国产半导体存储供应链材料深度解析

导 读

半导体材料行业具有耗材属性，全球市场处于稳步增长趋势，国产各类材料持续突破。短期维度，下游晶圆厂稼动率低点已过，随稼动率回升，材料公司业绩逐步修复，中长期维度，1）晶圆产能持续扩充，材料市场空间高弹性。2）国产供应商料号种类、份额仍有较大完善、提升空间。3）拓宽电子材料品类布局，打开多个增长曲线。因此我们坚定看好国内半导体材料行业。

2024 年全球半导体材料市场规模或将再创新高，达约 730 亿美金。根据 TECHCET数据及预测，尽管 2023 年全球经济放缓缓解了半导体供应链紧张问题，但长期来看全球晶圆厂扩张及新器件技术的应用将持续推动材料市场的增长：2023 年全球半导体材料市场同比下滑 6%，但将在 2024 年同比增长近 7%达到约 730 亿美元；预计 2028 年市场规模将达到 880 亿美元以上。

1

前驱体

1.1 前驱体：先进薄膜沉积工艺核心材料

前驱体主要用于化学气象薄膜沉积工艺，包括 ALD 和 CVD 两种成膜技术。ALD（原子层沉积，Atomic Layer Deposition）是高度精确且可控的薄膜制造工艺。通过将气相前驱体脉冲交替地通入反应器并在沉积基体上吸附、反应而形成薄膜，在前驱体脉冲之间需要用惰性气体对原子层沉积反应器进行清扫，然后循环往复形成多层薄膜。CVD 利用气态物质通过化学反应在基底表面形成固态薄膜。ALD 的特点包括的优点是可以做到精确的薄膜厚度控制，薄膜的均匀性和同质性得到有力保证，具备大面积沉积能力等。CVD 的特点包括成膜速率较高、薄膜纯度高、致密性好、应力小以及表面平滑等。

ALD 具有出色的均匀性、极好的保护性和原子级的光滑度。由于 ALD 是一种利用有序、表面自饱和反应的化学气相薄膜沉积技术。在 ALD 工艺中，每次反应虽然不完全是沉积的单个原子层，但可以非常精确地控制薄膜的厚度，并在晶圆上实现优异的均匀性。此外 ALD 能够制造与晶圆形状高度吻合的薄膜层，而且器件图形的顶部、侧面和底部都沉积相同厚度的膜，这种出色的保形性对于形成高纵横比和 3D 结构至关重要。最后，ALD 产生的膜表面具有易于控制的化学成分，因此可以达到原子级的光滑度。

线宽缩小，深宽比增加，ALD 重要性日益凸显。ALD 最初由芬兰科学家提出并应用于制造多晶荧光材料 ZnS:Mn 和非晶 Al2O3 绝缘膜，主要用于面板制造。然而，由于表面化学过程复杂且沉积速度较慢，在上世纪 80 年代中后期，该技术并没有取得实质性的突破。到了 20 世纪 90 年代中期，随着微电子和深亚微米芯片技术的发展，要求器件和材料的尺寸不断缩小，器件中的深宽比也不断增加，因此所使用的材料厚度降低到几个纳米的数量级。ALD 能够以原子级精度控制薄膜的厚度，同时保持优异的均匀性和覆盖率，满足高度集成的微电子器件对材料性能的严格要求。

制程节点结构升级、存储 3D 堆叠趋势推动前驱体需求。得益于 7nm 以下逻辑产能提升、3D NAND 堆叠层数增加以及 DRAM 制造发展到 EUV 光刻，根据 TECHCET 统计数据，2021 年全球总体原子层沉积（ALD）/化学气相沉积（CVD）前驱体市场同比增长 21％达到 13.9 亿美元，预计在 2022 年增长 12％至近 15.6 亿美元。分品类来看，随着整个产业对 ALD/CVD 工艺新材料需求日益增长，半导体前驱体市场规模持续增长，TECHCET 预计金属类前驱体未来 5 年复合增速为 7%，High K 前驱体 CAGR 5%，介电材料前驱体 CAGR 达到 8%。

HBM 产品加速迭代，前驱体用量提升。自 2014 年首款硅通孔 HBM 产品问世至今，HBM 技术已经发展至第四代，最新的 HBM3 带宽、堆叠高度、容量、I/O 速率等较初代均有多倍提升，HBM 迭代速度加快，SK 海力士于 2021 年 10 月宣布成功开发出容量为 16GB 的 HBM3 DRAM，2022 年 6 月初即宣布量产。2023 年 4 月，SK 海力士官网再次宣布已成功开发出垂直堆叠 12 颗 DRAM 芯片、容量高达 24GB 的 HBM3新品。2023 年 8 月，SK 海力士宣布开发出全球参数最领先的 HBM3e 产品，单颗HBM 容量提升至 HBM3 的 1.5 倍，带宽提升 1.4 倍的同时，功耗为上一代的 0.9 倍（pJ/bit）。2024 年 3 月，SK 海力士开始大规模量产 HBM3e，英伟达 H200 及 GB200均会搭载 HBM3e 产品。SK 海力士预计将会在 2026 年量产下一代 HBM4 产品。随着HBM 堆叠 DRAM 裸片数量逐步增长到 8 层、12 层、16 层，对前驱体材料的需求也将快速增长。

