2019年半導(dǎo)體材料行業(yè)深度報告

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2019年半導(dǎo)體材料行業(yè)深度報告 目 錄 1. 為什么看好半導(dǎo)體材料投資機(jī)會 1.1 歐美及日本疫情加劇 半導(dǎo)體材料供給或?qū)⑹芟? 1.2 大基金二期即將開啟投資 半導(dǎo)體材料必將受益 1.3 半導(dǎo)體材料領(lǐng)域我們看好哪些標(biāo)的 2. 半導(dǎo)體材料：半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)基石 2.1 半導(dǎo)體材料是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈重要支撐 2.2 2018 年全球半導(dǎo)體材料銷售額創(chuàng)歷史新高 2.3 晶圓制造材料是半導(dǎo)體材料核心 2.4 半導(dǎo)體材料技術(shù)壁壘高 國內(nèi)自給率低 3. 半導(dǎo)體材料：品種多 技術(shù)壁壘高 3.1 半導(dǎo)體材料--硅 3.1.1 硅是最重要的半導(dǎo)體材料 3.1.2 單晶硅生產(chǎn) 3.1.3 大直徑是硅片未來發(fā)展方向 3.1.4 硅片市場情況 3.2 光刻膠 3.2.1 光刻原理 3.2.2 光刻膠分類 3.2.3 光刻膠技術(shù)壁壘 3.2.4 光刻膠市場情況 3.3 掩膜版 3.3.1 掩膜版結(jié)構(gòu) 3.3.2 掩模版缺陷及保護(hù)膜 3.3.3 掩膜版市場情況 3.4 電子氣體 3.4.1 電子氣體分類 3.4.2 電子氣體技術(shù)壁壘 3.4.3 電子氣體應(yīng)用 3.4.4 電子氣體市場情況 3.5 濕化學(xué)品 3.5.1 濕化學(xué)品分類 3.5.2 典型濕化學(xué)品制備 3.5.3 濕化學(xué)品市場情況 3.6 濺射靶材 3.6.1 靶材分類 3.6.2 靶材制備方法 3.6.3 靶材技術(shù)發(fā)展趨勢 3.6.4 靶材市場情況 3.7 CMP 拋光材料 3.7.1 拋光液 3.7.2 拋光墊 3.7.3 CMP 拋光材料市場情況 4. 國內(nèi)半導(dǎo)體材料龍頭企業(yè) 4.1 上海新昇半導(dǎo)體 4.2 中環(huán)股份 4.3 南大光電 4.4 飛凱材料 4.5 強(qiáng)力新材 4.6 容大感光 4.7 晶瑞股份 4.8 北京科華 4.9 清溢光電 4.10 路維光電 4.11 華特股份 4.12 雅克科技 4.13 中船重工 718 所 4.14 江化微 4.15 江豐電子 4.16 安集科技 2019年半導(dǎo)體材料行業(yè)深度報告 導(dǎo)語 在整個半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中，半導(dǎo)體材料處于產(chǎn)業(yè)鏈上游，是整個半導(dǎo)體行業(yè)的重要支 撐。在集成電路芯片制造過程中，每一個步驟都需要用到相應(yīng)的材料，如光刻過程 需要用到光刻膠、掩膜版，硅片清洗過程需要用的各種濕化學(xué)品，化學(xué)機(jī)械平坦化 過程需要用的拋光液和拋光墊等，都屬于半導(dǎo)體材料。 1. 為什么看好半導(dǎo)體材料投資機(jī)會 目前，新冠肺炎疫情正在全球蔓延。歐美、日本以及韓國等國家正經(jīng)受疫情爆發(fā)的 考驗(yàn)，而我們國內(nèi)由于得到國家的強(qiáng)力控制，目前疫情已初步得到控制。國外疫情 的爆發(fā)，將對半導(dǎo)體行業(yè)的格局造成一定影響，特別是日本及歐美疫情的加劇，將 影響半導(dǎo)體材料供給。而國內(nèi)疫情由于得到良好的控制，并且在一些半導(dǎo)體材料的 細(xì)分領(lǐng)域，國內(nèi)的公司已實(shí)現(xiàn)部分國產(chǎn)替代，在供給方面我們先發(fā)優(yōu)勢，解晶圓代 工廠燃眉之急。 據(jù)中證報消息，國家大基金二期三月底可以開始實(shí)質(zhì)投資。國家大基金是半導(dǎo)體行 業(yè)風(fēng)向標(biāo)，國家大基金二期將更加注重對半導(dǎo)體材料及設(shè)備的投資。大基金二期以 半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈最上游的材料及設(shè)備為著力點(diǎn)，推動整個半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展，加速國 產(chǎn)替代的進(jìn)程，國內(nèi)半導(dǎo)體材料公司將迎來黃金發(fā)展期。 1.1 歐美及日本疫情加劇 半導(dǎo)體材料供給或?qū)⑹芟? 截至 3 月 14 日 14：30 分，海外新冠肺炎確診病例累計確診 64617 例，較上日增 加 10393 例，累計死亡 2236 例。海外疫情正處于爆發(fā)期，特別是意大利、日本、 美國、德國、法國及韓國等國家，新冠疫情正愈演愈烈。 在全球半導(dǎo)體材料領(lǐng)域，日本占據(jù)絕對主導(dǎo)地位。去年日韓貿(mào)易戰(zhàn)中，日本限制含 氟聚酰亞胺、光刻膠，以及高純度氟化氫這三種材料的對韓出口，引起了整個半導(dǎo) 體領(lǐng)域的震動。在 2019 年前 5 個月，日本生產(chǎn)的半導(dǎo)體材料占全球產(chǎn)量的 52%。同期，韓國從日本進(jìn)口的光刻膠價值就達(dá)到 1.1 億美元。據(jù)韓國貿(mào)易協(xié)會報告顯示， 韓國半導(dǎo)體和顯示器行業(yè)在氟聚酰亞胺、光刻膠及高純度氟化氫對日本依賴度分別 為 91.9%、43.9%及 93.7%。 在半導(dǎo)體制造過程包含的 19 種核心材料中，日本市占率超過 50%份額的材料就占 到了 14 種，在全球半導(dǎo)體材料領(lǐng)域處于絕對領(lǐng)先地位。 歐美及日本疫情的加劇，將影響全球半導(dǎo)體材料的供給。目前雖然沒有歐美及日本 半導(dǎo)體公司受疫情影響的官方報道，但我們認(rèn)為疫情必將影響這些地區(qū)半導(dǎo)體公司 的經(jīng)營情況。在疫情影響下，韓國的三星、SK 海力士等半導(dǎo)體公司多次停產(chǎn)隔離， 國內(nèi)的眾多公司也延遲復(fù)工。因此，這些處于疫情爆發(fā)期國家的公司也必將受疫情 影響。當(dāng)?shù)貢r間 13 日下午 3 點(diǎn) 30 分，美國總統(tǒng)特朗普已宣布進(jìn)入“國家緊急狀態(tài)” 以應(yīng)對新冠肺炎疫情。 受疫情影響，多國采取封城措施，這將影響半導(dǎo)體材料的運(yùn)輸。韓國、意大利等國 先后采取封城措施，來抑制新冠疫情的爆發(fā)。封城后將對貨物的運(yùn)輸帶來極大的不 便，這將影響到半導(dǎo)體材料的運(yùn)輸。 國內(nèi)半導(dǎo)體材料公司占據(jù)天時、地利及人和，國產(chǎn)替代將加速。得益于國家強(qiáng)有力 的調(diào)控措施，以及國內(nèi)群眾的高度配合，國內(nèi)疫情已初步得到控制，多省市已連續(xù) 多天未有新病例。目前，國內(nèi)大多企業(yè)已經(jīng)復(fù)工，并開始逐步提升產(chǎn)能。同時，中 國是制造業(yè)大國，國內(nèi)半導(dǎo)體制造公司眾多，國內(nèi)廠商的產(chǎn)品在運(yùn)輸上具有相對便 利性，特別是在國外封城下，這種便利性能緩解眾多晶圓代工廠的燃眉之急，國產(chǎn) 替代進(jìn)程將加速。 1.2 大基金二期即將開啟投資 半導(dǎo)體材料必將受益 據(jù)中證報消息，國家大基金二期三月底應(yīng)該可以開始實(shí)質(zhì)投資。大基金二期于 2019 年 10 月 22 日注冊成立，注冊資本為 2041.5 億元。 