電子發(fā)燒友網(wǎng)報道(文/李彎彎)隨著晶圓廠的密集建設,國內(nèi)半導體材料市場規(guī)模巨大,數(shù)據(jù)顯示,2019年全球半導體材料市場規(guī)模超500億美元,中國大陸市場規(guī)模達到88.6億美元,是全球唯一實現(xiàn)正增長的市場。
目前國內(nèi)半導體材料市場對外依賴嚴重,部分類別依存度高達約90%,隨著美國升級出口限制,半導體產(chǎn)業(yè)急需加強自主可控的能力,作為產(chǎn)業(yè)鏈上游重要環(huán)節(jié),半導體材料實現(xiàn)國產(chǎn)替代是未來趨勢,可以預見,具備技術實力的國產(chǎn)材料企業(yè)將迎來巨大機會。
國際巨頭把控半導體材料絕大部分市場
半導體材料主要用于前端晶圓制造和后端芯片封裝,晶圓制造材料包括硅片、光刻膠、濕電子化學品、電子特氣、光掩膜、靶材、CMP(拋光液和拋光墊)等,封裝材料包括引線框架、封裝基板、陶瓷基板、鍵合絲、包封材料、芯片粘結(jié)材料等。
數(shù)據(jù)顯示,2019年全球半導體材料銷售額約521.4億美元,晶圓制造材料為328億美元、封裝材料為192億美元。中國臺灣、韓國、中國大陸、日本、美國是全球最大的半導體材料市場,合計占全球市場比重超80%。
當前美國、日本、韓國等國外企業(yè)占據(jù)全球絕大部分市場份額。
半導體硅片方面,全球前五大半導體硅片廠信越化學、SUMCO、Siltronic、環(huán)球晶圓、SKSiltron市場占有率超90%,呈現(xiàn)寡頭壟斷格局。
光刻膠方面,主要由日韓美公司壟斷,日本合成橡膠、東京日化(TOK)、羅門哈斯、信越化學、富士電子材料等五大光刻膠廠商占據(jù)全球約87%的市場份額。
電子氣體方面,主要由國外的液化空氣集團、林德集團、空氣化工集團、普萊克斯集團、大陽日酸株式會社株式會社、日本昭和電工等氣體公司壟斷。
光掩膜方面,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)80%以上的市場份額,市場集中度高,寡頭壟斷嚴重。
靶材方面,主要由幾家美、日大企業(yè)把持,日礦金屬占約30%,霍尼韋爾占約20%的份額,東曹和普萊克斯分別占20%和10%,呈現(xiàn)寡頭壟斷格局。
CMP?拋光材料方面,主要被美國和日本企業(yè)所壟斷,包括美國的Cabot、Versum、Dow和日本的Hitachi、Fujimi。CMP拋光墊方面,陶氏一家獨大。
國內(nèi)廠商在部分領域逐漸實現(xiàn)國產(chǎn)替代
半導體材料處于產(chǎn)業(yè)鏈的上游環(huán)節(jié),是半導體產(chǎn)業(yè)的基石。而國內(nèi)半導體材料對外依存度過高,大硅片、靶材、CMP?拋光墊、高端光刻膠等半導體材料依賴進口程度高達90%。不過近些年,國內(nèi)廠商開始逐漸在部分領域打破國外巨頭壟斷,實現(xiàn)國產(chǎn)替代。
大硅片方面,滬硅產(chǎn)業(yè)旗下上海新昇及中環(huán)股份等少數(shù)企業(yè)實現(xiàn)12英寸大硅片量產(chǎn)。
光刻膠方面,晶瑞股份、上海新陽、南大光電等企業(yè)已布局高端ArF、KrF光刻膠,EUV光刻膠暫無涉及,與世界先進水平差距較大。
電子氣體方面,雅克科技、華特氣體、昊華科技等電子氣體國產(chǎn)化程度領先,華特氣體等少數(shù)企業(yè)實現(xiàn)了對國內(nèi)8?英寸以上集成電路制造廠商覆蓋。
