全球及中國半導體材料行業(yè)市場現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢分析

全球及中國半導體材料行業(yè)市場現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢分析

半導體材料是指電導率介于金屬與絕緣體之間的材料，半導體材料的電導率在歐/厘米之間，一般情況下電導率隨溫度的升高而增大。半導體材料是制作晶體管、集成電路、電力電子器件、光電子器件的重要材料。半導體材料市場可以分為晶圓材料和封裝材料市場。其中，晶圓材料主要有硅片、光掩膜、光刻膠、光刻膠輔助設備、濕制程、濺射靶、拋光液、其他材料。封裝材料主要有層壓基板、引線框架、焊線、模壓化合物、底部填充料、液體密封劑、粘晶材料、錫球、晶圓級封裝介質、熱接口材料。

一、全球半導體材料市場

1、全球半導體材料市場

2018年全球半導體材料市場規(guī)模519億美金，同比去年增長10.7%。其中晶圓制造材料銷售額約322億美金，封裝材料銷售額約197億美金。全球半導體材料市場總銷售額穩(wěn)健成長，周期性較弱。中國臺灣、中國大陸和韓國市場使用了全球一半以上的半導體材料。

2018年，臺灣地區(qū)憑借在晶圓制造及先進封裝的龐大產能，消耗了114億美金的半導體材料，連續(xù)9年成為全球最大半導體材料消費地區(qū)。2018年，韓國排名第二，半導體材料用量達87.2億美金；中國大陸排名第三，半導體材料用量達84.4億美金。

2、全球硅晶圓片（硅片）市場

2017年全球硅片出貨量為11448MSI（百萬平方英寸），創(chuàng)全球硅片出貨量的歷史新高，相比2016年增長8.2%，展望2018年和2019年，全球硅片出貨量將繼續(xù)提升到11814MSI和12235MSI，分別同比增長3.2%和3.6%，繼續(xù)創(chuàng)歷史新高。從近幾年全球硅片銷售金額來看，2015年和2016年全球硅片的銷售金額僅分別為72億美元和80億美元，2017年驟增至87億美元。其原因除硅片出貨量增加之外，更為重要的是供貨緊張引發(fā)價格不斷上漲。

1）全球硅材料產能提升滯緩，供需矛盾日益突出，價格不斷上漲

自2016年下半年以來，全球半導體產業(yè)持續(xù)回升，全球硅材料產能提升滯緩，供需矛盾日益突出，價格不斷上漲。

2009年，受世界經濟危機的影響，全球半導體市場和硅片市場急劇下滑。2010年反彈之后，2011～2013年受12英寸大硅片普及造成硅片單位面積制造成本下降，以及全球半導體市場低迷的影響，全球硅片市場小幅下滑。2014年以后，受移動智能終端和物聯(lián)網等需求的帶動，全球硅片出貨量開始小幅回升。

自2016年下半年起，隨著全球半導體市場持續(xù)好轉，大尺寸硅片供不應求。其中12英寸硅片需求快速增長主要源于存儲器（包括DRAM和NANDFlash）、CPU/GPU等邏輯芯片，以及智能手機基帶芯片和應用處理器（APU）等的帶動。8英寸硅片受益于物聯(lián)網、汽車電子、指紋識別、可穿戴設備和CIS（CMOS圖像傳感器）等芯片市場的大幅增長，自2016年下半年起8英寸硅片供貨也趨緊張?？傊斍叭蚬杵o張，主要出于以下四個主要因素。

一是全球晶圓制造大廠，如臺積電、三星、格羅方德、英特爾、聯(lián)電等進入高階制程競爭，各廠商的高額資本支出（60億～120億美元）主要用于高階制程晶圓產能的擴張。二是三星、SK海力士、美光/英特爾、東芝和西部數(shù)據(jù)/SanDisk等存儲器巨頭，全力加速3DNANDFlash和DRAM的擴產，強勁帶動12英寸硅片市場需求。三是物聯(lián)網、汽車電子、CIS（CMOS圖像傳感器）和智能制造控制等芯片市場旺盛，帶動了8英寸硅片市場快速增長。四是中國大陸地區(qū)大舉新建12英寸晶圓生產線和8英寸生產線擴產。

