半導(dǎo)體材料行業(yè)深度報告擴(kuò)產(chǎn)高峰替代加速國產(chǎn)材料迎發(fā)展良機(jī)

半導(dǎo)體材料行業(yè)深度報告-擴(kuò)產(chǎn)高峰替代加速國產(chǎn)材料迎發(fā)展良機(jī)1、國內(nèi)晶圓廠擴(kuò)產(chǎn)高峰+國產(chǎn)替代加速，半導(dǎo)體材料廠商迎黃金發(fā)展期1.1、半導(dǎo)體材料：產(chǎn)業(yè)鏈的重要支撐環(huán)節(jié)半導(dǎo)體材料為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈條中重要的支撐環(huán)節(jié)。半導(dǎo)體材料，顧名思義，指的是半導(dǎo)體制造加工過程中所用到的各種材料產(chǎn)品，其應(yīng)用場景與半導(dǎo)體設(shè)備高度相似，兩者都是晶圓制造和封測環(huán)節(jié)所不可缺少的產(chǎn)品，也均為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的重要支撐環(huán)節(jié)。但同時兩者又有著各自鮮明的特點(diǎn)和屬性。一方面，半導(dǎo)體設(shè)備一般是在晶圓廠新建產(chǎn)線或產(chǎn)能擴(kuò)充時會有較為集中的采購，其市場與下游客戶的資本開支密切相關(guān)，是晶圓產(chǎn)能得以擴(kuò)充新增的重要先決條件；而半導(dǎo)體材料作為制造環(huán)節(jié)的消耗品，其市場則主要跟隨晶圓制造的產(chǎn)能及其利用率的變化而變化，因此隨著晶圓廠資本開支的落地以及產(chǎn)能的增加，對于半導(dǎo)體材料的用量通常有著持續(xù)性的拉動。因此半導(dǎo)體材料市場相對來說有著更好的持續(xù)性和更弱的波動性。近兩年下游汽車電子、5G等多領(lǐng)域需求高景氣，因此隨著全球主要晶圓廠存量產(chǎn)能利用率保持高位以及新增產(chǎn)能逐漸釋出，全球半導(dǎo)體材料市場規(guī)模也實(shí)現(xiàn)較好增速。據(jù)SEMI數(shù)據(jù)，2021年全球半導(dǎo)體材料市場規(guī)模達(dá)到643億美元，同比增長16%，創(chuàng)歷史新高。具體來看，半導(dǎo)體材料主要分為前道晶圓制造材料和后道封裝材料，其中晶圓制造材料市場近年增長更為迅速、規(guī)模占比也更大，2020年達(dá)到349億美元，而封裝材料也占有較大市場，2020年超過200億美元。此外，半導(dǎo)體材料不同于半導(dǎo)體設(shè)備的另一點(diǎn)在于，半導(dǎo)體設(shè)備雖然根據(jù)工序不同也有較多種類，包括光刻機(jī)、刻蝕設(shè)備、各種沉積設(shè)備等，但整體上在機(jī)械、自動化、軟件等方面都有較強(qiáng)協(xié)同性和共通性，其橫向延展可能性更高，因此全球龍頭廠商通常在多個細(xì)分設(shè)備產(chǎn)品線都有良好布局，AMAT、LamResearch、TEL等廠商均是多領(lǐng)域頭部廠商，而從整個半導(dǎo)體設(shè)備市場來看也是主要集中于數(shù)家頭部廠商。我們統(tǒng)計(jì)了全球頭部設(shè)備廠商2021年的銷售額情況，前五大廠商便合計(jì)達(dá)到了約871億美元，結(jié)合SEMI統(tǒng)計(jì)的2021年全球半導(dǎo)體設(shè)備市場約1026億美元的規(guī)模，即使考慮到廠商銷售額中含有部分配件/服務(wù)收入以及非半導(dǎo)體領(lǐng)域收入，其整體集中度也是相當(dāng)之高。而半導(dǎo)體材料作為晶圓制造過程中用到的各種消耗材料的統(tǒng)稱，其品類極多，包含硅片、光刻膠、電子氣體、濕電子化學(xué)品、濺射靶材等等，不同材料間的生產(chǎn)制造和技術(shù)原理差異較大，其共通性相對更弱，材料廠商的橫向拓展性也相對沒有那么強(qiáng)。