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半导体材料国产化进程提速,A股哪些厂商能脱颖而出?

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【编者按】2022年,半导体行业依然在挑战中前行。后疫情时代、行业下行、地缘政治等因素仍深刻地影响着全球半导体产业链及生态。来到2023年,全球半导体行业如何发展?新的挑战又会从何而来?为了厘清这些问题,《集微网》特推出回顾展望系列,邀请行业中的代表企业,围绕热门技术和产业,就产业链发展态势、热点话题及未来展望做一番详实的总结及梳理,旨为在行业中奋进的上下游企业提供参考镜鉴。

集微网消息,在半导体产业链中,材料位于制造环节上游,和设备一起构成了制造环节的核心上游供应链。不过,不同于其他行业材料,半导体材料是高端电子级材料,对精度纯度等都有更为严格的要求,国产替代验证进展相对缓慢。

从SEMI公布的数据来看,截至2021年,我国是半导体材料规模高达266.4亿元,占比41.4%,是全球半导体材料市场规模最高的国家。然而,国内半导体材料目前仍以中低端为主,高端材料仍然被海外厂商所把控,因此,国产替代显得尤为迫切与重要。

国内半导体材料市场规模持续增长

近年来,受益于消费电子、5G、汽车电子等需求拉动,行业规模呈上升趋势,全球半导体材料市场规模呈现波动并整体向上的态势。

根据SEMI统计,全球半导体材料市场规模在2021年创历史新高,达到643亿美元,该机构预计2022年将达到698亿美元,同比增长8.6%,预计2023年将超过700亿美元。

具体来看,2021年全球半导体分材料市场占比中硅片占比最高,达到35%;其次是电子特气,占比14%;光掩模排名第三,占比13%;光刻胶及光刻胶配套化学品占比均为7%,CMP抛光材料占比则为6%;溅射靶材为3%。

其中,国内半导体材料市场规模为266.4亿美元,占比41.4%,是全球半导体材料市场规模最高的国家。

然而,当前国内半导体材料产业和海外巨头相比,仍有不小的差距,尤其是在中高端领域,由于国内半导体产业整体起步晚,导致在技术积累、配套措施等方面仍然落后较多,而且需要时间的沉淀。

而且,随着美国对国内半导体产业的制裁加剧,尤其是对先进制程的设备及材料的限制愈演愈烈,因此,国产替代是中长期明确的产业趋势,前景空间十分广阔。

国产化进程提速

如今来看,在中低端领域,国产化进程已经卓有成效,国产化率也逐年攀升。2021年中国半导体晶圆制造材料的整体国产化率为20%-30%,其中电子特气、靶材国产化率约为30-40%;硅片、湿电子化学品、CMP耗材总体国产化率约在20-30%。

但仍需注意的是,较高端的12寸硅片国产化率不足5%;光掩模、光刻胶国产化率约在10%以下,EUV光刻胶等高端细分领域,国产化率近乎为零。

半导体材料作为芯片制造的重要上游支撑,而国内产品偏中低端,高端制程领域依然被外资厂商主导,因此,国产替代需求极为迫切。

近年来,随着下游需求的增长,以及美国对国内半导体产业发展的限制,国内晶圆厂纷纷增资扩产以应对。据统计,中芯国际、华虹半导体、士兰微、华润微、粤芯半导体等均宣布了扩产计划;不久前,增芯科技12英寸晶圆厂也正式动工。

晶圆厂新建阶段将带动半导体设备需求景气度高涨,而在晶圆厂投产后,随着产能利用率和良率不断爬坡,将会带动半导体材料开始逐步放量,在供应链安全的背景下,国产半导体材料或将开始逐步放量。

硅片领域:沪硅产业率先打破僵局

根据笔者统计,沪硅产业产品涵盖300mm抛光片及外延片、200mm及以下抛光片、外延片以及200mm及以下的SOI硅片。

立昂微目前12英寸硅片月产6万片/月,预计年底实现满产15万片/月。技术能力已覆盖14nm以上技术节点逻辑电路。

神工股份某款硅片已定期出货给某家日本客户,8英寸测试片通过评估认证,8英寸轻掺低缺陷超平坦硅片,正在客户端评估中,另外,公司还启动了与客户就8英寸氩气退火片的规格对接工作。

山东有研艾斯12英寸硅片项目完成厂房封顶,项目总投资62亿元,建设12英寸硅片加工厂房、动力站、化学品输送、环保消防等辅助设施。预计明年6月份具备设备往里搬的条件,到2023年第四季度,正式竣工投产。