1.2 海外龙头引领全球市场

国外企业深耕领域已久，市场集中度较高。半导体前驱体材料具有技术门槛高、开发难度大的特点，目前全球半导体工艺用的前驱体供应厂商主要为海外企业，主要包括德国默克，法国液化空气，美国英特格，日本 Tri Chemical，韩国 SoulBrain、DNF、Hansol Chemical 等。

国内企业在半导体前驱体材料领域发展较晚，目前国内主要半导体前驱体材料供应商有雅克科技、南大光电、中巨芯等；2022年默克市场份额为 33.48%，液化空气市场份额为 29.6%，SK Material 市场份额近 7%。整体来看，半导体前驱体市场高度集中，全球前三企业市场份额高达 70%；中国作为半导体用前驱体主要市场之一，根据新思界产业研究中心、QY Research统计，2021 年以上三家公司国内合计市占率达 76%，进口替代市场广阔。

HBM 市场三分天下，雅克科技前驱体材料供货龙头。从市场格局来看，HBM 的市场份额仍由三大家所主导。根据 TrendForce，2022 年全年 SK 海力士占据了 HBM全球市场规模的 50%。其次是三星，占 40%，美光占 10%。TrendForce 预测，2023年海力士和三星的 HBM 份额占比约为 46-49%，而美光的份额将下降至 4%-6%，雅克科技为 SK 海力士的核心供应商之一，且与三星电子、美光形成稳定的业务合作关系，并在进一步布局芯片制造先进制程配套的前驱体材料，推出新的 HighK 材料及超高/低温硅类产品，部分产品已经进入客户端测试，其中 High K 前驱体是集成电路制程进入 28nm 后所必备的前驱体材料。

2

CMP 耗材

CMP 即化学机械抛光，是晶圆平坦化关键工艺。CMP 通过化学腐蚀与机械研磨的协同配合作用，实现晶圆表面多余材料的高效去除与全局纳米级平坦化。化学反应过程是抛光液中化学反应剂与材料表面产生化学反应，将不溶物转化为易溶物或软化高硬度物质，生成比较容易去除的物质。机械磨削是材料表面对抛光垫做

相对运动，并利用研磨液中磨粒与发生机械物理摩擦，从材料表面去除化学反应过程生成的易去除物，溶入流动的液体中带走。化学机械抛光效果直接影响芯片质量和成品率，是先进集成电路制造前道工序、先进封装等环节必需的关键制程工艺，通过 CMP 工艺，晶圆表面可达全局平整落差 100A°-1000A°（相当于原子级 10~100nm）超高平整度。

CMP 广泛应用于硅片制造、晶圆制造及先进封装领域。晶圆制造前道加工环节主要包括 7 个相互独立的工艺流程：光刻、刻蚀、薄膜生长、扩散、离子注入、化学机械抛光、金属化。CMP 主要用于衔接不同薄膜工艺，根据工艺段可分为前段制程（FEOL）和后段制程（BEOL），前段制程工艺主要为浅沟槽隔离 CMP 和多晶硅CMP，后段制程工艺主要为层间介质CMP、金属间介质CMP及金属层铜互连CMP等。

后道封装领域，CMP 工艺逐渐被用于先进封装环节的抛光，如硅通孔技术、扇出技术、2.5D 转接板、3D IC 等封装技术中对引线尺寸要求更小更细，因此会引入刻蚀、光刻等工艺，CMP 作为每道工艺间的抛光工序，得以广泛应用。

CMP 环节核心材料为抛光垫和抛光液，两者占 CMP 耗材成本超 80%。在晶圆制造的 CMP 环节，主要用材料有抛光垫和抛光液，其次为 CMP 钻石碟与清洗液，抛光垫+抛光液占比超 80%。抛光液成本主要来自上游原材料，以安集科技 2022 年年报数据，原材料成本占比达 77%，上游原材料主要有研磨粒子、稳定剂、氧化剂等，其中研磨粒子占比较高，依据安集 2016-2018 年原材料采购金额简单计算，研磨粒子成本占比超 55%。抛光垫成本中，上游原材料成本占比高，其中聚氨酯为主要原材料。

CMP 耗材市场规模增速快于晶圆制造材料，占比不断提升。据 TECHCET 数据，2022年全球 CMP 耗材收入达 35 亿美元，由于 DRAM 供应过剩和市场整体调整，2023 年由抛光垫和浆料组成的 CMP 耗材市场将减少 2.4%，但预计 2022 年-2027 年 5 年复合年增长率将达到 5.2%。SEMI 数据显示，晶圆制造材料销售额达 447 亿美元，由此计算，2022 年 CMP 耗材（抛光液+抛光垫）市场占比达 7.8%，若纳入抛光后清洗液、钻石碟等，市场占比更高，较 2018 年 SEMI 统计数据 7%提升近 1%。