同時，這也構(gòu)成了半導(dǎo)體材料行業(yè)的重要壁壘，龍頭廠商確立細(xì)分領(lǐng)域優(yōu)勢后相對比較穩(wěn)固。因此，半導(dǎo)體材料市場更多呈現(xiàn)出細(xì)分領(lǐng)域市場相對集中、但不同細(xì)分領(lǐng)域龍頭廠商不盡相同的格局情況。1.2、全球主要晶圓廠積極擴(kuò)產(chǎn)，材料市場有望持續(xù)增長半導(dǎo)體行業(yè)結(jié)構(gòu)性景氣持續(xù)，全球市場規(guī)模有望再創(chuàng)新高。2021年，得益于汽車電子、5G、IoT等下游需求高景氣，行業(yè)整體供給偏緊，全球半導(dǎo)體市場規(guī)模同比大增26%，達(dá)到創(chuàng)紀(jì)錄的5560億美元。展望2022年，汽車電子、云計(jì)算等細(xì)分領(lǐng)域持續(xù)高景氣，有望帶動市場規(guī)模繼續(xù)成長，超過6000億美元。全球主要IC制造廠展望樂觀，積極進(jìn)行產(chǎn)能擴(kuò)充。雖然部分芯片供給緊缺情況逐漸緩解，但主要晶圓廠判斷行業(yè)整體供需依然偏緊，因此紛紛宣布了積極的擴(kuò)產(chǎn)規(guī)劃和資本開支計(jì)劃。如代工龍頭看好5G、HPC、汽車電子的長期增長趨勢，在全球范圍內(nèi)積極擴(kuò)產(chǎn)，2022年的資本開支指引也在去年300億美元的高基數(shù)上進(jìn)一步顯著提高，達(dá)到400-440億美元。因此，未來隨著全球主要晶圓廠資本開支逐漸落地、新增產(chǎn)能逐步釋放，晶圓制造過程中所耗用的各種半導(dǎo)體材料用量也將受到持續(xù)性的拉動，市場規(guī)模有望持續(xù)較快增長。1.3、國內(nèi)擴(kuò)產(chǎn)高峰疊加替代加速，國產(chǎn)供應(yīng)商迎黃金發(fā)展期中國大陸的晶圓廠/存儲廠隨著技術(shù)逐漸突破，近年更是積極進(jìn)行產(chǎn)線建設(shè)。分地區(qū)來看，中國大陸是近年半導(dǎo)體材料市場增長最快的地區(qū)，2016-2021年復(fù)合增速高達(dá)11.9%。其中2021年大陸市場強(qiáng)勁增長22%，達(dá)到119億美元，市場規(guī)模僅次于中國臺灣地區(qū)。尤其是2020年以來，隨著國內(nèi)領(lǐng)先晶圓廠/存儲廠實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)突破，其擴(kuò)產(chǎn)更是處于高峰期。我們統(tǒng)計(jì)了國資背景主要晶圓廠/存儲廠的擴(kuò)產(chǎn)規(guī)劃，12寸邏輯代工及IDM產(chǎn)能將從2021年底的40多萬片/月提升至2024年底的超過130萬片/月；國資3DNAND和DRAM存儲廠的總產(chǎn)能也將從2021年底的16萬片/月提升至2024年底的約50萬片/月，均有顯著提升。隨著國資背景晶圓廠/存儲廠擴(kuò)充產(chǎn)能的落地，國內(nèi)半導(dǎo)體材料市場需求也將得到顯著拉動，繼續(xù)保持明顯高于全球的增速，進(jìn)而為國內(nèi)的半導(dǎo)體材料廠商帶來豐厚的成長土壤。除國內(nèi)市場本身的較快增速外，自主可控進(jìn)程的加速更是進(jìn)一步為國產(chǎn)供應(yīng)商帶來了前所未有的發(fā)展良機(jī)。近年中美貿(mào)易關(guān)系存在不確定性，美國先后對華為、等國產(chǎn)廠商逐步加大制裁，使得國內(nèi)半導(dǎo)體行業(yè)意識到了產(chǎn)業(yè)鏈自主可控的必要性，紛紛加速國產(chǎn)替代進(jìn)程。從材料供應(yīng)角度，晶圓制造從硅片制造到前道的光刻、刻蝕、沉積、拋光、清洗再到后道封測等各個環(huán)節(jié)都會用到各式各樣的半導(dǎo)體材料。而目前多數(shù)細(xì)分領(lǐng)域，如硅片、光刻膠等產(chǎn)品，越是先進(jìn)的制程節(jié)點(diǎn)，其供應(yīng)便越是依賴于海外進(jìn)口，國內(nèi)廠商份額相對還較小。