（報(bào)告出品方/作者：國盛證券，鄭震湘、陳永亮）
1.1、全球設(shè)備市場(chǎng)創(chuàng)新高，受益于制程進(jìn)步、資本開支提升 2020 年全球半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模創(chuàng) 700 億美元新高，大陸首次占比全球第一。根據(jù) SEMI，2020 年半導(dǎo)體設(shè)備銷售額 712 億美元，同比增長 19%，全年銷售額創(chuàng)歷史新高。大陸設(shè)備市場(chǎng)在 2013年之前占全球比重為 10%以內(nèi)，2014~2017年提升至 10~20%， 2018 年之后保持在 20%以上，份額呈逐年上行趨勢(shì)。2020 年，國內(nèi)晶圓廠投建、半導(dǎo) 體行業(yè)加大投入，大陸半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模首次在市場(chǎng)全球排首位，達(dá)到 181 億美元， 同比增長 35.1%，占比 26.2%。2021-2022年，存儲(chǔ)需求復(fù)蘇，韓國領(lǐng)跑全球，但大陸 設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模仍將保持在約 160 億美元高位。
（報(bào)告出品方/作者：國盛證券，鄭震湘、陳永亮）
1.1、全球設(shè)備市場(chǎng)創(chuàng)新高，受益于制程進(jìn)步、資本開支提升 2020 年全球半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模創(chuàng) 700 億美元新高，大陸首次占比全球第一。根據(jù) SEMI，2020 年半導(dǎo)體設(shè)備銷售額 712 億美元，同比增長 19%，全年銷售額創(chuàng)歷史新高。大陸設(shè)備市場(chǎng)在 2013年之前占全球比重為 10%以內(nèi)，2014~2017年提升至 10~20%， 2018 年之后保持在 20%以上，份額呈逐年上行趨勢(shì)。2020 年，國內(nèi)晶圓廠投建、半導(dǎo) 體行業(yè)加大投入，大陸半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模首次在市場(chǎng)全球排首位，達(dá)到 181 億美元， 同比增長 35.1%，占比 26.2%。2021-2022年，存儲(chǔ)需求復(fù)蘇，韓國領(lǐng)跑全球，但大陸 設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模仍將保持在約 160 億美元高位。
下游資本開支提升，半導(dǎo)體設(shè)備周期向上。伴隨著下游資本開支提升，設(shè)備廠商營業(yè) 收入增速從 2019Q2 觸底后逐漸回暖。2020Q1 由于疫情沖擊，產(chǎn)品發(fā)貨推遲，導(dǎo)致單 季度收入增速下調(diào)。以 ASML 為例，疫情后營收增速恢復(fù)，2021Q1 半導(dǎo)體設(shè)備營收增 速更是達(dá)到 95.1%，ASML 表示下游對(duì)于先進(jìn)的光刻設(shè)備需求有增無減。
未來兩年全球晶圓廠設(shè)備開支持續(xù)增長。疫情對(duì)全球半導(dǎo)體行業(yè)帶來深遠(yuǎn)影響。需求 端，居家及遠(yuǎn)程辦公帶來筆電等消費(fèi)電子需求激增，此外全球正步入第四輪硅含量提升 周期，服務(wù)器、汽車、工業(yè)、物聯(lián)網(wǎng)等需求大規(guī)模提升。供給端，全球晶圓廠 2015- 2019 年產(chǎn)能投資（不含存儲(chǔ)）尤其是成熟制程擴(kuò)產(chǎn)不足，疫情短期導(dǎo)致供應(yīng)鏈中斷， 及地緣政治不確定性加劇供需失衡。2020 年開始，全球領(lǐng)先的晶圓廠紛紛加速擴(kuò)產(chǎn)提 升資本開支，預(yù)計(jì)未來兩年將進(jìn)行大規(guī)模的半導(dǎo)體設(shè)備投資，2021、2022 年晶圓廠前 道設(shè)備支出將保持 16%、12%的同比增速。
Capex 進(jìn)入上行期，臺(tái)積電、中芯國際紛紛增加資本開支。臺(tái)積電從 2020 年 170 億美 金增長到 300 億美金（用于 N3/N5/N7 的資本開支占 80%），再到 2021 年 4 月 1 日公 布的未來三年資本開支 1000 億美金；聯(lián)電從 2020 年 10 億美金增長到 23 億美金（用 于的 12 寸晶圓的資本支出占 85%）；華虹從 2020 年 11 億美金增長到 2021 年 13.5 億 美金（大部分用于華虹無錫 12 寸）；中芯國際 2021 年資本維持高位，達(dá)到 43 億美金 （大部分用于擴(kuò)成熟制程，尤其是 8 寸數(shù)量擴(kuò) 4.5 萬片/月），開啟新一輪資本開支。
“芯拐點(diǎn)”、新制程、新產(chǎn)能推動(dòng)需求。我們判斷本輪反轉(zhuǎn)首先來自于全球“芯”拐點(diǎn)， 行業(yè)向上；其次，先進(jìn)制程帶來的資本開支越來越重，7nm 投資在 100 億美元，研發(fā) 30 億美元；5~3nm 投資在 200 億美元；7nm 單位面積生產(chǎn)成本跳升，較 14nm 直接翻 倍；并且，大陸晶圓廠投建帶動(dòng)更多設(shè)備投資需求。
2020 全球半導(dǎo)體資本開支恢復(fù)增長。根據(jù) IC Insights，VLSI，預(yù)計(jì)代工 Capex 同比大幅增長 38%。2017 年存儲(chǔ)廠商大幅資本開支導(dǎo)致 2018 年下半年開始產(chǎn)能過剩，存儲(chǔ) 市場(chǎng)走低，目前存儲(chǔ)投資已經(jīng)開始全面恢復(fù)，預(yù)計(jì)2021年存儲(chǔ)Capex同比增長約5%。
1.2、前道設(shè)備占主要部分，測(cè)試需求增速最快
前道設(shè)備占主要部分。設(shè)備投資一般占比 70~80%，當(dāng)制程到 16/14nm 時(shí)，設(shè)備投資 占比達(dá) 85%；7nm 及以下占比將更高。按工藝流程分類，典型的產(chǎn)線上前道、封裝、 測(cè)試三類設(shè)備分別占 85%、6%、9%。
測(cè)試需求增長更快。半導(dǎo)體設(shè)備 2013~2018 年復(fù)合增長率為 15%，前道、封裝、測(cè)試分別為 15%、11%、16%。增速最快的子項(xiàng)目分別為刻蝕設(shè)備（CAGR 24%）和存儲(chǔ) 測(cè)試設(shè)備（CAGR 27%）。