中晶科技:主要产能集中在3~6英寸硅片,8英寸抛光片项目已投产;目前募资投建年产250万片6英寸高端功率器件用单晶硅抛光片项目。

电子气体:产品逐步迈向高端化

2020年中国特种气体市场格局中,根据亿渡数据,国外厂商占据85%,中国厂商占比15%。其中华特气体/金宏气体/南大光电/雅克科技/硅烷科技/侨源气体/和远气体规模较大,占比分比为1.91%/1.56%/1.5%/1.3%/0.43%/0.24%/0.18%。

华特气体:拳头产品光刻气(Ar/Ne/Xe、Kr/Ne、F2/Kr/Ne、F2/Ar/Ne)通过了ASML和GIGAPHOTON的认证,部分产品已批量供应14nm、7nm等产线,并且部分氟碳类产品已进入到5nm工艺中使用。

金宏气体:率先打破高纯氨技术垄断,主要产品为超纯氨、高纯氧化亚氮、氦气、高纯氢等,今年两个国产替代新产品高纯二氧化碳和正硅酸乙酯通过提前布局,产能充足;为粤芯半导体供应氮气、氩气、氢气等电子大宗气体,为中芯国际、海力士、镁光、联芯集成、长江存储供货。

派瑞特气三氟化氮、六氟化钨及三氟甲磺酸系列产品在国内市占率第一,目前已经具备电子特种气体及含氟新材料等50余种产品的生产能力;中芯国际、长江存储、上海华虹、长鑫存储、台积电、联华电子、海力士、铠侠供应商。

昊华科技主要产品为含氟电子气、绿色四氧化二碳、高纯硒化氢、高纯硫化氢等产能位列国内第三,电子级NF3和SF6均在国内排名前两位,同时也在持续研发生产多种国内稀缺的电子气体品种如WF6、光电子级氨、高纯硒化氢等,并进入一线面板及半导体厂商供应商。

南大光电:主要产品为氢类电子特气产品和含氟电子特气产品,氢类电子特气产品纯度已达到6N级别三氟化氮产能已跃居国内第二,目前乌兰察布新增的产能已经顺利实现销售。

科技为三星电子、台积电、Intel、中芯国际、海力士及京东方等企业批量供应四氟化碳等产品,六氟化硫总体需求稳中有增。

凯美特气:公司正在积极推进激光混配气在ASML认证的进度,电子特气获全球半导体头部企业认可,完成数个公司电子特气产品在客户端的认证并开始规模化供应。

中巨芯:目前已实现6N纯度的高纯氯气和高纯氯化氢量产,产品已在中芯国际、华润微电子等多家主流客户通过认证并批量供货,打破国际垄断。

光刻胶:从中低端逐步突破

飞凯材料i-line光刻胶于今年形成销售,KrF光刻胶已有一定的技术储备,正在开发过程中。

雅克科技:为三星电子、LG Display、京东方、惠科等知名面板厂商批量供应光刻胶产品,销量稳定。同时,公司目前有多款光刻胶产品在多家客户进行导入测试,认证工作开展顺利。

彤程新材:第一款国产化KrF负性光刻胶2021年在中芯国际、合肥长鑫等用户形成销售。

上海新阳公司自主研发的光刻胶产品目前已有销售,其中KrF光刻胶产品通过认证的客户数量不断增加,已进入国内主流芯片制造公司,六月份开始批量连续供货,尚有多款产品在测试认证当中。ArF光刻胶目前处于客户端认证阶段。

晶瑞电材:i线光刻胶近年已向中芯国际等企业供货;KrF(248nm深紫外)光刻胶产品分辨率达到了0.25~0.13μm的技术要求,已通过部分重要客户测试,KrF光刻胶生产及测试线已经基本建成,预计今年批量供货;ArF高端光刻胶研发工作已启动。

华懋科技徐州博康目前有60多款IC光刻胶处于研发改进阶段,品类覆盖i线、KrF、ArF干法、Arf湿法光刻胶,其中部分产品已经实现销售收入,还有部分产品已经通过国内12寸主流晶圆厂的良率验证,进入STR与MSTR阶段。

南大光电:光刻胶ArF光刻胶(包含干式及浸没式)可以达到90nm-14nm的集成电路工艺节点;目前公司产品已在下游客户存储芯片50nm和逻辑芯片55nm技术节点的产品上通过认证,同时多款产品正在多家客户进行认证。

CMP抛光液、抛光垫:双强打破包围圈

鼎龙股份抛光垫产品实现了全制程(氧化物、铜、钨、铝、浅沟槽隔离、阻挡层等)、全技术节点(28nm及以上的成熟制程、28nm以下的先进制程)覆盖,并向低密度抛光垫产品的新方向开展创新性研究。抛光液方面,在28nm节点HKMG制程的铝制程抛光液解决了海外厂商的技术“卡脖子”问题,已在Oxide(氧化物)、SiN(氮化硅)、Poly(多晶硅)、Cu(铜)、Al(铝)等CMP制程进行抛光液新产品的开发。