隨著國內(nèi)晶圓廠/存儲廠加速推進(jìn)供應(yīng)鏈的國產(chǎn)化進(jìn)程，為國產(chǎn)供應(yīng)商提供了導(dǎo)入和試錯的機(jī)會，優(yōu)質(zhì)廠商面臨著客戶突破和份額提升的黃金發(fā)展期，疊加國內(nèi)市場本身的較快增速，半導(dǎo)體材料細(xì)分領(lǐng)域龍頭廠商有望迎來訂單和業(yè)績的加速釋放期，迎來快速成長。2、硅片：芯片制造基礎(chǔ)材料，半導(dǎo)體材料最大單一市場2.1、硅片：晶圓制造關(guān)鍵/基礎(chǔ)原材料，大尺寸化趨勢持續(xù)半導(dǎo)體硅片是生產(chǎn)集成電路、分立器件、傳感器等半導(dǎo)體產(chǎn)品的關(guān)鍵材料，是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈基礎(chǔ)性的一環(huán)。目前絕大多數(shù)半導(dǎo)體產(chǎn)品仍使用硅基材料制造，在硅片基礎(chǔ)上經(jīng)過光刻、刻蝕、沉積、拋光及清洗等工序的多次反復(fù)進(jìn)行，并經(jīng)切割、封測等環(huán)節(jié)后便形成了具有特定結(jié)構(gòu)和功能的芯片。而從硅片本身的制造工藝來講，首先是要將多晶硅原材料以一定的工藝制備為符合要求的單晶硅錠。單晶硅錠的制備也是影響硅片質(zhì)量的重要工序，目前主要有直拉法和區(qū)熔法兩種長晶方式，兩種方式各有優(yōu)劣。區(qū)熔法雖然制備的硅片具有更高的純度，但由于效率較低、成本較高，因此目前僅應(yīng)用于部分功率器件，因此直拉法占據(jù)了硅片制備的絕大多數(shù)比例。而通過直拉法或區(qū)熔法生長出符合要求的單晶硅錠后，還需要過再經(jīng)切割、倒角、激光打碼、研磨、清洗、刻蝕、拋光、外延等加工步驟后，形成單晶硅片，這些加工過程對于硅片的平整度、厚度及其均勻性都有著重要影響。硅片可劃分為正片和控?fù)跗?測試片，其中正片指的是用于正式生產(chǎn)的、最終形成晶圓成品的硅片，具體又包括拋光片和在拋光片基礎(chǔ)上進(jìn)一步處理形成的外延片、退火片等，各自具有不同的特性和應(yīng)用；而控?fù)跗?測試片則指的是用于測試、暖機(jī)、工藝調(diào)整、監(jiān)測穩(wěn)定性等用途的硅片，通常其品質(zhì)要求和價值量相較正片都會更低一些。因此，一般單晶硅棒中間較好的部分會用來制作正片，而兩側(cè)品質(zhì)相對較差的頭尾部分則可用來制作控?fù)跗?測試片。另外，硅片在制造過程中需要摻雜元素（通常為硼族或磷族元素）以實(shí)現(xiàn)特定的電學(xué)特性，而根據(jù)摻雜濃度不同則可以分為輕摻硅片和重?fù)焦杵?，通常摻雜濃度越高，則硅拋光片電阻率越低。目前輕摻硅片廣泛應(yīng)用于存儲、邏輯IC等各個領(lǐng)域芯片制造，輕摻拋光片可以直接用于芯片生產(chǎn)，因此通常對晶體原生缺陷要求極高，同時也可以進(jìn)一步生成外延層后再用于IC制造；而重?fù)焦杵饕糜诠β?、電源管理芯片等領(lǐng)域，且通常需制成外延片后用于芯片制造，由于有外延層存在因此對晶體缺陷要求相對較低。從結(jié)構(gòu)上來說，重?fù)降膽?yīng)用僅局限于特定領(lǐng)域，占比有限；輕摻則占到了硅片市場的絕大多數(shù)比例，尤其在邏輯、存儲等領(lǐng)域都是絕對主流。而按照尺寸劃分，硅片又包括4-12英寸等不同尺寸的硅片，總體上隨著歷史演進(jìn)朝著大尺寸化趨勢發(fā)展，主要是由于更大尺寸硅片擁有更高的切割效率，且在沉積-光刻-刻蝕-清洗等工藝流程基本不變的情況下，單個芯片平均的生產(chǎn)時間縮短，因此大尺寸硅片擁有更佳的經(jīng)濟(jì)效益。目前8英寸和12英寸是較為主流的硅片尺寸。從制程節(jié)點(diǎn)角度，目前90nm及以下制程主要使用12英寸硅片，90nm以上的制程主要使用8英寸及以下尺寸硅片。