1.3、全球市場(chǎng)受海外廠商主導(dǎo)，前五大廠商市占率較高
全球設(shè)備五強(qiáng)占市場(chǎng)主導(dǎo)角色。全球設(shè)備格局競(jìng)爭(zhēng)，主要前道工藝（刻蝕、沉積、涂膠、 熱處理、清洗等）整合成三強(qiáng) AMAT、LAM、TEL。另外，光刻機(jī)龍頭 ASML 市占率 80%+；過程控制龍頭 KLA 市占率 50%。根據(jù) VLSI，ASML、AMAT、LAM Research、 TEL、KLA 五大廠商 2020 年半導(dǎo)體設(shè)備收入合計(jì) 550 億美元，占全球市場(chǎng)約 71%。
綜合看下來，設(shè)備五強(qiáng)市場(chǎng)在各賽道合計(jì)市占率基本在 50%以上。AMSL 優(yōu)勢(shì)在光刻 方面遙遙領(lǐng)先；AMAT 優(yōu)勢(shì)在產(chǎn)品線廣，沉積（CVD、PVD）市占率高；LAM 優(yōu)勢(shì)在刻蝕領(lǐng)域；TEL 優(yōu)勢(shì)在小賽道如涂膠、去膠、熱處理；KLA 優(yōu)勢(shì)在過程控制。
1.4、國內(nèi)需求爆發(fā)，國產(chǎn)替代空間快速打開
國內(nèi)晶圓廠投資金額即將進(jìn)入高峰期。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020~2022 年國內(nèi)晶圓廠總投資金 額約 1500/1400/1200 億元，其中內(nèi)資晶圓廠投資金額約 1000/1200/1100 億元。2020~2022 年國內(nèi)晶圓廠投資額將是歷史上最高的三年，且未來還有新增項(xiàng)目的可能。
設(shè)備國產(chǎn)化率較低，海外龍頭壟斷性較高。我國半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)仍非常依賴進(jìn)口，從 市場(chǎng)格局來看，細(xì)分市場(chǎng)均有較高集中度，主要參與廠商一般不超過 5 家，top3份額往 往高于 90%，部分設(shè)備甚至出現(xiàn)一家獨(dú)大的情況，目前國內(nèi)廠商目標(biāo)市場(chǎng)主要是國內(nèi) 晶圓廠需求，尤其是內(nèi)資投建的需求。
國內(nèi)國產(chǎn)化逐漸起航，從 0 到 1 的過程基本完成。中微公司介質(zhì)刻蝕機(jī)已經(jīng)打入 5nm 制程。北方華創(chuàng)硅刻蝕進(jìn)入 SMIC 28nm 生產(chǎn)線量產(chǎn)。Mattson（屹唐半導(dǎo)體）在去膠設(shè) 備市占率全球第二。盛美半導(dǎo)體單片清洗機(jī)在海力士、長存、SMIC 等產(chǎn)線量產(chǎn)。沈陽 拓荊 PECVD 打入 SMIC、華力微 28nm 生產(chǎn)線量產(chǎn)，2018 年 ALD 通過客戶 14nm 工藝 驗(yàn)證。精測(cè)電子、上海睿勵(lì)在測(cè)量領(lǐng)域突破國外壟斷。
制程越高，設(shè)備投資額占比越高。設(shè)備投資一般占比 70~80%，當(dāng)制程到 16/14nm 時(shí)， 設(shè)備投資占比達(dá) 85%；7nm 及以下占比將更高。光刻、刻蝕、沉積、過程控制、熱處 理等均是重要投資環(huán)節(jié)。
設(shè)備國產(chǎn)化率較低，海外龍頭壟斷性較高。我國半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)仍非常依賴進(jìn)口，目 前國內(nèi)廠商目標(biāo)市場(chǎng)主要是國內(nèi)晶圓廠需求，尤其是內(nèi)資投建的需求，潛在收入目標(biāo)空 間較大。
1.5、2021Q1 國產(chǎn)設(shè)備廠商高速增長
2020Q4 及 2021Q1 設(shè)備收入、利潤快速增長，國產(chǎn)替代持續(xù)深化。設(shè)備行業(yè)核心公 司（中微公司、北方華創(chuàng)、至純科技、精測(cè)電子、長川科技、晶盛機(jī)電、華峰測(cè)控、萬 業(yè)企業(yè)）2020Q4 營業(yè)收入 37 億元，同比增長 33%；歸母凈利潤 5.55 億元，同比增長 49%。設(shè)備行業(yè)核心公司 2021Q1 營業(yè)收入 42.05 億元，同比增長 27%；歸母凈利潤 7.6 億元，同比增長 37%、設(shè)備行業(yè)持續(xù)處于高速增長，國產(chǎn)替代空間快速打開，國內(nèi) 核心設(shè)備公司成長可期。
設(shè)備廠商在手訂單充足，合同負(fù)債保持較高增速。2020Q4/2021Q1，設(shè)備板塊主要公 司合同負(fù)債合計(jì)分別為 62.0/77.5 億元，同比增長 67%/62%，保持較高增速。其中， 北方華創(chuàng) 2020Q4/2021Q1 合同負(fù)債分別達(dá)到 30.5/44.9 億元，同比增長 107%/70%。
大陸 12 寸晶圓廠建廠潮帶動(dòng)設(shè)備需求持續(xù)增長。生產(chǎn)效率及降低成本因素推動(dòng)下，全 球 8 寸擴(kuò)產(chǎn)放緩，12 寸晶圓廠擴(kuò)產(chǎn)如火如荼。2020 年以來，國內(nèi) 12 寸晶圓廠遍地開 花，除中芯國際外，聞泰、格科微、海芯等公司紛紛計(jì)劃建設(shè) 12 寸晶圓廠，粵芯半導(dǎo) 體、華虹無錫等 12 英寸生產(chǎn)線陸續(xù)建成投產(chǎn)。根據(jù) SEMI，2019 年至 2024 年，全球至少新增 38 個(gè) 12 寸晶圓廠，其中中國臺(tái)灣 11 個(gè)，中國大陸 8 個(gè)，到 2024 年，中國 12 寸晶圓產(chǎn)能將占全球約 20%。大量晶圓廠的擴(kuò)建、投產(chǎn)，將帶動(dòng)對(duì)上游半導(dǎo)體設(shè)備的 需求提升，更有望為國產(chǎn)化設(shè)備打開發(fā)展空間。
光刻是將掩膜板上的圖形曝光至預(yù)涂了光刻膠的晶圓表面上。光刻膠（正膠）受到照 射的部分，將發(fā)生化學(xué)變化，從而易溶于顯影液。
瑞利公式：CD=k1*(λ/NA)。CD 為關(guān)鍵尺寸，為了降低 CD，有三種方式：
（1）降低波 長λ；
（2）提高鏡頭的數(shù)值孔徑 NA；
（3）降低綜合因素 k1。
生產(chǎn)參數(shù)：
（1）分辨率：可達(dá)的最小光刻圖形尺寸；
（2）套準(zhǔn)精度：圖形尺寸在亞微 米數(shù)量級(jí)上，套刻誤差在特征尺寸 10%；