從全球硅片市場的供給側來看，需要純度高達11個9（11N）以上的多晶硅和不斷提升大尺寸硅片的良率是制造大尺度硅片的兩大技術關鍵。盡管從2016年下半起全球硅片市場顯著復蘇，但全球大尺寸硅片的產能沒有太大的變化。2015年年底全球12英寸硅片產能為510萬片/月，而2016年下半年開始全球12英寸硅片的需求量已達到520萬片/月以上。到2017年和2018年，全球12英寸硅片的需求更是分別增加到550萬片/月和570萬片/月，而對應于12英寸硅片的產能僅分別為525萬片/月和540萬片/月。由此可見，在今后的2～3年內硅片供不應求將是常態(tài)。到2020年以后，隨著新建12英寸硅片產能開始釋放，全球大尺寸硅片市場有望緩解。同時，2016年12英寸硅片占全球硅片整體市場的63%，預計到2020年這個比例將進一步提升到68%以上。與此同時，8英寸硅片占整體硅片市場的比例由2016年的28.3%降至2020年的25.3%。但是，實際上在此期間8英寸硅片的出貨量仍將繼續(xù)增長，只是市場增長速率趕不上12英寸硅片而已。6英寸及以下尺寸硅片的出貨量相對比較平穩(wěn)，占硅片市場的比例逐漸下降。

2）全球硅片市場呈現(xiàn)巨頭壟斷格局

近年來，全球硅片市場已被日本信越（ShinEtsu）、日本勝高（SUMCO）、德國Siltronic（原Waker）、美國SunEdision（原MEMC）、韓國LGSilitron和中國臺灣世界晶圓（GlobalWafers）6家硅片巨頭所壟斷。全球一半以上的硅片產能集中于日本。并且硅片尺寸越大，壟斷程度越嚴重。例如，2015年這6家硅片廠商不但掌控了全球92%的硅片出貨量（見圖6），更是囊括了全球97.8%的12英寸硅片銷售額。2016年9月，中國臺灣的環(huán)球晶圓以6.83億美元并購了美國的SunEdision（其前身是MEMC），從而一舉成為全球排名第三位的硅片供應商。2017年5月，環(huán)球晶圓又以3.2億元收購了丹麥硅材料公司Topsil。2017年年初，韓國SKHynix收購了LGSiliton，易名為SKSilitron。到2017年年底，全球前5大半導體硅片供應商的市場份額。

日本信越化學工業(yè)株式會社（ShinEtsu）。日本信越化學工業(yè)株式會社（以下簡稱信越）是日本最大的化工廠商之一。于2006年成立，目前在全球擁有員工1.8萬人。在亞洲、歐洲、北美和南美洲多個的國家和地區(qū)擁有研發(fā)中心和制造工廠。信越目前包括六大事業(yè)部：半導體硅材料業(yè)務（全球第一）；電子功能材料業(yè)務（稀土、封裝材料、LED涂層、光致抗蝕劑及配套試劑、光掩膜、合成石英、氧化物單晶等，全球第二）；有機硅業(yè)務（全球第四）；特種化學品業(yè)務（纖維素衍生物、金屬硅、聚乙烯醇等，全球第二）；PVC/氯堿業(yè)務（全球第一）和多元化經營業(yè)務等。2015年，信越的營業(yè)收入為12798億日元，硅材料占其總收入的19%左右。2017年，其半導體硅片事業(yè)部營業(yè)收入為3084億日元，較2016年增長22.1%，營業(yè)利潤為930億日元，較2016年激增66.0%，從2017年年初開始，供應10nm及以下硅片，這將為信越帶來更加好的業(yè)績。

日本勝高公司（SUMCO）。日本勝高公司（以下簡稱勝高）成立于2005年，是由日本住友金屬工業(yè)的硅制造部門、聯(lián)合硅制造公司和三菱硅材料公司合并而來的。勝高主營業(yè)務為半導體硅片制造和銷售，目前主要的產品類型包括高純單晶硅錠、高質量硅拋片、AW高溫退火晶片、EW外延片、JIW結隔離硅片、SOI絕緣體上單晶硅片、RPW再生拋光硅片等。其中，高純硅拋光片、退火晶片和外延片等可以提供300mm大硅片，SOI硅片僅為200mm尺寸產品。

2017年，勝高的營業(yè)收入為2606億日元，較2016年增長23.3%；營業(yè)利潤為421億日元，較2016年增長200%；凈利潤為322億日元，較2016年增長310%。同時，為了應對全球性的硅片缺貨問題，2017年8月8日勝高宣布，其旗下的Imari工廠將投入436億日元進行擴產，目標為在2019年上半年將該工廠的12英寸硅片月產能提升11萬片。