晶圆厂持续扩产，CMP 步骤作为晶圆制造核心环节之一，持续受益。SEMI 预计，2021-2023 年全球半导体行业将投资超 5000 亿美元用于 84 个芯片制造设施。中国 2021 年-2023 年将建设 20 座计划用于成熟技术的晶圆厂，数量位居第一。SEMI2023 年 9 月预测，至 2026 年全球 12 英寸晶圆厂产能将增加到每月 960 万片，中国大陆全球份额将从 2022 年 22%增加到 2026 的 25%，产能达到每月 240 万片。

八寸晶圆厂方面，从 2023 年到 2026 年，全球将增加 12 个，产能增加 14%，达到每月 770 万片。其中中国大陆 2026 将拿下 22%份额，月产能达到 170 万片每月。伴随晶圆厂扩产及大陆份额的持续上升，国产 CMP 耗材市场空间进一步打开。

芯片制程不断升级，万片产能所需 CMP 次数及用量上升。国际上先进芯片制程从7-5 纳米阶段向 3 纳米、2 纳米及更先进工艺的方向发展，当前台积电 3nm 芯片已实现量产，预计 2025 年实现 2nm 量产。芯片制程升级带动晶圆制造技术提升，CMP 工艺步骤大幅增长，CMP 抛光材料消耗量增加。据 Cabot 微电子数据，14 纳米以下逻辑芯片工艺要求的关键 CMP 工艺将达到 20 步以上，使用的抛光液将从90 纳米的五六种抛光液增加到二十种以上，种类和用量迅速增长。7 纳米及以下逻辑芯片工艺中 CMP 抛光步骤甚至可能达到 30 步，使用的抛光液种类接近三十种，伴随先进制程占比提高，CMP 耗材单颗芯片用量快速提升。

3D NAND 层数不断增加，CMP 抛光步骤数近乎翻倍。集成电路 2D 存储器件的线宽已接近物理极限，NAND 闪存已进入 3D 时代。3D NAND 制造工艺中，增加集成度的主要方法不再是缩小单层上线宽而是增加堆叠的层数，2022 年美光 323 层 3D NAND 实现量产，2022 年底，三星开始批量生产 236 层产品，并计划于 2024 年量产超过 300 层的第 9 代 3D NAND。SK 海力士 2023 年发布其 321 层 4D NAND，预计2025 年实现量产。且按照三星规划的路线图，到了 2030 年，闪存堆叠将超过 1000层，伴随 3D NAND 层数的增加，CMP 抛光步骤不断增多，相较于 2D NAND，3D NAND抛光次数近乎翻倍，64 层 3D NAND 抛光次数近 32 次。

钴、钼、钌 CMP 耗材增速最高，未来五年实现有望实现翻倍增长。从细分的工艺来看，TECHCET 预测，2024 年半导体 CMP 耗材将增长 6%。迄今为止，金属（钴、钼、钌）的 CMP 耗材增长率最高，未来 5 年将增长 94%，多晶硅和氧化物 CMP 耗材也有望实现健康增长。

2.1 CMP 抛光垫

CMP 抛光垫是 CMP 环节的核心耗材之一，主要作用是储存和运输抛光液、去除磨屑和维持稳定的抛光环境等。按材质来分，抛光垫可分为硬垫（白垫）和软垫（黑垫），硬垫能实现高的移除速率、较好均匀性，但容易损伤材料表面。软垫抛光液利用率高，表面粗糙度低，但难以实现高效的平坦化加工。产品包括聚合物抛光垫、无纺布抛光垫、带绒毛结构的无纺布抛光垫、复合型抛光垫等，2022 年，硬垫占抛光垫近 64%份额，聚合物抛光垫是最主要的细分产品，占据大约 90.46%的份额，从下游来看，300mm（12 寸）是抛光垫最大的应用领域，占比约 78.5%。

沟槽设计与使用寿命提高是核心技术壁垒。抛光垫的技术壁垒在于沟槽设计及提高寿命改良。对于抛光垫，合理的沟槽设计帮助抛光液流动并带走切削的细屑，使晶圆表面最终能形成完美的镜面效果，另一方面作为耗材下游晶圆厂对抛光垫使用寿命的要求越来高，因此沟槽设计与使用寿命提高是抛光垫生产过程中的核心技术壁垒，在不断地试错与适配过程中，需要投入大量的资金与时间，对公司软硬件实力提出要求，行业进入门槛较高。

CMP 抛光垫海外垄断，鼎龙成功实现突破。CMP 抛光垫市场集中度高，2015 年前5 大厂商合计占比 91%，QY Research 数据显示，2022 年全球前五大厂商占有约91.12%，份额几乎持平。细分公司来看，杜邦龙头地位维持，2015年市占率达79%，Entegris 收购合并 Cabot，2022 年市占率维持第二，鼎龙跃居第三，成为前十大厂商中，唯一来自中国大陆的 CMP PAD 生产商，实现对美日厂商垄断突破。