光掩膜方面,僅能夠滿足國內(nèi)中低檔產(chǎn)品市場的需求,高檔光掩膜版由國外公司提供。
濕電子化學品方面,國產(chǎn)化程度領先,江化微、晶瑞股份等少數(shù)企業(yè)產(chǎn)品技術等級可達到SEMI標準G4、G5級。
靶材方面,對外依存度仍然高于90%,江豐電子等個別企業(yè)突破了7nm技術節(jié)點,進入國際靶材技術領先行列。
CMP?拋光材料方面,國產(chǎn)化率不足15%,安集科技等個別企業(yè)CMP?拋光液130-28nm?技術節(jié)點實現(xiàn)規(guī)模化銷售,14nm技術節(jié)點產(chǎn)品已進入客戶認證階段,10-7nm技術節(jié)點產(chǎn)品正在研發(fā)中;國內(nèi)鼎龍股份等企業(yè)布局CMP拋光墊。
滬硅產(chǎn)業(yè)
滬硅產(chǎn)業(yè)是中國大陸率先實現(xiàn)300mm半導體硅片規(guī)模化生產(chǎn)和銷售的企業(yè),提供的產(chǎn)品類型涵蓋300mm拋光片及外延片、200mm及以下拋光片、外延片及SOI硅片。客戶包括了臺積電、中芯國際、華虹宏力、華力微電子、長江存儲、武漢新芯、華潤微等芯片制造企業(yè)。
300mm半導體硅片主要應用于存儲芯片、圖像處理芯片、通用處理器芯片、功率器件等領域。子公司上海新昇于2018年實現(xiàn)了300mm半導體硅片的規(guī)模化生產(chǎn),填補了中國大陸300mm半導體硅片產(chǎn)業(yè)化的空白,2019年300mm半導體硅片產(chǎn)能從2018年的10萬片/月進一步提升至15萬片/月,生產(chǎn)規(guī)模持續(xù)擴大。
晶瑞股份
晶瑞股份子公司蘇州瑞紅在光刻膠領域布局較早,到目前為止,已經(jīng)規(guī)模生產(chǎn)光刻膠近30年,產(chǎn)品主要應用在半導體及平板顯示領域,公司紫外負型光刻膠和寬譜正膠及部分g線等高端產(chǎn)品已規(guī)模供應市場數(shù)十年,i線光刻膠近年已供應國內(nèi)頭部芯片公司,高端KrF(248)光刻膠處于中試階段。
上海新陽
上海新陽的集成電路制造用高端光刻膠產(chǎn)品正在開發(fā)中,包括邏輯和模擬芯片制造用的I線光刻膠、KrF光刻膠、ArF干法光刻膠,存儲芯片制造用的KrF厚膜光刻膠,底部抗反射膜(BARC)等配套材料。
南大光電
南大光電正在自主研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的193nm光刻膠項目,193nm光刻膠是大規(guī)模集成電路芯片制造必須使用的關鍵基礎材料。根據(jù)公司2019年報,公司目前“193nm光刻膠及配套材料關鍵技術開發(fā)項目”的研發(fā)工作已經(jīng)完成,正在驗收中。公司已安裝完成一條193nm光刻膠生產(chǎn)線,目前處于調(diào)試階段。公司同時自主研發(fā)制備光刻膠用的高純原材料,已研制出的光刻膠產(chǎn)品正在進行客戶評估工作。
雅克科技
雅克科技近年來在實施了一系列并購重組之后,進入電子材料業(yè)務。在電子特氣業(yè)務方面,主要產(chǎn)品為六氟化硫和四氟化碳。六氟化硫廣泛應用于電力設備行業(yè)、半導體制造業(yè)等多個行業(yè)和領域。四氟化碳可廣泛應用于硅、二氧化硅、氮化硅、磷硅玻璃及鎢薄膜材料的刻蝕,在集成電路清洗、電子器件表面清洗、太陽能電池的生產(chǎn)、激光技術等方面也大量使用。
