中國粉體網(wǎng)訊 半導體產(chǎn)業(yè)的核心在于制造，制造的核心是工藝，而工藝的核心是設備與材料，而設備的核心是零部件，由此可見零部件與材料作為整個半導體產(chǎn)業(yè)鏈的基礎環(huán)節(jié)，堪稱半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“血液”，是半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平的決定性環(huán)節(jié)。
而在這兩個重要的基礎環(huán)節(jié)，我們的自給率仍普遍較低，面臨著嚴重的“供血不足”狀況，很大程度上依賴于進口，這致使我國整個半導體產(chǎn)業(yè)供應鏈的穩(wěn)定與安全存在很大的隱患。
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零部件，基石中的基石
零部件直接決定了半導體設備的性能
半導體行業(yè)素有“一代設備，一代工藝，一代產(chǎn)品”的經(jīng)驗，半導體設備要超前半導體產(chǎn)品制造開發(fā)新一代產(chǎn)品，半導體產(chǎn)品要超前電子系統(tǒng)開發(fā)新一代工藝。
半導體設備&零部件產(chǎn)業(yè)鏈，來源：創(chuàng)富精密招股說明書
半導體制造工業(yè)需要數(shù)百道工序，數(shù)十種設備來構(gòu)建其生產(chǎn)流程。在芯片的數(shù)百層的結(jié)構(gòu)中，每一層都要經(jīng)歷“沉積、涂膠、曝光、顯影、刻蝕、離子注入、去膠”等重要步驟。這些半導體設備決定了芯片的制程、性能、功耗等關鍵參數(shù)。因此，半導體設備作為半導體制造的基石，支撐起了整個電子信息產(chǎn)業(yè)，是半導體行業(yè)的基礎和核心。
光刻機
半導體設備廠商的成本構(gòu)成中，80%-90%為直接材料，這其中絕大多數(shù)為零部件。半導體設備企業(yè)的生產(chǎn)過程主要為組裝生產(chǎn)，真正核心的技術(shù)工藝要求需要以精密零部件作為載體來實現(xiàn)。因此，零部件對于半導體設備能否實現(xiàn)性能指標非常關鍵。
零部件價值在半導體設備總價值中占比近半
從半導體制造產(chǎn)業(yè)視角看，半導體設備占半導體下游制造投資的大頭，占比達到70-80%。根據(jù)SEMI統(tǒng)計，2022年全球半導體設備市場規(guī)模約1175.7億美元。根據(jù)全球半導體設備廠商公開披露信息，半導體設備公司毛利率一般在40%-45%左右，按成本中約80%為零部件估計，全球半導體零部件市場規(guī)模達到500億美元以上。
零部件與我國半導體供應鏈安全息息相關
半導體零部件在產(chǎn)業(yè)鏈中的直接客戶為設備廠商、晶圓廠或IDM客戶。在景氣上行階段，零部件的短缺往往制約著設備廠商能否按時交貨。半導體設備交期時時面臨延長的困境，究其原因，零部件的短缺是重要痛點。
國內(nèi)半導體零部件市場雖然增長快，但整體國產(chǎn)化率還比較低。目前半導體設備日常運營過程中的零部件達到2000種以上，顯著依賴進口，國產(chǎn)占有率不足10%，部分零部件甚至不足1%。高端零部件市場主要被美國、日本、歐洲供應商占有，中低端零部件市場主要是韓國、中國臺灣。
從細分產(chǎn)品來看：靜電卡盤、O 形密封圈、閥門、測量儀國產(chǎn)化率不足 1%；射頻電源、機械臂、EFEM、氣體流量計 國產(chǎn)化率 1~5%；陶瓷件、真空泵國產(chǎn)化率 5~10%；邊緣環(huán)、石英件、噴淋頭國產(chǎn)化率超過 10%。