2.2 CMP 抛光液/清洗液

CMP 抛光液是研磨材料和化学添加剂的混合物，可使晶圆表面产生一层氧化膜，再由抛光液中的磨粒去除，达到抛光的目的。在集成电路领域，CMP 抛光液除晶圆抛光外，制程还包括氧化层(Oxide CMP)、多晶硅(Poly CMP)、金属层(Metal CMP)。因此根据应用的不同工艺环节，可以将抛光液分为硅抛光液、铜及铜阻挡层抛光液、钨抛光液、介质层抛光液、浅槽隔离(STI)抛光液以及用于先进封装的硅通孔(TSV)抛光液等，被抛光材料有层间绝缘膜、硅、阻隔金属、Al、铜等。

抛光液成分复杂，配方设计难度高，技术壁垒及原材料壁垒为主要难点。抛光液成分复杂，比例不唯一，需长期试错，配方设计难度高，同一技术节点，客户工艺技术不同，配方不同，先进制程推进带动抛光液的种类需求提升，导致抛光液配方设计难度进一步加大。分析成本，原材料占比超 70%，其中研磨粒子占总成本的超 50%，它是决定抛光液性能的关键原料，主要包括三氧化二铝、气相二氧化硅和二氧化铈等品类，因此抛光液又可以分为氧化铝/氧化铈/二氧化硅抛光液，其中氧化铝基抛光液 2021 年占比超 38%。

全球市场美日主导，国产厂商持续追赶。全球 CMP 抛光液市场的竞争格局来看，第一梯队主要为业务布局相对全面的国外企业，国内仅安集科技跻身第二梯队，2021 年全球市占率达 5%。卡博特、Versum Materials、日立、富士美、陶氏等美日龙头厂商全球占市场近 80%份额，随着制程工艺的发展，抛光液种类越来越多，为很多公司提供了新进入抛光液细分领域的机会，卡博特市占率逐渐下滑。

2022 年 CMP 清洗液市场规模达 2.09 亿美元。CMP 后清洗液主要用于去除残留在晶圆表面的杂质，满足集成电路制造对清洁度的要求，提高晶圆生产的良率。据Business Research insights 数据，2022 年全球清洗液市场规模为 2.09 亿美元，受益先进封装及存储技术衍进，预计 2028 年达 3.28 亿美元，CAGR 为 7.8%。

3

IC 光刻胶

光刻胶是光刻工艺中最关键材料。光刻工艺是半导体制造中最为重要的工艺步骤之一，主要作用是将印制于掩膜板上的电路图复制到衬底晶圆上，为下一步进行刻蚀或者离子注入工序做好准备。光刻胶是光刻工艺中最主要的、最关键的材料，在一定波长的光照下光子激发材料中的光化学反应，改变光刻胶在显影液中的溶解度，实现图形化目的。光刻的成本为整个硅片制造工艺的 1/3，耗费时间占整个硅片工艺的40-60%，光刻胶及其配套试剂在晶圆制造材料成本中占比超过10%。

上游原料是光刻胶产业的重要环节，原料品质也决定了光刻胶产品品质。从产品原材料构成情况看，光刻胶组成主要原材料有溶剂、树脂、光引发剂及其他添加剂等，材料含量比例因各光刻胶产品作用、特性、配方等不同而有所不同。

半导体用光刻胶占比 22%。根据化学反应机理和显影原理的不同，光刻胶可以分为负性胶和正性胶。显影后，正性光刻胶未曝光的部分将被保留下来，负性光刻胶则在显影后保留下来，即经曝光后形成不可溶物质的是负性胶，对某些溶剂不可溶，经曝光后变成可溶的为正性胶，正性光刻胶为主流。从应用场景来看，光刻胶可分为半导体光刻胶、面板光刻胶和 PCB 光刻胶，其中，半导体光刻胶的技术壁垒最高，占应用比例 22%。

半导体光刻胶主要包括 g 线、i 线、k 胶、A 胶、EUV 胶。光刻胶的感光波长由紫外宽谱从 g 线向 EUV 胶的方向转移，以达到集成电路更高的密集度，从而满足市场对于半导体小型化、功能多样化的的需求。研精毕智数据显示，全球光刻胶细分市场中，ArF 光刻胶（干法+浸没式）和 KrF 光刻胶的市场份额最大，合计占比超 80%。

目前，我国光刻胶市场主要以 PCB 用光刻胶供应为主，占比高达 94%，面板、半导体用光刻胶自给率很低，占比分别为 3%、2%，进口依赖性高，且在半导体用光刻胶中，国内厂商主要提供中低端（g/i 线）光刻胶，高端光刻胶被东京应化、JSR、杜邦、信越化学等公司垄断，KrF 光刻胶整体国产化率不足 2%，ArF 光刻胶整体国产化率不足 1%。

