全球半導體產業高景氣,國內晶圓廠積極擴產,景氣度逐漸向上遊材料傳導,國內矽片、前驅體以及拋光材料廠商已具備一定的技術實力以及量產能力,有望在2021年迎來放量。
一、國內晶圓廠積極擴產,行業高景氣向材料端傳導
2020年下半年以來,伴隨著疫情企穩,半導體下遊需求環比改善,晶圓廠、封測廠的產能利用率上行。2020年四季度,臺積電單季實現營業收入126.8億美元,環比增長4.45%,同比增長22.04%;2020年四季度存儲領軍企業美光實現營收61億美元,環比增長11%,同比增長24%。
「價值投研」在2020年11月24日《【晶片】深度剖析行業高景氣度》一文中已指出,目前晶片全產業鏈均維持高景氣,不管是前段晶圓代工還是後段封測,晶片產能全線吃緊,並對高景氣度進行了深度剖析。
國內長江存儲、華虹集團、中芯國際、合肥長鑫等晶圓廠正在積極擴產。長江存儲一期項目於2020年擴產至5萬片/月以上,預計未來將達10萬片/月,二期土建已於2020年6月開工,兩期產能規劃共30萬片/月;華虹半導體(無錫)產能預計從2020年末2萬片/月擴張至2021年末4萬片/月,後續仍有4萬片/月擴產空間;合肥長鑫產能預計從2021年初4萬片/月擴張至2022-2023年的12.5萬片/月;中芯國際在北京即將新建10萬片/月新廠房。
「價值投研」在2020年12月7日《【晶片】從大基金二期再看材料和設備環節》一文中指出,晶片產業鏈景氣度具有傳導關係,目前晶片製造景氣度已持續將近2個季度,向上遊原材料的傳導大概需要1-2個季度,因此邏輯上來說,上遊材料領域即將迎來高景氣。
從全球半導體材料的需求格局看,2011年中國大陸佔全球市場的比例為10%,到2019年已達到16.7%,僅次於中國臺灣(21.7%)及韓國(16.9%)。近期,國際半導體產業協會(SEMI)上調了2021年全球半導體材料市場的預測,我國半導體材料市場有望從從95億美元增長至超100億美元,超越韓國位居全球第二。
我們梳理了以下三個半導體材料的細分高景氣方向:我國是全球最大的半導體市場,預計矽片市場增速將領先全球,國內矽片廠商持續受益。在半導體前驅體領域,國內廠商通過收購填補空白,產品接近國際第一梯隊,未來有望保持高速增長。此外,拋光材料(CMP)被美國高度壟斷,國內已有廠商實現了一定的技術突破,國產替代空間較大。
二、矽片:國內12英寸矽片國產化率僅13%,8英寸矽片也只有少數廠商可以供應
矽片是半導體、光伏等行業的基礎材料。半導體級矽片純度須達99.9999999%(7個9)以上,在半導體晶圓製造材料中佔比為37%。矽晶棒通過長晶過程在熔融態的矽原料中逐漸生長,再經過切片、磨片、倒角、熱處理、拋光、清洗等工序,最後成為矽片。
矽片按產品差異,主要分為拋光片、退火片和外延片三種。拋光片約佔矽片總量的70%,廣泛用於數字與模擬晶片、存儲器和功率器件等產品。矽片按尺寸差異,主要分為8英寸和12英寸。8英寸主要用於成熟製程,12英寸主要用於先進位程。2019年,全球12英寸半導體矽片出貨面積佔總出貨面積的67.2%。
2019年,全球半導體矽片市場規模為735億元,其中中國大陸市場約91億元。2020至2024
年,全球矽片需求有望保持5.1%的複合增長率。中國是全球最大的半導體市場,隨著國內晶片製造持續擴產,預計中國半導體矽片市場規模將以高於全球市場的速度持續增長。
目前,日本信越(27.6%)、SUMCO(24.4%)、德國Siltronic(14%,即將被環球晶圓收購)、中國臺灣環球晶圓(16%)、韓國SK Siltron(10%)合計佔據全球92%的市場份額。中國12英寸矽片主要依賴進口,國產化率僅13%,8英寸矽片也只有少數廠商可以供應,國產替代空間廣闊。
【滬矽產業】12英寸矽片營收佔比14.7%,8英寸矽片營收佔比74.8%,公司於2018年率先實現12英寸矽片國產化突破,已實現了28nm以上所有節點的產品認證以及64層3D NAND產品驗證。
【立昂微】半導體拋光片和外延片營收佔比57.7%,子公司金瑞泓主營6/8/12英寸矽片,客戶包括華潤微、中芯國際、華虹宏力、ONSEMI等。
