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半导体制造材料，国产化替代加速，自主可控是目标

文章来源：贤集网更新时间：2023-04-06 16:38:15

2022年8月，美商务部工业和安全局(BIS)再次发布最新的对华出口禁令，对以金刚石和氧化镓为代表的超宽禁带半导体材料实施了出口管制。该禁令是美国全面实施衍生技术制裁的一部分，严重影响到中国先进半导体材料供应安全。

荷兰政府在3月8日表示，计划对半导体技术出口实施新的管制，这些管制措施将在今天夏天之前开始实施，日本也计划要实现管制。

半导体材料是支撑集成电路行业发展的战略性、基础性环节，贯穿芯片制造全程，关乎产业长治久安。目前，中国半导体材料对于进口产品的依赖程度仍然较高。在持续加码的技术封锁之下，推动相关产品的国产化势在必行。

材料和设备是半导体产业的基石，一代技术依赖于一代工艺，一代工艺依赖一代材料和设备来实现。

半导体材料处于整个半导体产业链的上游环节，对半导体产业发展起着重要支撑作用。同时，半导体材料行业又因其具有极大的附加值和特有的产业生态支撑作用而往往成为国家之间博弈的筹码。

我国半导体材料行业快速发展，预计2025将达到250亿美元。随着国产替代深入推进，关键制造材料比例有所提升，但相对缓缓，根据五矿证券研究及测算，中国大陆半导体材料整体自主化率为10-15%，仍然较低。分产品看，晶圆制造材料自主化率<15%，其中硅片5-10%，电子气体30%，掩膜版<1%，光刻胶<5%，湿电子化学品23%，CMP抛光材料<15%，靶材<10%。

当前，半导体制造材料国产化进度层次不齐：其中，CMP抛光材料、溅射靶材等已量产，达到世界一流水准；电子特种气体、掩膜板等材料对标国际前沿，已量产；光刻胶等材料仍处于技术积累与研发阶段，高端光刻胶尚未量产；关键的产品质量及品质一致性、稳定性亟待加强，行业综合竞争力仍显不足。

新财富上榜分析师、光大证券赵乃迪研报指出，从行业角度来看，虽然目前中国大陆半导体材料市场规模占比为全球第二且具有较高的市场规模增速，但是由于晶圆代工技术能力的限制，整体的半导体材料产品需求仍然集中在中低端。

供给端方面，虽然我国部分中低端半导体材料的自供能力在逐步提升，但是在高端半导体材料的研发、生产、销售仍存在较大的不足。此外，2022年以来美国政府出台了多个条例、政策、协议去限制我国半导体产业，特别是高端先进制程领域的发展。我国半导体材料、设备、技术国产化的必要性、重要性、紧迫性进一步凸显。

清溢光电：公司作为国内规模最大的掩膜版产品和服务提供商之一，公司与国内重点的ICFoundry、功率半导体器件、MEMS、MicroLED芯片、先进封装等领域企业均建立了深度的合作关系，如中芯国际、士兰微、上海先进、赛微电子、长电科技、安靠、华微电子、泰科天润、三安集成、方正微电子和株洲半导体等公司。

有研新材：全资子公司有研亿金是我国唯一具备超高纯金属原料和半导体芯片用溅射靶材整套研发制造体系的企业，其高纯铜、镍、钴以及金、银等贵金属材料提纯技术处于国际领先水平，并成为了全球最大的晶圆代工厂台积电的第二家高纯钴溅射靶材合格供应商。

江化微：深耕湿电子化学品，产品为超净高纯试剂、光刻胶配套试剂等湿电子化学品，应用于平板显示、半导体及LED、光伏太阳能等领域。公司共有三个生产基地，江阴总部拥有9万吨/年的超高纯湿电子化学品产能。

晶瑞电材：主要产品为微电子化学品，按照组成成分和应用工艺不同可分为超净高纯试剂、光刻胶及配套材料和理电池材料。产品广泛应用于半导体和新能源行业，具体应用到下游电子信息产品的清洗、光刻、显影、蚀刻、去膜、浆料制备等工艺环节。

国家政策也助力我国半导体行业加速发展。近年来国家各部委先后制定了一系列“新一代信息技术领域”及“半导体和集成电路”产业支持政策，其中半导体材料也为重点支持对象。

各地政府从税收、资金、人才引进等多方面扶持和推动集成电路产业发展。国内半导体产业重点发展城市大多选择鼓励扶持建设 12 英寸及以上的先进晶圆或芯片生产线，并布局完整的包含装备、材料、封装等环节的半导体产业链条。

内资晶圆厂的崛起将带动国内半导体材料需求的提升，而高对外依存度以及自主可控的紧迫要求，将为国内半导体材料提供更为广阔的发展空间。

1.半导体硅片

硅片衬底是半导体制造中的第一大耗材，衬底的尺寸、质量等直接决定着芯片的价格。2021年全球市场规模突破140亿美元，并支撑起万亿级的电子信息市场。

就晶圆制造环节而言，硅片、碳化硅片等衬底是半导体产业链的起点，也是唯一贯穿各道芯片前道制备工艺的半导体材料，作为芯片的基石其产业地位非常核心。按照工艺类型分类，可以分为抛光片、外延片和SOI硅片。按直径规格，通常有6英寸、8英寸和12英寸。目前半导体硅片的尺寸一直在向大尺寸不断发展。大尺寸硅片可以降低单位芯片的平均生产成本，但其由于纯度高，技术研发与规模化生产难度高。