從目前大基金一期投資的情況來看，一期半導(dǎo)體設(shè)備和半導(dǎo)體材料領(lǐng)域合計投入金 額 57.7 億元，占大基金一期投資總額的 4.2%。而在全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中，2018 年 半導(dǎo)體設(shè)備銷售額 645.3 億美元，半導(dǎo)體材料銷售額 519.4 億美元，半導(dǎo)體設(shè)備和 半導(dǎo)體材料合計占全球半導(dǎo)體銷售額比重超過 20%。大基金一期在半導(dǎo)體設(shè)備和 半導(dǎo)體材料領(lǐng)域的投入相對較少。 在投資項(xiàng)目上，大基金一期重點(diǎn)投資半導(dǎo)體制造和設(shè)計行業(yè)，大基金二期將更關(guān)注 半導(dǎo)體材料及半導(dǎo)體設(shè)備的投資。特別是受日韓貿(mào)易戰(zhàn)事件影響，國人更加清醒認(rèn) 識到半導(dǎo)體材料的重要性。即使是被認(rèn)為半導(dǎo)體強(qiáng)國的韓國，有著三星、SK 海力 士等國際半導(dǎo)體巨頭，但由于在半導(dǎo)體材料領(lǐng)域沒有話語權(quán)，也將受到極大的制約。半導(dǎo)體設(shè)備和半導(dǎo)體材料均處于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的上游，在整個半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中有著至 關(guān)重要的作用。目前國內(nèi)關(guān)鍵設(shè)備及材料主要依賴進(jìn)口，推動半導(dǎo)體設(shè)備和材料的 發(fā)展勢在必行。 1.3 半導(dǎo)體材料領(lǐng)域我們看好哪些標(biāo)的 半導(dǎo)體材料屬于高技術(shù)壁壘行業(yè)，國內(nèi)由于起步晚，整體相對落后，目前半導(dǎo)體材 料高端產(chǎn)品大多集中在美國、日本、德國等國家和地區(qū)生產(chǎn)商。但在一些細(xì)分領(lǐng)域， 國內(nèi)已有企業(yè)突破國外技術(shù)壟斷，在市場占有一定的份額，如國內(nèi)拋光液龍頭安集 科技、特種氣體龍頭華特氣體、超純試劑及光刻膠領(lǐng)域龍頭晶瑞股份、近期收購 LG 化學(xué)旗下彩色光刻膠事業(yè)布局顯示光刻膠領(lǐng)域的雅克科技、國內(nèi)靶材龍頭江豐電子 等。 在投資策略上，我們建議關(guān)注半導(dǎo)體材料各細(xì)分領(lǐng)域龍頭企業(yè)，特別是進(jìn)入長江存 儲產(chǎn)業(yè)鏈的材料公司。大基金二期明確投資長江存儲，助力長江存儲產(chǎn)能提升。長 江存儲已開啟一期產(chǎn)能擴(kuò)張，目前的產(chǎn)能在 1~2 萬片/月，一期目標(biāo)產(chǎn)能 10 萬片/ 月。長江存儲 64 層 TLC 3D NAND 閃存已經(jīng)正式量產(chǎn)，當(dāng)前的核心任務(wù)是產(chǎn)能爬 坡，需要盡早達(dá)成 64 層三維閃存產(chǎn)品月產(chǎn)能 10 萬片。根據(jù)長江存儲的規(guī)劃，未來 還將開啟二期及三期產(chǎn)能擴(kuò)張，二期項(xiàng)目產(chǎn)能將達(dá)到 30 萬片/月，最終三期項(xiàng)目預(yù) 計在 2030 年完成，產(chǎn)能將提升到 100 萬片/月。 長江存儲產(chǎn)業(yè)鏈半導(dǎo)體材料標(biāo)的公司，推薦關(guān)注安集科技及華特氣體。2018 年長 江存儲是安集科技的第三大客戶，為安集科技貢獻(xiàn) 1891 萬元的收入。華特氣體方 面，2018 年公司來自長江存儲的收入為 1206.5 萬元，是公司的第 4 大客戶，2019 年上半年來自長江存儲的收入為 1032 萬元，占比 2.64%，上升為公司第二大客戶。 w 安集科技：公司是國內(nèi) CMP 拋光液及光刻膠去除劑龍頭，特別是在拋光液領(lǐng)域， 是國內(nèi)目前唯一供應(yīng)商，產(chǎn)品已經(jīng)實(shí)現(xiàn)向包括中芯國際、臺積電、長江存儲等國 際一線代工廠供貨。長江存儲產(chǎn)能大幅提升，安集科技將直接受益。特別是長江 存儲對鎢拋光液的需求大，安集科技已建有鎢拋光液生產(chǎn)線與之對接，未來鎢拋 光液的供應(yīng)將大幅放量。鎢拋光液的毛利率在 80%以上，放量將大幅提升公司的 盈利能力。 w 華特氣體：公司是國內(nèi)首家打破高純六氟乙烷、高純?nèi)淄榈榷喾N產(chǎn)品進(jìn)口制 約的公司。Ar/F/Ne、Kr/Ne、Ar/Ne 和 Kr/F/Ne 等 4 種混合氣于 2017 年通過全 球最大的光刻機(jī)供應(yīng)商 ASML 公司的產(chǎn)品認(rèn)證。目前，公司是我國唯一通過 ASML 公司認(rèn)證的氣體公司，亦是全球僅有的上述 4 個產(chǎn)品全部通過其認(rèn)證的四 家氣體公司之一。公司產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了對國內(nèi) 8 寸以上集成電路制造廠商超過 80%的客戶覆蓋率，客戶包含中芯國際、華虹宏力、長江存儲、臺積電、 京東方等眾多國際知名企業(yè)，并進(jìn)入了英特爾（Intel）、美光科技（Micron）、 德州儀器（TI）、海力士（Hynix）等全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體企業(yè)供應(yīng)鏈體系。 此外，建議關(guān)注長江存儲其他國內(nèi)半導(dǎo)體材料相關(guān)標(biāo)的，如已通過長江存儲正片認(rèn) 證的國內(nèi)大硅片龍頭上海新昇，國內(nèi)拋光墊龍頭鼎龍股份，通過并購進(jìn)入電子材料 領(lǐng)域的雅克科技，半導(dǎo)體靶材龍頭江豐電子，以及國內(nèi)濕化學(xué)品及光刻膠領(lǐng)域龍頭 晶瑞股份。 2. 半導(dǎo)體材料：半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)基石 2.1 半導(dǎo)體材料是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈重要支撐 在整個半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中，半導(dǎo)體材料處于產(chǎn)業(yè)鏈上游，是整個半導(dǎo)體行業(yè)的重要支 撐。在集成電路芯片制造過程中，每一個步驟都需要用到相應(yīng)的材料，如光刻過程 需要用到光刻膠、掩膜版，硅片清洗過程需要用的各種濕化學(xué)品，化學(xué)機(jī)械平坦化 過程需要用的拋光液和拋光墊等，都屬于半導(dǎo)體材料。 半導(dǎo)體材料是半導(dǎo)體行業(yè)的物質(zhì)基礎(chǔ)，材料質(zhì)量的好壞決定了最終集成電路芯片質(zhì) 量的優(yōu)劣，并影響到下游應(yīng)用端的性能。因此，半導(dǎo)體材料在整個產(chǎn)業(yè)鏈中有著重 要地位。 2.2 2018 年全球半導(dǎo)體材料銷售額創(chuàng)歷史新高 2018 年全球半導(dǎo)體材料銷售額 519.4 億美元，銷售額首次突破 500 億美元創(chuàng)下歷 史新高。2018 年全球半導(dǎo)體材料銷售增速 10.65%，也創(chuàng)下自 2011 年以來的新高。 全球半導(dǎo)體材料銷售額增速與半導(dǎo)體銷售增速具有較高的一致性，2017 年兩者同 步高速增長的原因是DRAM市場的迅猛發(fā)展， 2017年DRAM實(shí)際增速高達(dá)77%。2018 年受供求關(guān)系影響，存儲市場增速減緩，半導(dǎo)體銷售額及半導(dǎo)體材料銷售額 增速均下降。 