安集科技在用于28nm技术节点HKMG工艺的铝抛光液取得重大突破,通过客户验证,打破了国外厂商在该应用的垄断并实现量产。在基于氧化铈磨料的抛光液方面,公司与客户共同开发的基于氧化铈磨料的抛光液产品突破技术瓶颈,目前已在3DNAND先进制程中实现量产并在逐步上量。衬底抛光液方面,公司在硅的精抛液取得突破,技术性能达到国际主流供应商的同等水平,产品在国内领先硅片生产厂论证按计划顺利进行;为客户定制开发的用于第三代半导体衬底材料的抛光液,进展顺利,部分产品获得海外客户的订单,拓展了海外市场。

靶材:江丰电子已突破5nm工艺

江丰电子产品已经进入5nm先端工艺成为台积电、中芯国际、SK海力士、联电等全球知名半导体企业的核心供应商。

隆华科技主要产品为高纯钼及钼合金靶材、ITO靶材、银合金靶材等,是国产ITO靶材的主力供应商,填补了中国在相关领域的技术空白,率先打破长期以来高端靶材依赖进口的局面。

阿石创公司打通铜、铝靶材等产品原料的自主熔炼,实现金属靶材制备工艺的全流程覆盖。

有研新材:铜系列高端靶材产品全面实现技术突破,12英寸高纯铜及铜合金靶材、高纯镍铂靶材和高纯钴靶材的多款产品已经通过多家集成电路高端客户认证,开始批量供货

湿电子化学品:攻城略地,积极抢占市场份额

江化微公司产品为超净高纯试剂、光刻胶配套试剂等湿电子化学品,产品覆盖G2-G5等级,公司已为6代、8.5代、10.5代高世代线平板显示客户供应高端湿电子化学品,在高端湿电子化学品领域逐步替代进口,在晶圆制造环节也成功打进了部分8英寸及以下产线和12英寸功率器件产线并占据重要份额。

晶瑞电材是国内首家突破双氧水、氨水G5等级,并实现量产的公司,硝酸、氢氧酸、盐酸、异丙醇等产品也达到G4等级,技术水平位于全球第一梯队,产品具备全球竞争力,已成功在中芯国际、长江存储、华虹宏力、合肥长鑫、武汉新芯等龙头企业批量销售。

上海新阳公司芯片制造用铜互连电镀液及添加剂、刻蚀后清洗液、氮化硅刻蚀液已实现大规模销售,实现较强国产替代;添加剂产品打破国外垄断,实现批量供货;电镀液及添加剂产品覆盖90-14nm,其中20-14nm产品实现量产销售;干法蚀刻后清洗液14nm以上全覆盖;用于存储器芯片的氮化硅蚀刻液打破国外技术垄断。

安集科技目前拥有光刻胶剥离液、刻蚀液、刻蚀后清洗液、抛光后清洗液品类,产品广泛应用二8英寸、12英寸逻辑申路、3DNAND及DRAM存储器件、特色工艺等晶圆制造领域,覆盖14nm以上节点,7-14nm新产品研发顺利推进中。

格林达公司TMAH显影液相关技术指标已达到SEMIG5标准要求;能稳定、批量向下游客户供应高品质TMAH显影液。优质的产品最终进入了京东方集团、韩国LG集团等国内外知名显示面板制造企业。还与客户进行联合开发,配套研发出蚀刻液、CF显影液、含氟类缓冲氧化蚀刻液(BOE蚀刻液)、稀释液、清洗液等一系列产品;光刻胶用显影液目前在国内品牌极大规模集成电路厂家进行产线测试。

中巨芯稳定批量供应12英寸1Xnm(10-20nm)制程的集成电路制造用电子级氢氟酸,够为逻辑电路、存储器制造稳定批量供应电子级硝酸,为12英寸28nm制程稳定批量供应电子级硫酸,电子级氢氟酸、电子级硫酸、电子级硝酸等主要产品均已达到12英寸集成电路制造用级别,产品等级均达到G5级。

润玛股份自主研发的铝蚀刻液、铂铝蚀刻液、BOE蚀刻液、钦蚀刻液、氨水等多项核心产品打破了国外技术垄断,已实现部分进口替代。具备G4至G5级湿电子化学品成熟生产能力,满足8-12英寸晶圆制造、TFT-LCDG8.5及以上高世代显示面板制造和OLED柔性显示面板制造需求。

来源:爱集微

责任编辑:张恒星 SF142

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