（3）產(chǎn)率：對(duì)給定掩膜板，每小時(shí)能曝光的 晶片數(shù)量。
方案升級(jí)：接觸式——接近式——步進(jìn)式。
光源升級(jí)：1985 年之前，以 g 線（436nm）為主，最小線寬為 1um 以上；1985 年以 后，出現(xiàn)少量i線（365nm）光刻機(jī)，最小線寬0.5um；1990年開始出現(xiàn)DUV光刻機(jī)， 最小線寬為 0.25um；踏入 21 世紀(jì)，193nm 的深紫外線開始使用。
EUV 的采用利好光刻、過程控制（ASML、KLA）。根據(jù) ASML，45K/M 的 logic 產(chǎn)能， 每一層需要一臺(tái)EUV；100K/M 的 DRAM 產(chǎn)能，每一層需要 1.5~2 臺(tái) EUV。預(yù)估 TSMC N7 使用 7 層；N5 使用 14 層。ASML 預(yù)估 EUV 層數(shù) 10~20 層，目前工藝總層數(shù)多達(dá) 400~600 層。
光刻機(jī)發(fā)展歷史，兩次技術(shù)分水嶺奠定格局變化。2003~2004 年為第一個(gè)分水嶺：ASML 選擇浸潤式，Nikon 選擇 157nm。2010 年為第二個(gè)分水嶺：EUV 量產(chǎn)，差距拉大。
刻蝕是用化學(xué)、物理、化學(xué)物理結(jié)合的方法有選擇的去除（光刻膠）開口下方的材料。 被刻蝕的材料包括硅、介質(zhì)材料、金屬材料、光刻膠。刻蝕是與光刻相聯(lián)系的圖形化處 理工藝。
濕法刻蝕：用液體化學(xué)劑去除襯底表面的材料。早期普遍使用，在 3um 以后由于線寬 控制、刻蝕方向性的局限，主要用干法刻蝕。目前，濕法刻蝕仍用于特殊材料層的去除 和殘留物的清洗。
干法刻蝕：常用等離子體刻蝕，也稱等離子體刻蝕，即把襯底暴露于氣態(tài)中產(chǎn)生的等 離子，與暴露的表面材料發(fā)生物理反應(yīng)、化學(xué)反應(yīng)。
刻蝕主要參數(shù)：刻蝕速率、均勻性、選擇比（對(duì)不同材料的刻蝕速率比）、刻蝕坡面 （各向異性、各向同性）
應(yīng)用最廣泛的刻蝕設(shè)備是 ICP 與 CCP，技術(shù)發(fā)展方向是原子層刻蝕（ALE）。
CCP：能量高、精度低，主要用于介質(zhì)材料刻蝕（形成上層線路）——諸如邏輯芯片的 柵側(cè)墻、硬掩膜刻蝕、中段的接觸孔刻蝕、后端的鑲嵌式和鋁墊刻蝕等，以及 3D 閃存 芯片工藝（氮化硅/氧化硅）的深槽、深孔和連線接觸孔的刻蝕等。2015年20億美元， TEL、LAM 合計(jì)市占率達(dá) 80%以上。
ICP：能量低、精度高，主要用于硅刻蝕和金屬刻蝕（形成底層器件）——硅淺槽隔離 （STI）、鍺（Ge）、多晶硅柵結(jié)構(gòu)、金屬柵結(jié)構(gòu)、應(yīng)變硅（Strained-Si）、金屬導(dǎo)線、金 屬焊墊（Pad）、鑲嵌式刻蝕金屬硬掩模和多重成像技術(shù)中的多道刻蝕工藝。
ALE：未來技術(shù)發(fā)展方向，能精確刻蝕到原子層（約 0.4nm），具有超高刻蝕選擇率。應(yīng)用廣泛。
光刻技術(shù)中許多先進(jìn)制程涉及多重圖形技術(shù)。即使是 EUV，波長為 13.5nm，要實(shí)現(xiàn) 7nm的精度，仍需要依靠多重圖形技術(shù)，即多次刻蝕。因此制程升級(jí)，精度越高，需要 的刻蝕復(fù)雜度、步驟數(shù)量也在提升。
產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)：
（1）0.13um 工藝的銅互連技術(shù)出現(xiàn)時(shí)（300mm 時(shí)代），金屬刻蝕比例 下降，介質(zhì)刻蝕的比例大幅上升。
（2）30nm 之后的，多重圖像技術(shù)、軟刻蝕應(yīng)用的提 升，硅刻蝕（ICP）的占比快速提升。
（3）數(shù)十層的金屬互聯(lián)層（后道工藝，BEOL）， 精度一般在 20nm 以上的以 CCP 為主；CMOS 核心器件（前道工藝，F(xiàn)EOL）線寬比較 少，往往使用 20nm 以下的 ICP。
（4）EUV 在 foundry/DRAM 的采用，使得刻蝕步驟減 少；3D Nand 采用，使得刻蝕步驟增多，高深寬比刻蝕需求增多。
刻蝕設(shè)備市場(chǎng)在晶圓設(shè)備的比重不斷提升，2017 年成為占比最高的設(shè)備，重要性不斷 增強(qiáng)。2011 年以來，刻蝕在晶圓設(shè)備的占比從 11%逐漸提升到 20%。刻蝕設(shè)備市場(chǎng)基 本是法刻蝕設(shè)備，其中介質(zhì)刻蝕和硅/金屬刻蝕各占約一半。
薄膜生長：采用物理或化學(xué)方法使物質(zhì)附著于襯底材料表面的過程，常見生長物質(zhì)包 括金屬、氧化物、氮化物等不同薄膜。根據(jù)工作原理不同，薄膜沉積生長設(shè)備可分為：物理氣相沉積(PVD)、化學(xué)氣相沉積（CVD）和外延三大類。
在半導(dǎo)體領(lǐng)域，薄膜主要分給絕緣薄膜、金屬薄膜。大部分絕緣薄膜使用 CVD，金屬薄 膜常用 PVD（主要是濺射）。
薄膜設(shè)備中，CVD 使用越來越廣泛。2018 年晶圓設(shè)備市場(chǎng)，沉積設(shè)備占比為 22%， CVD 占 15%，PVD 占 4%，其他還有 ECD、MOCVD、SOD、外延等。
CVD：用于沉積介質(zhì)絕緣層、半導(dǎo)體材料、金屬薄膜。
（1）微米時(shí)代，化學(xué)氣相沉積 多采用常壓化學(xué)氣相沉積（APCVD）設(shè)備，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
（2）亞微米時(shí)代，低壓化學(xué)氣 相沉積（LPCVD）成為主流，提升薄膜均勻性、溝槽覆蓋填充能力。
（3）90nm 以后， 等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積（PECVD）扮演重要角色，等離子體作用下，降低反應(yīng)溫度， 提升薄膜純度，加強(qiáng)薄膜密度。
（4）45nm 以后，高介電材料（High k）和金屬柵 （Metal Gate），引入原子層沉積（ALD）設(shè)備，膜層達(dá)到納米級(jí)別。——（1）高介電 材料（High k）替代 SiO2，用于制備 MOS 器件的柵介質(zhì)層，需要引入 ALD。（2）多晶 硅同步地被替代為金屬柵（Matal Gate）電極，也用 ALD 設(shè)備制備。