目前全球半導體零部件市場被歐美日企業(yè)主導。據(jù)VLSI數(shù)據(jù)，全球半導體零部件供應商CR10長期穩(wěn)定于50%，國內(nèi)半導體零部件企業(yè)尚無參與全球市場競爭的能力，歐美日廠商合計占據(jù)海外份額的90%以上。這種供應格局也限制了中國半導體設備企業(yè)的發(fā)展。從海外采購的關鍵零部件設備受采購限制、備貨周期、歧視性政策等影響，國內(nèi)半導體設備企業(yè)發(fā)展慢。
2022年10月7日，美國商務部產(chǎn)業(yè)安全局（BIS）宣布了一系列在《出口管理條例》下針對中國的出口管制新規(guī)，BIS這項新的半導體出口限制政策涉及對半導體先進制程設備、半導體設備零部件進行出口限制。
近日，美國商務部進一步表示，不僅要控制半導體制造設備的銷售，還要控制已經(jīng)出口到中國的設備所需的服務和零部件的銷售。說白了，前面說的是不肯賣，現(xiàn)在是已經(jīng)賣了的，不再提供維修等服務，甚至連零部件也不提供了。
鑒于美國一系列禁令對我國下游先進半導體芯片的生產(chǎn)制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的影響，全力扶持我國自主可控的半導體設備產(chǎn)業(yè)及一個安全可靠的供應鏈體系勢在必行。
材料，半導體產(chǎn)業(yè)的血肉
半導體材料在半導體產(chǎn)業(yè)鏈中位于制造環(huán)節(jié)上游，和半導體設備及零部件一起構(gòu)成了制造環(huán)節(jié)的核心上游供應鏈，同樣是推動半導體產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的基石。
材料在晶圓制造過程中的應用
半導體材料是半導體產(chǎn)業(yè)鏈中細分領域最多的產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)，晶圓制造材料可細化分為基體材料和制造材料。其中，基體材料主要用于制造硅晶圓或化合物半導體；制造材料包括光刻膠、光刻膠配套試劑、濕電子化學品、電子氣體、CMP拋光材料以及靶材等。芯片封裝材料包括封裝基板、引線框架、樹脂、鍵合絲、錫球以及電鍍液等。同時類似濕電子化學品中又包含了酸、堿等各類試劑，細分子行業(yè)多達上百個。
根據(jù)SEMI（國際半導體工業(yè)協(xié)會）數(shù)據(jù)，在2022年全球半導體材料市場規(guī)模占比中，半導體硅片占比達到33%，在所有半導體材料中占比最高。此外，氣體占比14%，光刻膠及其輔助材料占比13%，CMP拋光材料占7%。
基體材料
根據(jù)芯片材質(zhì)不同，分為硅晶圓(第一代半導體)和化合物半導體（第二、第三代半導體）。硅晶圓采用單晶硅片，單晶硅片是目前產(chǎn)量最大、應用最廣的半導體材料，90%以上的半導體產(chǎn)品是用硅晶圓制作的�；衔锇雽w主要指砷化鎵、磷化銦、氮化鎵和碳化硅等第二、第三代半導體，相比第一代單質(zhì)半導體，化合物半導體在高頻性能、高溫性能方面優(yōu)異很多。第三代半導體相對于第二代材料做成的器件對應有四高性能：高功率、高頻率、高溫和高電壓。
主要基體材料應用情況
在硅晶圓方面，我們已經(jīng)基本實現(xiàn)了本土化替代；在當今最火熱的第三代半導體方面，我國的碳化硅晶圓制造水平與世界先進水平差距不大，誕生了一批如天岳先進、天科合達等可以與世界大廠直接競爭的碳化硅晶圓企業(yè)。
制造材料
拋光材料：CMP化學機械拋光過程中用到的材料，CMP拋光是實現(xiàn)晶圓全局均勻平坦化的關鍵工藝。拋光材料一般可以分為拋光墊、拋光液、調(diào)節(jié)器和清潔劑。拋光墊的材料一般是聚氨酯或者是聚酯中加入飽和的聚氨酯，拋光液一般是由超細固體粒子研磨劑(如納米級二氧化硅、氧化鋁粒子等)、表面活性劑、穩(wěn)定劑、氧化劑等組成。
拋光材料中各成分占比，來源：SEMI、開源證券研究所
