半導體材料是一類具備半導體性能（導電能力介于導體與絕緣體之間，電阻率約在1mΩ·cm～1GΩ·cm范圍 內），一般情況下導電率隨溫度的升高而提高。半導體材料具有熱敏性、光敏性、摻雜性等特點，是用于晶 圓制造和后道封裝的重要材料，被廣泛應用于汽車、照明、家用電器、消費電子、信息通訊等領域的集成電 路或各類半導體器件中。
半導體材料和設備是半導體產業鏈的基石，是推動集成電路技術創新的引擎。晶圓廠必須購買設備和材料并 獲取相應的制程工藝才能正常運作。另一方面，三者相互制約，材料的改進常常需要設備和工藝的同步更 新，才能有效避免木桶效應。
半導體材料：制程升級和晶圓廠擴產，行業高景氣度
半導體材料市場規模龐大，行業景氣度高。2020年全球半導體材料市場規模達到553億美元，近5年 CAGR為5%。半導體材料主要分為晶圓制造材料和封裝材料，2011年晶圓制造材料與封裝材料市場 份額平分秋色，占比均在50%左右。2020年晶圓制造材料占比上升至63.11%，封裝材料下降至 36.89%。
半導體制造材料對比半導體封裝材料：制造材料占比穩步上升
我們認為，在中期維度方面，封裝材料基于更高的國產化率，能夠更早地實現國產替代。同時，國 內封測全球領先，定增擴產明顯，下游驅動更為直接。在長期維度方面，半導體制造材料相較于封 裝材料擁有更高的壁壘和國產化潛力，所以制造材料的長期成長空間更大。
半導體材料市場：種類繁多，單一市場較小
半導體制造材料中，硅片占比最大（約33%），其次是氣體和光刻膠及配套試劑。半導體封 裝材料中，封裝基板占比最大（約40%），其次是引線框架和鍵合線。整體來看，各細分半 導體材料市場普遍較小。
半導體硅片：國內8寸和12寸片加速驗證，未來有望持續高增長
根據Mordor intelligence數據，受疫情影響2020年全球硅片市場規模107.9億美元。隨著未來晶圓 廠新增產能的不斷開出，半導體硅片未來6年年復合增速6.1%，2026年市場將達到154億美元。預 計2021年12寸和8寸片的市占率分別為71.2%和22.8%。
半導體硅片
8寸對比12寸：現在全球市場主流的產品是 200mm（8寸）、300mm（12寸）直徑的半導體硅片，下游芯片制造行業的設備投 資也與200mm和300mm規格相匹配。300mm芯片制造對應的是90nm及以下的工藝制程，200mm芯片制造對 應的是90nm以上的工藝制程。考慮到大部分8寸片產線投產時間較早，絕大多數設備已折舊完畢，因此8寸片對應 的芯片成本較低，在部分領域適用8寸片的綜合成本并不高于12寸片。
競爭格局和市場結構：從2008年起，12寸半導體硅片逐漸成為核心產品，產 2021全球硅片市場結構（按大小） 量呈明顯增長之勢。到2018年，邏輯電路和存儲器占 據了全球半導體市場規模的一半以上，存儲器連續兩年 貢獻了全球半導體市場規模的主要增量。2021年12寸 和8寸硅片預計市場占比分別為71.2%和22.8%。
全球半導體硅片后市展望：缺貨漲價延續
根據信越化學公告，全球半導體硅片出貨量同比和環比都在增長，幾乎所有硅片供應商稼動率都很 高。新增12寸片需求主要來自邏輯用外延片，8寸片由于下游應用（汽車電子等）和全球經濟復蘇， 嚴重短缺。SUMCO公告顯示，21Q4半導體硅片現貨價持續上升，2022-2026年半導體硅片長期協 議價將調漲。我們認為，全球硅片緊缺將至少持續到2023年末。
中國半導體硅片產業鏈：上游原料多依賴進口
中國半導體硅片產業鏈涉及電子級多晶硅制造、半導體硅片制造、半導體器件制造等環節，參與主體主要 類型為半導體硅片制造商，半導體全產業鏈一體化廠商以及多領域布局的半導體材料生產商。
電子氣體：寡頭壟斷下的高增長
依據techcet數據，2020年全球電子氣體市場規模58.5億美元，預計在2025年將超過80億美元， 年復合增速達到6.5%。2020年全球電子特氣市場規模為41.9億美元，預計在2025年將超過60億美 元，年復合增速7.5%左右。2020年全球電子氣體市場中，按價值計算，電子大宗占比28.4%，電子 特種占比71.6%。
中國電子特氣市場：未來持續高增長
電子特氣，即電子特種氣體，是大規模集成電路、平面顯示器件、化合物半導體器件、太陽能電 池、光纖等電子工業生產中不可或缺的基礎和支撐性材料之一。電子特氣在工業氣體中屬于附加 值較高的品種，與傳統工業氣體的區別在于純度更高（如高純氣體）或者具有特殊用途（如參與 化學反應）。
