研發(fā)服務(wù)市場現(xiàn)狀分析及發(fā)展前景

研發(fā)服務(wù)市場現(xiàn)狀分析及發(fā)展前景半導(dǎo)體材料為芯片之基，覆蓋工藝全流程半導(dǎo)體材料包括晶圓制造材料和封裝材料。其中晶圓制造材料包括硅片、掩模版、電子氣體、光刻膠、CMP拋光材料、濕電子化學(xué)品、靶材等，封裝材料包括封裝基板、引線框架、鍵合絲、包封材料、陶瓷基板、芯片粘結(jié)材料和其他封裝材料。具體來說，在芯片制造過程中，硅晶圓環(huán)節(jié)會(huì)用到硅片；清洗環(huán)節(jié)會(huì)用到高純特氣和高純?cè)噭怀练e環(huán)節(jié)會(huì)用到靶材；涂膠環(huán)節(jié)會(huì)用到光刻膠；曝光環(huán)節(jié)會(huì)用到掩模板；顯影、刻蝕、去膠環(huán)節(jié)均會(huì)用到高純?cè)噭?，刻蝕環(huán)節(jié)還會(huì)用到高純特氣；薄膜生長環(huán)節(jié)會(huì)用到前驅(qū)體和靶材；研磨拋光環(huán)節(jié)會(huì)用到拋光液和拋光墊。在芯片封裝過程中，貼片環(huán)節(jié)會(huì)用到封裝基板和引線框架；引線鍵合環(huán)節(jié)會(huì)用到鍵合絲；模塑環(huán)節(jié)會(huì)用到硅微粉和塑封料；電鍍環(huán)節(jié)會(huì)用到錫球。半導(dǎo)體材料市場規(guī)?？焖僭鲩L隨著下游電子設(shè)備硅含量增長，半導(dǎo)體需求快速增長。在半導(dǎo)體工藝升級(jí)+積極擴(kuò)產(chǎn)催化下，半導(dǎo)體材料市場快速增長。據(jù)SEMI報(bào)告數(shù)據(jù)，2021年全球半導(dǎo)體材料市場收入達(dá)到643億美元，超過了此前2020年555億美元的市場規(guī)模最高點(diǎn)，同比增長15．9%。晶圓制造材料和封裝材料收入總額分別為404億美元和239億美元，同比增長15．5%和16．5%。此外，受益于產(chǎn)業(yè)鏈轉(zhuǎn)移趨勢，2021年國內(nèi)半導(dǎo)體材料銷售額高達(dá)119．3億美元，同比增長22%，增速遠(yuǎn)高于其他國家和地區(qū)。先進(jìn)制程持續(xù)升級(jí)，半導(dǎo)體材料同步提升進(jìn)入21世紀(jì)以來，5G、人工智能、自動(dòng)駕駛等新應(yīng)用的興起，對(duì)芯片性能提出了更高的要求，同時(shí)也推動(dòng)了半導(dǎo)體制造工藝和新材料不斷創(chuàng)新，國內(nèi)外晶圓廠加緊對(duì)于半導(dǎo)體新制程的研發(fā)，臺(tái)積電已于2020年開啟了5nm工藝的量產(chǎn)，并于2021年年底實(shí)現(xiàn)3nm制程的試產(chǎn)，預(yù)計(jì)2022年開啟量產(chǎn)。此外臺(tái)積電表示已于2021年攻克2nm制程的技術(shù)節(jié)點(diǎn)的工藝技術(shù)難題，并預(yù)計(jì)于2023年開始風(fēng)險(xiǎn)試產(chǎn)，2024年逐步實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。隨著芯片工藝升級(jí)，晶圓廠商對(duì)半導(dǎo)體材料要求越來越高。半導(dǎo)體行業(yè)概況半導(dǎo)體（Semiconductor）是指常溫下導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體與絕緣體之間的一類材料。半導(dǎo)體的特殊之處在于其導(dǎo)電性可控性強(qiáng)，可以在外界環(huán)境如電壓、光照、溫度等變化下呈現(xiàn)導(dǎo)通、阻斷的電路特性從而實(shí)現(xiàn)特定的功能，這一特點(diǎn)使得半導(dǎo)體成為科技和經(jīng)濟(jì)發(fā)展中不可或缺的角色。（一）全球半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展概況近年來，隨著人工智能、智能網(wǎng)聯(lián)汽車、5G、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等新興市場的不斷發(fā)展，全球半導(dǎo)體行業(yè)市場規(guī)模整體呈現(xiàn)增長趨勢。