CMP耗材中，拋光墊和拋光液價值最高。據(jù)SEMI統(tǒng)計，拋光液、拋光墊分別占拋光材料成本的49%、33%，其他拋光材料還包括鉆石碟、清洗液等。拋光材料占晶圓制造材料市場7.1%。
全球拋光液市場由Cabot、日立、Fujimi、Versum和Dow壟斷，全球CMP拋光墊主要市場由美日韓企業(yè)主導，陶氏、Thomas west Inc（TWI）、CMC Materials、3M、富士紡FUJIBO、JSR。CMP耗材國產(chǎn)企業(yè)多點開花，鼎龍股份、安集科技、江豐電子等企業(yè)引領耗材市場，正在形成國產(chǎn)替代體系，但在高端拋光材料方面仍依賴進口。
光刻膠：光刻膠也稱為光致抗蝕劑，是一種光敏材料，受到光照后特性會發(fā)生改變，是微電子技術(shù)中微細圖形加工的關鍵材料之一，技術(shù)壁壘高，具有純度要求高、工藝復雜等特征，還需要相應光刻機與之配對調(diào)試。光刻膠有正膠和負膠之分：正膠經(jīng)過曝光后，受到光照的部分變得容易溶解，經(jīng)過顯影后被溶解，只留下未受光照的部分形成圖形；負膠卻恰恰相反。
我國光刻膠國產(chǎn)化率情況，來源：晶瑞電材公告，太平洋證券研究院
光刻膠被稱為半導體材料皇冠上的明珠，是我國自主可控之路上關鍵的核心環(huán)節(jié)。但目前，我國中高端膠如KrF光刻膠國產(chǎn)化率不及5%，ArF僅為1%，中高端光刻膠技術(shù)自主發(fā)展空間較大。
電子特氣：主要用于電子信息領域的一類特種氣體，下游行業(yè)包括集成電路、液晶面板、LED、光纖通信、晶硅太陽能電池等。電子特氣的質(zhì)量直接影響到產(chǎn)成品的性能，在半導體行業(yè)，電子特氣被廣泛應用于離子注入、刻蝕、氣相沉積、摻雜等工藝。由于生產(chǎn)所需電子特氣種類繁多、而每一種氣體的用量較小，因此客戶不會輕易更換供應商，氣體產(chǎn)品的價格和盈利性較高。目前，國內(nèi)光刻氣體的國產(chǎn)化率不足5%。
靶材：在半導體生產(chǎn)中主要應用于晶圓制造和芯片封裝環(huán)節(jié)。靶材在晶圓制造環(huán)節(jié)主要被用作金屬濺鍍，常采用PVD工藝進行鍍膜，通常使用純度在99.9995%（5N5）及以上的銅靶、鋁靶、鉭靶、鈦靶以及部分合金靶等；靶材在芯片封裝環(huán)節(jié)常用作貼片焊線的鍍膜，常采用高純及超高純金屬銅靶、鋁靶、鉭靶等。
全球靶材市場呈寡頭競爭格局，日美在高端濺射靶材領域優(yōu)勢明顯。目前，全球濺射靶材市場主要有四家企業(yè)，分別是JX日礦金屬、霍尼韋爾、東曹和普萊克斯，合計壟斷了全球80%的市場份額。目前國內(nèi)靶材市場國產(chǎn)化率維持在20%以上。
掩膜版：又稱為光掩模、光罩、光刻掩膜版，作為微電子制造過程中的圖形轉(zhuǎn)移工具或者母版，承載著圖形設計和工藝技術(shù)信息，被認為是光刻工藝的“底片”。下游企業(yè)利用成品掩膜版，將設計好的電路圖形通過曝光光源（透光或非透光）的方式印刻在下游制程材料上。
全球前三大光掩模版由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(yè)。據(jù)CSET預計，日本企業(yè)控制了53%的商業(yè)光掩模市場，美國企業(yè)占比40%，中國臺灣企業(yè)占比7%。中國大陸有清溢光電、路維光電兩大龍頭，產(chǎn)品以中低端（PSM）為主，國內(nèi)一些廠商在相關環(huán)節(jié)也布局，但產(chǎn)品與技術(shù)與國際水平仍有差距。
濕電子化學品：又稱工藝化學品，是微電子、光電子濕法工藝（主要包括濕法刻蝕、濕法清洗）制程中使用的各種液體化工材料。濕電子化學品廣泛用于芯片、顯示面板、太陽能電池、LED等電子元器件微細加工的清洗、光刻、顯影、蝕刻、摻雜等工藝環(huán)節(jié)配套使用。按照組成成分和應用工藝不同可分為通用濕電子化學品（酸類、堿類、溶劑類，如硫酸、氫氟酸、雙氧水、氨水、硝酸、異丙醇等）和功能性濕電子化學品（配方產(chǎn)品，如顯影液、剝離液、清洗液、刻蝕液等）。