半導(dǎo)體材料銷售額占全球半導(dǎo)體銷售額比例在 2012 年達(dá)到峰值，占比超過 16%， 近些年逐步下降，2018 年占比約 11%。占比下降的主要原因是 2013 年開始受益 于存儲市場的快速增長，半導(dǎo)體銷售額增速開始回升，2013-2018 年半導(dǎo)體銷售增 速一直高于半導(dǎo)體材料銷售增速。 近年來，中國大陸半導(dǎo)體材料的銷售額保持穩(wěn)步增長。2018 年大陸半導(dǎo)體材料銷 售額 84.4 億美元，增速 10.62%，銷售額創(chuàng)下歷史新高。 受益于國內(nèi)半導(dǎo)體行業(yè)高景氣度帶動，大陸在半導(dǎo)體材料銷售額增速方面一直領(lǐng)先 全球增速。 受益于國內(nèi)晶圓廠的大量投建，國內(nèi)半導(dǎo)體材料的需求將加速增長。據(jù)SEMI估計， 2017-2020全球?qū)⒂?2座新晶圓廠投產(chǎn)，其中26座坐落中國大陸，占總數(shù)的42%。半導(dǎo)體材料屬于消耗品，隨著大量晶圓廠建設(shè)完成，半導(dǎo)體材料的消耗量將大大增 加，將有力促進(jìn)國內(nèi)半導(dǎo)體材料行業(yè)的發(fā)展，國內(nèi)半導(dǎo)體材料銷售額全球占比將進(jìn) 一步提升。我們預(yù)計 2019-2021 年，大陸半導(dǎo)體銷售額分別為 94.5 億美元、108.6 億美元和 128 億美元，增速分別為 12%、15%和 17.8%。 從全球國家和地區(qū)來說，中國臺灣依然是半導(dǎo)體材料消耗最大的地區(qū)。2018 年臺 灣地區(qū)半導(dǎo)體銷售額 114.5 億美元，全球占比 22.04%。中國大陸占比 16.25%排名 全球第三，略低于 16.79%的韓國。 2.3 晶圓制造材料是半導(dǎo)體材料核心 按制造工藝不同，半導(dǎo)體材料可以分為晶圓制造材料和封裝材料。其中，晶圓制造 材料由于技術(shù)要求高，生產(chǎn)難度大，是半導(dǎo)體材料的核心。2018 年晶圓制造材料 全球銷售額為 322 億美元，占全球半導(dǎo)體材料銷售額的 62%。晶圓制造材料全球 銷售額增速 15.83%，高于全球半導(dǎo)體材料銷售額增速。 晶圓制造材料包含硅、掩膜版、光刻膠、電子氣體、CMP 拋光材料、濕化學(xué)品、 濺射靶材等，其中硅的占比最高，整個晶圓制造材料超過三分之一。 2.4 半導(dǎo)體材料技術(shù)壁壘高 國內(nèi)自給率低 半導(dǎo)體材料屬于高技術(shù)壁壘行業(yè)，特別是晶圓制造材料，技術(shù)要求高，生產(chǎn)難度大。目前，半導(dǎo)體材料高端產(chǎn)品大多集中在美國、日本、德國、韓國、中國臺灣等國家 和地區(qū)生產(chǎn)商。國內(nèi)由于起步晚，技術(shù)積累不足，整體處于相對落后的狀態(tài)。目前， 國內(nèi)半導(dǎo)體材料主要集中在中低端領(lǐng)域，高端產(chǎn)品基本被國外生產(chǎn)商壟斷。如硅片， 2017 年全球五大硅片廠商占據(jù)了全球 94%的市場份額。 近年來國內(nèi)半導(dǎo)體材料生產(chǎn)商加大了研發(fā)投入，大力推進(jìn)半導(dǎo)體材料的研發(fā)及生產(chǎn)， 力爭實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)替代。目前在部分細(xì)分領(lǐng)域，已經(jīng)突破國外壟斷，實(shí)現(xiàn)規(guī)?；┴?。如 CMP 拋光材料的龍頭企業(yè)安集科技，公司化學(xué)機(jī)械拋光液已在 130-28nm 技術(shù) 節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)規(guī)模化銷售，主要應(yīng)用于國內(nèi) 8 英寸和 12 英寸主流晶圓產(chǎn)線；濺射靶材 龍頭江豐電子，7 納米技術(shù)節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)批量供貨，同時還滿足了國內(nèi)廠商 28 納米技 術(shù)節(jié)點(diǎn)的量產(chǎn)需求。 3. 半導(dǎo)體材料：品種多 技術(shù)壁壘高 3.1 半導(dǎo)體材料--硅 3.1.1 硅是最重要的半導(dǎo)體材料 硅是半導(dǎo)體行業(yè)中最重要的材料，約占整個晶圓制造材料價值的三分之一。目前， 90%以上的集成電路芯片是用硅片作為襯底制造出來的。整個半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)就是建立 在硅材料之上的。 硅片質(zhì)量對半導(dǎo)體制造至關(guān)重要。在硅片上制造的芯片最終質(zhì)量與采用硅片的質(zhì)量 有直接關(guān)系。如果原始硅片上游缺陷，那么最終芯片上也肯定存在缺陷。 按晶胞排列是否規(guī)律，硅可分為單晶硅和多晶硅。單晶硅晶胞在三維方向上整齊重 復(fù)排列，而多晶硅晶胞則呈不規(guī)律排列。單晶硅在力學(xué)性質(zhì)、電學(xué)性質(zhì)等方面，都 優(yōu)于多晶硅。集成電路制造過程中使用的硅片都是單晶硅，因?yàn)榫О貜?fù)的單晶結(jié) 構(gòu)能夠提供制作工藝和器件特性所要求的電學(xué)和機(jī)械性質(zhì)。 硅片的制備從晶體生長開始，形成單晶錠后經(jīng)過修整和磨削再切片，再經(jīng)過邊緣打 磨、精研、拋光等步驟后，最后檢查得到的硅片是否合格。 3.1.2 單晶硅生產(chǎn) 單晶生長分為直拉（CZ）法和區(qū)熔（FZ）法，直拉法是目前主流的生長方法，占 據(jù) 90%市場。 w 直拉法：工藝成熟，更容易生長大直徑單晶硅，生長出的單晶硅大多用于集成電 路元件。 w 區(qū)熔法：由于熔體不與容器接觸，不易污染，因此生長出的單晶硅純度較高，主 要用于功率半導(dǎo)體。但區(qū)熔法較難生長出大直徑單晶硅，一般僅用于 8 寸或以下 直徑工藝。 3.1.3 大直徑是硅片未來發(fā)展方向 大尺寸硅片是硅片未來發(fā)展的趨勢。大尺寸硅片帶來的優(yōu)點(diǎn)有兩個： w 單片硅片制造的芯片數(shù)目越多：在同樣的工藝條件下，300mm 半導(dǎo)體硅片的可 使用面積超過 200mm 硅片的兩倍以上，可使用率（衡量單位晶圓可生產(chǎn)的芯片 數(shù)量的指標(biāo)）是 200mm 硅片的 2.5 倍左右，大尺寸硅片上能制造的芯片數(shù)目更 多； w 利用率更高：在圓形硅片上制造矩形的硅片會使硅片邊緣處的一些區(qū)域無法被利 用，從而帶來部分浪費(fèi)，隨之晶圓尺寸的增大，損失比就會減小。 隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展和市場需求的變化，大尺寸硅片占比將逐漸提升。目前 8 英 寸硅片主要用于生產(chǎn)功率半導(dǎo)體和微控制器，邏輯芯片和存儲芯片則需要 12 英寸 硅片。2018 年 12 英寸硅片全球市場份額預(yù)計為 68.9%，到 2021 年占比預(yù)計提升 至 71.2%。 3.1.4 硅片市場情況 半導(dǎo)體硅片投入資金多，研發(fā)周期長，是技術(shù)壁壘和資金壁壘都極高的行業(yè)。由于 下游客戶認(rèn)證時間長，硅片廠商需要長時間的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)積累來提升產(chǎn)品的品質(zhì)， 滿足客戶需求，以獲得客戶認(rèn)證。 目前全球硅片市場處于寡頭壟斷局面。2018 年全球半導(dǎo)體硅片行業(yè)銷售額前五名 企業(yè)的市場份額分別為：日本信越化學(xué) 28%，日本 SUMCO 25%，中國臺灣環(huán)球 晶圓 14%，德國 Siltronic 13%，韓國 SK Siltron 9%，前五名的全球市場市占率接 近 90%，市場集中度高。 