國外依存度超60%!半導體材料國產化替代之路任重道遠

　　半導體材料是半導體產業的基石，在集成電路晶片製造過程中，每一個步驟都需要用到相應的材料，如光刻過程需要用的光刻膠、掩膜版，矽片清洗過程需要用的各種溼化學品，化學機械平坦化過程需要用的拋光液和拋光墊等，都屬於半導體材料。

　　半導體產業強大如韓國，在2019年7月日本對其限制三種半導體材料「氟聚醯亞胺」、「光刻膠」和「高純度氟化氫」出口之後，也曾陷入恐慌狀態。足以可見，半導體材料的重要性。

　　國內對半導體材料的依存度在60%以上!

　　半導體材料主要包括半導體製造材料與半導體封測材料。今年4月，國際半導體產業協會公布2019年全球半導體材料市場銷售額為521.2億美元，其中，晶圓製造材料的銷售額為328億美元，半導體封裝材料的銷售為192億美元。

　　SEMI報告還指出，分區域來看，中國臺灣、韓國、中國大陸、日本、北美、歐洲半導體銷售額分別為113.4億美元、88.3億美元、86.9億美元、77.0億美元、56.2億美元、38.9億美元，分別佔全球半導體材料市場份額的22%、17%、17%、15%、11%、17%。中國大陸是2019年各地區中唯一實現正增長的半導體材料市場，銷售規模位居第三。但是，對於中國大陸市場而言，一方面是不斷增長的銷售規模，另一方面也面臨著巨大的國產半導體材料缺口。

　　

　　目前全球半導體製造材料基本被美日等公司壟斷。如全球矽片市場中，日本信越化學、日本 SUMCO、德國Siltronic、中國臺灣環球晶圓、韓國SK Siltron的市場份額分別為27.58% 、24.33%、14.22%、16.28%、10.16%，共佔據超過90%市場份額;光刻膠市場則主要由日本合成橡膠、東京應化、美國陶氏、住友化學、富士膠片壟斷;CMP 材料主要由美國陶氏、卡伯特微電子、日本 Fujimi 壟斷等。

　　在美日公司佔據優勢的情況下，雖然目前各大主要品類的半導體材料領域均有國內企業涉足，但整體對外依存度仍在60%以上，特別地，大矽片、靶材、CMP 拋光墊、高端光刻膠等半導體材料對外依存度高達90%以上。

　　就以大矽片為例，目前國內有上海新昇等少數企業實現12 英寸大矽片量產，國產化率也僅約10%;光刻膠也僅有少數企業布局ArF、KrF光刻膠，尚無企業涉及EUV光刻膠; 靶材對外依存度仍然高於90%;電子特氣國產化率約25%;溼化學品國產化率約25%。

　　半導體材料國產化進程在加速

　　在超高的國外依存度面前，國內對半導體材料的需求卻與日俱增。

　　一方面，受益於國內晶圓廠的大量投建，以及5G商用落地後帶來的需求增量，國內半導體材料的需求將加速增長。據SEMI估計，2017-2020年全球將有62座新晶圓廠投產，其中26座坐落中國大陸，佔總數的42%。半導體材料屬於消耗品，國內晶圓廠數量的增加，將帶動半導體材料需求的增長。

　　另一方面，半導體設備國產化，也將推動半導體材料的國產化進程。此外，近期國家新提出的「新基建」項目也提供了中國半導體材料發展的好機會。

　　為了加速半導體國產化進程，國家扶持半導體產業的政策和基金密集出臺，大基金二期或開啟半導體材料國產化黃金期。據了解，大基金一期已投資滬矽產業、雅克科技、安集科技等半導體材料公司。國家集成電路產業投資二期股份有限公司註冊資本達2041.5 億元，投資總規模和撬動社會融資有望較一期更上一個臺階。

　　當前，雖然半導體材料國外優勢明顯，但國內正在細分領域突破，部分產品已實現自產自銷。具體來看，可以分成已可量產材料、初步量產和有待積極開發的材料。

　　其中已可以量產主要有：靶材、封裝基板、CMP拋光液材料、溼式工藝用化學品引線框等部分封裝材料。這其中，部分產品技術標準可達到全球水平，本土產線已實現中大批量供貨，部分材料品質需要改進才能滿足先進工藝的要求。初步量產方面主要有：電子氣體、矽片、化合物半導體、特殊化學品。這當中，個別產品技術標準可達到世界水平，本土產線已小批量供貨，但是需要加強全面的供貨。另外，刻膠、碳化矽材料、高純石英材料部分還需積極開發，這部分材料在技術上和全球一流水平存在較大差距，目前基本未實現批量供貨。