4

电子气体

电子气体被称为半导体材料的“粮食”和“源”，电子气体包括电子大宗气体与电子特种气体，是集成电路、显示面板、半导体照明、光伏等行业生产制造过程中不可或缺的关键性材料，是集成电路制造的第二大制造材料，仅次于硅片，占晶圆制造成本的 13%。电子特种气体品类众多，广泛应用于集成电路光刻、刻蚀、成膜、清洗、掺杂、沉积等工艺环节，主要分为三氟化氮等清洗气体、六氟化钨等金属气相沉积气体等。

中国集成电路用电子特气占比低于全球水平，仍有上升空间。根据前瞻产业研究院数据显示，全球范围内电子特种气体应用于集成电路行业的需求占市场总需求的 71%，应用于显示面板行业的占比 18%。我国电子特种气体应用于集成电路行业的需求占比为 42%，应用于显示面板行业的占比 37%。我国集成电路行业电子特种气体的需求相对较低，主要原因为我国的集成电路产业技术水平和产业规模与世界先进国家和地区还存在一定差距，而显示面板产业经过多年持续发展，我国已成为全球最大的产业基地。

2024 年全球电子气体市场规模有望达 66 亿美金。根据 TECHCET 数据，2023 年电子气体市场规模下滑 12%，预计 2024 年半导体电子气体市场将增长约 10%，达到65.9 亿美元，接近 2022 年，预计到 2028 年将实现稳定增长。其中，NF3 是增长最快的细分市场之一，NF3 主要被用于化学气相沉积中，预计 2024 年将增长18%，2023-2028CAGR 为 20%，NF3 需求正在超过产能。

我国电子特气需求快速增长。近年来电子气体下游产业技术快速更迭。集成电路领域晶圆尺寸从 6 英寸、8 英寸发展到 12 英寸，制程技术从 28nm 到 7nm；显示面板从 LCD 到刚性 OLED 再到柔性、可折叠 OLED 迭代；光伏能源从晶体硅电池片向薄膜电池片发展等。下游产业的快速迭代驱动关键材料电子特气精细化程度持续提升。此外，随着全球半导体、显示面板等电子产业链不断向亚洲、中国大陆地区转移，近年来以集成电路、显示面板为主的电子特气需求快速增长。根据 SEMI，预计2025中国电子气体市场规模将提升到316.6亿元，2021-2025年CAGR 12.8%。

海外龙头主导全球电子气体市场，国产替代空间大。根据 TECHCET 数据，全球电子气体主要生产企业林德、液化空气等前十大企业，合计占全球电子气体 90%以上市场份额。其中，林德、液化空气、大阳日酸和空气化工 4 大国际巨头市场份额超过 70%。这些国际大型电子气体企业通常同时从事大宗电子气体业务和电子特种气体业务，大宗电子气体业务企业需要在客户建厂同时，匹配建设气站和供气设施，借助其较强的技术服务能力和品牌影响力为客户提供整体解决方案，具有很强的市场竞争力。

电子特气行业主要有技术壁垒、认证壁垒与资质壁垒。

1）技术壁垒：特种气体在其生产过程中涉及合成、纯化、混合气配制、充装、分析检测、气瓶处理等多项工艺技术，以及客户对纯度、精度等的高要求，对行业的拟进入者形成了较高的技术壁垒。目前大宗气体提纯净化的生产技术、特种气体保供的生产技术等关键性技术，国内仍然存在卡脖子的现象。

2）认证壁垒：作为关键性材料，特种气体的产品质量对下游产业的正常生产影响巨大，因此下游客户尤其是集成电路、显示面板、光伏能源、光纤光缆等高端领域客户对气体供应商的选择均需经过审厂、产品认证 2 轮严格的审核认证，其中光伏能源、光纤光缆领域的审核认证周期通常为 0.5-1 年，显示面板通常为 1-2年，集成电路领域的审核认证周期长达 2-3 年。

3）资质壁垒：工业气体属于危险化学品，在其生产、储存、运输、销售等环节均需通过严格的资质认证，取得《安全生产许可证》《危险化学品经营许可证》《道路运输经营许可证》《移动式压力容器充装许可证》等多项资质。资质获取作为工业气体行业生产经营的前置程序，严格的资质审核对行业新进入者形成了较高的资质壁垒。

自 2009 年以来,为解决半导体材料“卡脖子”问题，国产电子特气行业得到国家政策大力支持。2009 年，科技部在《国家火炬计划优先发展技术领域》中首次将专用气体列入优先发展的“新材料及应用领域”中的电子信息材料。2017 年 1 月工信部等四部委首次提出“加快高纯特种电子气体研发及产业化,解决极大规模集成电路材料制约”。