中國臺灣環(huán)球晶圓公司（GlobalWafers）。中國臺灣環(huán)球晶圓公司（以下簡稱環(huán)球晶圓）的前

身是中美硅晶制品股份有限公司（以下簡稱中美硅晶）的半導體事業(yè)處。中美硅晶于1981年成立于中國臺灣新竹科學工業(yè)園區(qū)，是中國臺灣地區(qū)最大的12英寸半導體硅片的供應商。2011年10月，中美硅晶完成了企業(yè)體制的獨立分割，將半導體事業(yè)處正式成立為環(huán)球晶圓。

環(huán)球晶圓成立之后，進行多項企業(yè)收購兼并活動。2014年6月，環(huán)球晶圓收購了當時全球排名

第6位的日本Covalent硅片公司，2013年1月更名為GlobalWaferJapan。2016年6月，環(huán)球晶圓又以3.2億丹麥克朗（約合3.16億元）100%收購丹麥Topsil半導體事業(yè)群。2016年12月，環(huán)球晶圓以6.83億美元收購全球第4大硅片廠商—美國的SunEdisionSemiconductor（其前身為MEMC）。于是，環(huán)球晶圓躍升為全球第3大半導體硅片供應商。

環(huán)球晶圓擁有多條完整的半導體硅片生產線，可以提供的硅片產品包括硅拋光片、硅擴散片、硅外延片、退火晶片和磊晶片等。2017年，環(huán)球晶圓營收規(guī)模上升至462億元新臺幣，較2016年增長151%，營業(yè)利潤為74億元新臺幣，較2016年增長438%，凈利潤為53億元新臺幣，較2016年增長464%。2017年，環(huán)球晶圓又宣布兩項投資計劃，即對旗下日本GWJ的兩座工廠進行擴產，總投資為85億日元。

德國世創(chuàng)（Siltronic）的前身是成立于1968年的德國Wacker公司，1994年更名為WackerSiltronicGmbh，2004年再次更名為SiltronicAG。Siltronic是全球首個推出300mm硅晶圓的公司。Siltronic的生產基地分布于德國的布格豪森、弗蘭貝格、美國波特蘭和新加坡等地。2014年1月，Siltronic與韓國三星成立合資公司，在新加坡運行全球最大的200mm（23萬片/月）和300mm（32.5萬片/月）硅片生產工廠。2017年，Siltronic營業(yè)收入為11.8億歐元，較2016年增長26%，凈利潤為1.9億歐元，較2016年增長21倍。

SK矽創(chuàng)（SKSiltron）。SKSiltron的前身是韓國LGSiltron公司，它是韓國國內唯一的一家本土的半導體硅片生產廠商，成立于1993年。1995年前后，SKSiltron合并了韓國LuckyAdvancedMaterial的硅片業(yè)務部和韓國DongyangElectronicMetals的硅片制造部。1996年和2000年，SKSiltron分別推出了商業(yè)化量產的200mm和300mm硅片。2014年，SKSiltron還推出了450mm（18英寸）硅片。2017年，SKSiltron的營業(yè)收入為9000億韓元，較2016年增長8.0%。

二、半導體材料自給率低

在半導體材料領域，由于高端產品技術壁壘高，國內企業(yè)長期研發(fā)投入和積累不足，我國半導體材料在國際分工中多處于中低端領域，高端產品市場主要被歐美日韓臺等少數(shù)國際大公司壟斷，比如：硅片全球市場前六大公司的市場份額達90%以上，光刻膠全球市場前五大公司的市場份額達80%以上，高純試劑全球市場前六大公司的市場份額達80%以上，CMP材料全球市場前七大公司市場份額達90%。

國內大部分產品自給率較低，基本不足30%，并且大部分是技術壁壘較低的封裝材料，在晶圓制造材料方面國產化比例更低，主要依賴于進口。另外，國內半導體材料企業(yè)集中于6英寸以下生產線，目前有少數(shù)廠商開始打入國內8英寸、12英寸生產線。

大硅片：硅片也稱硅晶圓，是最主要的半導體材料，主要包括拋光片、退火片、外延片、節(jié)隔離片和絕緣體上硅片，其中拋光片是用量最大的產品，其他的硅片產品也都是在拋光片的基礎上二次加工產生的。硅晶圓片的市場銷售額占整個半導體材料市場總銷售額的32%~40%。硅片直徑主要有3英寸、4英寸、6英寸、8英寸、12英寸（300mm），目前已發(fā)展到18英寸（450mm）等規(guī)格。直徑越大，在一個硅片上經一次工藝循環(huán)可制作的集成電路芯片數(shù)就越多，每個芯片的成本也就越低。因此，更大直徑硅片是硅片制各技術的發(fā)展方向。但硅片尺寸越大，對微電子工藝設各、材料和技術的要求也就越高。