　　以下是一些公司的發展情況：

　　矽片及矽材方面

　　中環股份：成立於1999年，是生產經營半導體材料和半導體集成電路與器件的高新技術企業。

　　2019年，中環股份發布了對行業顛覆性影響的12英寸超大光伏矽片「夸父」產品(210矽片)和系列標準，使從晶體、晶片到電池片、組件通量型生產環節效率大幅提升，製造成本大幅下降，單塊組件效率大幅提升，為全球新能源持續降低成本創造了一個平臺性的技術。目前中環五期項目已開始生產210矽片，下遊客戶的210電池片、組件也將快速進入量產階段。

　　據了解，截止2019年底中環股份已經具備2-6英寸矽片產能約30萬片/月，8英寸約70萬片/月，12英寸2萬片/月。

　　上海矽產業集團：成立於2015年12月，專注於半導體矽材料產業及其生態系統發展。

　　2016年7月，矽產業集團通過增資上海新昇和受讓原股東在上海新昇持股的方式，於2016年7月對上海新昇形成控股。上海新昇成立於2014年，承擔了「02專項」的「40-28nm集成電路製造用300毫米矽片研發及產業化」項目，是國內第一家產業化的300mm矽片企業。

　　2019年3月，矽產業集團通過增資成為新傲科技第一大股東。新傲科技成立於2001年，致力於高端矽基材料研發與生產，是中國最大的SOI材料生產基地和技術領先的外延片供應商，也是世界上屈指可數的SOI材料規模化供應商之一。

　　2020年4月20日，矽產業集團成功登陸上海證券交易所科創板。

　　上海新昇：成立於2014年6月，國內首屈一指的300mm半導體矽片供應商。

　　2016年10月，上海新昇成功拉出第一根300mm單晶矽錠，2017年打通了300mm半導體矽片全工藝流程，2018年最終實現了300mm半導體矽片的規模化生產。

　　有研半導體：成立於1999年3月12日，由北京有色金屬研究總院獨家發起，公司前身是半導體材料國家工程研究中心。

　　2013年成功自主研發6英寸區熔氣摻單晶，標誌著在「6英寸氣摻區熔單晶拉制技術」上取得突破性進展。2017年5月，有研半導體承擔的國家重大科技專項「200mm矽片產品技術開發與產業化能力提升」項目通過驗收。

　　2020年5月29日，有研半導體成功拉制出完整的12英寸單晶棒，晶棒總重量超過320公斤。實驗的突破和進展，標誌著公司在12英寸大矽片產業布局上邁出了關鍵的一步，為公司12英寸集成電路用大矽片產業化項目順利實施奠定了堅實的基礎。

　　浙江金瑞泓：成立於2000年6月，是國內較早一批專業從事集成電路用矽片製造的企業之一，也是中國大陸技術領先、配套先進、規模完善、效益優良的集成電路材料製造企業，是我國具有矽單晶錠、矽研磨片、矽拋光片、矽外延片製造的較為完整產業鏈的集成電路生產企業。

　　2010年，牽頭承擔「極大規模集成電路製造裝備及成套工藝」國家02科技重大專項，並於2017年5月通過國家驗收，具備了8英寸矽片大規模產業化能力，掌握了12英寸矽片核心技術。

　　安徽易芯：成立於2016年9月，主要從事大尺寸半導體矽晶體與矽片、全自動矽晶體生長爐的研發、生產、銷售以及技術服務。

　　2008年正式啟動12英尺電子級單晶矽材料的研發，2015年12英尺矽片(拋光前)產品通過國家有色金屬及電子材料分析測試中心的檢測。

　　杭州中欣晶圓：成立於2017年，主要從事高品質集成電路用半導體矽片的研發與生產製造。擁有8英寸生產線是目前國內規模最大，技術最成熟的生產線;12英寸生產線是我國首條擁有核心技術，真正可實現量產的半導體矽片生產線。