近年來全球半導(dǎo)體硅片出貨面積穩(wěn)步增長。2018 年全球半導(dǎo)體硅片出貨面積達(dá) 127.3 億平方英寸，同比 2017 年增長 7.79%；銷售金額為 113.8 億美元，同比 2017 年增長 30.65%，單價每平方英寸 0.89 美元，較 2017 年增長 21%。 目前 12 英寸和 8 英寸硅片是市場主流。2018 年全球 12 英寸硅片需求均值在 600-650 萬片/月，8 英寸均值在 550-600 萬片/月。12 英寸硅片主要被 NAND 和 DRAM 需求驅(qū)動，8 英寸主要被汽車電子和工業(yè)應(yīng)用對功率半導(dǎo)體需求驅(qū)動。長期 看 12 英寸和 8 英寸依然是市場的主流。 國內(nèi)積極布局大硅片生產(chǎn)，規(guī)劃產(chǎn)能大。截至 2018 年年底，根據(jù)各個公司已量產(chǎn) 產(chǎn)線披露的產(chǎn)能，8 英寸硅片產(chǎn)能已達(dá) 139 萬片/月，12 英寸硅片產(chǎn)能 28.5 萬片/ 月。預(yù)計 2020 年 8 英寸硅片實(shí)際月需求將達(dá)到 172.5 萬片，2020 年 12 英寸硅片 實(shí)際需求為 340.67 萬片/月。為滿足國內(nèi)大硅片的需求，我國正積極布局大硅片的 生產(chǎn)。目前公布的大硅片項(xiàng)目已超過 20 個，預(yù)計總投資金額超過 1400 億，到 2023 年 12 英寸硅片總規(guī)劃產(chǎn)能合計超過 650 萬片。 從國內(nèi)硅片生產(chǎn)商來看，目前國內(nèi)硅片生產(chǎn)商主要有上海新昇、中環(huán)股份、金瑞泓 等企業(yè)。上海新昇 12 英寸硅片產(chǎn)品已經(jīng)通過華力微和中芯國際的認(rèn)證，正片 2019 年已得到長江存儲的采購，目前處于國內(nèi)領(lǐng)先地位。中環(huán)股份一期于 2019 年 2 月 進(jìn)行試生產(chǎn) 8 英寸硅片， 7 月將進(jìn)行規(guī)?；懂a(chǎn)；12 英寸功率硅片生產(chǎn)線將在 2019 年下半年進(jìn)行設(shè)備安裝調(diào)試。二期將于 2020 年開工建設(shè)，投資 15 億美元，建設(shè)兩 條 12 英寸生產(chǎn)線，月產(chǎn)能 35 萬片。 3.2 光刻膠 3.2.1 光刻原理 光刻是整個集成電路制造過程中耗時最長、難度最大的工藝，耗時占 IC 制造 50% 左右，成本約占 IC 生產(chǎn)成本的 1/3。光刻膠是光刻過程最重要的耗材，光刻膠的質(zhì) 量對光刻工藝有著重要影響。 光刻是將圖形由掩膜版上轉(zhuǎn)移到硅片上，為后續(xù)的刻蝕步驟作準(zhǔn)備。在光刻過程中， 需在硅片上涂一層光刻膠，經(jīng)紫外線曝光后，光刻膠的化學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化，在通過 顯影后，被曝光的光刻膠將被去除，從而實(shí)現(xiàn)將電路圖形由掩膜版轉(zhuǎn)移到光刻膠上。再經(jīng)過刻蝕過程，實(shí)現(xiàn)電路圖形由光刻膠轉(zhuǎn)移到硅片上。在刻蝕過程中，光刻膠起 防腐蝕的保護(hù)作用。 3.2.2 光刻膠分類 根據(jù)化學(xué)反應(yīng)機(jī)理和顯影原理的不同，光刻膠可以分為負(fù)性膠和正性膠。對某些溶 劑可溶，但經(jīng)曝光后形成不可溶物質(zhì)的是負(fù)性膠；反之，對某些溶劑不可溶，經(jīng)曝 光后變成可溶的為正性膠。 從需求端來看，光刻膠可分為半導(dǎo)體光刻膠、面板光刻膠和 PCB 光刻膠。其中， 半導(dǎo)體光刻膠的技術(shù)壁壘最高。 3.2.3 光刻膠技術(shù)壁壘 光刻膠是半導(dǎo)體材料中技術(shù)壁壘最高的品種之一。光刻膠產(chǎn)品種類多、專用性強(qiáng)， 是典型的技術(shù)密集型行業(yè)。不同用途的光刻膠曝光光源、反應(yīng)機(jī)理、制造工藝、成 膜特性、加工圖形線路的精度等性能要求不同，導(dǎo)致對于材料的溶解性、耐蝕刻性、 感光性能、耐熱性等要求不同。因此每一類光刻膠使用的原料在化學(xué)結(jié)構(gòu)、性能上 都比較特殊，要求使用不同品質(zhì)等級的光刻膠專用化學(xué)品。 光刻膠一般由 4 種成分組成：樹脂型聚合物、光活性物質(zhì)、溶劑和添加劑。樹脂是 光刻膠中占比最大的組分，構(gòu)成光刻膠的基本骨架，主要決定曝光后光刻膠的基本 性能，包括硬度、柔韌性、附著力、耐腐蝕性、熱穩(wěn)定性等。光活性物質(zhì)是光刻膠 的關(guān)鍵組分，對光刻膠的感光度、分辨率等其決定性作用。 分辨率、對比度和敏感度是光刻膠的核心技術(shù)參數(shù)。隨著集成電路的發(fā)展，芯片制 造特征尺寸越來越小，對光刻膠的要求也越來越高。光刻膠的核心技術(shù)參數(shù)包括分 辨率、對比度和敏感度等。為了滿足集成電路發(fā)展的需要，光刻膠朝著高分辨率、高對比度以及高敏感度等方向發(fā)展。 3.2.4 光刻膠市場情況 目前全球光刻膠市場基本被日本和美國企業(yè)所壟斷。光刻膠屬于高技術(shù)壁壘材料， 生產(chǎn)工藝復(fù)雜，純度要求高，需要長期的技術(shù)積累。日本的 JSR、東京應(yīng)化、信越 化學(xué)及富士電子四家企業(yè)占據(jù)了全球 70%以上的市場份額，處于市場壟斷地位。 光刻膠市場需求逐年增加，2018 年全球半導(dǎo)體光刻膠銷售額 12.97 億美元。隨著 下游應(yīng)用功率半導(dǎo)體、傳感器、存儲器等需求擴(kuò)大，未來光刻膠市場將持續(xù)擴(kuò)大。 由于光刻膠的技術(shù)壁壘較高，國內(nèi)高端光刻膠市場基本被國外企業(yè)壟斷。特別是高 分辨率的 KrF 和 ArF 光刻膠，基本被日本和美國企業(yè)占據(jù)。 國內(nèi)光刻膠生產(chǎn)商主要生產(chǎn) PCB 光刻膠，面板光刻膠和半導(dǎo)體光刻膠生產(chǎn)規(guī)模相 對較小。國內(nèi)生產(chǎn)的光刻膠中，PCB 光刻膠占比 94%，LCD 光刻膠和半導(dǎo)體光刻 膠占比分別僅有 3%和 2%。 國內(nèi)光刻膠市場規(guī)模保持穩(wěn)定增長，從 2011 年的 30.4 億元增長到 2018 年的 62.3 億元，復(fù)合增長率達(dá) 11.59%。預(yù)計 2018 年國內(nèi)光刻膠市場規(guī)模約為 62.3 億元。 國內(nèi)光刻膠需求量方面，2011 年光刻膠需求量為 3.51 萬噸，到 2017 年需求量為 7.99 萬噸，年復(fù)合增長率達(dá) 14.69%。2018 年國內(nèi)光刻膠需求量預(yù)計為 8.44 萬噸。 國內(nèi)光刻膠需求量遠(yuǎn)大于本土產(chǎn)量，且差額逐年擴(kuò)大。由于國內(nèi)光刻膠起步晚，目 前技術(shù)水平相對落后，生產(chǎn)產(chǎn)能主要集中在 PCB 光刻膠、TN/STN-LCD 光刻膠等 中低端產(chǎn)品，TFT-LCD、半導(dǎo)體光刻膠等高技術(shù)壁壘產(chǎn)品產(chǎn)能極少，仍需大量進(jìn)口， 從而導(dǎo)致國內(nèi)光刻膠需求量遠(yuǎn)大于本土產(chǎn)量。 國內(nèi) PCB 光刻膠國產(chǎn)替代進(jìn)度快，面板光刻膠和半導(dǎo)體光刻膠與國外相比仍有較 大差距。從技術(shù)水平來看，PCB 光刻膠是目前國產(chǎn)替代進(jìn)度最快的，飛凱材料已經(jīng) 在高端的濕膜光刻膠領(lǐng)域通過下游廠商驗(yàn)證；面板光刻膠進(jìn)度相對較快，目前永太 科技 CF 光刻膠已經(jīng)通過華星光電驗(yàn)證；半導(dǎo)體光刻膠目前技術(shù)較國外先進(jìn)技術(shù)差 距較大，僅在 G 線與 I 線有產(chǎn)品進(jìn)入下游供應(yīng)鏈，北京科華目前 KrF（248nm）光 刻膠目前已經(jīng)通過中芯國際認(rèn)證，ArF（193nm）光刻膠正在積極研發(fā)中。 