目前歐美老牌勁旅如德國巴斯夫（BASF）、E-Merck、美國杜邦、霍尼韋爾、會瞻、應特格，占據(jù)三成多的市場份額；日本企業(yè)如關東化學公司、三菱化學、京都化工、日本合成橡膠、住友化學、和光純藥工業(yè)（Wako）、stella-chemifa公司，有超過三成的份額，剩余市場由中國大陸、中國臺灣、韓國分擔。
封裝材料
粘結(jié)材料：采用粘結(jié)技術(shù)實現(xiàn)管芯與底座或封裝基板連接的材料，在物理化學性能上要滿足機械強度高、化學性能穩(wěn)定、導電導熱、低固化溫度和可操作性強的要求。主要的粘結(jié)技術(shù)包括銀漿粘接技術(shù)、低熔點玻璃粘接技術(shù)、導電膠粘接技術(shù)等。目前國內(nèi)芯片粘接材料市場主要由德國、日本廠商掌握。
封裝基板：封裝基板能夠保護、固定、支撐芯片。封裝基板通常可以分為有機、無機和復合等三類基板，在不同封裝領域各有優(yōu)缺點。
目前全球封裝基板廠商主要分布在日本、韓國和中國臺灣，根據(jù) Prismark 和集微咨詢數(shù)據(jù)2020年封裝基板市場格局較為分散，中國臺灣廠商欣興電子/南亞電路/景碩科技/日月光材料占比分別為 15%/9%19%14%；日本廠商揖斐電/新光電氣/京瓷占比分別為 11%/8%15%；韓國廠商三星電機/信泰電子1大德電子占比分別為 10%/7%15%。
陶瓷封裝材料：用于承載電子元器件的機械支撐、環(huán)境密封和散熱等功能。相比于金屬封裝材料和塑料封裝材料，陶瓷封裝材料具有耐濕性好，良好的線膨脹率和熱導率，在電熱機械等方面性能極其穩(wěn)定，但是加工成本高，具有較高的脆性。
引線框架及鍵合材料：引線框架作為集成電路的芯片載體，是一種借助于鍵合材料（金絲、鋁絲、銅絲）實現(xiàn)芯片內(nèi)部電路引出端與外引線的電氣連接，形成電氣回路的關鍵結(jié)構(gòu)件，它起到了和外部導線連接的橋梁作用。
在更為高端的蝕刻引線框架方面，我國有康強電子、華洋科技、新恒匯、立德半導體、芯恒創(chuàng)半導體等少數(shù)廠商可以生產(chǎn)，與外資廠商相比產(chǎn)能也有所不足，目前中國蝕刻引線框架主要從日韓等進口自給率較低。
在鍵合材料方面，我國鍵合絲市場仍主要被德國、韓國、日本廠商占據(jù)，我國主要廠商有一諾電子、萬生合金、達博有色和銘灃科技等，雖占據(jù)一些市場，但產(chǎn)品相對單一或低端。
參考來源：
[1]朱晶.半導體零部件產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及對我國發(fā)展的建議
[2]半導體零部件，半導體產(chǎn)業(yè)國產(chǎn)替代新機會.JIC投資觀察
[3]國產(chǎn)替代系列一：半導體零部件行業(yè)隨風起，國產(chǎn)替代空間廣闊.慧博資訊
[4]國產(chǎn)化率不足10%！一文看懂國產(chǎn)半導體材料產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀.芯智訊
[5]半導體零部件行業(yè)隨風起，國產(chǎn)替代空間廣闊.慧博資訊
[6]12大晶圓制造材料、封裝材料的產(chǎn)業(yè)鏈及國產(chǎn)化進程一覽！.五礦證券
[7]半導體制造材料之爭 | 以自主可控的國產(chǎn)協(xié)同打破美帝管制新規(guī).未來半導體
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/山川）
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