5

硅片

半导体硅片作为最主要的半导体制造材料，是半导体器件的主要载体。晶圆厂通过对硅片进行光刻、刻蚀、离子注入等加工工序后制成芯片。半导体硅片是由高纯度硅（9N-11N）切割而成的非常薄的圆盘，将圆形硅锭切成约薄片，所得圆盘的表面经过仔细抛光，然后进行清洁，从而形成完整的晶圆。按照产品种类划分，一般可分为抛光片、外延片、SOI 片等；根据硼、磷、砷、锑等元素的掺杂浓度不同，抛光片还可以进一步划分为轻掺抛光片和重掺抛光片，掺杂越多，电阻率越低，轻掺抛光片主要用于集成电路领域，重掺抛光片主要用于功率器件等领域，重掺抛光片通常经过后续外延加工后再应用，而轻掺抛光片通常可直接应用，外延片是以抛光片作为衬底材料进行外延生长形成的半导体硅片。按照尺寸划分，一般可分为 4 英寸、5 英寸、6 英寸、8 英寸与 12 英寸等。

2023 年硅晶圆出货量大幅下滑，价格端在 LTA 影响下小幅上升。TECHCET 预测，2024 年晶圆面积（不含 SOI）总出货量将增长 5%，2025 年将再增长 7%。2023-2028 随着 300 毫米的增长继续超过其他直径，预计晶圆总出货量 CAGR>4%，2028年总出货量将接近 160 亿平方英寸，2023 年半导体行业整体状况放缓，加上现有高库存水平，导致硅晶圆出货量下降约 13%，这是自 2019 年以来的首次年度出货量下降；然而，2023 年晶圆市场（不包括 SOI）的收入下降并不明显，长期协议（LTA）下的定价条款持续存在。根据 SEMI，2023 年中国半导体硅片市场规模约为 165 亿元，约 23.6 亿美元，约占全球市场的 1/6。

24Q1 硅晶圆出货量整体承压。从季度数据看，根据 SEMI，2024Q1 全球硅晶圆出货量环比下滑 5.4%至 2,834 百万平方英寸，同比下滑 13.2%。晶圆厂利用率持续下降和库存调整导致 2024Q1 所有尺寸晶圆的负增长，抛光晶圆出货量同比下降幅度略高于 EPI 晶圆出货量，一些晶圆厂的利用率在 2023Q4 触底，上下游复苏存在一定的时间差，硅片复苏相对较晚。

硅片行业逐步走向供需平衡，AI 为重要驱动力。人工智能的逻辑和 DRAM 强劲增长，硅片行业呈现渐进式复苏。SUMCO 24Q1 实现营业收入 935 亿日元（指引 870 亿日元），营业利润 86 亿日元（指引 45 亿日元），远超公司指引，主要系销量超过预期，300 毫米外延硅片的出货量相对强于预期，公司认为第一季度 300 毫米硅片的市场似乎已经触底，驱动力是用于人工智能的逻辑和 DRAM 强劲增长。SUMCO 预测 24Q2-Q3 逻辑与存储客户的库存周转天数均将下降，300 毫米晶圆需求虽然已经触底，但客户仍在调整库存，复苏仍将是渐进的，预计 200mm 晶圆出货量将保持在较低水平。

硅片行业竞争格局集中，CR5 接近 90%，国产厂商持续建设 12 英寸产能。半导体硅片行业是寡头垄断的行业，长期以来被全球前五大硅片厂商垄断，包括日本的信越化学和 SUMCO、中国台湾环球晶圆、德国 Siltronic 和韩国 SK Siltron，五家企业合计占据近 90%市场份额。国内沪硅产业、立昂微等企业奋起直追，2023年半导体硅片总收入 59 亿元，其中沪硅产业 12 英寸硅片进展顺利，涵盖抛光片及外延片，子公司上海新昇正在实施的新增 30 万片/月 300mm 半导体硅片产能建设项目实现新增产能 15 万片/月，公司 300mm 半导体硅片合计产能已达到 45 万片/月，预计 2024 年产能达到 60 万片/月。

6

IC 封装基板

6.1 封装基板——集成电路封装关键载体

封装基板——集成电路封装关键载体。封装基板作为芯片封装核心材料，一方面保护、固定、支撑芯片，增强芯片导热散热性能，保证芯片不受物理损坏，另一方面封装基板的上层与芯片相连，下层与 PCB 相连，从而实现电气和物理连接、功率分配、信号分配，以及沟通芯片内部与外部电路等功能。IC 载板与芯片之间存在高度相关性，不同的芯片通常需要设计专用 IC 载板与之配套。IC 载板在中低端封装中占材料成本的 40-50%，在高端封装中占比更高。根据 TECHCET，2022年全球半导体封装材料市场规模为 261 亿美金，预计到 2027 年将增长至 300 亿美金。其中封装基板已成为半导体封装材料中占比最高的材料，份额超过 50%。