　　2019年7月，中欣晶圓「半導體大尺寸矽片項目」首批產品下線。這也是杭州首批實現量產的 8英寸(200mm)的半導體矽拋光片，意味著中芯晶圓在推進杭州晶片設計製造產業方面又邁進了一大步。

　　寧夏銀和：成立於2015年12月，公司將通過開展高品質半導體矽片的研發和產業化，建成國際先進水平的大尺寸半導體矽片產業化、創新研究和開發基地。

　　2019年8月23日，寧夏銀和宣布12英寸半導體大矽片晶棒實現量產，32英寸半導體石英坩堝下線。

　　光刻膠方面

　　晶瑞股份：成立於2001年11月，是一家生產銷售微電子業用超純化學材料和其他精細化工產品的上市企業。品種包括氫氟酸、過氧化氫、氨水、鹽酸、硫酸、硝酸、異丙醇、冰醋酸、混合酸(矽腐蝕液、鋁腐 蝕液、鉻腐蝕液、BOE、金蝕刻液)氫氧化鉀、氫氧化鈉、配套試劑等。產品廣泛應用於超大規模集成電路、LED、TFT-LCD面板製造過程、太陽能矽片的蝕刻與清洗。

　　北京科華：成立於2004年，光刻膠產品序列完整，產品應用領域涵蓋集成電路(IC)、發光二極體(LED)、分立器件、先進封裝、微機電系統(MEMS)等。產品類型覆蓋KrF(248nm)、G/I線(含寬譜)，主要包括：KrF光刻膠DK1080、DK2000、DK3000系列;g-i line光刻膠KMP C5000、KMP C7000、KMP C8000、KMP EP3100系列和KMP EP3200A系列;Lift-off工藝使用的負膠KMP E3000系列;用於分立器件的BN、BP系列等。

　　強力新材：成立於1997年，公司主要產品為光刻膠專用化學品，分為光刻膠用光引發劑(包括光增感劑、光致產酸劑等)和光刻膠樹脂兩大系列。公司的產品按照應用領域分類，主要有印製電路板(PCB)光刻膠專用化學品(光引發劑和樹脂)、液晶顯示器(CD)光刻膠光引發劑、半導體光刻膠光引發劑及其他用途光引發劑四大類。

　　上海新陽：創立於1999年7月，其用於晶圓電鍍與晶圓清洗的第二代核心技術已達到世界領先水平。緊密圍繞兩大核心技術，開發研製出140多種電子電鍍與電子清洗系列功能性化學材料，產品廣泛應用於集成電路製造、3D-IC先進封裝、IC傳統封測等領域，滿足晶片銅製程90-28nm工藝技術要求，相關產品已成為多家集成電路製造公司28nm技術節點的基準材料(Base Line)，成為中國半導體功能性化學材料和應用技術與服務的知名品牌。

　　此外，上海新陽立項研發集成電路製造用高解析度193nm ArF光刻膠及配套材料與應用技術，擁有完整自主可控智慧財產權的高端光刻膠產品與應用即將形成公司的第三大核心技術。

　　蘇州瑞紅：成立於1993年，是國內知名的電子化學品公司，主要研發、生產光刻膠、配套試劑、高純化學試劑，這是晶片製造行業中不可或缺的原材料。蘇州瑞紅在光刻膠領域深耕多年，率先實現了 i 線光刻膠的量產，可以實現 0.35μm 的解析度。目前其光刻膠產品已有幾家 6 寸客戶使用，2018 年進入中芯國際天津工廠 8 寸線測試並獲批量使用;公司未來重點發展 248nm，將著力發展相關業務。

　　靶材方面

　　寧波江豐電子：成立於2005年，是我國高純濺射靶材龍頭企業，產品包括鋁靶、鈦靶、鉭靶、鎢鈦靶等高純濺射靶材，應用於半導體、平板顯示、太陽能等領域。超高純金屬及濺射靶材是生產超大規模集成電路的關鍵材料之一，長期以來被日美企業壟斷。目前，江豐電子的產品已應用於世界著名半導體廠商的先進位造工藝，公司已在7nm技術節點實現批量供貨。

　　福建阿石創：成立於2002年多年來致力於薄膜材料的研發、生產與銷售。 阿石創薄膜材料，可以分為濺射靶材、蒸鍍材料與鍍膜配件三大產品線，主要應用於光學、光通信、平板顯示(LCD、OLED)、觸控面板、LED晶片、集成電路、LOW-E玻璃、裝飾鍍膜、工具鍍膜、光伏太陽能等領域，產品遠銷國內外市場，具有豐富的行業實績。