國內電子氣體簡析：砥礪前行
國內特種氣體大多依賴進口，2018年海外大型氣體公司占據了85%以上的市場份額，國產化率不足15%， 進口制約較為嚴重。隨著技術的逐步突破，國內氣體公司在電光源氣體、激光氣體、消毒氣等領域發展迅 速，但與國外氣體公司相比，大部分國內氣體公司的供應產品仍較為單一，純度級別不高，尤其在集成電 路、液晶面板、LED、光纖通信、光伏等高端領域，相關特種氣體產品主要依賴進口。
光刻膠
分類及三大下游應用：光刻膠經過幾十年不斷的發展和進步，應用領域不斷擴大，衍生出非常多的種類，根據應用領域， 光刻膠可分為半導體光刻膠、平板顯示光刻膠和PCB光刻膠，其技術壁壘依次降低。相應地，PCB 光刻膠是目前國產替代進度最快的，LCD光刻膠替代進度相對較快，半導體光刻膠目前國產技術較 國外先進技術差距最大。
KrF、ArF為主流：根據美國半導體產業協會SIA數據，2018年高端ArF干式和浸沒式光刻膠共占42%的市場份額 ，KrF光刻膠和 g 線/i 線光刻膠各占 22%和 24%的市場份額。目前，ArF光刻膠已成為集成 電路制造領域需求量最大的光刻膠產品，隨著未來集成電路產業的進一步發展，ArF和KrF光 刻膠面臨廣闊的市場機遇。
光掩膜版：市場集中度高，國外企業主導
掩膜版是微電子制造中光刻工藝所使用的圖形母版。全球半導體用光掩膜版市場持續增長。根據SEMI數 據統計，2019年全球半導體芯片用掩膜版市場規模41億美元，預計2022年市場規模將達到44億美元。
濕電子化學品：需求以通用濕電子為主
濕電子化學品是電子行業濕法制程的關鍵材料，按用途可分為通用化學品(超凈高純試劑)和功能性化學品(以光刻膠 配套試劑為代表)， 通用濕電子化學品是指在集成電路、液晶顯示器、太陽能電池、LED制造工藝中被大量使用的 液體化學品，主要包括過氧化氫、氫氟酸、硫酸、磷酸、鹽酸、硝酸、氫氧化銨等；功能濕電子化學品是指通過復 配手段達到特殊功能、滿足制造中特殊工藝需求的配方類或復配類化學品，主要包括顯影液、剝離液、清洗液、刻 蝕液等。2019年中國濕電子化學品需求以通用濕電子化學品為主，占據88.2%市場份額。
CMP：國產替代加速推進，CMP材料迎來發展機遇
CMP 拋 光 材 料 包 括 拋 光 液 （ 占 整 個 拋 光 材 料 比 例 約 50%）、拋光墊和鉆石碟。CMP工藝是通過表面化學作用 和機械研磨的技術結合來實現晶圓表面微米/納米級不同材 料的去除，從而達到晶圓表面的高度（納米級）平坦化效 應，使下一步的光刻工藝得以進行。
靶材：國產化率高
依據2020年全球半導體制造材料349億美元規模和靶材3%左右占比計算，2020年全球靶材市 場規模10.5億美元左右。根據techcet數據，2020-2024年全球靶材市場年復合增速5%，預 計2024年全球濺射靶材市場12.8億美元左右。
前驅體：主要應用詳解
前驅體是半導體薄膜沉積工藝的主要原材料，化學性質上半導體前驅體為攜有目標元素，呈 氣態或易揮發液態，具備化學熱穩定性，同時具備相應的反應活性或物理性能的一類物質。
半導體材料對比半導體設備：需求穩健上升
半導體材料作為耗材，每年都有需求，總體穩健上升，波動性和周期性遠低于半導體設備。同時，全球半導 體材料市場規模占半導體市場規模比重較為平穩，維持11%-13%區間水平。（報告來源：未來智庫）
二、驅動半導體材料成長的三大催化劑
半導體材料短期看點：漲價
我們認為半導體的景氣周期存在“設備先行，制造接力，材料缺貨”的普遍規律。考慮到國內晶圓廠已經進 入擴產環節，而且新增產能將于2022年陸續開出。晶圓產能擴充會直接導致上游材料端出現了供不應求的 情況，從而形成周期性的“硅片危機”。全球硅片大廠信越化學已經發布漲價聲明，稱在2021年4月對部分 硅片產品提價。同時，滬硅產業董秘李煒在SEMICON CHINA 2021會議上曾表示目前有部分品類漲價，并 非全部，而公司硅片的訂單已經超過了供給能力。
半導體材料替代邏輯：優先打入晶圓廠新產線
2012-2020年中國半導體材料市場占全球比重穩步增長，從2012年的12.28%增長至2020年的17.7%，中 國大陸排名全球第二。這主要是由于：第一，國內企業技術水平的不斷提升，部分材料已經能實現國產化替 代。第二，半導體材料隨著半導體產業同步向中國發生轉移，中國成為半導體材料主戰場之一。