IC 封装基板是未来 5 年 PCB 中复合增速最快的品类，2027 年市场规模达到 223亿美金。从产品结构来看，2022 年全球 IC 封装基板行业整体规模达 174.15 亿美元、同比增长 20.9%，是 PCB 行业中增速最快的细分子行业。其中，中国市场 IC封装基板行业（含外资厂商在国内工厂）整体营收规模为 34.98 亿美元、同比增长 33.4%，仍维持快速增长的发展态势。Prismark 预计 IC 封装基板 2022-2027年 CAGR 达到 5.1%，并将在 2027 年成为 PCB 中份额最大的细分品类,全球市场规模 223 亿美金。HDI 板增速同样可观，2022-2027 年 CAGR4.4%，2027 年市场规模有望达到 146 亿美金。

服务器、存储和 AI 是先进封装基板需求增长重要驱动力。以数字技术为核心驱动的第四次工业革命带来数据量井喷式增长。数据中心作为承载各类数字技术应用的物理底座，产业赋能价值逐步凸显。根据 Dell'Oro Group 最近报告，2022年全球数据中心资本支出同比增长 15%达到 2410 亿美金，预计 2027 年全球数据中心资本支出预计将达到 5000 亿美元。算力时代，高性能计算芯片和存储是服务器升级迭代核心，先进封装是高性价比提升芯片整体性能的重要方式，先进封装渗透率持续提升大势所趋，进而驱动先进封装基板需求持续向上。

BT 载板及 ABF 载板是 IC 封装基板主流产品。IC 封装基板由导电层和绝缘层组成，导电层之间通过绝缘层隔开，绝缘材料包括有机基板和无机（陶瓷封装基板）两大类。有机封装基板主要用于消费电子产品领域，无机封装基板广泛用于军工等对可靠性要求较高的领域。有机封装基板根据应用材料不同，可分为刚性和柔性两种，刚性封装基板采用 BT 树脂、ABF 材料、环氧树脂等刚性材料，柔性封装基板采用 PI 等柔性材料。BT 载板具备良好的耐热性、抗湿性，同时具有低介电常数、低散失因素等特点，主要应用于存储芯片、MEMS 芯片、RF 芯片与 LED 芯片。ABF 材料由 Intel 主导研发，目前被日本味之素垄断，用于倒装等高阶载板，可用做线路较细、适合高脚数高传输的 IC，主要用于 CPU、GPU、FPGA、ASIC 等高性能计算芯片。

6.2 工艺难度提升，ABF 载板技术壁垒高企

减成法和半加成法是 PCB 主流生产工艺。减成法是在覆铜箔基材上，通过钻孔、孔金属化、图形转移、电镀、蚀刻或雕刻等工艺加工，选择性地去除部分铜箔，形成导电图形。由于侧蚀的存在，减成法在精细电路制造中的应用受到很大限制，目前减成法主要用于生产多层板、柔性电路板、HDI 等 PCB 产品。而半加成法在覆铜箔基材上，首先将不需要电镀的区域保护起来，然后进行二次电镀。半加成工艺是目前生产精细电路的主要工艺，主要用于生产类载板、载板等产品。

IC 封装基板多层化、大尺寸化、高密度化带来更多工艺挑战。目前主要有三个因素影响封装基板良率，一方面 IC 基板层数越来越多，另一方面为了支撑更复杂的封装集成，基板尺寸越来越大，此外线宽线距等特征尺寸持续微缩从而形成更高密度的互连。IC 封装基板主要采用半加成法（SAP）生产。减成法制作线路时，在线宽线距达到 50μm/50μm 以下，侧蚀等因素对图形精细化、良率提升以及阻抗等带来问题。半加成法适用于制作10μm/10μm~50μm/50μm的精细线宽线距。

ABF 封装基板的工艺流程来看：

IC 封装基板载板工艺难度大幅提升：

6.3 海外厂商垄断 ABF 市场，封装基板国产化提速

5G 渗透提升驱动 SiP 封装载板及射频 AiP 模组需求提升。BT 基板按应用的封装类型包括 WB PBGA/CSP 和 FCCSP/BOC 和模组等。应用方面，BT 载板下游主要包括存储芯片、MEMS 芯片、射频芯片等，其中存储芯片是 BT 载板最大的下游市场。

我们认为当前存储已至底部区间，主流供应商持续减产，供需逐步改善。未来随着数据中心资本开支重返增长，叠加大模型时代对数据存储的需求，AI 有望引领新一轮上升周期。存储芯片市场长期扩张趋势将带动 BT 载板需求向上。此外 5G渗透持续提升亦带动 BT 载板需求。根据 Prismark，2021 年全球 BT 载板市场规模约 71 亿美金，到 2026 年有望增长至 93 亿美金，CAGR 5.5%。

算力时代，高性能计算及 AI 等为 ABF 载板注入增长强劲动力。从 ABF 载板下游市场规模来看，PC 仍是 ABF 载板用量最大的下游市场，但服务器/转换器、AI 芯片及 5G 基站芯片 ABF 用量增速更快。近年来高性能计算、AI 为 ABF 基板注入增长强劲动力。根据 Prismark，2021 年全球 ABF 载板市场规模约 70 亿美金，到2026 年有望增长至 121 亿美金，CAGR 11.6%。