3.3 掩膜版 掩膜版（Photomask），又稱光罩、光掩膜、光刻掩膜版、掩模版等，是下游行業(yè) 產(chǎn)品制造過程中的圖形“底片”，是承載圖形設(shè)計和工藝技術(shù)等知識產(chǎn)權(quán)信息的載 體。在光刻過程中，掩膜版是設(shè)計圖形的載體。通過光刻，將掩膜版上的設(shè)計圖形 轉(zhuǎn)移到光刻膠上，再經(jīng)過刻蝕，將圖形刻到襯底上，從而實(shí)現(xiàn)圖形到硅片的轉(zhuǎn)移。掩膜版是光刻過程中的重要部件，其性能的好壞對光刻有著重要影響。 3.3.1 掩膜版結(jié)構(gòu) 掩膜版的構(gòu)造如下圖所示，其材質(zhì)根據(jù)需求不同，可選擇不同的玻璃基板。目前隨 著工藝技術(shù)的精進(jìn)，以具有低熱膨脹系數(shù)、低鈉含量、高化學(xué)穩(wěn)定性及高光穿透性 等特質(zhì)的石英玻璃為主流，在其上鍍有約 100nm 的不透光鉻膜作為 I 作層及約 20nm 的氧化鉻來減少光反射，增加工藝的穩(wěn)定性。 掩模板之所以可作為圖形轉(zhuǎn)移的一種模板，關(guān)鍵就在于有無鉻膜的存在，有鉻膜的 地方，光線不能穿透，反之，則光可透過石英玻璃而照射在涂有光刻膠的晶片上， 晶片再經(jīng)過顯影，就能產(chǎn)生不同的圖形。也正是由于掩模板可用于大量的圖形轉(zhuǎn)移， 所以掩模板上的缺陷密度將直接影響產(chǎn)品的優(yōu)品率。 3.3.2 掩模版缺陷及保護(hù)膜 在掩膜版的制作和使用過程中，可能會出現(xiàn)缺陷，從而影響到后續(xù)的使用。掩模板 上的缺陷一般來自兩個方面： w 掩模板圖形本身的缺陷：包括針孔、黑點(diǎn)、黑區(qū)突出、白區(qū)突出、邊緣不均及刮 傷等，此部分皆為制作過程中出現(xiàn)的，目前是利用目檢或機(jī)器原形比對等方式來 篩選； w 附著在掩模板上的外來物：為解決此問題，通常在掩模板上裝一層保護(hù)膜，當(dāng)外 來物掉落在保護(hù)膜上時，因保護(hù)膜上物體的聚焦平面與掩模板圖形的聚焦平面不 同，因此可使小的外來物不能聚焦在晶片上，而不產(chǎn)生影響。 3.3.3 掩膜版市場情況 根據(jù) SEMI 公布數(shù)據(jù)，2018 年全球半導(dǎo)體掩模版銷售額為 35.7 億美元，占到總晶 圓制造材料市場的13%。預(yù)計全球半導(dǎo)體掩模版市場可在2020年達(dá)到40億美元。 從生產(chǎn)商來看，目前全球掩膜版生產(chǎn)商主要集中在日本和美國的幾個巨頭，包括日 本凸版印刷 TOPAN、日本大印刷，美國 Photronics，日本豪雅 HOYA，日本 SK 電子等。其中，Photronics、大日本印刷株式會社 DNP 和日本凸版印刷株式會社 Toppan 三家占據(jù)全球掩膜版領(lǐng)域 80%以上市場份額。此外，晶圓制造廠也會采取 自制方式對內(nèi)提供掩膜版，如英特爾、臺積電、三星等都有自制掩膜版業(yè)務(wù)。 從國內(nèi)來看，目前國內(nèi)掩膜版制造商主要有路維光電和清溢光電，中科院微電子所、 中國電子科技集團(tuán)等科研院所內(nèi)部也有自制掩膜版。國內(nèi)晶圓代工廠龍頭中芯國際 也有自制掩膜版業(yè)務(wù)。 國內(nèi)光掩膜版市場規(guī)模保持穩(wěn)定增長，2016 年國內(nèi)市場規(guī)模為 59.5 億元，規(guī)模較上年同期增長 4.94%。 國內(nèi)掩膜版供需缺口逐年擴(kuò)大。2011 年國內(nèi)掩膜版需求 5.09 萬平方米，國內(nèi)掩膜 版產(chǎn)量 0.87 萬平方米，凈進(jìn)口量 4.22 萬平方米，2016 年國內(nèi)掩膜版需求 7.98 萬 平方米，國內(nèi)掩膜版產(chǎn)量 1.69 萬平方米，供需缺口達(dá) 6.29 萬平方米。 目前中國大陸的平板顯示行業(yè)處于快速發(fā)展期，對掩膜版行業(yè)的需求持續(xù)增加。根 據(jù) IHS 統(tǒng)計測算，中國大陸平板顯示行業(yè)掩膜版需求量占全球比重，從 2011 年的 5%上升到 2017 年的 32%。未來隨著相關(guān)產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步向國內(nèi)轉(zhuǎn)移，國內(nèi)平板顯示 行業(yè)掩膜版的需求量將持續(xù)上升，預(yù)計到 2021 年，中國大陸平板顯示行業(yè)掩膜版 需求量全球占比將達(dá)到 56%。 3.4 電子氣體 電子氣體是超大規(guī)模集成電路、平面顯示器件、化合物半導(dǎo)體器件、太陽能電池、 光纖等電子工業(yè)生產(chǎn)不可缺少的原材料，它們廣泛應(yīng)用于薄膜、刻蝕、摻雜、氣相 沉積、擴(kuò)散等工藝。在半導(dǎo)體制造過程中，幾乎每一步都離不開電子氣體，其質(zhì)量 對半導(dǎo)體器件的性能有著重要影響。 3.4.1 電子氣體分類 純度是電子氣體最重要的指標(biāo)，氣體純度常用的表示方法有兩種： w 用百分?jǐn)?shù)表示：如 99%，99.9%，99.99%，99.9999%等； w 用“N”表示：如 3N，5N，5.5N 等，數(shù)目 N 與百分?jǐn)?shù)表示中的“9”的個數(shù)相 對應(yīng)，小數(shù)點(diǎn)后的數(shù)表示不足“9”的數(shù)，如 5.5N 表示 99.9995%。 根據(jù)氣體純度不同，氣體可分為普通氣體、純氣體、高純氣體及超高純氣體 4 個等 級。 半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，一個硅片需要經(jīng)過外延、成膜、摻雜、蝕刻、清洗、封裝等多項(xiàng) 工藝，這個過程需要的高純電子化學(xué)氣體及電子混合氣高達(dá) 30 多種以上，且每一 種氣體應(yīng)用在特定的工藝步驟中。 3.4.2 電子氣體技術(shù)壁壘 電子氣體的技術(shù)壁壘極高，最核心的技術(shù)是氣體提純技術(shù)。此外超高純氣體的包裝 和儲運(yùn)也是一大難題。在半導(dǎo)體制造中，電子氣體純度每提升一個數(shù)量級，都會促 進(jìn)器件性能的有效提升。 為了得到超高純氣體，氣體制造需要進(jìn)行以下幾個步驟： w 氣體分離：氣體的分離方法有精餾法、吸附法和膜分離法。精餾法是應(yīng)用最廣泛 的方法，可分為連續(xù)精餾法和間歇精餾法。連續(xù)精餾法操作時原料液連續(xù)地加入 精餾塔內(nèi)，再沸器取出部分液體作為塔底產(chǎn)品；間歇精餾法原料液一次加入精餾 釜中，因而間歇精餾塔只有精餾段而無提餾段。 w 氣體提純：氣體制造通常是先將氣體進(jìn)行粗分離，再通過氣體提純技術(shù)來提高其 純度。氣體提純技術(shù)主要有化學(xué)反應(yīng)法、選擇吸附法、低溫精餾法和薄膜擴(kuò)散法 等。 w 氣體純度檢驗(yàn)：得到提純后的氣體，需對氣體進(jìn)行檢測來驗(yàn)證其純度。隨著電子 氣體純度越來越高，純度檢驗(yàn)也越來越重要。氣體中雜質(zhì)含量檢測從 10-6（ppm） 級、到 10-9（ppb）級甚至 10-12（ppt）級。 w 氣體的充裝與運(yùn)輸：超高純氣體對充裝和運(yùn)輸都有特別的要求，要求使用特殊的 儲運(yùn)容器、特殊的氣體管道及閥門接口等，避免二次污染。 3.4.3 電子氣體應(yīng)用 在半導(dǎo)體行業(yè)中，電子氣體作為不可或缺的原材料，在各個環(huán)節(jié)中都得到廣泛應(yīng)用， 如電子級硅的制備、化學(xué)氣相沉積成膜、晶圓刻蝕工藝等過程，眾多種類的氣體都 起到了至關(guān)重要的作用。 