在半导体产品强劲的需求推动下，对半导体材料的需求也大幅增加，全球半导体材料市场规模持续扩大。近日，国际半导体产业协会（SEMI）发布数据显示，2021年全球半导体材料市场规模达到了643亿美元，较2020年的555亿美元增加88亿美元，同比增长15.9%，再创新高。其中，中国大陆2021年半导体材料的市场约为119.3亿美元，同比增21.9%。凭借强劲的代工能力和先进封装基础，中国台湾连续第 12 年以 147 亿美元成为全球最大的半导体材料消费地区。中国大陆在 2021 年实现了最强劲的绝对同比增长，位居第二，而韩国是半导体材料的第三大消费国。全球半导体材料市场规模的大幅增长，得益于芯片需求的增加和行业扩充产能的推动。据 IC Insights数据，2021年全球晶圆代工厂销售收入为1101亿美元，同比增长26%；预计2022年晶圆代工厂销售额有望达1321亿美元，同比增长20%。晶圆的高景气促使了晶圆厂产能不断扩张。而晶圆制造需要用到的硅片、气体、光刻胶等多种半导体材料，随之成为行业重点需求，打开高成长空间。同时，在碳中和战略以及向数字化转型的加速趋势下，对电子产品的需求也大幅增加。SEMI总裁Ajit Manocha指出，所有半导体材料领域，在去年都出现了两位数或高个位数的增长。半导体材料是产业链上游环节中非常重要的一环，在芯片的生产制造中起到关键性的作用。按照应用环节可以分为晶圆制造材料和封测材料，分别用于晶圆制造和芯片封装测试环节。在晶圆制造工艺中，主要用料为硅片、靶材、抛光材料、光刻胶、高纯化学试剂、电子特气和化合物半导体，其中，硅片、电子特气、光掩膜版、抛光材料等用量较大；在封装测试中，主要材料为封装基板、引线框架、陶瓷封装体和键合金属线，其中，封装基板、键合丝等是较为主要的材料。半导体材料贯穿了半导体生产的全流程，每一个步骤都需要用到相应的材料，如光刻过程需要用到光刻胶、掩膜版，硅片清洗过程需要用的各种湿化学品，化学机械平坦化过程需要用的抛光液和抛光垫等。据SEMI数据显示，2021年，硅片、湿化学品、CMP和光掩模领域在晶圆制造材料市场中表现出强劲的增长，晶圆制造材料市场规模达404亿美元，同比增长15.5%；而封装材料市场规模为239亿美元，同比增长16.5%，主要受有机基板、引线和键合线的推动。半导体制造材料细分市场分散，规模偏小，唯独硅片占近35%市场份额，位居材料之首，其次为电子气体占比13%，光掩模占比12%，其余光刻胶配套化学品、抛光材料、光刻胶、湿法化学品、溅射靶材等材料占比均小于10%，规模偏小。在硅片市场中，日本信越化学占比28%，SUMCO占比22%，中国台湾的环球晶圆占比15%，德国Siltronic占比11%，韩国SK Siltron占比11%。前五大厂商共占据87%的市场份额，细分市场集中度较高。国内硅片生产企业代表有沪硅产业、中环股份、神工股份、立微昂等。其中沪硅产业的子公司上海新昇半导体科技有限公司已经实现300mm的半导体硅片生产，累计实现销售超过170万片，其二期项目30万片/月产能将于2021年底达成，以缓解对进口硅片的依赖。据2020年统计数据，半导体封装材料主要为封装基板，占比为33%，其次分别为引线框架17%、键合线16%、封装树脂15%、陶瓷材料12%、芯片粘接4%。封装基板作为特种印制电路板，是将较高精密度的芯片或者器件与较低精密度的印制电路板连接在一起的基本部件。随着新型高密度封装形式的出现，电子封装的许多功能正逐渐部分或全部的由封装基板来承担。封装基板始于日本，随后延伸至韩国和中国台湾，三个地区市占率合计超过90%。近年来，日本封装基板公司已逐渐退出和缩小规模，主攻高端产品，以Ibiden（揖斐电）、Shinko（新光电气）、Kyocera（京瓷）等为代表的日本公司技术实力较强，占据着在封装基板中利润最大的CPU封装所需基板的主要市场，在所有其他封装基板类别中，中国台湾和韩国的供应商占据市场主导地位。整体来看，封装材料市场较为分散，大陆厂商在键合丝、环氧塑封料、引线框架市场中具备一定影响力，国产率水平较高，但是在封装基板、芯片粘接材料方面与国际领先企业差距依旧较大。近年来在电子基板中，高密度多层基板占比越来越大，在先进封装中的运用越来越广泛。根据Yole数据显示，全球封装收入年复合增长率为4%，其中先进封装市场的年复合增长率达7%，预计到2025年先进封装收入将达到422亿美元，封装市场占比接近50%。