半導體材料市場在2021年突飛猛進。收入增長15.9%,達到643億美元,超過了此前在2020年創下555億美元的市場高點。中國大陸2021年半導體材料的市場約為119.3億美元,同比增21.9%。
市場規模一路飛漲,來自于材料生產的大量增加。同時,半導體材料產量也反映到半導體制造鏈條上,拉動了半導體晶圓制造的持續擴產、走向高端。
材料產業項目遍地開花
選擇與當地合作成為許多半導體企業發展的新選擇,半導體材料因其基礎和不可或缺也成為當地選擇招商入駐的重要考量。
2月,上海新陽與合肥新站高新技術產業開發區管委會簽署了《投資合作協議書》,計劃在后者轄區內投資建設公司第二生產基地二期項目。該項目總投資約3.2億元,占地40畝,主要從事芯片清洗液、研磨液系列等集成電路關鍵工藝化學材料產品的研發、生產和銷售。預計于2024年實現量產,2030年實現滿產,年產值約5億元。
同時,上海新陽發布另一則公告稱,其與上海新暉資產管理有限公司、上海安鈰半導體科技有限公司簽署了《股權轉讓協議》。公司以3300萬元受讓上海暉研材料科技有限公司100%的股權。上海暉研主要進行半導體芯片生產制程用的研磨液的研發。
2月28日,雅克科技發布公告稱,公司全資子公司華飛電子擬與湖州南太湖新區管理委員會簽署《合作協議書》,在湖州南太湖新區投資建設“年產3.9萬噸半導體核心材料項目”。據悉,“年產3.9萬噸半導體核心材料項目”總投資約15億元,總用地約82畝,分三期建設。項目擬引進當前國際最先進的生產線和生產工藝,全部建成后將形成年產3.9萬噸半導體核心材料項目的生產能力,產品可實現替代進口。
2010年上市的雅克科技主營業務為助燃劑,后通過并購逐步實現戰略轉型,2016年公司直接以2億元對價收購了華飛電子100%的股權,首次切入了半導體封裝材料領域。華飛電子在2016年至2018年間順利完成了業績承諾,同步實現了公司營收規模及盈利的加速擴張。
嘗到并購擴張甜頭的雅克科技從2017年開始先后收購成都科美特及江蘇先科及收購韓國UP Chemical等公司,公司由此正式跨界半導體材料領域。目前,雅克科技半導體材料業務主要包括半導體前驅體材料、旋涂絕緣介質(SOD)、電子特氣和硅微粉等產品類別,覆蓋了芯片制造和封裝環節。2020年雅克科技半導體材料業務中,半導體化學材料、電子特種氣體、球形硅微粉依次實現7.53億、3.73億、1.78億的營收規模,占全公司業務總營收的57.36%。而根據雅克科技2021年半年報顯示,光刻膠及配套試劑與半導體化學材料營收已占公司總營收比重超過50%。
針對本次的半導體項目,雅克科技稱今年年底光刻膠產品將全面滿產,前驅體產品中有一個產品由于韓國場地限制已經滿產,已在國內進行產能擴建。由于客戶和相關需求的增多,上游材料的合成能力達到瓶頸,因此公司半導體材料項目工廠建設完成投產后能快速滿足相關需求。另外,本次安家的湖州南太湖新區是經浙江省人民政府批準設立的省級新區、四大新區之一,將重點發展先進制造、數字經濟、生物醫藥、現代金融、旅游康養、商務會展、文化創意等綠色低碳循環產業。
3月5日,吉林省同芯積體電路材料股份有限公司與二道區政府簽訂了第三代半導體產業園項目協議。據悉,第三代半導體產業園項目計劃投資60億元,將著眼于吉林省汽車芯片配套、新能源汽車充電設施配套、陸上風光三峽配套等領域,投產后將建設年產2.5萬顆六英寸碳化硅晶錠及相關延鏈產品的生產線,為汽車、軌道客車、光學設備等產業產品配套打下堅實基礎。項目達產后,預計年產值可達58億元。本次,企業和當地政府合作,將要在長春打造國內最大的第三代化合物半導體襯底材料生產基地,填補長春市乃至吉林省在該領域的空白。
長春擁有中國重要的汽車制造基地。本次吉林同芯的項目計劃投資60億元,市場定位為汽車、軌道客車、光學設備等產業配套產品。第三代半導體產業園項目完成后,將提供汽車電子配套產品開發。
2021年是半導體材料爆發之年,其中更以第三代半導體材料擴張兇猛。第三代半導體在高溫、強輻射、大功率等特殊場景中的優勢顯著。據半導體產業縱橫不完全統計,2018年以來,碳化硅落地項目從2個(中科院、山東天岳)到2019年的12個,再到2020年的18個。今年,除了落地項目之外,碳化硅半導體的投融資事件急劇上升,成為爆發之年。同時,此前建設的工廠、產線等部分已經開始投產。