根據(jù)世界半導(dǎo)體貿(mào)易統(tǒng)計(jì)協(xié)會(huì)（WSTS）統(tǒng)計(jì)，全球半導(dǎo)體行業(yè)銷售額由2013年的3，056億美元增長至2021年的5，559億美元，年均復(fù)合增長率為7．8%。（二）中國半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展概況近年來，憑借巨大的市場需求、豐富的人口紅利、穩(wěn)定的經(jīng)濟(jì)增長及有利的產(chǎn)業(yè)政策環(huán)境等眾多優(yōu)勢條件，中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)了快速發(fā)展，根據(jù)中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)銷售額由2013年的4，044億元增長至2021年的12，423億元，年均復(fù)合增長率達(dá)15．1%。功率器件行業(yè)發(fā)展情況（一）功率器件行業(yè)的新技術(shù)發(fā)展情況與趨勢1、模塊化功率器件行業(yè)集成化的技術(shù)發(fā)展趨勢隨著功率器件應(yīng)用場景不斷拓展，下游產(chǎn)品對(duì)其電能轉(zhuǎn)換效率、穩(wěn)定性、高壓大功率需求及復(fù)雜度提出了更高要求。功率器件的組裝模塊化和集成化能有效滿足要求，有助于優(yōu)化客戶使用體驗(yàn)并保障產(chǎn)品配套性和穩(wěn)定性，功率器件的組裝模塊化和集成化將成為行業(yè)技術(shù)發(fā)展的主流趨勢。同時(shí)，隨著工藝技術(shù)的不斷升級(jí)，更高性能、更小體積的功率器件為模塊化和集成化創(chuàng)造了技術(shù)條件。2、第三代半導(dǎo)體材料有望實(shí)現(xiàn)突破當(dāng)前功率器件產(chǎn)業(yè)正在發(fā)生深刻的變革，其中新材料成為產(chǎn)業(yè)新的發(fā)展重心。以碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）等材料因其寬禁帶、高飽和漂移速度、高臨界擊穿電場等優(yōu)異的性能成為新型的半導(dǎo)體材料，屬于新興領(lǐng)域，具有極強(qiáng)的應(yīng)用戰(zhàn)略性和前瞻性。目前美歐、日韓及中國臺(tái)灣等地區(qū)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)SiC、GaN等新材料功率器件的量產(chǎn)。部分境內(nèi)企業(yè)通過多年的技術(shù)和資本積累，依托國家產(chǎn)業(yè)政策的重點(diǎn)扶持，也已開始布局新型半導(dǎo)體材料領(lǐng)域。由于新型半導(dǎo)體材料屬于新興領(lǐng)域，國內(nèi)廠商與國際巨頭企業(yè)的技術(shù)差距不斷縮小，因此有望抓住機(jī)遇、實(shí)現(xiàn)突破并搶占未來市場。（二）功率器件行業(yè)的新產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況1、功率器件行業(yè)新能源汽車與充電樁發(fā)展情況新能源汽車普遍采用高壓電路，需要頻繁進(jìn)行電壓變化，對(duì)電壓轉(zhuǎn)換電路需求大幅提升。IGBT、MOSFET等功率器件用于主驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的逆變器、變壓器、換流器等，其需求相應(yīng)增大。除了動(dòng)力系統(tǒng)，功率器件在新能源汽車上應(yīng)用還涵蓋了安全配置、電動(dòng)門窗及后視鏡、人車交互系統(tǒng)、儀表盤、車燈、娛樂系統(tǒng)及底盤系統(tǒng)等。汽車電子隨著新能源汽車的發(fā)展呈越來越熱的趨勢，汽車內(nèi)部電子系統(tǒng)數(shù)量的需求不斷攀升，越來越多汽車制造商都在逐步加大電動(dòng)汽車技術(shù)的研發(fā)投入。新能源汽車充電樁為功率器件另一大增量，根據(jù)中國汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施促進(jìn)聯(lián)盟的統(tǒng)計(jì)，2016年至2021年，我國公共充電樁和專用充電樁的保有量由5．