2018 年薄膜沉積設(shè)備達(dá)到 132 億美元，占晶圓設(shè)備約 22%。薄膜沉積中 84%是 CVD；CVD 中 82%是非管式 CVD；Nontube CVD 中最主流的設(shè)備是等離子體 CVD、LPCVD、 ALD 等。
Non-Tube 市場(chǎng)前五強(qiáng) AMAT（28%）、Lam（275）、TEL（18%）、Hitachi（11%）、 ASM（6%），都是半導(dǎo)體設(shè)備領(lǐng)域較強(qiáng)的綜合廠商。高端領(lǐng)域 ALD 受壟斷由 ASM （29%）、TEL（27%）、Lam（20%）主導(dǎo)。
清洗機(jī)是將晶圓表面上產(chǎn)生的顆粒、有機(jī)物、自然氧化層、金屬雜質(zhì)等污染物去除， 以獲得所需潔凈表面的工藝設(shè)備。從工藝應(yīng)用上來說，清洗機(jī)目前已廣泛應(yīng)用于集成電 路制造工藝中的成膜前/成膜后清洗、等離子刻蝕后清洗、離子注入后清洗、化學(xué)機(jī)械 拋光后的清洗和金屬沉積后清洗等各個(gè)環(huán)節(jié)。
升級(jí)方向：高效且無損。在過去的 25 年中，隨著制程升級(jí)，晶圓濕法清洗變得越來越 復(fù)雜和高效。清洗需要強(qiáng)力有效，還要減少對(duì)晶圓表面的損傷。
清潔步驟占半導(dǎo)體工藝所有處理步驟 1/3，最多已經(jīng)達(dá)到 200 次。幾乎所有制程的前 后都需要清洗環(huán)節(jié)。
過程控制：每道制程工藝后，都必須進(jìn)行尺寸測(cè)量、缺陷檢測(cè)等，用于工藝控制、良率 管理，要求快速、準(zhǔn)確。
尺寸測(cè)量：測(cè)量關(guān)鍵尺寸（CD critical dimension）、膜厚度（thickness）、應(yīng)力 （stress）、折射率（refractive index ）、階梯覆蓋（step coverage）、接觸角度 （contact-angle）… 無圖形缺陷檢測(cè)：顆粒（particle）、殘留物（residue）、刮傷（scratch）、警惕原生凹坑 （COP）等等。
有圖形缺陷檢測(cè)：短線（break）、線邊缺陷（bite）、橋接（bridge）、線形變化（Deformation）等等。
2019 年全球檢測(cè)、量測(cè)設(shè)備市場(chǎng)約 60 億美元，其中中國大陸市場(chǎng) 13 億美元。根據(jù) TSMC 測(cè)算，隨著制程微縮、3D 堆疊，測(cè)量、檢測(cè)設(shè)備未來有希望翻倍到 120億美元。KLA 在大多細(xì)分領(lǐng)域具有明顯優(yōu)勢(shì)，此外 AMAT、Nano、ASML、Nova、Hitachi 也有所 布局。
半導(dǎo)體測(cè)試包括晶圓允收測(cè)試（WAT）、晶圓檢測(cè)（CP）、成品測(cè)試（FT） 。WAT 環(huán) 節(jié)涉及測(cè)試機(jī)、分選機(jī)、探針臺(tái)；CP 由測(cè)試機(jī)、探針臺(tái)搭配完成；FT 涉及測(cè)試機(jī)、分 選機(jī)搭配完成。
晶圓檢測(cè)（CP）是指在晶圓完成后進(jìn)行封裝前，通過探針臺(tái)和測(cè)試機(jī)的配合使用，對(duì) 晶圓上的裸芯片進(jìn)行功能和電參數(shù)測(cè)試。
成品測(cè)試（FT）是指芯片完成封裝后，通過分選機(jī)和測(cè)試機(jī)的配合使用，對(duì)封裝完成 后的芯片進(jìn)行功能和電參數(shù)測(cè)試。
測(cè)試機(jī)行業(yè)面臨的測(cè)試任務(wù)日益復(fù)雜，測(cè)試機(jī)的測(cè)試能力和配置需求都在提高。隨著 集成電路管腳數(shù)增多、測(cè)試時(shí)間增長，包括華峰測(cè)控在內(nèi)的測(cè)試機(jī)企業(yè)越來越多地采用 多工位并測(cè)的方案來降低測(cè)試時(shí)間，推出測(cè)試覆蓋面更廣、資源更多的測(cè)試設(shè)備，不斷 提高測(cè)試系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，以降低客戶平均到每顆器件的測(cè)試成本。
測(cè)試技術(shù)要求不斷提高。
測(cè)試產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)主要包括：（1）并行測(cè)試數(shù)量和測(cè)試 速度的要求不斷提升；（2）功能模塊需求增加；（3）對(duì)測(cè)試精度的要求提升；（4）要 求使用通用化軟件開發(fā)平臺(tái)；（5）對(duì)數(shù)據(jù)分析能力提升。
半導(dǎo)體測(cè)試設(shè)備市場(chǎng)呈現(xiàn)寡頭壟斷格局。集成電路檢測(cè)在測(cè)試精度、速度、效率和可 靠性等方面要求高。全球先進(jìn)測(cè)試設(shè)備制造技術(shù)基本掌握在美國、日本等集成電路產(chǎn)業(yè) 發(fā)達(dá)國家廠商手中，市場(chǎng)格局呈現(xiàn)泰瑞達(dá)、愛德萬、科休、科利登等四家廠商寡頭壟斷。各家廠商在檢測(cè)設(shè)備側(cè)重點(diǎn)也有所區(qū)別，如泰瑞達(dá)（Teradyne）主要產(chǎn)品為測(cè)試機(jī)，愛 德萬（Advantest）主要產(chǎn)品為測(cè)試機(jī)和分選機(jī)，科利登（Xcerra）主要產(chǎn)品為測(cè)試機(jī)， 東京電子（Tokyo Electron）主要產(chǎn)品為探針臺(tái)，北京華峰主要產(chǎn)品為測(cè)試機(jī)，上海中 藝主要產(chǎn)品為分選機(jī)。愛德萬和泰瑞達(dá)在全球測(cè)試設(shè)備合計(jì)市場(chǎng)份額達(dá)到 70%以上。
全球半導(dǎo)體測(cè)試設(shè)備市場(chǎng)保持穩(wěn)步增長，其中測(cè)試機(jī)占比最高。根據(jù) VLSI，全球半導(dǎo) 體后道測(cè)試設(shè)備市場(chǎng)（含測(cè)試機(jī)、分選機(jī)、探針臺(tái)）規(guī)模約 50 億美元。檢測(cè)設(shè)備市場(chǎng) 空間大，包括 CP 測(cè)試和 FT 測(cè)試在內(nèi)的半導(dǎo)體測(cè)試設(shè)備占半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)空間 15%~20%。整個(gè)測(cè)試設(shè)備市場(chǎng)中，測(cè)試機(jī)比重最高，分選機(jī)與探針臺(tái)相對(duì)較少。測(cè)試 機(jī)按測(cè)試對(duì)象包括模擬、混合、數(shù)字、SOC、存儲(chǔ)器測(cè)試機(jī)等市場(chǎng)。