電子級硅制備 電子級硅的制備采用西門子法還原法，在制備過程中用到的氣體有 HCl 和 H2等， 發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)包括： SiO2+C->Si+CO2↑；Si+HCl→SiHCl3+H2↑；SiHCl3+H2→Si+HCl。 電子級硅對純度有著極高的要求，目前純度要求在 11N9 以上。未了得到電子級純 度硅，制備過程中氣體的純度要求在 6N9 以上。目前國內(nèi) 12 英寸 11N9 電子級硅 基本從日本進(jìn)口。 化學(xué)氣相沉積成膜 化學(xué)氣相沉積（Chemical Vapor Deposition，CVD）是利用高真空下，氣體混合發(fā) 生相關(guān)化學(xué)反應(yīng)最終形成膜。典型的 CVD 成膜有二氧化硅絕緣膜制備和氮化硅絕 緣膜制備。 在二氧化硅絕緣膜制備中，SiH4是主要?dú)怏w，采用 6N9 級別的 O2、N2O 作用輔助 氣體。晶圓加工工藝中生長二氧化硅（SiO2）絕緣膜涉及的化學(xué)反應(yīng)：SiH4+O2->SiO2+2H2↑；SiH4+N2O->SiO2+2N2+H2。 在 氮 化 硅 絕 緣 膜 制 備 中 ， 氮 化 硅 (Si3N4) 絕 緣 膜 涉 及 的 化 學(xué) 反 應(yīng) 有 ：3SiH4+4NH3->Si3N4+12H2；3SiH2Cl2+4NH3->Si3N4+6HCl+6H2。 目前國內(nèi)在建晶圓加工產(chǎn)線在制備半導(dǎo)體膜和絕緣層的過程中涉及的電子特種氣 體包括 SiH4、SiCl4、SiHCl3、SiH2Cl2、AsCl3 等原料氣體，以及 H2、HCl、O2、 N2O、NH3等反應(yīng)氣體。在國內(nèi)半導(dǎo)體發(fā)展的過程中，實(shí)現(xiàn) 6N9 以上純度的反應(yīng)氣 體存在較大市場空間。 晶圓刻蝕工藝 在硅基底刻蝕中，主要選用氟基氣體，例如氟利昂-14（CF4），在此過程中需要刻 蝕部位的Si與CF4反應(yīng)生成SiF4而除去，其化學(xué)反應(yīng)式為：Si+CF4+O2->SiF4+CO2。 氟利昂-116（C2F6）和氟利昂-23（CHF3）在刻蝕硅時容易產(chǎn)生聚合膜從而影響刻 蝕效果，但是在刻蝕 SiO2的時候不會出現(xiàn)此類現(xiàn)象，因此可用于 SiO2的刻蝕。同 時由于半導(dǎo)體 Si 薄膜存在各向同性的特點(diǎn)，刻蝕選擇性差，因此后續(xù)開發(fā)中引入 氯基（Cl2）和溴基（Br2、HBr）作用，最終生成物中還包括 SiBr4和 SiCl4從而提 高選擇性。 目前國內(nèi)在建產(chǎn)線匯總涉及薄膜的氣體包括 CF4、C2F6、CHF3、Cl2、Br2、HBr 和 CH2F2 等，但是此類刻蝕氣體用量相對較少，刻蝕過程中需與相關(guān)惰性氣體 Ar、 N2等共同作用實(shí)現(xiàn)刻蝕程度的均勻。 3.4.4 電子氣體市場情況 隨著集成電路制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，全球集成電路用電子氣體的市場規(guī)模也逐漸擴(kuò)大。2018 年全球集成電路用電子氣體市場規(guī)模達(dá)到 45.12 億美元，同比增長 15.93%。 電子氣體純度要求高，制備難度大，目前以美國空氣化工、美國普萊克斯、德國林 德集團(tuán)、法國液化空氣和日本大陽日酸株式會社為首的五大氣體公司控制著全球 90% 以上的電子氣體市場份額。 國內(nèi)情況：2018 年國內(nèi)半導(dǎo)體用電子特氣市場規(guī)模約 4.89 億美元。經(jīng)過 30 多年 的發(fā)展，我國半導(dǎo)體用電子特氣已經(jīng)取得了不錯的成績，中船重工 718 所、綠菱電 子、廣東華特等均在 12 英寸晶圓用產(chǎn)品上取得了突破，并且實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的批量供 應(yīng)。 廣東華特氣體是國內(nèi)首家打破高純六氟乙烷、高純?nèi)淄榈犬a(chǎn)品進(jìn)口制約的氣體 公司，并率先實(shí)現(xiàn)了近 20 個產(chǎn)品的進(jìn)口替代。Ar/F/Ne、Kr/Ne、Ar/Ne 和 Kr/F/Ne 等 4 種混合氣于 2017 年通過全球最大的光刻機(jī)供應(yīng)商 ASML 公司的產(chǎn)品認(rèn)證。目 前，公司是我國唯一通過 ASML 公司認(rèn)證的氣體公司，亦是全球僅有的上述 4 個 產(chǎn)品全部通過其認(rèn)證的四家氣體公司之一。公司產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了對中芯國際、華虹宏力、 長江存儲、臺積電等國際一流代工廠的供貨，并進(jìn)入了英特爾（Intel）、美光科技 （Micron）、德州儀器（TI）、海力士（Hynix）等全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體企業(yè)供應(yīng)鏈體 系。 3.5 濕化學(xué)品 濕化學(xué)品（Wet Chemicals）， 是微電子、光電子濕法工藝制程中使用的各種電子化 工材料。濕化學(xué)品在半導(dǎo)體領(lǐng)域主要應(yīng)用于集成電路制造過程中的清洗和腐蝕步驟， 其純度和潔凈度影響著集成電路的性能及可靠性。 3.5.1 濕化學(xué)品分類 按應(yīng)用領(lǐng)域劃分，濕化學(xué)品主要應(yīng)用于半導(dǎo)體、平板顯示、太陽能以及 LED 等領(lǐng) 域。其中，半導(dǎo)體制造領(lǐng)域?qū)窕瘜W(xué)品的要求最高，技術(shù)難度最大。 為了適應(yīng)電子信息產(chǎn)業(yè)微處理工藝技術(shù)水平不斷提高的趨勢，并規(guī)范世界超凈高純 試劑的標(biāo)準(zhǔn)，國際半導(dǎo)體設(shè)備與材料組織（SEMI）將超凈高純試劑按金屬雜質(zhì)、 控制粒徑、顆粒個數(shù)和應(yīng)用范圍等指標(biāo)制定國際等級分類標(biāo)準(zhǔn)。 3.5.2 典型濕化學(xué)品制備 電子級硝酸 使用原料槽罐車將檢測合格后的硝酸原材料輸入原料罐，經(jīng)過連續(xù)蒸餾塔、粗過濾 系統(tǒng)、雙級過濾系統(tǒng)和自動灌裝系統(tǒng)等提純加工、高純檢測等工藝后，按照產(chǎn)品規(guī) 格檢測，合格后填充入庫。 電子級氫氟酸 將合格的氫氟酸原料通過原料儲槽輸入蒸餾塔預(yù)經(jīng)處理后，經(jīng)過檢驗(yàn)、過程產(chǎn)品檢 測粗過濾、精過濾、自動灌成品檢驗(yàn)等過程合格后由成品槽罐車運(yùn)輸入庫。 電子級氨水 將檢測合格后的氨水原材料輸入粗過濾系統(tǒng)，將氣體通過管路輸送至吸收塔，經(jīng)過 循環(huán)吸收后輸入混配罐，按照過程產(chǎn)品檢測合格后輸入粗過濾系統(tǒng)雙級過濾后輸入 精過濾系統(tǒng)，檢測合格后輸入自動灌裝系統(tǒng)灌裝，按照最終產(chǎn)品要求檢測合格后通 過水流包裝線包裝入庫。 3.5.3 濕化學(xué)品市場情況 目前全球濕化學(xué)品的市場主要分為三大塊：歐美企業(yè)、日本企業(yè)、以及韓國、中國 大陸和臺灣地區(qū)企業(yè)。 w 歐美企業(yè)：主要有德國巴斯夫（Basf）公司、美國 Ashland 公司、美國 Arch 化 學(xué)品公司、美國霍尼韋爾公司、AIR PRODUCTS、德國 E.Merck 公司、美國 Avantor Performance Materials 公司、ATMI 公司等。歐美企業(yè)占據(jù)全球 33%的 市場份額。 