基于封测市场的整体发展趋势，先进封装材料未来成长空间将超过传统封装材料，适用于3D封装、倒装以及扇出型封装的材料将快速增长。综合来看，我国半导体材料业经过过去的发展，各细分领域都有所突破，但产品整体上仍集中在中低端领域，市占率较低。晶圆制造材料方面，日本在大尺寸硅片与光刻胶领域几乎处于垄断地位，电子气体也被欧美日等大企业联合垄断。芯片封装材料方面，基板和引线框架主要由日韩、中国台湾的企业占据主导，键合线虽然大部分在国内生产，但是外资品牌厂商仍然占据大部分的市场份额。根据公开数据，目前很多关键的半导体材料国产化率还不到10%，在一些技术壁垒非常高的领域甚至不足5%。反过来看，这也意味着半导体材料的国产化空间非常大。受贸易战影响，芯片的国产化替代已经成为必然趋势。作为产业上游的半导体材料，也属于“卡脖子”的关键技术，需要尽快实现国产替代。而中国半导体材料的快速发展离不开相关产业政策的支持。国家半导体产业大基金一期就已经投资了国内硅片龙头沪硅产业，二期更是把半导体材料作为重点投资领域，继续加大了对沪硅产业的投资，此外还新增了电子气体供应商派瑞特种气体、光刻胶供应商宁波南大广电、电子级磷酸供应商兴福电子以及封装基板供应商深南电路的投资。大基金二期覆盖硅片、电子气体、光刻胶、高纯试剂以及基板等关键环节，表明国家在不断提高对半导体材料领域的重视程度。大基金之外，近年来国家还推出了一系列政策来促进半导体材料行业的发展。另一方面，全球半导体材料短缺也给国内企业带来了千载难逢的替代时机。芯片短缺蔓延至上游材料端，国内芯片制造与封装企业从国外供应商处拿到的产能会受到影响，且交付周期会变长，国内厂商在此境遇下更有意愿导入国内供应商的产品。这给国内半导体材料企业带来了机会，如果能够抓住机遇，迅速填补这个空缺，成为国内芯片制造与封装企业的稳定供应商，就可以实现这一部分的国产替代。例如沪硅产业抓住全球硅片供应短缺的时机，成功打入了中芯国际、武汉新芯等国内主要芯片制造厂商；深南电路也抓住了全球基板供应短缺的机遇，成功进入到全球三大封测厂日月光、安靠科技以及长电科技的供应体系。此外，面对全球产能短缺现状以及此轮半导体晶圆制造产能大幅扩张，行业龙头企业信越、SUMCO、陶氏等海外大厂资本开支计划相对保守。在制造产能大幅扩张而材料厂商保守情况下，叠加疫情、国际关系摩擦等因素，半导体材料供需紧张情况将持续。本土大厂中芯国际、长江存储、长鑫存储等已突破早期的风险试产与良率爬坡阶段，产能已具规模，后期扩产过程中战略目标从“爬良率出产品”向“供应链安全”倾斜，Fab 厂国产化意愿有望加强，本土半导体材料将迎来加速导入放量阶段。而半导体材料这种高壁垒的领域，一旦进入就不容易被替代，因此，预计国内企业在全球市场的渗透率会不可逆地逐步提升。根据机构测算，未来以光刻胶、CMP为代表的半导体材料中国大陆需求均有翻倍以上空间。整体而言，目前全球半导体产业链持续向中国大陆迁移，上游电子化学材料市场的高速增长赋予中国新材料企业分一杯羹的机遇，发展路径沿低端替代份额提高+高端产品逐步突破的方式展开。上世纪70年代，日本凭借家电产业的优势带动了半导体技术和产业的整体升级，一批行业公司随之崛起，半导体产业第一次由美国转向了日本。其半导体材料和设备也随之发展为一支强势力量。半导体是高度国际化的产业，任何国家和地区都不可能实现100%纯本土化制造。目前，全球制造格局为中美日韩几分天下，所以半导体材料也需要在上述地区布局，尽可能贴近晶圆厂，发挥配套作用。当前，我国半导体材料产业或许能借鉴日本的发展经验，把握半导体产业转移的机遇，积极研发，全球布局。半导体材料的国产化纵然还面临很多高端半导体材料需要从零开始、相关人才紧缺以及美日欧等国在很多关键材料的核心技术上对国内实施技术封锁等困难和挑战。但在中美科技摩擦背景下，国内政策倾斜、供需紧张形势下Fab厂国产化意愿加强、资本市场活跃等给了国内材料市场新的契机和窗口，促使半导体材料国产化进一步走向深度化和全面化。
全球市场和国际形势动荡的背景下，国内企业市场份额加速提升，半导体材料有望迎来量价齐升的春天。
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来源：半导体行业观察
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