉積等工藝的氣體僅有少部分品種取得突破?？梢姡?/span>基于安全的自主可控仍是電子氣體長期國產替代的主旋律。

光刻是半導體晶圓制造中的最重要的工藝環(huán)節(jié)，決定著芯片的最小特征尺寸，占芯片制造時間的40-50%，占制造成本的30%。光刻膠作為光刻環(huán)節(jié)的核心耗材，決定工藝圖形的精密程度和良率，重要程度不言而喻。半導體光刻膠根據曝光波長不同，分為g線光刻膠、i線光刻膠、KrF光刻膠、ArF光刻膠以及EUV光刻膠等。

從技術角度來看，半導體光刻膠壁壘較高，然而高壁壘鑄就壟斷格局，半導體光刻膠是國產率最低的材料之一，市場主要被日美廠商所占據。全球光刻膠市場主要被東京應化、杜邦、JSR、住友化學等制造商所壟斷，尤其是在半導體光刻膠的高端的KrF和ArF領域，市場集中度更高。

中國半導體光刻膠領域仍處于起步階段，與國外公司技術差距巨大。除少數公司覆蓋g/i光刻膠外，KrF光刻膠國產化率僅為1%左右，ArF光刻膠除少數國內公司可以少量銷售外，基本仍處于研發(fā)階段。

當前，光刻膠正在加速國產替代。一方面，供需緊張和供應鏈安全問題日益嚴重，光刻膠的國產替代窗口進一步打開。光刻膠屬于高度定制化產品，并需要和光刻機聯動發(fā)展。隨著國內晶圓廠新產能的迅速釋放，國內廠商為滿足產品配套化發(fā)展，會優(yōu)先選擇具有本土化優(yōu)勢的國內廠商。以華懋科技、彤程新材、晶瑞電材等為代表的國內公司將單體、樹脂等上游材料和光刻膠一體化發(fā)展，實現供應鏈的全方位安全，成為國內晶圓廠商長期發(fā)展的首選供應商。

CMP（化學機械拋光）是通過拋光材料化學腐蝕及機械腐蝕協同實現晶圓全局平坦化的過程，其核心耗材聚焦拋光液和拋光墊。

隨著芯片制程復雜度的提升對 CMP 材料的需求提升以及晶圓產能的擴產，國內外市場規(guī)模穩(wěn)步提升，且國內市場增速高于全球市場。以拋光液為例，根據Techcet和QY Research預測，預計2024年全球拋光液市場規(guī)模將達到24.8億美元，19-24 年CAGR為8.45%；而國內拋光液市場規(guī)模2025年將超過10億美元，19-25年CAGR高達31.66%。。

從市場份額來看，由于CMP材料較高的工藝壁壘及認證難度，行業(yè)格局較為集中，主要被美國及日本廠商壟斷。拋光液市場，Cabot、Hitachi、Fujimi、Versum 等頭部廠商累計占比約為65%。值得一提的是，中國企業(yè)安集科技追趕勢頭迅猛，在銅及銅阻擋層拋光液突破14nm工藝，并持續(xù)拓展鎢拋光液和介電材料拋光液在3D NAND先進制程的應用，產品技術已經接近國際最高水平，2020年其全球市場份額已經增加到4.5%。

在拋光墊領域，美國陶氏化學公司一家獨大，占全球拋光墊市場近80%的市場份額，更在細分集成電路芯片和藍寶石兩個高端領域占據 90%的市場份額，呈現單寡頭格局。3M、卡博特、日本東麗、中國臺灣三方化學等也可生產部分芯片用拋光墊。

大陸廠商中，鼎龍股份已通過28nm產品全制程（ILD/SIT/W/Cu/GKMG）的驗證并獲得訂單，針對14nm以下先進制程開發(fā)的新產品在客戶端驗證進展順利。國內廠商初步打破拋光墊技術壟斷，產能仍在釋放當中。

靶材是濺射工藝核心原材料，功能薄膜制備必經之路。靶材行業(yè)準入門檻較高，從新產品開發(fā)到實現批量供貨，時間長達 2-3 年。高昂的認證成本形成 穩(wěn)定供應關系，對新進入廠商提出嚴格要求。