半導體材料中期看點：驗證加速
一般而言，半導體材料下游認證壁壘高，客戶粘性大。客戶認證壁壘是國內半導體材料發展受 阻的主要因素，企業短期實現壁壘突破存在一定困難，部分企業會通過進行并購快速切入相關 半導體材料領域。目前能夠完全突破壁壘的企業很少，大部分材料細分領域被日韓及歐美地區 企業所把持。
半導體材料長期看點：晶圓產能擴張
我們在前文已經論述了中國半導體材料的營收與中資晶圓廠的產能呈高度正相關，所以中國半導體材料 的長期發展趨勢取決于中資晶圓廠的產能擴充節奏。根據IC insight預計，2020年中國晶圓代工廠市場 規模同比增長26%，達到148.6億美元，本土晶圓廠中芯國際、華虹半導體、武漢新芯總計僅占國內 25%份額，提升空間巨大。同年12月，中國大陸占全球晶圓產能的15.3%，與日本僅差0.5%。
三、半導體材料投資展望
日本半導體材料經驗總結：把握半導體產業轉移機遇
1970年代的日本憑借家電產業的優勢，帶動了半導體技術的整體升級，一批IDM企業隨之崛起，半導 體產業第一次由美國轉向了日本。當時的半導體存儲，特別是DRAM成為了日本第一產業。1986年， 日本半導體芯片占全球份額的40%，在DRAM領域最高則占據了80%份額，成為了全球半導體芯片制造 的重心。
日本半導體材料經驗總結：產官學結合
1970年代，日本通產省和富士通、日立、三菱、日本電氣、東芝成立了VLSI聯合研發體，匯聚全國人才， 產官學合作共同研發。項目總成本是737億日元，其中291億是政府資助，占比39.5%，實施4年期間共獲 得約1000項專利。VLSI計劃的成功使日本在超大規模集成電路領域占得先機，推動了日本RAM的成功。
國家出臺多項政策，大力支持半導體材料
中國半導體材料的快速發展離不開相關產業政策的支持。專項政策及大基金加持助力產業上下游融合，大陸 自主晶圓廠對國產材料的認證意愿增強。同時，大基金二期相較一期，更向半導體制造設備領域和半導體材 料領域傾斜，以帶動整個半導體產業鏈的全面發展。綜上，中國將緊緊把握本輪半導體產業轉移機遇。
半導體封裝材料投資策略
先進封裝延續摩爾定律：摩爾定律的創新過程曾在半導體性能和成本方面取得了巨大的進步：自1975年摩爾定律提出以來， 每片晶圓的晶體管數量增加了近1000萬個，處理器速度提高了10萬倍，每片晶圓的每一晶體管成本 年化復合下降45%。
先進封裝VS傳統封裝：根據Yole數據顯示，全球封裝收入的年復合增速為4%。其中先進封裝市場的年復合增速達7%，到 2025年先進封裝收入將達到422億美元，而傳統封裝的年復合增速僅為2%。此消彼長之下，全球先 進封裝的收入占比將從2014年的38%，預計上漲至2025年的49.4%。
封裝基板：PCB行業在1980年代后，由于IC設計和制造技術按照“摩爾定律”飛速發展，微型半導體元件問世，大規 模集成電路與超大規模集成電路設計出現，高密度多層封裝基板應運而生，使集成電路封裝基板從普通的印 制電路板中分離出來，形成了專有的集成電路封裝基板制造技術。
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。相較于PCB板的線寬/線距50μm/50μm參數，封裝基板可實現線寬/線距<25μm/25μm的參數。 PCB板整體精細化提高的成本遠高于通過封裝基板來互連PCB和芯片的成本。
封裝基板市場
根據Prismark數據，2020年全球封裝基板產值為101.9億美元，同比增長25.2%，未來5年封裝基板的年 復合增速為9.7%，并于2025年實現161.9億美元的產值。深南電路是規模最大的內資封裝基板企業， 2020年其封裝基板業務實現銷售收入為15.44億元，同比增長32.67%，但僅占全球封裝基板的2.94%。
封裝基板始于日本，隨后延伸至韓國和中國臺灣，這三個地區的市占率在90%以上。近年來，日本封裝基 板公司已逐漸退出和縮小規模，主攻高端產品，以Ibiden、Shinko、Kyocera等為代表的日本公司技術實 力非常強，占據著在封裝基板中利潤率最大的CPU封裝所需基板的主要市場，而大批量基板則主要分布在 韓國和中國臺灣。在BGA封裝中，基板成本占比40%-50%；在FC封裝中，基板成本占比70%-80%。
來源：方正證券