產(chǎn)品主要銷售給SK海力士、三星電子、東芝存儲器和英特爾、臺積電等知名半導體公司及三星、LG、京東方等顯示面板生產(chǎn)商。
華特氣體
華特氣體的特種氣體主要面向集成電路、新型顯示面板、光伏能源、光纖光纜等新興產(chǎn)業(yè),公司在上述領域?qū)崿F(xiàn)了包括高純四氟化碳、高純六氟乙烷、光刻氣、高純二氧化碳、高純一氧化碳、高純氨、高純一氧化氮等眾多產(chǎn)品的進口替代。
目前公司已成功實現(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,解決了中芯國際、華虹宏力、長江存儲、武漢新芯、華潤微電子、臺積電(中國大陸)和艦科技、士蘭微電子、柔宇科技等客戶多種氣體材料的進口制約,并進入了英特爾、美光科技、德州儀器、臺積電(海外)海力士等全球領先的半導體企業(yè)供應鏈體系。
公司部分產(chǎn)品已批量供應14納米、7納米等產(chǎn)線。公司的部分氟碳類產(chǎn)品也被臺積電(中國臺灣)7納米以下的工藝使用。
昊華科技
原天科股份,通過收購大股東中國昊華下屬12家優(yōu)質(zhì)化工科技型企業(yè),轉(zhuǎn)型升級為先進材料、特種化學品及創(chuàng)新服務供應商。主營業(yè)務有氟材料、特種氣體。
公司擁有國家重要的特種氣體研究生產(chǎn)基地,產(chǎn)品主要為含氟電子氣(包括三氟化氮、六氟化硫等)、綠色四氧化二氮、高純硒化氫、高純硫化氫等,廣泛應用于半導體集成電路、電力設備制造、LED、光纖光纜、太陽能光伏、醫(yī)療健康、環(huán)保監(jiān)測等領域。
在含氟電子氣體業(yè)務領域,公司所屬黎明院重點實施了與韓國大成合作建設的2,000噸/年三氟化氮項目,產(chǎn)品廣泛應用于蝕刻、清洗、離子注入等工藝,即在半導體生產(chǎn)流程中發(fā)揮著重要作用。
在其他特種氣體領域,公司以我國重要特種氣體研究基地為依托,主營綠色四氧化二氮、高純硒化氫、高純硫化氫、二氧化碳-環(huán)氧乙烷混合氣(熏蒸劑)、標準混合氣體等產(chǎn)品的研制,部分產(chǎn)品已實現(xiàn)進口替代,并持續(xù)作為配套產(chǎn)品服務于我國國防航空航天事業(yè)。
清溢光電
清溢光電是國內(nèi)成立最早、規(guī)模最大的掩膜版生產(chǎn)企業(yè)之一。主要產(chǎn)品為掩膜版(Photomask),又稱光罩、光掩膜、光刻掩膜版、掩模版等,掩膜版用于下游電子元器件制造業(yè)批量生產(chǎn),是下游行業(yè)生產(chǎn)流程的關鍵模具。
公司生產(chǎn)的掩膜版產(chǎn)品根據(jù)基板材質(zhì)的不同主要可分為石英掩膜版、蘇打掩膜版和其他(包含凸版、菲林)。產(chǎn)品主要應用于平板顯示、半導體芯片、觸控、電路板等行業(yè)。
半導體芯片行業(yè)用掩膜版主要包括半導體集成電路凸塊(ICBumping)掩膜版、集成電路代工(ICFoundry)掩膜版、集成電路載板(ICSubstrate)掩膜版、發(fā)光二極管(LED)封裝掩膜版及微機電(MEMS)掩膜版等。服務的典型客戶包括艾克爾、頎邦科技、長電科技、中芯國際、士蘭微、英特爾等客戶。
清溢光電當前的半導體芯片用掩膜版量產(chǎn)能力在0.50um工藝水平,清溢光電表示,未來繼續(xù)開發(fā)投入,將量產(chǎn)能力由0.5um提升至0.25um工藝要求的量產(chǎn)能力。