w 日本企業(yè)：主要企業(yè)包括關(guān)東化學(xué)公司、三菱化學(xué)、東京應(yīng)化、京都化工、日本 合成橡膠、住友化學(xué)、和光純藥工業(yè)（Wako）、 stella-chemifa 公司等。日本企 業(yè)占全球 27%的市場份額。 w 韓國、中國大陸及臺灣地區(qū)企業(yè)：三者占比總計 38%，其中韓國、臺灣企業(yè)在生 產(chǎn)技術(shù)上具有一定優(yōu)勢，在高端市場領(lǐng)域與歐美、日本企業(yè)相比也有一定的競爭 力。中國大陸濕電子化學(xué)品企業(yè)距世界整體水平還有一定距離，近年來，包括格 林達(dá)在內(nèi)的濕電子化學(xué)品企業(yè)持續(xù)技術(shù)創(chuàng)新，在個別領(lǐng)域已接近國際領(lǐng)先水平。 受益于半導(dǎo)體、平板顯示以及太陽能等下游產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，濕電子化學(xué)品近年的 發(fā)展也非常迅速。2018 年，全球濕電子化學(xué)品市場規(guī)模約 52.65 億美元。應(yīng)用量 方面，半導(dǎo)體市場應(yīng)用量約 132 萬噸，平板顯示市場應(yīng)用量約 101 萬噸，太陽能電 池領(lǐng)域應(yīng)用達(dá) 74 萬噸，三大市場應(yīng)用量共計達(dá)到 307 萬噸。預(yù)計到 2020 年，全 球濕電子化學(xué)品整體市場規(guī)模將達(dá)到 58.5 億美元，在全球三大領(lǐng)域應(yīng)用量達(dá)到 388 萬噸，復(fù)合增長率約 12.42%。 2018 年國內(nèi)濕電子化學(xué)品整體市場規(guī)模 79.62 億元，同比增速 4.09%，需求量約 為 90.51 萬噸。預(yù)計到 2020 年，國內(nèi)濕電子化學(xué)品市場規(guī)模有望突破 105 億元， 需求量也將達(dá)到 147.04 萬噸。 隨著國內(nèi)半導(dǎo)體行業(yè)、平板顯示行業(yè)以及太陽能行業(yè)的快速發(fā)展，濕電子化學(xué)品的 需求也迎來增長，促進(jìn)了整個濕電子化學(xué)品行業(yè)的迅速發(fā)展。2012 年國內(nèi)濕電子 化學(xué)品產(chǎn)量 18.7 萬噸，2018 年產(chǎn)量達(dá)到 49.5 萬噸，年均復(fù)合增長率達(dá) 17.61%。 從下游領(lǐng)域需求細(xì)分情況來看，2018 年半導(dǎo)體行業(yè)濕電子化學(xué)品需求量為 28.27 萬噸，平板顯示行業(yè)需求量為 34.08 萬噸，太陽能行業(yè)需求量為 28.16 萬噸，相比 2017 年都有所增加，特別是平板顯示行業(yè)，需求增加明顯。 國內(nèi)濕電子化學(xué)品由于起步較晚，技術(shù)水平與國際先進(jìn)水平有一定差距。但在某些 領(lǐng)域已經(jīng)具備一定的競爭力。 w 2018 年 4 月下旬，晶瑞化學(xué)依托下屬子公司年產(chǎn) 30 萬噸的優(yōu)質(zhì)工業(yè)硫酸原材料 優(yōu)勢，并結(jié)合從日本三菱化學(xué)株式會社引進(jìn)的電子級硫酸先進(jìn)制造技術(shù)，投資建 設(shè)年產(chǎn) 9 萬噸/年的電子級硫酸項(xiàng)目。 w 2018 年第三季度，湖北興福的電子級硫酸技術(shù)攻關(guān)取得重大突破，產(chǎn)品品質(zhì)超 越 SEMI C12 級別，與國際電子化學(xué)品最大供應(yīng)商巴斯夫的產(chǎn)品品質(zhì)處于同一級 別，并向部分國內(nèi) 12 英寸晶圓廠穩(wěn)定供貨。 w 國內(nèi)濕電子化學(xué)品龍頭企業(yè)江化微，年產(chǎn) 8 萬噸的超高純濕電子化學(xué)品生產(chǎn)基地 已達(dá)到國際規(guī)模水平。 3.6 濺射靶材 濺射靶材是物理氣相沉積（PVD）工藝步驟中所必需的材料，是制備薄膜的關(guān)鍵材 料。濺射工藝是利用離子源產(chǎn)生的離子，在真空中被加速形成告訴離子流，利用高 速粒子流轟擊固體表面，使得固體表面的原子脫離靶材沉積在襯底表面，從而形成 薄膜。這個薄膜的形成過程稱為濺射，被轟擊的固體被稱為濺射靶材。靶材是濺射 過程的核心材料。 3.6.1 靶材分類 濺射靶材種類繁多，依據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn)，可以有不同的類別。濺射靶材可按形狀 分類、按化學(xué)成份分類以及按應(yīng)用領(lǐng)域分類。 濺射靶材的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，由于應(yīng)用領(lǐng)域不同，濺射靶材對金屬材料的選擇和性能 要求都有所不同。其中，半導(dǎo)體芯片對靶材的技術(shù)要求最高，對金屬的純度、內(nèi)部 微觀結(jié)構(gòu)等都有極高的標(biāo)準(zhǔn)。 3.6.2 靶材制備方法 按生產(chǎn)工藝的不同，濺射靶材的制備可分為熔融鑄造法和粉末冶金法。 熔融鑄造法 熔融鑄造法是制備磁控濺射靶材的基本方法之一，常用的熔煉方法有真空感應(yīng)熔煉、 真空電弧熔煉和真空電子轟擊熔煉等。高純金屬如 Al、Ti、Ni、Cu、Co、Ta、Ag、 Pt 等具有良好的塑性，直接在原有鑄錠基礎(chǔ)上進(jìn)一步熔鑄后，進(jìn)行鍛造、軋制和熱 處理等熱機(jī)械化處理技術(shù)進(jìn)行微觀組織控制和坯料成型。 與粉末冶金法相比，熔融鑄造法生產(chǎn)的靶材產(chǎn)品雜質(zhì)含量低，致密度高，但材料內(nèi) 部存在一定孔隙率，需后續(xù)熱加工和熱處理工藝降低其孔隙率。 粉末冶金法 粉末冶金法是目前濺射靶材的主要制備方法，具有容易獲得均勻細(xì)晶結(jié)構(gòu)、節(jié)約原 材料、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)。通常，熔融鑄造法無法實(shí)現(xiàn)難熔金屬濺射靶材的制備。對于熔點(diǎn)和密度相差較大的兩種或兩種以上的金屬，采用普通的熔融鑄造法，一般 也難以獲得成分均勻的合金靶材。對于無機(jī)非金屬靶材、復(fù)合靶材，熔融鑄造法更 是無能為力，而粉末冶金法是解決制備上述靶材技術(shù)難題的最佳途徑。 粉末冶金法制備靶材時，其關(guān)鍵在于：一是選擇高純、超細(xì)粉末作為原料；二是選 擇能實(shí)現(xiàn)快速致密化的成形燒結(jié)技術(shù)，以保證靶材的低孔隙，并控制晶粒度；三是 制備過程嚴(yán)格控制雜質(zhì)元素的引入。 3.6.3 靶材技術(shù)發(fā)展趨勢 提高濺射靶材利用率 由于濺射離子不規(guī)則的作用關(guān)系，濺射靶材在濺射過程中容易產(chǎn)生不均勻的沖蝕現(xiàn) 象，從而造成濺射靶材的利用率普遍較低。近年來，通過改善濺射機(jī)臺以及加強(qiáng)產(chǎn) 品研發(fā)，使得濺射靶材的利用率有所提高，但仍然有很大的提升空間。如何濺射靶 材利用率是今后靶材研究的一個重要方向。 精確控制濺射靶材晶粒晶向 當(dāng)濺射靶材受到高速度能的離子束流轟擊時，由于濺射靶材內(nèi)部空隙內(nèi)存在的氣體 突然釋放，造成大尺寸的濺射靶材微粒飛濺，這些微粒的出現(xiàn)會降低濺射薄膜的品 質(zhì)甚至導(dǎo)致產(chǎn)品報廢，例如在極大規(guī)模集成電路制作工藝過程中，每 150mm 直徑 硅片所能允許的微粒數(shù)必須小于 30 個。怎樣控制濺射靶材的晶粒，解決濺射過程 中的微粒飛濺現(xiàn)象成為濺射靶材的研發(fā)方向之一。 