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半導體制造材料，國產化替代加速，自主可控是目標

文章來源：賢集網更新時間：2023-04-06 16:38:15

2022年8月，美商務部工業和安全局(BIS)再次發布最新的對華出口禁令，對以金剛石和氧化鎵為代表的超寬禁帶半導體材料實施了出口管制。該禁令是美國全面實施衍生技術制裁的一部分，嚴重影響到中國先進半導體材料供應安全。

荷蘭政府在3月8日表示，計劃對半導體技術出口實施新的管制，這些管制措施將在今天夏天之前開始實施，日本也計劃要實現管制。

半導體材料是支撐集成電路行業發展的戰略性、基礎性環節，貫穿芯片制造全程，關乎產業長治久安。目前，中國半導體材料對于進口產品的依賴程度仍然較高。在持續加碼的技術封鎖之下，推動相關產品的國產化勢在必行。

材料和設備是半導體產業的基石，一代技術依賴于一代工藝，一代工藝依賴一代材料和設備來實現。

半導體材料處于整個半導體產業鏈的上游環節，對半導體產業發展起著重要支撐作用。同時，半導體材料行業又因其具有極大的附加值和特有的產業生態支撐作用而往往成為國家之間博弈的籌碼。

我國半導體材料行業快速發展，預計2025將達到250億美元。隨著國產替代深入推進，關鍵制造材料比例有所提升，但相對緩緩，根據五礦證券研究及測算，中國大陸半導體材料整體自主化率為10-15%，仍然較低。分產品看，晶圓制造材料自主化率<15%，其中硅片5-10%，電子氣體30%，掩膜版<1%，光刻膠<5%，濕電子化學品23%，CMP拋光材料<15%，靶材<10%。

當前，半導體制造材料國產化進度層次不齊：其中，CMP拋光材料、濺射靶材等已量產，達到世界一流水準；電子特種氣體、掩膜板等材料對標國際前沿，已量產；光刻膠等材料仍處于技術積累與研發階段，高端光刻膠尚未量產；關鍵的產品質量及品質一致性、穩定性亟待加強，行業綜合競爭力仍顯不足。

新財富上榜分析師、光大證券趙乃迪研報指出，從行業角度來看，雖然目前中國大陸半導體材料市場規模占比為全球第二且具有較高的市場規模增速，但是由于晶圓代工技術能力的限制，整體的半導體材料產品需求仍然集中在中低端。

供給端方面，雖然我國部分中低端半導體材料的自供能力在逐步提升，但是在高端半導體材料的研發、生產、銷售仍存在較大的不足。此外，2022年以來美國政府出臺了多個條例、政策、協議去限制我國半導體產業，特別是高端先進制程領域的發展。我國半導體材料、設備、技術國產化的必要性、重要性、緊迫性進一步凸顯。

清溢光電：公司作為國內規模最大的掩膜版產品和服務提供商之一，公司與國內重點的ICFoundry、功率半導體器件、MEMS、MicroLED芯片、先進封裝等領域企業均建立了深度的合作關系，如中芯國際、士蘭微、上海先進、賽微電子、長電科技、安靠、華微電子、泰科天潤、三安集成、方正微電子和株洲半導體等公司。

有研新材：全資子公司有研億金是我國唯一具備超高純金屬原料和半導體芯片用濺射靶材整套研發制造體系的企業，其高純銅、鎳、鈷以及金、銀等貴金屬材料提純技術處于國際領先水平，并成為了全球最大的晶圓代工廠臺積電的第二家高純鈷濺射靶材合格供應商。

江化微：深耕濕電子化學品，產品為超凈高純試劑、光刻膠配套試劑等濕電子化學品，應用于平板顯示、半導體及LED、光伏太陽能等領域。公司共有三個生產基地，江陰總部擁有9萬噸/年的超高純濕電子化學品產能。

晶瑞電材：主要產品為微電子化學品，按照組成成分和應用工藝不同可分為超凈高純試劑、光刻膠及配套材料和理電池材料。產品廣泛應用于半導體和新能源行業，具體應用到下游電子信息產品的清洗、光刻、顯影、蝕刻、去膜、漿料制備等工藝環節。

國家政策也助力我國半導體行業加速發展。近年來國家各部委先后制定了一系列“新一代信息技術領域”及“半導體和集成電路”產業支持政策，其中半導體材料也為重點支持對象。

各地政府從稅收、資金、人才引進等多方面扶持和推動集成電路產業發展。國內半導體產業重點發展城市大多選擇鼓勵扶持建設 12 英寸及以上的先進晶圓或芯片生產線，并布局完整的包含裝備、材料、封裝等環節的半導體產業鏈條。

內資晶圓廠的崛起將帶動國內半導體材料需求的提升，而高對外依存度以及自主可控的緊迫要求，將為國內半導體材料提供更為廣闊的發展空間。

1.半導體硅片

硅片襯底是半導體制造中的第一大耗材，襯底的尺寸、質量等直接決定著芯片的價格。2021年全球市場規模突破140億美元，并支撐起萬億級的電子信息市場。

就晶圓制造環節而言，硅片、碳化硅片等襯底是半導體產業鏈的起點，也是唯一貫穿各道芯片前道制備工藝的半導體材料，作為芯片的基石其產業地位非常核心。按照工藝類型分類，可以分為拋光片、外延片和SOI硅片。按直徑規格，通常有6英寸、8英寸和12英寸。目前半導體硅片的尺寸一直在向大尺寸不斷發展。大尺寸硅片可以降低單位芯片的平均生產成本，但其由于純度高，技術研發與規?；a難度高。