江化微
公司主營業(yè)務為超凈高純試劑、光刻膠配套試劑等濕電子化學品的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售。濕電子化學品是微電子、光電子濕法工藝制程中使用的各種電子化工材料,其核心要素是超凈、高純以及功能性,因而它對原料、純化方法、配方工藝、容器、生產(chǎn)設備、環(huán)境控制、測試和運輸設備等都有較為嚴格的要求。
公司生產(chǎn)的濕電子化學品主要適用于平板顯示、半導體及LED、光伏太陽能以及鋰電池、光磁等電子元器件微細加工的清洗、光刻、顯影、蝕刻、去膜、摻雜等制造工藝過程。
江化微在2019年報中表示,公司G3等級硫酸、過氧化氫、異丙醇、低張力二氧化硅蝕刻液、鈦蝕刻液成功進入國內(nèi)6寸晶圓、8寸先進封裝凸塊芯片生產(chǎn)線,實現(xiàn)進口替代。
江豐電子
自成立以來一直從事高純?yōu)R射靶材的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售業(yè)務,主要產(chǎn)品為各種高純?yōu)R射靶材,包括鋁靶、鈦靶、鉭靶、鎢鈦靶等,這些產(chǎn)品主要應用于半導體(主要為超大規(guī)模集成電路領域)、平板顯示、太陽能等領域。
超高純金屬及濺射靶材是生產(chǎn)超大規(guī)模集成電路的關鍵材料之一,目前公司的超高純金屬濺射靶材產(chǎn)品已應用于世界著名半導體廠商的先端制造工藝,在7納米技術節(jié)點實現(xiàn)批量供貨。
安集科技
安集科技產(chǎn)品包括不同系列的化學機械拋光液和光刻膠去除劑,主要應用于集成電路制造和先進封裝領域。
公司成功打破了國外廠商對集成電路領域化學機械拋光液的壟斷,實現(xiàn)了進口替代,使中國在該領域擁有了自主供應能力。公司化學機械拋光液已在130-14nm技術節(jié)點實現(xiàn)規(guī)模化銷售,主要應用于國內(nèi)8英寸和12英寸主流晶圓產(chǎn)線;10-7nm技術節(jié)點產(chǎn)品正在研發(fā)中。中芯國際、臺積電為公司重要客戶,日月光、艾克爾、長電科技、硅品等全球領先的封測廠商均為公司客戶。
鼎龍股份
光電半導體工藝材料業(yè)務,為公司近年重點布局的業(yè)務領域,主要產(chǎn)品包括:化學機械CMP拋光墊、清洗液及柔性顯示基材PI漿料的研發(fā)、生產(chǎn)制造及銷售。
在集成電路板塊,子公司鼎匯微電子的CMP拋光墊產(chǎn)品主要技術指標達到市場主流產(chǎn)品要求,銷售量逐步提升,并已成為國內(nèi)主流晶圓廠的重要拋光墊供應商,填補了該產(chǎn)品領域國產(chǎn)化進口替代的空白。
總結(jié)
未來在智能汽車、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、5G通信等新興領域快速發(fā)展的帶動下,半導體產(chǎn)業(yè)將迎來新一輪發(fā)展高潮,半導體材料也將迎來巨大市場空間。
在當前對外依存度過高的情況下,半導體材料產(chǎn)業(yè)急需加大投入、提升技術和市場,機構預計,大基金二期將在半導體材料領域加大布局,可以預見,未來在國家政策和大基金等資金的支持下,半導體材料國產(chǎn)化也會加速。
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