2021年碳化硅熱點事件(不完全統計)
光刻膠方面,晶瑞電材于2月17日宣布開始建設“眉山二期年產1200噸集成電路關鍵電子材料項目”,預計于2022年10月建成投產,該項目將新增1200噸/年半導體用負性光刻膠產能和1000噸/年光刻膠中間體產能。彤程新材控股子公司北京科華于2021年11月宣布了與杜邦在半導體光刻膠方面的合作計劃。此外,彤程新材旗下另一全資子公司彤程電子在上海金山化工園區投資建設的年產1.1萬噸光刻膠產能項目也預計于2022年年內逐步建成投產,該項目將新增10000噸/年面板光刻膠、1000噸/年半導體光刻膠和2萬噸/年配套試劑產能。
材料對晶圓制造的作用
多方數據表明,雖然去年第四季度供需失衡還沒有緩解,但是半導體晶圓代工龍頭產線已經是滿載狀態。根據晶圓制造公司的預測,2022年后半期產能擴張將陸續落地。2022 年前半期行業供需失衡預計仍將延續,帶動晶圓代工業務均價及營收上行。
半導體材料是芯片制造的基石,其發展變動沿產業鏈傳導至芯片制造。同時,芯片制造工序中各單項工藝均配套相應材料,因此需要不同種類的材料。
先來看硅片,硅片是集成電路中占比最大的材料占到了35-38%之間,而且90%以上的芯片和傳感器是基于半導體單晶硅片制成,它支撐整個半導體產業和電子產品市場發展與革新。
在降本增效的大趨勢下,下游組件企業對大尺寸硅片需求旺盛,大尺寸硅片將在2022年迎來大規模出貨。業內預測,12英寸及更大直徑硅片和薄片化將是硅片各技術發展的重點方向。
來源:TrendForce
2021年新增產能聚焦于90/65/55nm制程,而2022年新增產能將聚焦于更尖端的28/22nm。其中,12英寸晶圓作為晶圓廠擴產的主要方向,在目前全球缺芯的情況下, 產能預計將在未來幾年實現較快增長,據TrendForce數據,2019-2023年全球12英寸晶圓產能CAGR將達12%。
根據公開數據顯示,我國目前12英寸晶圓產線共41條。其中,處于規劃階段的共7條,在建階段的共14條,擴產階段的共12條。華潤微等將提高12英寸的晶圓產能。
來源:東亞前海證券研究所
再來看晶圓制造材料,根據芯片制造過程劃分,半導體材料主要分為制造材料和封裝材料。半導體材料的發展也會推動高端芯片穩定出貨。根據SEMI報告,2020年晶圓制造材料規模349億美元,約占半導體材料規模63%,晶圓制造材料中工藝化學品約占6%,其中光刻膠及試劑、工藝化學品和CMP拋光材料增長最為強勁。這幾類都屬于濕電子化學品。
來源:安信證券中心
濕電子化學品屬于半導體材料中的制造材料,是集成電路產業發展所需的“水”和“空氣”,目前國產材料在國內半導體制造環節的使用率不足15%,先進工藝制程和先進封裝領域的半導體材料國產化率更低。不同集成電路制程工藝中必須使用不同規格的半導體材料,其中,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。集成電路對濕電子化學品的純度要求較高,基本集中在G3以上水平,晶圓尺寸越大對純度要求越高,12英寸晶圓制造一般要求G4以上水平;分立器件對濕電子化學品純度的要求略低于集成電路,基本集中在G2級水平。
在濕電子化學品中,我國形成了一批以達諾爾、晶瑞電材、江化微、格林達、上海新陽、中巨芯為代表的濕電子化學品材料優秀公司。
江化微表示,2022年公司將把G2至G4產品的成功經驗延伸到G5等級產品,真正實現行業高階濕電子化學品的國產化。去年,達諾爾總投資2億元的30萬噸超純電子化學品項目舉行奠基儀式,將服務長江存儲、京東方等重要客戶。2月18日,中巨芯科技股份有限公司華中基地在潛江開工,該項目總投資13.8億元,建設年產19.6萬噸超純電子化學品基地,用于集成電路的制造,目前該公司正在沖刺科創板,其客戶涵蓋了SK 海力士、臺積電、德州儀器、中芯國際等。
半導體材料正迎來量質齊升的爬升階段,有技術有客戶。中國半導體材料行業實為“長坡厚雪”,還有很大的深挖空間。