隨著國內(nèi)封測(cè)廠陸續(xù)投入新產(chǎn)線，產(chǎn)能實(shí)現(xiàn)擴(kuò)張，將持續(xù)帶動(dòng)國內(nèi)半導(dǎo)體測(cè)試設(shè)備市場(chǎng) 高速增長。根據(jù) SEMI，2018 年國內(nèi)集成電路測(cè)試設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模約 57.0 億元，集成電路 測(cè)試機(jī)、分選機(jī)和探針臺(tái)分別占比 63.1%、17.4%和 15.2%，其它設(shè)備占 4.3%。
國內(nèi)半導(dǎo)體測(cè)試設(shè)備市場(chǎng)也由海外大廠主導(dǎo)。在測(cè)試設(shè)備細(xì)分領(lǐng)域，目前國內(nèi)市場(chǎng)仍 主要由美國泰瑞達(dá)（Teradyne）、日本愛德萬（Advantest）、美國安捷倫（Agilent）、美 國科利登（Xcerra）和美國科休（Cohu）等國際知名企業(yè)所占據(jù)。這些廠商也會(huì)通過設(shè) 立全資或合資子公司，推進(jìn)大陸半導(dǎo)體測(cè)試市場(chǎng)的業(yè)務(wù)。
8.1、晶圓代工擴(kuò)產(chǎn)拉動(dòng)材料需求持續(xù)增長
中游代工擴(kuò)產(chǎn)疊加下游需求激增推動(dòng)半導(dǎo)體材料市場(chǎng)持續(xù)增長。從半導(dǎo)體材料來看， 至 2020 年全球市場(chǎng)規(guī)模在 539.0 億美元，較 2019 年同比增長 2.2%。從長期維度來看 半導(dǎo)體材料的市場(chǎng)一直隨著全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)銷售而同步波動(dòng)。而由于半導(dǎo)體芯片存在較 大的價(jià)格波動(dòng)，但是作為上游原材料的價(jià)格相對(duì)較為穩(wěn)定，因此半導(dǎo)體材料可以被譽(yù)為 半導(dǎo)體行業(yè)中的剔除價(jià)格方面最好的參考指標(biāo)之一。
此外看到當(dāng)前半導(dǎo)體市場(chǎng)由于 5G 時(shí)代到來，進(jìn)而推動(dòng)下游電子設(shè)備硅含量的大增，帶 來的半導(dǎo)體需求的快速增長，直接推動(dòng)了各個(gè)晶圓廠商的擴(kuò)產(chǎn)規(guī)劃（臺(tái)積電、聯(lián)電、華 虹、華潤微等）。而芯片的制造更是離不開最上游的材料環(huán)節(jié)，因此我們有望看到全球 以及中國半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模的飛速增長。
在 2019 年期間，整個(gè)半導(dǎo)體材料 521 億美元的市場(chǎng)規(guī)模之中，半導(dǎo)體晶圓制造材料占 據(jù)了約 63%，達(dá)到了 328 億元。晶圓制造材料的持續(xù)增長也是源自于當(dāng)前制造工藝不 斷升級(jí)帶來的對(duì)于材料的更大的消耗所致。
在半導(dǎo)體原材料領(lǐng)域，集成電路技術(shù)發(fā)展到微納電子制造的物理極限，單獨(dú)依靠特征尺 寸縮小已不足以實(shí)現(xiàn)技術(shù)發(fā)展目標(biāo)。新材料的引入以及相應(yīng)的新材料技術(shù)與微納制造技 術(shù)相結(jié)合共同推動(dòng)著集成電路不斷發(fā)展。集成電路制造工藝用到元素已經(jīng)從 12 種增加 到 61 種。伴隨微納制造工藝不斷發(fā)展，對(duì)材料的純度，納米精度尺寸控制、材料的功 能性等都提出了嚴(yán)苛的需求。
簡(jiǎn)單來看，半導(dǎo)體制造所需要的材料主要分布在一下四步之中：
1. 摻雜/熱處理：濺射靶材，濕法化學(xué)品、化學(xué)氣體，CMP 拋光墊和拋光液；
2. 蝕刻/清潔：掩模/光罩，濺射靶材，CMP 拋光墊和拋光液；
3. 沉積：化學(xué)氣體，CMP 拋光墊和拋光液；
4. 光刻：掩模/光罩、光刻膠、光刻膠顯影液、熔劑、剝離劑。
半導(dǎo)體制造過程繁瑣且復(fù)雜，對(duì)于的材料大類的設(shè)計(jì)也超過了 9 種。其中硅片的占比最 大，達(dá)到了122億美元，37.3%；其次為電子特氣，市場(chǎng)規(guī)模約為43億美元，13.2%；光掩模，光刻膠及其輔助材料分別為 41億美元和 40億美元，占比達(dá)到 12.5%和 12.2%。
在全球半導(dǎo)體材料的需求格局之中，中國大陸從 2011 年的 10%的需求占比，至 2019 年已經(jīng)達(dá)到占據(jù)全球需求總量的 16.7%，僅次于中國臺(tái)灣（21.7%）及韓國（16.9%）， 位列全球第二。隨著整個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的持續(xù)增長，以及中國大陸不斷新建的代工產(chǎn)能， 我們有望看到中國大陸半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模增速將會(huì)持續(xù)超越全球增速的同時(shí)，攀登至全球 需求第一的寶座。
我們選取代表性公司鼎龍股份、雅克科技、金宏氣體、滬硅產(chǎn)業(yè)、晶瑞股份、立昂微、 興森科技、安集科技和彤程新材，2020 年電子材料營收綜合約為 62 億元人民幣，考慮 到其他未收錄的非上市公司及上市公司，我們展開樂觀假設(shè)：中國有著電子半導(dǎo)體材 料營收規(guī)模 100 億人民幣（更多的為中低端產(chǎn)品，高端產(chǎn)品仍然在持續(xù)突破及替代）， 在當(dāng)前 539 億美元的全球市場(chǎng)之中也僅僅 3%不到的替代率；在中國所需的產(chǎn)值約 91.73 億美元（對(duì)應(yīng) 17%的全球需求）的市場(chǎng)需求中，也僅占了 16%，因此可以看 到中國無論是在中國市場(chǎng)或者全球市場(chǎng)之中，均有著巨大的國產(chǎn)化空間。
半導(dǎo)體材料國產(chǎn)化率仍待轉(zhuǎn)化。根據(jù)集成電路材料和零部件產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟的調(diào) 研數(shù)據(jù)，2016 年國內(nèi)晶圓制造材料企業(yè)用于半導(dǎo)體制造的產(chǎn)品銷售收入僅 69.5 億元， 相對(duì)于國內(nèi)晶圓制造材料市場(chǎng)需求的比例約 20%，國產(chǎn)化比例較低。