隨著芯片制程整體不斷微縮化，12英寸占比持續(xù)提升；而由于PMIC、功率等部分成熟制程產(chǎn)品仍有較大比例在使用8英寸硅片，因此其也占有一定的比例；此外6英寸及以下尺寸硅片占比已相對較小，主要用于功率等細(xì)分領(lǐng)域。2.2、晶圓制造最大單一材料市場，高景氣有望持續(xù)硅片作為芯片制造的基礎(chǔ)性材料，是晶圓制造材料中成本占比最大的原材料，近年半導(dǎo)體硅片市場規(guī)模都在百億美元以上，2021年則是同比增長10%以上，達(dá)到126億美元。而從硅晶圓出貨面積來看，SEMI預(yù)計(jì)在經(jīng)過2021年的顯著增長后，在下游需求帶動下未來幾年仍會保持穩(wěn)定增長。按硅片尺寸來看，據(jù)硅片龍頭廠商SUMCO數(shù)據(jù)，2021Q4全球8英寸硅片出貨量約在600萬片/月，12英寸硅片出貨量則在750萬片/月左右，并預(yù)計(jì)在5G、HPC、汽車電子等下游領(lǐng)域帶動下，以先進(jìn)制程節(jié)點(diǎn)為代表的12英寸硅片需求將保持快速增長，預(yù)計(jì)到2025年將超過1000萬片/月。而在汽車電動化智能化快速推進(jìn)的背景下，功率、模擬等半導(dǎo)體產(chǎn)品需求預(yù)計(jì)也將保持高景氣，其硅片需求增長很大程度上集中在8英寸硅片上，因此8英寸硅片需求也有望保持穩(wěn)定增長。在硅片需求持續(xù)較快增長的情況下，硅片行業(yè)在2021年整體處于供應(yīng)緊張的狀態(tài)，各尺寸硅片價格均有明顯漲幅，其中尤以12英寸硅片為甚。展望未來，由于主要硅片廠前期并無新建產(chǎn)線規(guī)劃，而龍頭廠商Siltronic、SUMCO和環(huán)球晶圓在2021年以來宣布的新建產(chǎn)線最快也需要2023年下半年左右才能投產(chǎn)，在此之前產(chǎn)能增幅有限。因此硅片供需偏緊的情況至少今明年仍將持續(xù)，環(huán)球晶圓也稱，包括擴(kuò)產(chǎn)、去瓶頸產(chǎn)能在內(nèi)，至2024年的產(chǎn)能均已賣光。因此我們判斷硅片產(chǎn)品價格有望保持高位。2.3、海外廠商主導(dǎo)市場，國內(nèi)廠商逐漸突破硅片作為半導(dǎo)體產(chǎn)品制造的關(guān)鍵材料和基礎(chǔ)性材料，有著極為嚴(yán)苛的性能和參數(shù)要求。首先從純度上來講，半導(dǎo)體硅片要提純達(dá)到至少9N-11N（即99.9999999%至99.999999999%）的級別；同時，在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中還要盡可能地減少晶體缺陷，并有效控制晶體中的雜質(zhì)含量，尤其是氧、碳含量（如氧含量是決定半導(dǎo)體硅片質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一）；然后，在切割、研磨、拋光等加工環(huán)節(jié)需要保證表面厚度和平整度的均勻性、一致性，并獲得平坦度高、顆粒少與表面形貌優(yōu)良的產(chǎn)品。而從規(guī)模量產(chǎn)的角度，廠商還需要滿足更多要求，以單晶生長環(huán)節(jié)為例，廠商要最大程度降低對操作工人的依賴，保證拉制晶體質(zhì)量的重復(fù)性、穩(wěn)定性和一致性，并盡可能提高產(chǎn)出良率，降低單晶生長成本。目前半導(dǎo)體硅片行業(yè)格局集中，主要由信越化學(xué)（日本）、SUMCO（日本）、環(huán)球晶圓（中國臺灣）、Siltronic（德國）、SKSiltron（韓國）五大家主導(dǎo)，合計(jì)占據(jù)約九成市場份額。此外，Soitec占據(jù)5.7%份額，并在SOI硅片市場處于全球領(lǐng)先地位，而中國大陸的份額也持續(xù)提升，位居全球第七。國內(nèi)市場目前整體上仍十分依賴于海外進(jìn)口，尤其是在壁壘更高的大尺寸硅片領(lǐng)域，具體來看，國產(chǎn)廠商在6英寸及以下硅片已實(shí)現(xiàn)較好的技術(shù)覆蓋和國產(chǎn)化率，而在8英寸硅片尚有巨大的替代空間，在12英寸硅片真正實(shí)現(xiàn)正片規(guī)模量產(chǎn)的更是只有等個別廠商。