88萬個(gè)增長至114．70萬個(gè)，呈爆發(fā)式增長，帶動(dòng)了核心零部件IGBT、MOSFET等功率器件的市場需求。2、功率器件行業(yè)工業(yè)和智能電網(wǎng)發(fā)展情況工業(yè)領(lǐng)域是功率器件另一大需求市場。工業(yè)領(lǐng)域中，數(shù)控機(jī)床、牽引機(jī)等電機(jī)對(duì)功率器件需求較大，主要使用的功率器件是IGBT。隨著工業(yè)4．0不斷推進(jìn)，工業(yè)的生產(chǎn)制造、倉儲(chǔ)、物流等流程改造對(duì)電機(jī)需求不斷擴(kuò)大，工業(yè)功率器件需求增加。太陽能、風(fēng)能等新能源發(fā)電過程中產(chǎn)生的電能，需要經(jīng)過IGBT、MOSFET等功率器件的變換，之后才能入網(wǎng)傳輸。功率器件作為智能電網(wǎng)的核心部件，可以增強(qiáng)電網(wǎng)的靈活性與可靠性，使得智能電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)電力高效節(jié)能的傳輸。未來新能源市場的快速發(fā)展和智能電網(wǎng)建設(shè)的推進(jìn)將催生出對(duì)功率器件需求的穩(wěn)步增長。光刻膠：半導(dǎo)體工藝核心材料，道阻且長光刻膠是光刻工藝最重要的耗材。光刻膠是一種通過特定光源照射下發(fā)生局部溶解度變化的光敏材料，主要作用于光刻環(huán)節(jié)，承擔(dān)著將掩模上的圖案轉(zhuǎn)化到晶圓的重要功能。進(jìn)行光刻時(shí)，硅片上的金屬層涂抹光刻膠，掩膜上印有預(yù)先設(shè)計(jì)好的電路圖案，光線透過掩膜照射光刻膠。如果曝光在紫外線下的光刻膠變?yōu)槿軇?，清除后留下掩膜上的圖案，此為正性膠，反之為負(fù)性膠。（一）先進(jìn)制程推動(dòng)產(chǎn)品迭代，半導(dǎo)體光刻膠壁壘最高光刻膠可以根據(jù)曝光光源波長、顯示效果和化學(xué)結(jié)構(gòu)三種方式進(jìn)行分類。根據(jù)曝光波長的不同，目前市場上應(yīng)用較多的光刻膠可分為g線、i線、KrF、ArF和EUV5種類型。光刻膠波長越短，加工分辨率越高，不同的集成電路工藝在光刻中對(duì)應(yīng)使用不同波長的光源。隨著芯片制程的不斷進(jìn)步，每一代新的光刻工藝都需要新一代的光刻膠技術(shù)與之相匹配。g/i線光刻膠誕生于20世紀(jì)80年代，當(dāng)時(shí)主流制程工藝在0．8-1．2μm，適用于波長436nm的光刻光源。到了90年代，制程進(jìn)步到0．35-0．5μm，對(duì)應(yīng)波長更短的365nm光源。當(dāng)制程發(fā)展到0．35μm以下時(shí)，g/i線光刻膠已經(jīng)無法制程工藝的需求，于是出現(xiàn)了適用于248納米波長光源的KrF光刻膠，和193納米波長光源的ArF光刻膠，兩者均是深紫外光刻膠。EUV（極紫外光）是目前最先進(jìn)的光刻膠技術(shù)，適用波長為13．5nm的紫外光，可用于10nm以下的先進(jìn)制程，目前僅有ASML集團(tuán)掌握EUV光刻膠所對(duì)應(yīng)的光刻機(jī)技術(shù)。根據(jù)顯示效果的不同，光刻膠可分為正性和負(fù)性。如果光刻膠是正性的，在特定光線照射下光刻膠會(huì)發(fā)生反應(yīng)并變成溶劑，曝光部分的光刻膠可以被清除。如果為負(fù)性光刻膠，曝光的光刻膠反應(yīng)不再是溶劑，未曝光的光刻膠被清除。光分解型光刻膠采用含有重氮醌類化合物材料作為感光劑，光線照射后發(fā)生光分解反應(yīng)，由油性變?yōu)樗匀軇芍圃煺怨饪棠z。光交聯(lián)型光刻膠采用聚乙烯醇月桂酸酯作為光敏材料，光線照射后形成一種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的不溶物，可起到抗蝕作用，適用于制成負(fù)性光刻膠?；瘜W(xué)放大型光刻膠使用光致酸劑作為光引發(fā)劑，光線照射后，曝光區(qū)域的光致酸劑會(huì)產(chǎn)生一種酸，并在后熱烘培工序期間作為催化劑移除樹脂的保護(hù)基團(tuán)，使樹脂變得可溶?