目前國內具備8英寸硅外延片生產能力的公司有浙江金瑞泓、昆山中辰、河北普興、南京國盛、上海新傲等；目前擁有12英寸硅片生產能力的公司包括滬硅產業、中環股份、立昂微、西安奕斯偉、中欣晶圓等，并且多家8英寸及以下硅片廠商開始布局12英寸大硅片項目。神工股份、上海超硅、中晶科技、有研半導體等在硅材料各領域也有突破。

2.光掩膜版

光掩模，也叫半導體光罩、光刻掩膜版、掩模版等。利用光刻技術將電路圖形轉移至基板上，形成集成電路制造的圖形母版。質量好壞直接決定芯片最終的性能。其制造工藝主要包括光刻、制程、檢驗、修補、清洗和貼膜。

光掩模主要由基板和遮光膜構成，按材質分為石英基板和蘇打基板，其中，合成石英基板成本占光掩模材料成本90%以上。掩膜版作為平板顯示、半導體制造等下游行業的關鍵材料，其技術、規格的發展與下游終端產品的技術需求具有較強的聯動性。未來掩膜版有望朝著大尺寸、高精度的方向發展，且半色調掩膜版有望逐漸興起并快速發展。

全球前三大光掩模場photronics、DNP、TOPPAN瓜分了80%的市場。全球領先的光掩模制造商的總部也大多設在日本。如SKE、豪雅(HOYA)、日本DNP印刷公司（大日本印刷）、日本凸版印刷株式會社（Toppan Printing）等多家巨頭企業。中國大陸有清溢光電、路維光電兩大龍頭，產品以中低端（PSM）為主，國內一些廠商在相關環節也布局，但產品與技術與國際水平仍有差距。

3.電子特氣

電子特氣被稱作芯片血液，廣泛應用于光刻、刻蝕、成膜、清洗、摻雜、沉積等工藝環節，對于純度（純度大于等于99.999%）、穩定性、包裝容器等具有較高的要求。電子特氣有四大宗氣體，主要是含氟電子氣、氨氣、笑氣和硅烷。

機構普遍認為電子特氣行業具有較高的進入壁壘，90％以上的市場份額長期被跨國公司壟斷。而我國電子特氣行業起步較晚，80%以上的電子特氣依賴進口，高端的電子特氣幾乎全部依賴進口。國內電子特氣在運輸和價格方面具備優勢，劣勢在于存在品種豐富度不足、純度欠佳等問題，導致在高端氣體市場的競爭力偏弱。電子特氣國產化迫在眉睫。

國內的特氣企業較多，每家都有一兩種擅長的氣體品種，在政策利好與需求升級的雙輪驅動下，我國電子特氣行業迎來確定性很強的增長機遇。預計中國電子特氣市場規模在2025年將達到 316.6 億元。

4.CMP耗材

CMP在前道加工領域主要負責對晶圓表面實現平坦化。拋光液與拋光墊為CMP工藝核心耗材。拋光墊是輸送和容納拋光液的關鍵部件；拋光液具有研磨、腐蝕溶解、防銹、清洗和增光性能。高精度晶圓制造對于拋光液的成分與拋光性能要求日趨精密，其產品的品質直接影響到成品晶片的拋光效果，因此對于晶片制造至關重要。鼎龍股份、安集科技、江豐電子等企業引領耗材市場，已形成國產替代體系。

5.光刻膠

光刻膠也稱光致抗蝕劑，本質是一種感光材料，主要用于微電子技術中微細圖形加工。光刻是整個集成電路制造過程中耗時最長、難度最大、最重要的工藝，耗時占IC制造50%左右，成本約占IC生產成本的1/3，其質量對光刻工藝有著直接影響。為了保證高精度光刻，光刻膠必須滿足高分辨度、高敏感度、高對比度等技術指標。

半導體光刻膠按照曝光波長不同可分為g線（436nm）、i線（365nm）、KrF（248nm）、ArF（193nm）和EUV光刻膠（13.5nm）。其中全球ArF/EUV光刻膠占比超50%。ArF光刻膠需求最大。EUV光刻膠將成為主流，是實現14納米節點以下的最可行方案。

目前，我國光刻膠產業鏈雛形初現，隨著上游原材料、中游成品制造、下游需求的逐漸擴大，光刻膠市場規模顯著增長。根據中商產業研究院數據，2021年中國光刻膠市場達 93.3 億元。國內目前光刻膠94%集中在PCB行業，在高端光刻膠仍需較長的驗證周期，南大光電、晶瑞電材、彤程新材、上海新陽正在朝這一方向推進驗證和小量產。

在全球寡頭壟斷、政治打壓和逆全球化的趨勢下，倒逼國內半導體材料廠商抓住發展機遇，自主可控，協同創新。未來，材料國產替代以及市占率提升是大勢所趨，打造自主可控的產業鏈是戰略目標，上下游企業之間的積極驗證試產、募投項目推進、產業協同融合將使本土材料企業獲得更多的市場容量。

同時，促進應用需求與材料研發對接，加快培育專業人才隊伍建設，及時調整關稅稅率，重視知識產權應用和保護，都有助于推動我國半導體材料產業可持續健康發展。中國半導體前道制造材料大有可為。

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