硅片具有極高的技術壁壘，全球市場呈現(xiàn)出寡頭壟斷的格局，日本信越和SUMCO（由三菱硅材料和住友材料Sitix分部合并而來）一直占據(jù)主要市場份額，雙方約各占30%左右，其他主要公司有德國Siltronic（德國化工企業(yè)Wacker的子公司）、韓國LGSiltron、美國MEMC和臺灣中美硅晶制品SAS四家公司。上述6家供應商合計占據(jù)全球90%以上的市場份額。

目前，國內8寸的硅片生產廠商僅有有研新材、金瑞泓等少數(shù)廠商，遠沒有滿足國內市場，12寸硅片目前基本上采用進口，過去可以說是國內半導體產業(yè)鏈上缺失的一環(huán)。上海新陽參股（持股27.56%）的上海新昇實現(xiàn)300毫米半導體硅片的國產化。

目前，硅片主流產品是12英寸，300mm總需求將會從2018年的600萬片/月增加到到2021年的720萬片/月，復合增速約為6%。從2013-2018年，全球硅片出貨量（應用于半導體生產）穩(wěn)步增長，2018年全球硅片出貨量為12733百萬平方英尺，同比增長7.82%。

超凈高純試劑：又稱濕化學品，是指主體成分純度大于99.99%，雜質離子和微粒數(shù)符合嚴格要求的化學試劑。主要以上游硫酸、鹽酸、氫氟酸、氨水、氫氧化鈉、氫氧化鉀、丙酮、乙醇、異丙醇等為原料，經過預處理、過濾、提純等工藝生產的得到純度高產品。在半導體領域主要用于芯片的清洗和腐蝕，同時在硅晶圓的清洗中也起到重要作用。其純度和潔凈度對集成電路成品率、電性能及可靠性有十分重要的影響。SEMI(國際半導體設備和材料協(xié)會)專門制定、規(guī)范超凈高純試劑的國際統(tǒng)一標準-SEMI標準。按照SEMI等級的分類，G1等級屬于低檔產品，G2等級屬于中低檔產品，G3等級屬于中高檔產品，G4和G5等級則屬于高檔產品。隨著集成電路制作要求的提高，對工藝中所需的濕電子化學品純度的要求也不斷提高。對于半導體材料領域，12寸制程中濕電子化學品技術等級需求一般在G3級以上。

應用于半導體的超凈高純試劑，全球主要企業(yè)有德國巴斯夫，美國亞什蘭化學、Arch化學，日本關東化學、三菱化學、京都化工、住友化學、和光純藥工業(yè)，臺灣鑫林科技，韓國東友精細化工等，上述公司占全球市場份額的85%以上。目前，國內生產超凈高純試劑的企業(yè)中產品達到國際標準且具有一定生產量的企業(yè)有30多家，國內超凈高純試劑產品技術等級主要集中在G2級以下，國內江化微、晶瑞股份等企業(yè)部分產品已達到G3、G4級別，晶瑞股份超純雙氧水已達G5級別，部分產品已經實現(xiàn)進口替代。我國內資企業(yè)產超凈高純試劑在6英寸及6英寸以下晶圓市場上的國產化率已提高到80%，而8英寸及8英寸以上晶圓加工的市場上，其國產化率由2012年約8%左右緩慢增長到2014年的10%左右。超凈高純試劑產能方面，晶瑞股份產能3.87萬噸，江化微產能3.24萬噸。

電子氣體：電子氣體在電子產品制程工藝中廣泛應用于薄膜、蝕刻、摻雜等工藝，被稱為半導體、平面顯示等材料的“糧食”和“源”。電子特種氣體又可劃分為摻雜氣、外延氣、離子注入用氣、LED用氣、蝕刻用氣、化學汽相沉淀用氣、載運和稀釋氣體等幾大類，種類繁多，在半導體工業(yè)中應用的有110余種電子氣體，常用的有20-30種。