在國家產(chǎn)業(yè)政策大力扶持和國內(nèi)半導(dǎo)體市場(chǎng)穩(wěn)定增長等利好條件下，特別是國家“02 專項(xiàng)”等專業(yè)化科研項(xiàng)目的培育下，國內(nèi)半導(dǎo)體材料領(lǐng)域?qū)⒂楷F(xiàn)更多具有國際競(jìng)爭(zhēng)力的 公司和產(chǎn)品，在更多關(guān)鍵半導(dǎo)體材料領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)進(jìn)口替代，打破國外廠商的壟斷。
半導(dǎo)體芯片制造工藝半導(dǎo)體將原始半導(dǎo)體材料轉(zhuǎn)變成半導(dǎo)體芯片，每個(gè)工藝制程都需要 電子化學(xué)品，半導(dǎo)體芯片造過就是物理和化學(xué)的反應(yīng)過程，半導(dǎo)體材料的應(yīng)用決定了摩 爾定律的持續(xù)推進(jìn)，決定芯片是否將持續(xù)縮小線寬。目前我國不同半導(dǎo)體制造材料的技 術(shù)水平不等，但整體與國外差距較大，存在巨大的國產(chǎn)替代空間。
8.2、各類材料持續(xù)持續(xù)突破，業(yè)績(jī)佐證國產(chǎn)替代正式開幕
隨著半導(dǎo)體市場(chǎng)晶圓代工的持續(xù)擴(kuò)產(chǎn)，對(duì)于晶圓制造中不可缺失的基礎(chǔ)材料將會(huì)有著非 常大的需求拉動(dòng)，而在此階段我們可以看到隨著技術(shù)及工藝的推進(jìn)以及中國電子產(chǎn)業(yè)鏈 逐步的完善，在材料領(lǐng)域已經(jīng)開始涌現(xiàn)出各類已經(jīng)進(jìn)入批量生產(chǎn)及供應(yīng)的廠商。
除了以上我們節(jié)選的部分半導(dǎo)體及電子材料廠商對(duì)于中國卡脖子關(guān)鍵材料的替代以外， 還有眾多 A 股上市公司在努力的投入研發(fā)力量致力于更多材料的國產(chǎn)化。無論是成本占 比最大的半導(dǎo)體硅片，再到被美國高度壟斷的CMP（拋光液及拋光墊）材料，均都實(shí)現(xiàn) 了一定的技術(shù)突破，在不同的實(shí)現(xiàn)果實(shí)的收獲。
光刻膠，目前做為半導(dǎo)體生產(chǎn)中光刻工藝的核心材料，其主要工作原理是：光刻工藝?yán)?用光刻膠對(duì)于各種特殊射線及輻射的反應(yīng)原理，將事先制備在掩模上的圖形轉(zhuǎn)印到晶圓， 建立圖形的工藝，使硅片表面曝光完成設(shè)計(jì)路的電路圖，做到分辨率清晰和定位無偏差 電路，就如同建筑物一樓的磚塊砌起來和二樓的磚塊要對(duì)準(zhǔn)，疊加的層數(shù)越高，技術(shù)難 度大。
從光刻膠的發(fā)展歷程看，從 20 世紀(jì) 50 年代至今，光刻技術(shù)經(jīng)歷了紫外全譜（300- 340nm），G線（436nm），I線（365nm），深紫外（Deep Ultraviolet，DUV，248nm和 193nm），以及目前最引人注目的極紫外（EUV，13.5nm）光刻，電子束光刻等六個(gè)階 段，隨著光刻技術(shù)發(fā)展，各曝光波長的光刻膠組分（成膜樹脂、感光劑和添加劑等）也 隨之變化。
光刻膠從功能上又可分為正性及負(fù)性光刻膠：正性光刻膠之曝光部分發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)會(huì) 溶于顯影液，而未曝光部分不溶于顯影液，仍然保留在襯底上，將與掩膜上相同的圖形 復(fù)制到襯底上；而負(fù)性光刻膠之曝光部分因交聯(lián)固化而不溶于顯影液，而未曝光部分溶 于顯影液，將與掩膜上相反的圖形復(fù)制到襯底上。
根據(jù)反應(yīng)機(jī)理和顯影原理，可以將光刻膠分為正性光刻膠和負(fù)性光刻膠。正性光刻膠形 成的圖形與掩膜版（光罩）相同，負(fù)性光刻膠顯影時(shí)形成的圖形與掩膜版相反。根據(jù)感 光樹脂的化學(xué)結(jié)構(gòu)，光刻膠可分為光聚合型，光分解型和光交聯(lián)型。根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域，光 刻膠可以分為 PCB 光刻膠、面板光刻膠和半導(dǎo)體光刻膠。
行業(yè)壁壘高聳，研發(fā)能力要求極高，資金需求巨大。在上述我們也對(duì)眾多光刻膠進(jìn)行 了簡(jiǎn)單的分類，但實(shí)際操作中由于各個(gè)客戶的產(chǎn)品的要求不同，對(duì)應(yīng)的光刻膠的具體要 求將更會(huì)是千奇百怪。這一點(diǎn)將會(huì)直接導(dǎo)致光刻膠企業(yè)在生產(chǎn)制作光刻膠的時(shí)候需要具 備足夠的配方研發(fā)能力，對(duì)眾多國內(nèi)仍在起步的廠商無疑是個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。另一方面由 于光刻膠最終需要應(yīng)用在光刻機(jī)上，以 ASML 為例，EUV 光刻機(jī)常年保持在 1 億歐元左右，248nm 的 KrF 光刻機(jī)也基本維持在一千萬歐元以上。
從光刻膠全球市場(chǎng)來看，根據(jù) Cision 的統(tǒng)計(jì)，2019 年約有 91 億美元的市場(chǎng)規(guī)模，且至 2022 年預(yù)計(jì)將達(dá)到 105 億美元，實(shí)現(xiàn)復(fù)合增長 5%。而其中半導(dǎo)體、LCD、PCB 這三類 主要的應(yīng)用場(chǎng)景分別占據(jù)了市場(chǎng)空間的24.10%、26.6%、及24.5%，分別對(duì)應(yīng)2019年 的市場(chǎng)規(guī)模 22 億美元、24 億美元、及 22 億美元。
Cision 同時(shí)也統(tǒng)計(jì)了中國光刻膠市場(chǎng)的規(guī)模，在 2019 年約為 88 億元人民幣，至 2022 年預(yù)計(jì)將達(dá)到 117 億元人民幣，實(shí)現(xiàn)復(fù)合增長 15%。如若我們根據(jù)全球光刻膠的應(yīng)用 場(chǎng)景分布來看，在中國大陸所需要的半導(dǎo)體、LCD、及PCB的市場(chǎng)需求分別將達(dá)到21、 23、22 億元人民幣。