；瘜W(xué)放大光刻膠對(duì)深紫外光源具有良好的光敏性，具有高對(duì)比度、分辨率等優(yōu)點(diǎn)。（二）光刻膠市場穩(wěn)定增長，ArFi占比最高半導(dǎo)體光刻膠市場增速穩(wěn)定。伴隨芯片制程工藝的升級(jí)，光刻膠市場需求量也隨之增加。根據(jù)TECHECT數(shù)據(jù)，2021年全球光刻膠市場規(guī)模約為19億美元，同比增長11%，預(yù)計(jì)2022年將達(dá)到21．34億美元，同比增長12．32%。具體來看，在7nm制程的EUV技術(shù)成熟之前，ArFi光刻膠仍是市場主流，占比高達(dá)36．8%，KrF和g/i光刻膠分別占比為35．8%和14．7%。目前國內(nèi)從事半導(dǎo)體光刻膠研發(fā)和生產(chǎn)的企業(yè)包括晶瑞股份、南大光電、上海新陽、北京科華等。主要以i/g線光刻膠生產(chǎn)為主，應(yīng)用集成電路制程350nm以上。KrF光刻膠方面，北京科華、徐州博康已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。南大光電ArF光刻膠產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程相對(duì)較快，公司先后承擔(dān)國家02專項(xiàng)高分辨率光刻膠與先進(jìn)封裝光刻膠產(chǎn)品關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)項(xiàng)目和ArF光刻膠產(chǎn)品的開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目，也是第一家ArF光刻膠通過國內(nèi)客戶產(chǎn)品驗(yàn)證的公司，其他國內(nèi)企業(yè)尚處于研發(fā)和驗(yàn)證階段。半導(dǎo)體材料市場較為分散，硅片為單一最大品類半導(dǎo)體材料種類繁多，包括硅片、電子特氣、掩模版、光刻膠、濕電子化學(xué)品、拋光液、拋光墊、靶材等。據(jù)SEMI數(shù)據(jù)顯示，硅片為半導(dǎo)體材料領(lǐng)域規(guī)模最大的品類之一，市場份額占比達(dá)32．9%，排名第一，其次為氣體，占比約14．1%，光掩模排名第三，占比為12．6%。此外，拋光液和拋光墊、光刻膠配套試劑、光刻膠、濕化學(xué)品、濺射靶材的占比分別為7．2%、6．9%、6．1%、4%和3%。濕電子化學(xué)品：半導(dǎo)體制造材料關(guān)鍵一環(huán)濕電子化學(xué)品貫穿整個(gè)芯片制造流程，是重要的晶圓制造材料。濕電子化學(xué)品又稱工藝化學(xué)品，是指主體成分純度大于99．99%，雜質(zhì)離子和微粒數(shù)符合嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)的化學(xué)試劑。在IC芯片制造中，濕電子化學(xué)品常用于清洗、光刻和蝕刻等工藝，可有效清除晶圓表面殘留污染物、減少金屬雜質(zhì)含量，為下游產(chǎn)品質(zhì)量提供保障。在半導(dǎo)體制造工藝中主要用于集成電路前端的晶圓制造及后端的封裝測試，用量較少，但產(chǎn)品純度要求高、價(jià)值量大。（一）濕電子化學(xué)品種類眾多，硫酸和雙氧水占比較高根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域的不同，濕電子化學(xué)品可分為通用化學(xué)品和功能性化學(xué)品。其中通用化學(xué)品指主體成分純度大于99．99%、雜質(zhì)離子含量低于PPM級(jí)和塵埃顆粒粒徑在0．5μm以下的單一高純?cè)噭?。功能濕電子化學(xué)品指可通過復(fù)配滿足制造中特殊工藝需求、達(dá)到某些特定功能的配方類和復(fù)配類液體化學(xué)品。其中通用化學(xué)品廣泛應(yīng)用于IC芯片、液晶顯示面板和LED制造領(lǐng)域，包括氫氟酸、硫酸、磷酸、鹽酸、硝酸、乙酸等。功能性濕電子以光刻膠配套試劑為代表，包括顯影液、漂洗液、剝離液等。（二）全球市場空間超50億美元，國內(nèi)增速更快受益于三大下游市場擴(kuò)容，濕電子化學(xué)品需求量有望實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定增速。