因此，國內(nèi)大尺寸硅片領(lǐng)域國產(chǎn)替代空間巨大，而隨著下游快速擴(kuò)產(chǎn)以及積極推進(jìn)國產(chǎn)化，國內(nèi)硅片廠商面臨發(fā)展良機(jī)。我們看到國產(chǎn)優(yōu)質(zhì)硅片廠商正持續(xù)取得技術(shù)和客戶突破，如滬硅產(chǎn)業(yè)成功實(shí)現(xiàn)12英寸正片規(guī)模量產(chǎn)，切入多家國內(nèi)頭部晶圓廠/存儲廠客戶并取得高份額，、等優(yōu)質(zhì)廠商也在持續(xù)推進(jìn)新產(chǎn)品的驗(yàn)證和量產(chǎn)，有望實(shí)現(xiàn)份額快速提升、帶動業(yè)績快速成長。2.4、國產(chǎn)優(yōu)質(zhì)硅片廠商梳理2.4.1、：國產(chǎn)硅片龍頭，12英寸產(chǎn)能快速釋放由國盛集團(tuán)、大基金、新微集團(tuán)（實(shí)控人為中科院微系統(tǒng)所）等設(shè)立，通過控股新傲科技（最早也由微系統(tǒng)所發(fā)起設(shè)立）、上海新昇、芬蘭Okmetic（原全球第七大硅片廠商），實(shí)現(xiàn)了12英寸拋光片及外延片、8英寸及以下拋光片/外延片和8英寸及以下SOI硅片等產(chǎn)品的覆蓋，成為國內(nèi)半導(dǎo)體硅片領(lǐng)域龍頭廠商。在國內(nèi)8英寸及以下硅片處于技術(shù)和規(guī)模領(lǐng)先地位，尤其在SOI硅片是國內(nèi)少有具備生產(chǎn)能力的，此外更是國內(nèi)極為少有12英寸正片規(guī)模量產(chǎn)的廠商，客戶包括、、格羅方德、、Towerjazz等國際芯片廠商以及

、華虹宏力、華力微電子、長江存儲、武漢新芯、長鑫存儲、等國內(nèi)主要芯片制造企業(yè)。公司8英寸及以下產(chǎn)品主要由新傲科技和Okmetic兩家子公司生產(chǎn)，目前拋光片、外延片合計(jì)產(chǎn)能超過40萬片/月，SOI硅片產(chǎn)能超過5萬片/月，產(chǎn)能利用率均處于較高狀態(tài)，其中新傲科技SOI硅片仍在產(chǎn)能提升中，此外公司5月公告Okmetic擬投資3.88億歐元擴(kuò)建8英寸拋光片26.1萬片/月產(chǎn)能（一期13.1萬片/月），將進(jìn)一步擴(kuò)大公司在8英寸硅片的收入和份額。2.4.2、：國產(chǎn)重?fù)焦杵瑑?yōu)質(zhì)廠商，不斷拓展能力范圍是國內(nèi)較早從事硅片生產(chǎn)業(yè)務(wù)的廠商之一，經(jīng)過多年發(fā)展，硅片產(chǎn)品類型已實(shí)現(xiàn)從6英寸到12英寸、輕摻到重?fù)?、N型到P型等領(lǐng)域全覆蓋，公司在技術(shù)積累、產(chǎn)能規(guī)模、客戶覆蓋等均處于國內(nèi)領(lǐng)先地位，尤其在重?fù)焦杵I(lǐng)域是國內(nèi)龍頭廠商，客戶已覆蓋ONSEMI、AOS、東芝公司、臺灣半導(dǎo)體、臺灣漢磊等國際知名跨國公司以及、華虹宏力、華潤微電子、等國內(nèi)知名公司。而在12英寸硅片方面，公司也是國內(nèi)少有實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品出貨的廠商，技術(shù)能力覆蓋14nm以上邏輯電路，面向CIS和功率器件產(chǎn)品已大規(guī)模出貨，目前主要銷售產(chǎn)品包括拋光片測試片及外延片正片，同時正在持續(xù)開展客戶送樣驗(yàn)證工作。此外，公司公告擬并購國晶半導(dǎo)體，進(jìn)一步增強(qiáng)公司在輕摻硅片領(lǐng)域的競爭力。在硅片業(yè)務(wù)以外，公司還是國內(nèi)較早從事功率器件業(yè)務(wù)的廠商，產(chǎn)品包括肖特基芯片、MOSFET芯片、TVS芯片等，在光伏領(lǐng)域地位領(lǐng)先，并深耕車規(guī)芯片業(yè)務(wù)，拓