248nm及以上高端光刻膠為全球市場(chǎng)的主流。中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)的數(shù)據(jù)顯示，2019年中 國光刻膠市場(chǎng)規(guī)模在 176 億人民幣，而其中半導(dǎo)體用光刻膠市場(chǎng)達(dá)到 20.7 億人民幣；至 2020 年的預(yù)期，國內(nèi)光刻膠市場(chǎng)有望達(dá)到 176 億人民幣，而半導(dǎo)體用光刻膠則將達(dá) 到 25 億人民幣，均將實(shí)現(xiàn)超過 10%的行業(yè)規(guī)模增長。而隨著國內(nèi)晶圓廠不斷擴(kuò)產(chǎn)，以 及制程和工藝的提高，有望在后續(xù)給光刻膠行業(yè)帶來更大的增量空間。
然而我們復(fù)盤過往中國半導(dǎo)體光刻膠市場(chǎng)規(guī)模來看，通過智研產(chǎn)業(yè)研究院的統(tǒng)計(jì)，在 2015 年中國半導(dǎo)體光刻膠市場(chǎng)規(guī)模僅為 10 億元左右，至 2020 年已經(jīng)成功提高至約 25 億人民幣的市場(chǎng)規(guī)模。而其中的核心原因我們認(rèn)為是中國半導(dǎo)體晶圓代工產(chǎn)業(yè)逐步完善， 晶圓廠產(chǎn)能持續(xù)增長帶來的市場(chǎng)增長。而隨著未來中國內(nèi)地將要興建更多的產(chǎn)能之時(shí)， 我們有望看到中國半導(dǎo)體光刻膠需求的持續(xù)高增長。
雖然中國市場(chǎng)增速巨大，但是從產(chǎn)業(yè)端來看，全球共有 5 家主要的光刻膠生產(chǎn)企業(yè)。其 中，日本技術(shù)和生產(chǎn)規(guī)模占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。而其中在半導(dǎo)體光刻膠中，占據(jù)主導(dǎo)位置的還是 以日美兩國為主。
國產(chǎn)光刻膠份額：受益于半導(dǎo)體、顯示面板、PCB 產(chǎn)業(yè)東移的趨勢(shì)，根據(jù)雅克科技，自 2011 年至今，光刻膠中國本土供應(yīng)規(guī)模年華增長率達(dá)到 11%，高于全球平均 5%的增 速。根據(jù)智研咨詢，2019 年中國光刻膠市場(chǎng)本土企業(yè)銷售規(guī)模約 70 億元，全球占比約 10%，發(fā)展空間巨大。目前，中國本土光刻膠以 PCB 用光刻膠為主，平板顯示、半導(dǎo) 體用光刻膠供應(yīng)量占比極低。中國半導(dǎo)體光刻膠的占比僅有 2%，LCD 僅為 3%，而最 為簡(jiǎn)單 PCB 光刻膠占比高達(dá) 94%。
整體來看，全球光刻膠行業(yè)主要被 JSR、東京應(yīng)化、羅門哈斯、信越化學(xué)、及富士合理 占據(jù)，前五大家占據(jù)了全球光刻膠領(lǐng)域的 86%；如若聚焦到全球半導(dǎo)體用光刻膠領(lǐng)域， 前六大家（主要以日本為主）實(shí)現(xiàn)了對(duì)于市場(chǎng)的 87%的占據(jù)。
對(duì)于光刻膠中的 KrF、ArF、i 線、g 線，其市占率情況如下，仍然是全球幾大龍頭形成 了寡頭壟斷之勢(shì)，而中國供應(yīng)商尚未登榜。
而半導(dǎo)體國產(chǎn)光刻膠的發(fā)展速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)慢于其他產(chǎn)業(yè)，原因在于：
1、 光刻膠的驗(yàn)證周期長。光刻膠批量測(cè)試的 過程需要占用晶圓廠機(jī)臺(tái)的產(chǎn)線時(shí)間， 在產(chǎn)能緊張的時(shí)期測(cè)試時(shí)間將會(huì)被延長。測(cè)試的過程需要與光刻機(jī)、掩膜版及 半導(dǎo)體制程中的許多工藝步驟配合，需要付出的成本極高。通常面板光刻膠驗(yàn) 證周期為 1-2 年，半導(dǎo)體光刻膠驗(yàn)證周期為 2-3 年。但是驗(yàn)證通過之后便會(huì)形成 長期供應(yīng)關(guān)系，甚至在未來會(huì)推動(dòng)企業(yè)之間的聯(lián)合研發(fā)。
2、 原材料成膜樹脂具有專利壁壘。樹脂的合成難度高，通常光刻膠廠商在合成一 種樹脂后會(huì)申請(qǐng)相應(yīng)的專利，目前樹脂結(jié)構(gòu)上的專利主要被日本公司占據(jù)。
3、 光刻膠產(chǎn)品品類多，配方需要滿足差異化需求。根據(jù)產(chǎn)品需求來調(diào)配適合的樹 脂來滿足差異化需求對(duì)于光刻膠企業(yè)是一大難點(diǎn)，也是光刻膠制造商最核心的 技術(shù)。
CMP 化學(xué)機(jī)械拋光（
ChemicalMechanicalPolishing）工藝是半導(dǎo)體制造過程中的關(guān)鍵流 程之一，利用了磨損中的“軟磨硬”原理，即用較軟的材料來進(jìn)行拋光以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的 表面拋光。通過化學(xué)的和機(jī)械的綜合作用，從而避免了由單純機(jī)械拋光造成的表面損傷 和由單純化學(xué)拋光易造成的拋光速度慢、表面平整度和拋光一致性差等缺點(diǎn)。
至 2018 年市場(chǎng)拋光液和拋光墊市場(chǎng)分別達(dá)到了 12.7 和 7.4 億美元，其中中國市場(chǎng)的需 求量大約為全球市場(chǎng)容量的 16.7%，即對(duì)應(yīng)市場(chǎng)規(guī)模為：拋光液+拋光液=23 億人民幣。
而隨各類芯片的技術(shù)的進(jìn)步，拋光步驟也隨之增長，從而實(shí)現(xiàn)了拋光墊及拋光液用量市 場(chǎng)的持續(xù)增長。同時(shí)隨著芯片制程的提高帶動(dòng)的拋光材質(zhì)技術(shù)要求的提升，以及整體半 導(dǎo)體芯片市場(chǎng)的復(fù)蘇，我們可以預(yù)期到未來 CMP 市場(chǎng)的量*量*價(jià)的多重提高。
目前市場(chǎng)上拋光墊目前主要被陶氏化學(xué)公司所壟斷，市場(chǎng)份額達(dá)到 90%左右，其他供 應(yīng)商還包括日本東麗、3M、中國臺(tái)灣三方化學(xué)、卡博特等公司，合計(jì)份額在 10%左右。拋 光液方面，目前主要的供應(yīng)商包括日本 Fujimi、日本 HinomotoKenmazai，美國卡博特、 杜邦、Rodel、Eka、韓國 ACE 等公司，占據(jù)全球 90%以上的市場(chǎng)份額，國內(nèi)這一市場(chǎng) 主要依賴進(jìn)口，國內(nèi)僅有部分企業(yè)可以生產(chǎn)，但也體現(xiàn)了國內(nèi)逐步的技術(shù)突破，以及進(jìn) 口替代市場(chǎng)的巨大。