近年來，半導(dǎo)體、顯示面板、光伏三大板塊下游市場規(guī)模不斷擴(kuò)大，產(chǎn)業(yè)迎來高速發(fā)展，帶動(dòng)濕電子化學(xué)品市場規(guī)模平穩(wěn)增長。據(jù)智研咨詢數(shù)據(jù)，2020年全球濕電子化學(xué)品市場規(guī)模為50．84億美元，受疫情影響略有下滑。國內(nèi)濕電子化學(xué)品市場規(guī)模于2020年達(dá)到100．6億元，同比增長9．2%。中低端領(lǐng)域國產(chǎn)轉(zhuǎn)化率較高，產(chǎn)業(yè)升級(jí)主要面向G4-G5級(jí)產(chǎn)品。國際半導(dǎo)體設(shè)備和材料組織（SEMI）于1975年制定了國際統(tǒng)一的濕電子化學(xué)品雜質(zhì)含量標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)下，產(chǎn)品級(jí)別越高，所對(duì)應(yīng)的集成電路加工工藝精細(xì)度程度越高，制程越先進(jìn)。半導(dǎo)體領(lǐng)域?qū)耠娮踊瘜W(xué)品的純度要求較高，集中在G3、G4級(jí)水平，且晶圓尺寸越大對(duì)純度的要求越高，12英寸晶圓制造一般要求G4級(jí)以上水平。目前國外主流濕電子化學(xué)品企業(yè)已實(shí)現(xiàn)G5級(jí)標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品的量產(chǎn)。國內(nèi)市場半導(dǎo)體領(lǐng)域的濕電子化學(xué)品，G2、G3級(jí)中低端產(chǎn)品進(jìn)口轉(zhuǎn)化率高，因?yàn)榇思夹g(shù)范圍內(nèi)國產(chǎn)產(chǎn)品本土化生產(chǎn)、性價(jià)比高、供應(yīng)穩(wěn)定等優(yōu)勢較為突出。G4、G5級(jí)高端產(chǎn)品仍有較大進(jìn)口替代空間，為未來主要升級(jí)方向。（三）純化和復(fù)配為濕電子化學(xué)品核心，半導(dǎo)體要求最高集成電路對(duì)超凈高純?cè)噭┘兌鹊囊蠓浅８?。按照SEMI等級(jí)的分類，G1級(jí)屬于低檔產(chǎn)品，G2級(jí)屬于中低檔產(chǎn)品，G3級(jí)屬于中高檔產(chǎn)品，G4和G5級(jí)則屬于高檔產(chǎn)品。集成電路用超高純?cè)噭┑募兌纫蠡炯性贕3、G4級(jí)水平，中國的研發(fā)水平與國際仍存在較大差距。濕電子化學(xué)品技術(shù)制造復(fù)雜，且品類眾多，每種產(chǎn)品的制備要求各不相同，無法設(shè)計(jì)加工通用設(shè)備。企業(yè)必須根據(jù)不同品種的特性來確定適合的工藝路徑，設(shè)計(jì)加工所需的設(shè)備，因此顯著提升了制造成本和供應(yīng)難度。研發(fā)能力及技術(shù)積累。濕電子化學(xué)品的生產(chǎn)技術(shù)包括混配技術(shù)、分離技術(shù)、純化技術(shù)以及與其生產(chǎn)相配套的分析檢驗(yàn)技術(shù)、環(huán)境處理與監(jiān)測技術(shù)等。以上技術(shù)都需要企業(yè)具備研發(fā)能力和一定的技術(shù)積累。同時(shí)，下游產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝和專用性需求不盡相同，這需要企業(yè)有較強(qiáng)的配套能力和一定的時(shí)間去掌握核心的配方工藝以滿足不同產(chǎn)品的需求。（四）外企壟斷高端濕電子化學(xué)品市場，國內(nèi)廠商有所突破日韓企業(yè)長期壟斷G4及以上級(jí)別高端市場。國際市場上G4及其以上級(jí)別的高端產(chǎn)品多數(shù)被歐美、日本、韓國等海外公司壟斷。2019年海外市場份額合計(jì)達(dá)到98%。根據(jù)新材料在線數(shù)據(jù)，德國巴斯夫；美國亞什蘭化學(xué)、Arch化學(xué)；日本關(guān)東化學(xué)、三菱化學(xué)、京都化工、住友化學(xué)、和光純藥工業(yè)；中國臺(tái)灣鑫林科技