目前国内具备8英寸硅外延片生产能力的公司有浙江金瑞泓、昆山中辰、河北普兴、南京国盛、上海新傲等；目前拥有12英寸硅片生产能力的公司包括沪硅产业、中环股份、立昂微、西安奕斯伟、中欣晶圆等，并且多家8英寸及以下硅片厂商开始布局12英寸大硅片项目。神工股份、上海超硅、中晶科技、有研半导体等在硅材料各领域也有突破。

2.光掩膜版

光掩模，也叫半导体光罩、光刻掩膜版、掩模版等。利用光刻技术将电路图形转移至基板上，形成集成电路制造的图形母版。质量好坏直接决定芯片最终的性能。其制造工艺主要包括光刻、制程、检验、修补、清洗和贴膜。

光掩模主要由基板和遮光膜构成，按材质分为石英基板和苏打基板，其中，合成石英基板成本占光掩模材料成本90%以上。掩膜版作为平板显示、半导体制造等下游行业的关键材料，其技术、规格的发展与下游终端产品的技术需求具有较强的联动性。未来掩膜版有望朝着大尺寸、高精度的方向发展，且半色调掩膜版有望逐渐兴起并快速发展。

全球前三大光掩模场photronics、DNP、TOPPAN瓜分了80%的市场。全球领先的光掩模制造商的总部也大多设在日本。如SKE、豪雅(HOYA)、日本DNP印刷公司（大日本印刷）、日本凸版印刷株式会社（Toppan Printing）等多家巨头企业。中国大陆有清溢光电、路维光电两大龙头，产品以中低端（PSM）为主，国内一些厂商在相关环节也布局，但产品与技术与国际水平仍有差距。

3.电子特气

电子特气被称作芯片血液，广泛应用于光刻、刻蚀、成膜、清洗、掺杂、沉积等工艺环节，对于纯度（纯度大于等于99.999%）、稳定性、包装容器等具有较高的要求。电子特气有四大宗气体，主要是含氟电子气、氨气、笑气和硅烷。

机构普遍认为电子特气行业具有较高的进入壁垒，90％以上的市场份额长期被跨国公司垄断。而我国电子特气行业起步较晚，80%以上的电子特气依赖进口，高端的电子特气几乎全部依赖进口。国内电子特气在运输和价格方面具备优势，劣势在于存在品种丰富度不足、纯度欠佳等问题，导致在高端气体市场的竞争力偏弱。电子特气国产化迫在眉睫。

国内的特气企业较多，每家都有一两种擅长的气体品种，在政策利好与需求升级的双轮驱动下，我国电子特气行业迎来确定性很强的增长机遇。预计中国电子特气市场规模在2025年将达到 316.6 亿元。

4.CMP耗材

CMP在前道加工领域主要负责对晶圆表面实现平坦化。抛光液与抛光垫为CMP工艺核心耗材。抛光垫是输送和容纳抛光液的关键部件；抛光液具有研磨、腐蚀溶解、防锈、清洗和增光性能。高精度晶圆制造对于抛光液的成分与抛光性能要求日趋精密，其产品的品质直接影响到成品晶片的抛光效果，因此对于晶片制造至关重要。鼎龙股份、安集科技、江丰电子等企业引领耗材市场，已形成国产替代体系。

5.光刻胶

光刻胶也称光致抗蚀剂，本质是一种感光材料，主要用于微电子技术中微细图形加工。光刻是整个集成电路制造过程中耗时最长、难度最大、最重要的工艺，耗时占IC制造50%左右，成本约占IC生产成本的1/3，其质量对光刻工艺有着直接影响。为了保证高精度光刻，光刻胶必须满足高分辨度、高敏感度、高对比度等技术指标。

半导体光刻胶按照曝光波长不同可分为g线（436nm）、i线（365nm）、KrF（248nm）、ArF（193nm）和EUV光刻胶（13.5nm）。其中全球ArF/EUV光刻胶占比超50%。ArF光刻胶需求最大。EUV光刻胶将成为主流，是实现14纳米节点以下的最可行方案。

目前，我国光刻胶产业链雏形初现，随着上游原材料、中游成品制造、下游需求的逐渐扩大，光刻胶市场规模显著增长。根据中商产业研究院数据，2021年中国光刻胶市场达 93.3 亿元。国内目前光刻胶94%集中在PCB行业，在高端光刻胶仍需较长的验证周期，南大光电、晶瑞电材、彤程新材、上海新阳正在朝这一方向推进验证和小量产。

在全球寡头垄断、政治打压和逆全球化的趋势下，倒逼国内半导体材料厂商抓住发展机遇，自主可控，协同创新。未来，材料国产替代以及市占率提升是大势所趋，打造自主可控的产业链是战略目标，上下游企业之间的积极验证试产、募投项目推进、产业协同融合将使本土材料企业获得更多的市场容量。

同时，促进应用需求与材料研发对接，加快培育专业人才队伍建设，及时调整关税税率，重视知识产权应用和保护，都有助于推动我国半导体材料产业可持续健康发展。中国半导体前道制造材料大有可为。

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