【中環股份】半導體材料業務(主要為矽片)營收佔比為6.0%,曾承接國家「02專項」之「大直徑區熔矽單晶及國產設備產業化」項目。目前公司8英寸、12英寸矽片均已實現量產,產能分別為50萬片/月、7萬片/月,預計2021年內將分別達到70萬片/月、15萬片/月。
三、前驅體:半導體製造氣相沉積核心材料,國內雅克科技通過收購進入第一梯隊
前驅體是晶片製造的重要材料之一,主要用於氣相沉積(包括物理沉積PVD、化學氣相沉積CVD及原子氣相沉積ALD)鍍膜過程,以形成符合半導體製造要求的各類薄膜層,也可用於半導體外延生長、蝕刻、離子注入摻雜以及清洗等。
前驅體材料的增長驅動主要有三點:隨著NAND的堆疊層數不斷增多,前驅體用量快速增長;當DRAM向更高的深寬比發展,需要單位價值量更高的High-K前驅體;隨著邏輯晶片線寬越細,用到的前驅體品種越多,產品價值量越高。
全球半導體前驅體主要生產商包括德國默克、法國液化空氣集團以及韓國UP Chemical、DNF、Mecaro等。2019年,全球半導體前驅體市場規模在98億元左右,預計至2023年將達137億元。在國內,雅克科技通過收購UP Chemical填補了我國在該領域的空白,未來有望躋身全球第一梯隊,提升全球市場佔有率。
【雅克科技】半導體化學材料業務營收佔比37.7%,子公司UP Chemical的SOD和前驅體業務處於全球領先地位,涉足壁壘最高的High K及ALD用半導體前驅體,此類材料在國內尚處於空白階段,公司是海力士、三星連續多年的主要供應商,並新增了對鎧俠、Intel、臺積電的批量供應。
四、拋光材料:拋光液、拋光墊國產化率均不足5%,近3年拋光墊國內需求將倍增
化學機械拋光(CMP)是晶片製造過程中實現晶圓表面平坦化的關鍵工藝,相較傳統的純機械或純化學的拋光方法,CMP技術處理後的晶圓平坦度更高。拋光材料是CMP過程中使用的重要原材料,可分為拋光液與拋光墊,在晶圓製造材料中佔比7%。
「價值投研」在2020年9月22日《【半導體】拋光材料全景圖》中指出,拋光材料市場高速成長,國產替代空間巨大。
隨著技術發展,晶片製造過程中CMP工序越來越複雜,所需拋光材料的種類、用量也越來越多。2019年全球CMP拋光材料市場規模達140億元,預計2023年可達176億元,CAGR達5.9%。
拋光液方面,全球市場規模在2019年為88億元,國內市場規模在2018年為16億元,預計2023年將達到24.4億元。國內拋光液行業主要被美日企業壟斷,美國Cabot和日本的Fujimi市佔率分別為36%和11%,目前拋光液國產化率不到5%,國產替代空間廣闊。
拋光墊方面,拋光墊全球市場規模在2019年為52億元,國內市場規模在2018年為19億元。拋光墊下遊中存儲器佔比最高,因此國內採購額前三大廠商依次為長江存儲、合肥長鑫、中芯國際。根據長江存儲兩期產能規劃,預計到2023年實現30萬片/月的128層NAND產能,對應拋光墊採購額約40億元;中芯國際、合肥長鑫拋光墊採購額將分別超10億元。預計2023年後,本土晶圓廠商拋光墊採購額將達75億元,較2018年增長近3倍。
國內拋光墊市場主要被美國陶氏化學、Cabot佔據,二者市佔率分別為80%、5%,國產拋光墊滲透率不到5%,國產替代空間巨大。
【安集科技】CMP拋光液營收佔比88.8%,產品打破了國外廠商對CMP拋光液的壟斷,下遊客戶覆蓋全球晶片製造核心廠商。
公司作為項目責任單位完成了「90-65nm集成電路關鍵拋光材料研究與產業化」和「45-28nm集成電路關鍵拋光材料研發與產業化」兩個國家「02專項」,目前正在負責「高密度封裝TSV拋光液和清洗液研發與產業化」和「CMP拋光液及配套材料技術平臺和產品系列」兩個國家「02專項」。
【鼎龍股份】拋光墊產品在2019年取得重大突破,成功導入國內主流晶圓廠商,實現營收0.12億元,佔總營收1%,目前擁有拋光墊產能10萬片/月。
2020年上半年,公司拋光墊業務在長江存儲、中芯國際、合肥長鑫等取得重大進展,順利通過中芯國際28nm生產線驗證,公司拋光墊技術已進入14nm研發階段。公司上半年拋光墊營收0.21億元,佔總營收2.6%,為2019年拋光墊營收的1.8倍,產品正處於放量階段。
1月14日盤後,公司發布公告,擬投資1.67億元用於CMP拋光墊項目(三期)建設,項目產能為50萬片/年。