電子特種氣體行業(yè)集中度高，主要企業(yè)有美國空氣化工、美國普萊克斯、德國林德集團、法國液化空氣和日本大陽日酸株式會社，五大氣體公司占有全球90%以上的市場份額，上述企業(yè)也占據(jù)了我國電子特種氣體的主要市場份額。國產電子氣體已開始占據(jù)一定的市場份額，經過多年發(fā)展，國內已有部分企業(yè)在部分產品方面攻克技術難關。四川科美特生產的四氟化碳進入臺積電12寸臺南28nm晶圓加工生產線，目前公司已經被上市公司雅克科技收購；金宏氣體自主研發(fā)7N電子級超純氨打破國外壟斷，主要上市公司有雅克科技、南大光電、巨化股份。

靶材：半導體行業(yè)生產領域，靶材是濺射工藝中必不可少的重要原材料。濺射工藝是制備電子薄膜材料的主要技術之一，它利用離子源產生的離子轟擊固體表面，使固體表面的原子離開固體并沉積在基底表面，被轟擊的固體稱為濺射靶材。

靶極按照成分不同可分為金屬靶極（純金屬鋁、鈦、銅、鉭等）、合金靶極（鎳鉻合金、鎳鈷合金等）和陶瓷化合物靶極（氧化物、硅化物、碳化物、硫化物等）。半導體晶圓制造中200nm（8寸）及以下晶圓制造通常以鋁制程為主，使用的靶材以鋁、鈦元素為主。300nm（12寸）晶圓制造，多使用先進的銅互連技術，主要使用銅、鉭靶材。

半導體芯片對濺射靶材的金屬材料純度、內部微觀結構等方面都設定了極其苛刻的標準，長期以來一直被美、日的跨國公司所壟斷，我國的超高純金屬材料及濺射靶材嚴重依賴進口。目前，江豐電子產品進入臺積電、中芯國際和日本三菱等國際一流晶圓加工企業(yè)供應鏈，在16納米技術節(jié)點實現(xiàn)批量供貨，成功打破了美、日跨國公司的壟斷格局，填補了我國電子材料行業(yè)的空白。

光刻膠：指通過紫外光、準分子激光、電子束、離子束、X射線等光源的照射或輻射,其溶解度發(fā)生變化的耐蝕刻薄膜材料。其溶解度發(fā)生變化的耐蝕刻薄膜材料。根據(jù)在顯影過程中曝光區(qū)域的去除或保留，分為正像光刻膠和負像光刻膠。隨著分辨率越來越高，光刻膠曝光波長不斷縮短，由紫外寬譜向G線(436nm)→I線365nm)→KrF(248nm)→ArF(193nm)→F2(157nm)→極紫外光EUV的方向轉移。

我國光刻膠生產基本上被外資把控，并且集中在低端市場。2015年我國光刻膠產量為9.75萬噸，其中中低端產品PCB光刻膠產值占比為94.4%，而LCD和半導體用光刻膠產值占比分別僅為2.7%和1.6%，半導體光刻膠嚴重依賴進口。另外，2015年我國光刻膠前五大公司分別臺灣長興化學、日立化成、日本旭化成、美國杜邦及臺灣長春化工，均是外資或合資企業(yè)，上述五大企業(yè)市場份額達到89.7%，內資企業(yè)市場份額不足10%。

半導體產業(yè)加速向國內轉移

半導體材料主要應用于集成電路，我國集成電路應用領域主要為計算機、網絡通信、消費電子、汽車電子、工業(yè)控制等，前三者合計占比達83%。2015年，隨著《國家集成電路產業(yè)發(fā)展推進綱要》等一系列政策落地實施，國家集成電路產業(yè)投資基金開始運作，中國集成電路產業(yè)保持了高速增長。2015年中國集成電路產業(yè)銷售額達到3609.8億，同比增長19.7%；2016年中國集成電路產業(yè)銷售額達到4335.5億元，同比增長20.1%；2017年中國集成電路產業(yè)銷售額達到5411.3億元，同比增長24.8%；2018年1-9月中國集成電路產業(yè)銷售額達到4461.5億元，同比增長22.4%。預計到2020年中國半導體行業(yè)維持20%以上的增速。

2014年6月，國家發(fā)布《國家集成電路產業(yè)發(fā)展推進綱要》；2014年9月，為了貫徹《國家集成電路產業(yè)發(fā)展推進綱要》，正式國家集成電路產業(yè)投資基金，由國開金融、中國煙草、中國移動、紫光通信、華芯投資等企業(yè)發(fā)起，初期規(guī)模1200億元，截止2017年6月規(guī)模已達到1387億元。國家大基金董事長王占甫表示