　　電子特氣方面

　　雅克科技：成立於1997年，主要致力於電子半導體材料， 深冷複合材料以及塑料助劑材料研發和生產。

　　華特氣體：成立於1999年，公司專業從事氣體及氣體設備的研發和生產，氣體產品覆蓋普通工業氣體、電子工業用氣體、電光源氣體、超高純氣體、標準氣體、雷射氣體、醫用氣體、食品工業用氣體等十幾個系列共200多個品種，

　　南大光電：成立於2000年12月，是一家專業從事高純電子材料研發、生產和銷售的高新技術企業，憑藉30多年來的技術積累優勢，公司先後攻克了國家863計劃MO源全系列產品產業化、國家「02—專項」高純電子氣體(砷烷、磷烷)研發與產業化、ALD/CVD前驅體產業化等多個困擾我國數十年的項目，填補了多項國內空白。2017年，南大光電承擔了集成電路晶片製造用關鍵核心材料之一的193nm光刻膠材料的研發與產業化項目。

　　溼電子化學品

　　巨化股份：成立於1998年6月，主要業務為基本化工原料、食品包裝材料、氟化工原料及後續產品的研發、生產與銷售，擁有氯鹼化工、硫酸化工、基礎氟化工等氟化工必需的產業自我配套體系。並以此為基礎，形成了包括基礎配套原料、氟製冷劑、有機氟單體、含氟聚合物、含氟專用化學品等在內的完整的氟化工產業鏈，並涉足石油化工產業。

　　江化微：成立於2001年，專業生產適用於半導體(TR、IC)、晶體矽太陽能(solar PV)、FPD平板顯示(TFT-LCD、CF、TP、OLED、PDP等)以及LED、矽片、鋰電池、光磁等工藝製造過程中的專用溼電子化學品——超淨高純試劑、光刻膠配套試劑的專業製造商，屬國內生產規模大、品種齊全、配套完善的溼電子化學品專業服務提供商。

　　晶瑞化學：成立於2001年，生產銷售微電子業用超純化學材料和其他精細化工產品，品種包括氫氟酸、過氧化氫、氨水、鹽酸、硫酸、硝酸、異丙醇、冰醋酸、混合酸(矽腐蝕液、鋁腐 蝕液、鉻腐蝕液、BOE、金蝕刻液)氫氧化鉀、氫氧化鈉、配套試劑等。目前主要產品的純度為，單項金屬雜質含量小於0.1ppb。產品廣泛應用於超大規模集成電路、LED、TFT-LCD面板製造過程、太陽能矽片的蝕刻與清洗。

　　艾森半導體：成立於2010年3月，專業致力於為晶圓、先進封裝、傳統封測、FPC/HDI、OLED/TFT-LCD等領域行業客戶提供所需電子化學品材料、應用工藝和現場服務的整體解決方案。

　　上海華誼：成立於1992年8月，主要從事能源化工、綠色輪胎、先進材料、精細化工和化工服務五大核心業務。公司主要產品為甲醇、醋酸、醋酸乙酯、合成氣、載重胎、乘用胎、丙烯酸及酯、丙烯酸催化劑、高吸水性樹脂、工業塗料、顏料、油墨、日用化學品、化工貿易、化工物流、化工投資、信息技術。

　　CMP拋光材料方面

　　鼎龍科技：創立於2000年，是一家專業從事化學新材料、列印複印耗材、集成電路晶片及材料、雲圖文快印營銷模式的研發、生產與服務及股權投資的國家高新企業、國家創新型企業、創業板上市公司。

　　安集科技：成立於2004年，主營業務為關鍵半導體材料的研發和產業化，目前產品包括不同系列的化學機械拋光液和光刻膠去除劑，主要應用於集成電路晶片製造和先進封裝領域。

　　2019年，成功IPO並在上海證券交易所科創板上市。

　　總結：「中國半導體教父」、芯恩董事長張汝京指出我國晶片產業發展的幾大短板。其中，材料和設備是最薄弱的環節，在整個半導體供應鏈上，沒有材料必將造成「巧婦難為無米之炊」的窘境。由此，實現半導體材料國產化替代是半導體國產化道路上亟需且艱巨的任務。