服务器用 ABF 载板量是 PC 的 9-10 倍。根据味之素和 IBIDEN，服务器主控芯片所需的 ABF 载板层数是 PC 的 2.5-3.5 倍，ABF 载板的面积是 PC 的约 3.6 倍，因此服务器主控芯片 ABF 载板需求面积将是 PC 的 9-10 倍。从 IBIDEN 半加成法产品面积预测我们也可以看到服务器产品需求未来几年将成为增长的主要驱动力。

ABF 全称味之素堆积膜（Ajinomoto Build-Up Film），由日本知名味精企业味之素（Ajinomoto）于上世纪 90 年代发现。味之素集团在上世纪 70 年代开展了氨基酸化学在环氧树脂及其复合材料中的应用的基础研究，制作味精的类树脂副产物具有极佳的绝缘性能，似乎具有成为半导体绝缘材料的潜质。开发负责人 Koji Takeuchi 跳出了传统半导体油墨型绝缘材料的思维定式，使得革命性的用于 IC载板的 ABF 材料问世。ABF 材料具有低热膨胀系数、低介电损耗的特点，其易于加工精细线路、机械性能良好、耐用性好的特征，使其成为 FCBGA 封装基板的主流基板介质材料。相较于 BT 载板，ABF 材质可做线路较细、适合高脚数高速率传输的集成电路芯片，主要用于 CPU、GPU、FPGA、ASIC 等高运算性能芯片。

ABF 载板发展大致经历 3 个阶段，近年来受益 5G 和高性能服务器，重回高增速。

1）2001-2010 年，快速发展期。互联网时代，PC 销量大幅提升，带动高性能 CPU需求，ABF 载板需求开始飙升。2）2010-2015 年，平稳发展期。智能手机渗透率逐步提升，同时 PC 出货量见顶并有逐步下滑趋势。由于 ABF 载板更多的用于 PC及服务器等对于芯片尺寸厚度相对没有那么敏感的终端，在早期智能手机中应用较少，ABF 载板需求进入平稳发展阶段。3）2015-至今，重回高增长期。随着各国在 2018 年左右陆续推出 5G 服务，博通等网络芯片制造商开始大规模使用 ABF载板，用于路由器、基站和相关通信应用中。近年来云计算、AI、自动驾驶等技术兴起，激发了对更强大服务器芯片的需求，ABF 载板需求再度提升。

海外厂商垄断 ABF 市场，国产供应商加速追赶。根据 Yole 数据，2021 年前五大厂商（Ibiden 揖斐电、Unimicron 欣兴电子、Nanya 南亚、Shinko 新光电气、AT&S奥特斯）占据 ABF 市场近 75%的份额，Kinsus 景硕科技、SEMCO 三星电机、Access珠海越亚、Daeduck 韩国大德、Toppan 凸版印刷和 Kyocera 京瓷构成了其余市场。

中国台湾、日本和韩国厂商起步早，形成垄断局势。中国大陆地区封装基板产业由于起步较晚，加之在关键原材料、设备及工艺等方面的差距，因此目前在技术水平、工艺能力及市场占有率上相较日韩和中国台湾地区的知名封装基板产业仍处于落后地位。内资企业中兴森科技、深南电路、珠海越亚等公司技术实力强劲。

行业增长空间广阔，封装基板企业积极扩产。行业增长趋势高确定性情况下，2018年起包括奥特斯、揖斐电等在内的 IC 载板厂商纷纷进行扩产。2021-2022 年全球ABF 扩产投资规模达到 155 亿美金，其中中国大陆投资规模排名第一占比达到 46%，我们看到兴森科技、深南电路等公司积极投建封装基板项目，紧抓封装基板国产化机遇。

7

电镀液

随着封装技术由传统封装转向先进封装，对湿化学品需求也更高。根据中国电子材料行业协会预计，2025 年中国封装用湿化学品市场规模达 16.7 亿元，复合增长率 5.1%。根据 TECHCET 预测，全球半导体电镀材料市场规模也将持续增长，预计 2022 年市场规模超 10 亿美元，主要动力为先进封装中 RDL 和铜柱结构。目前全球主要厂商包括 Umicore、MacDermid、TANAKA、Japan Pure Chemical 和 BASF等，2022 年占高纯度电镀液市场规模的 69.5%。

电镀液产品逐步向先进封装和晶圆制造领域扩展。电镀液在半导体制造过程中扮演着关键角色。其成分包括主盐、导电剂、络合剂以及各种电镀添加剂。其中，电镀添加剂是对电镀功能产生重要影响的核心成分。随着集成电路中互连层数的增加以及先进封装中对 RDL 和铜柱结构的广泛应用，对铜互连材料的需求将持续增长。先进封装电镀产品主要用于制造先进封装 Bumping 工艺凸块，实现芯片与晶圆、载板之间的电气连接。

文章来源：方正证券

注：本站转载的文章大部分收集于互联网，文章版权归原作者及原出处所有。文中观点仅供分享交流，如涉及版权等问题，请您告知，我将及时处理！