高門檻鑄就高集中度，全球呈現美日寡頭壟斷特征，先發(fā)優(yōu)勢明顯。由于靶材制造工序繁多，技術門檻較高，設備投資大，能實現規(guī)?；a企業(yè)較少。美日龍頭廠商掌握核心生產技術，實施嚴格技術保密舉措，目前霍尼韋爾（美國）、日礦金屬（日本）、東曹（日本）和普萊克斯全球前四大廠商市占率近80%，其中日礦金屬規(guī)模最大，壟斷全球30%的芯片靶材市場。從靶材種類細分來看，銅靶主要供應商為日礦金屬；鉬靶主要供應商為攀時與世泰科；鋁靶主要供應商為住友化學與愛發(fā)科；ITO靶材的主要供應商為三井、日礦金屬與優(yōu)美科。

國內廠商奮起直追，技術節(jié)點不斷突破，涌現出了一批優(yōu)秀的靶材企業(yè)，有江豐電子、光微半導體、阿石創(chuàng)、隆華科技等。其中，江豐電子作為國內最大半導體芯片用高純?yōu)R射靶材生產商，超高純金屬濺射靶材產品已經應用于全球先端制造工藝中，7nm技術節(jié)點實現批量供應，5nm技術節(jié)點部分產品評價通過并實現量產，部分產品進入驗證階段；光微半導體生產的超純?yōu)R射靶材產品已經進入臺積電3nm供應量并完成工藝終端測試，即將進入量產階段，主打產品超高純銅錳濺射靶材達到45-3nm工藝節(jié)點使用要求，為中國臺灣地區(qū)光洋穩(wěn)定供應超高純6N/7N銅原料，后為其代工3nm芯片制造工藝所需銅錳靶材。

方正證券分析師李萌根據中國半導體制造材料細分產品競爭力和目前國產化進度，把中國半導體制造材料分為了三大梯隊：第一梯隊：靶材、電子氣體、濕電子化學品。部分產品技術標準達到全球一流水平，本土產線已實現中大批量供貨；第二梯隊：CMP材料、掩膜版、硅片。個別產品技術標準達到全球一流水平，本土產線已小批量供貨；第三梯隊：光刻膠，技術與全球一流水平仍存在較大差距。

據2020年統計數據，半導體封裝材料主要為封裝基板，占比為33%，其次分別為引線框架17%、鍵合線16%、封裝樹脂15%、陶瓷材料12%、芯片粘接4%。

封裝基板作為特種印制電路板，是將較高精密度的芯片或者器件與較低精密度的印制電路板連接在一起的基本部件。隨著新型高密度封裝形式的出現，電子封裝的許多功能正逐漸部分或全部的由封裝基板來承擔。

封裝基板始于日本，隨后延伸至韓國和中國臺灣，三個地區(qū)市占率合計超過90%。近年來，日本封裝基板公司已逐漸退出和縮小規(guī)模，主攻高端產品，以Ibiden（揖斐電）、Shinko（新光電氣）、Kyocera（京瓷）等為代表的日本公司技術實力較強，占據著在封裝基板中利潤最大的CPU封裝所需基板的主要市場，在所有其他封裝基板類別中，中國臺灣和韓國的供應商占據市場主導地位。

整體來看，封裝材料市場較為分散，大陸廠商在鍵合絲、環(huán)氧塑封料、引線框架市場中具備一定影響力，國產率水平較高，但是在封裝基板、芯片粘接材料方面與國際領先企業(yè)差距依舊較大。

近年來在電子基板中，高密度多層基板占比越來越大，在先進封裝中的運用越來越廣泛。根據Yole數據顯示，全球封裝收入年復合增長率為4%，其中先進封裝市場的年復合增長率達7%，預計到2025年先進封裝收入將達到422億美元，封裝市場占比接近50%。

全球先進封裝市場趨勢

基于封測市場的整體發(fā)展趨勢，先進封裝材料未來成長空間將超過傳統封裝材料，適用于3D封裝、倒裝以及扇出型封裝的材料將快速增長。

綜合來看，我國半導體材料業(yè)經過過去的發(fā)展，各細分領域都有所突破，但產品整體上仍集中在中低端領域，市占率較低。

晶圓制造材料方面，日本在大尺寸硅片與光刻膠領域幾乎處于壟斷地位，電子氣體也被歐美日等大企業(yè)聯合壟斷。芯片封裝材料方面，基板和引線框架主要由日韓、中國臺灣的企業(yè)占據主導，鍵合線雖然大部分在國內生產，但是外資品牌廠商仍然占據大部分的市場份額。

根據公開數據，目前很多關鍵的半導體材料國產化率還不到10%，在一些技術壁壘非常高的領域甚至不足5%。反過來看，這也意味著半導體材料的國產化空間非常大。