在濺射過程中，濺射靶材中的原子容易沿著特定的方向?yàn)R射出來，而濺射靶材的晶 向能夠?qū)R射速率和濺射薄膜的均勻性產(chǎn)生影響，最終決定產(chǎn)品的品質(zhì)，因此，獲 得一定晶向的靶材結(jié)構(gòu)至關(guān)重要。但要使濺射靶材內(nèi)部獲得一定晶向，存在較大的 難度，需要根據(jù)濺射靶材的組織結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采用不同的成型方法，進(jìn)行反復(fù)的塑性 變形、熱處理工藝加以控制。 濺射靶材向大尺寸、高純度化發(fā)展 濺射靶材的技術(shù)發(fā)展趨勢與下游應(yīng)用領(lǐng)域的技術(shù)革新息息相關(guān)，隨著應(yīng)用市場在薄 膜產(chǎn)品或元件上的技術(shù)進(jìn)步，濺射靶材也需要隨之變化。在下游應(yīng)用領(lǐng)域中，半導(dǎo) 體產(chǎn)業(yè)對濺射靶材和濺射薄膜的品質(zhì)要求最高，隨著更大尺寸的硅晶圓片制造出來， 相應(yīng)地要求濺射靶材也朝著大尺寸方向發(fā)展，同時也對濺射靶材的晶粒晶向控制提 出了更高的要求。濺射薄膜的純度與濺射靶材的純度密切相關(guān)，為了滿足半導(dǎo)體更 高精度、更細(xì)小微米工藝的需求，所需要的濺射靶材純度不斷攀升，甚至達(dá)到 99.9999%（6N）純度以上。 3.6.4 靶材市場情況 根據(jù)中國電子材料行業(yè)協(xié)會的統(tǒng)計， 2016 年全球?yàn)R射靶材市場規(guī)模 113.6 億美元， 其中平板顯示領(lǐng)域市場規(guī)模 38.1 億美元，占比 33.54%，半導(dǎo)體領(lǐng)域市場規(guī)模 11.9 億，太陽能領(lǐng)域規(guī)模 23.4 億美元。 在濺射靶材領(lǐng)域，美國、日本企業(yè)占據(jù)全球市場主要份額。濺射靶材是典型的高技 術(shù)壁壘行業(yè)，由于靶材起源發(fā)展于國外，高端產(chǎn)品被以美日為代表的國外企業(yè)所壟 斷。日礦金屬、霍尼韋爾、東曹、普萊克斯、住友化學(xué)、愛發(fā)科等占據(jù)全球靶材市 場主要份額。 從國內(nèi)情況來看，2015 年國內(nèi)高純?yōu)R射靶材市場規(guī)模 153.5 億元，其中平板顯示 領(lǐng)域市場規(guī)模達(dá)69.3億元，占比45.15%。近幾年隨著國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展， 國內(nèi)晶圓廠迎來投建高峰，半導(dǎo)體材料領(lǐng)域市場規(guī)模將得到快速增長。 國內(nèi)濺射靶材行業(yè)雖然起步晚，但在國家政策和資金的支持下，目前已有個別龍頭 企業(yè)在某些細(xì)分領(lǐng)域突破國外壟斷，依靠價格優(yōu)勢在國內(nèi)靶材市場占有一定份額。國內(nèi)濺射靶材企業(yè)主要有江豐電子、阿石創(chuàng)、有研新材等。其中，江豐電子的超高 純金屬濺射靶材產(chǎn)品已應(yīng)用于世界著名半導(dǎo)體廠商的先端制造工藝，在 7 納米技術(shù) 節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)批量供貨。 3.7 CMP 拋光材料 化學(xué)機(jī)械拋光（CMP，Chemical Mechanical Polishing）是集成電路制造過程中實(shí) 現(xiàn)晶圓表面平坦化的關(guān)鍵工藝。CMP 技術(shù)是使用效果最好，應(yīng)用最廣泛的平坦化 技術(shù)，同時也是目前實(shí)現(xiàn)全局平坦化的唯一技術(shù)。 CMP 工藝是機(jī)械拋光和化學(xué)拋光相結(jié)合的技術(shù)。單純的機(jī)械拋光表面一致性好， 平整度高，但表面容易出現(xiàn)損失；化學(xué)拋光速率快，表面光潔度高，損失低，但表 面平整度差。CMP 工藝則兩種拋光的完美結(jié)合，既可獲得較為完美的表面，又可 得到較高的拋光速率，得到的平整度比其他方法高兩個數(shù)量級。 CMP 工藝通過表面化學(xué)作用和機(jī)械研磨技術(shù)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)晶圓表面的平坦化，其工 作原理是通過各類化學(xué)試劑的化學(xué)作用，結(jié)合納米磨料的機(jī)械研磨作用，在一定壓 力下被拋光的晶圓對拋光墊做相對運(yùn)動，從而使得被拋光的晶圓表面達(dá)到高度平坦 化、低表面粗糙度和低缺陷的要求。 CMP 工藝過程用到的材料有拋光液、拋光墊、調(diào)節(jié)器等，其中拋光液和拋光墊是 最核心的材料，占比分別為 49%和 33%。 3.7.1 拋光液 拋光液的主要成分包含研磨顆粒、各種添加劑和水，其中研磨顆粒主要為硅溶膠和 氣相二氧化硅。拋光液原料中添加劑的種類可根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行配比，如金屬拋光 液中有金屬絡(luò)合劑、腐蝕抑制劑等，非金屬拋光液中有各種調(diào)節(jié)去除速率和選擇比 的添加劑。 拋光液的核心技術(shù)是添加劑配方，這直接決定了最終的拋光效果。根據(jù)拋光的對象 不同，可以調(diào)整拋光液的配方，從而達(dá)到更好的拋光效果。目前，拋光液的配方是 各個公司的核心技術(shù)，也是拋光液的技術(shù)壁壘所在。 3.7.2 拋光墊 拋光墊粘附在轉(zhuǎn)盤的上表面，它是在 CMP 中決定拋光速率和平坦化能力的一個重 要部件。為了能控制磨料，拋光墊通常用聚亞胺脂做成，因?yàn)榫蹃啺分邢窈＞d一 樣的機(jī)械特性和多孔吸水特性。拋光墊中的小孔能幫助傳輸磨料和提高拋光均勻性。 拋光墊表面會變得平坦和光滑，達(dá)到一種光滑表面的狀態(tài)，這種光滑表面的拋光墊 不能保存拋光磨料，會顯著降低拋光速率。因此拋光墊要求進(jìn)行定期修整來降低光 滑表面的影響。修整的目的是要在拋光墊的壽命期間獲得一致的拋光性能。 CMP 技術(shù)中，在拋光墊的壽命期間，控制拋光墊的性質(zhì)以保證重復(fù)的拋光速率是 一項(xiàng)最大的挑戰(zhàn)。拋光速率是在平坦化過程中材料被去除的速度，單位通常是納米 每分鐘。 拋光墊的技術(shù)壁壘主要是溝槽的設(shè)計及提高使用壽命。溝槽使得拋光過程中的碎屑 更容易流走，從而得到更為平整的硅片表面。拋光墊由于是消耗品，所以提高使用 壽命能降低工藝成本。 3.7.3 CMP 拋光材料市場情況 根據(jù) Cabot Microelectronics 官網(wǎng)公開披露的資料，2016 年、2017 年和 2018 年全 球化學(xué)機(jī)械拋光液市場規(guī)模分別為 11.0 億美元、12 億美元和 12.7 億美元，預(yù)計2017-2020 年全球 CMP 拋光液材料市場規(guī)模年復(fù)合增長率為 6%。拋光墊方面， 2016-2018 年全球化學(xué)機(jī)械拋光墊市場規(guī)模分別為 6.5 億美元、7 億美元和 7.4 億 美元。 全球化學(xué)機(jī)械拋光液市場主要被美國和日本企業(yè)壟斷，主要企業(yè)包括美國的 Cabot Microelectronics、Versum 和日本的 Fujifilm 等。其中，2017 年，Cabot Microelectronics 是全球拋光液市場的龍頭企業(yè)，市占率最高，但已經(jīng)從 2000 年的 約 80%下降至 2017 年的約 35%。國內(nèi)方面，在高端半導(dǎo)體領(lǐng)域用拋光液領(lǐng)域，安 集科技是龍頭企業(yè)。公司已完成銅及銅阻擋層等不同系列 CMP 拋光液產(chǎn)品的研發(fā) 及產(chǎn)業(yè)化，部分產(chǎn)品技術(shù)水平處于國際先進(jìn)地位。 在拋光墊方面，全球市場幾乎被美國陶氏所壟斷，陶氏占據(jù)