電子特種氣體是集成電路、顯示面板、光伏能源、光纖光纜等電子產(chǎn)業(yè)加工制造過程中 不可或缺的關(guān)鍵材料，其市場(chǎng)規(guī)模保持高速發(fā)展。2010-2018 年，我國電子特氣市場(chǎng)規(guī) 模復(fù)合增速達(dá) 15.3%，2018 年我國電子特氣市場(chǎng)規(guī)模達(dá) 121.56 億元。其中，半導(dǎo)體制 造用電子特氣市場(chǎng)規(guī)模約 45 億元。根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院預(yù)測(cè)，2024 年我國電子特種氣 體市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到 230 億元，2018-2024 年復(fù)合增速將達(dá) 11.2%。電子特氣將為中國新 興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展注入新動(dòng)力。
電子特氣按照用途可分為蝕刻及清洗氣體、成膜氣體、摻雜氣體三大類。在半導(dǎo)體集成 電路中，電子氣體主要應(yīng)用于蝕刻、摻雜、CVD、清洗等。在晶圓制程中部分工藝涉及 氣體刻蝕工藝的應(yīng)用，主要涉及 CF4、NF3、HBr等；摻雜工藝即將雜質(zhì)摻入特定的半導(dǎo) 體區(qū)域中以改變半導(dǎo)體的電學(xué)性質(zhì)，需要用到三階氣體 B2H6、BF3以及五階氣體 PH3 、 AsH3 等；在硅片表面通過化學(xué)氣相沉積成膜（CVD）工藝中，主要涉及 SiH4、SiCl4、 WF6等。
在顯示面板產(chǎn)業(yè)中，在薄膜工序中需要通過化學(xué)氣相沉積在玻璃基板上沉積薄膜，需要 使用 SiH4、PH3、NF3 、NH3 等。在干法蝕刻工藝中，需要在等離子氣態(tài)氛圍中選擇性 腐蝕基材，需要用到 SF6、HCl、Cl2 等；在 LED 產(chǎn)業(yè)中，外延技術(shù)需要高純電子特氣包 括高純砷烷、高純磷烷、高純氨氣，HCl和Cl2常常用做蝕刻氣；在太陽能光伏產(chǎn)業(yè)中， 晶體硅電池片生產(chǎn)中的擴(kuò)散工藝需要用到 POCl3，減反射層等 PECVD 工藝需要用到 SiH4、 NH3，蝕刻需要用到 CF4。薄膜太陽能電池在沉積透明導(dǎo)電膜工序中需要用到 B2H6等。
三氟化氮（NF3）是目前應(yīng)用最廣的電子特氣，占全球電子氣體產(chǎn)量約 50%。NF3 在鹵 化氮中最穩(wěn)定，是一種強(qiáng)氧化劑。在離子蝕刻時(shí)裂解為活性氟離子，氟離子對(duì)硅化合物、 鎢化合物有優(yōu)異的蝕刻速率和選擇性。并且，三氟化氮在蝕刻時(shí)，蝕刻物表面不留任何 殘留物，是良好的蝕刻、清洗劑。大量應(yīng)用于半導(dǎo)體、液晶和薄膜太陽能電池生產(chǎn)工藝 中。
兩個(gè)主要因素推進(jìn)了我國電子特氣的需求高速增長。首先，近年來電子氣體下游產(chǎn)業(yè)技 術(shù)快速更迭。例如，集成電路領(lǐng)域晶圓尺寸從 6 寸、8 寸發(fā)展到 12 寸甚至 18 寸，制程 技術(shù)從 28nm 到 7nm；顯示面板從 LCD 到剛性 OLED 再到柔性、可折疊 OLED 迭代；光 伏能源從晶體硅電池片向薄膜電池片發(fā)展等。下游產(chǎn)業(yè)的快速迭代讓這些產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵性 材料電子特氣的精細(xì)化程度持續(xù)提升。并且，由于全球半導(dǎo)體、顯示面板等電子產(chǎn)業(yè)鏈 不斷向亞洲、中國大陸地區(qū)轉(zhuǎn)移，近年來以集成電路、顯示面板為主的電子特氣需求快 速增長。我國集成電路 2010-2018 年銷售額復(fù)合增速達(dá) 20.8%，對(duì)電子特氣的需求帶 來了持續(xù)、強(qiáng)勁的拉動(dòng)。
然而，目前我國電子特氣進(jìn)口依賴度高，進(jìn)口替代潛力較大。隨著我國半導(dǎo)體、顯示面 板市場(chǎng)的快速擴(kuò)張，包括電子特氣在內(nèi)的上游原材料實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代意義重大。目前我國 電子特種氣體市場(chǎng)呈寡頭壟斷格局，2018 年外企占我國電子氣體市場(chǎng) 88%份額。我國 電子氣體領(lǐng)域目前的主要的外企包括美國空氣化工集團(tuán)、法國液化空氣集團(tuán)、日本太陽 日酸株式會(huì)社、美國普萊克斯、德國林德集團(tuán)。國內(nèi)主要企業(yè)包括中船 718 所、昊華黎 明院等。目前我國電子特氣企業(yè)產(chǎn)品供應(yīng)仍較為單一，但在政策扶持及下游需求的拉動(dòng) 下，我國電子特氣企業(yè)體量、產(chǎn)品品種迅速發(fā)展，該領(lǐng)域進(jìn)口替代已拉開序幕。
根據(jù) SEMI 預(yù)計(jì)，至 2020 年電子特氣的市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到 43.7 億美元。2010-2018 年， 我國電子特氣市場(chǎng)規(guī)模復(fù)合增速達(dá) 15.3%，2018 年我國電子特氣市場(chǎng)規(guī)模達(dá) 121.56 億 元。其中，半導(dǎo)體制造用電子特氣市場(chǎng)規(guī)模約 45 億元。根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院預(yù)測(cè)， 2024 年我國電子特種氣體市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到 230 億元。
根據(jù) SEMI 的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2019 年全球晶圓制造用電子氣體的市場(chǎng)規(guī)模在 42 億美元，而 全球晶圓出貨量面積在 2019 年為 11,810 百萬平方英尺。我們對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)單的匯率換算 （1 美元約等于 7人民幣），以及面積的換算之上，可得出每一片 8 英寸晶圓，所需電子 特氣的價(jià)值量約為 125 元人民幣。
制程升級(jí)提升氣體用量，中國大陸經(jīng)原產(chǎn)擴(kuò)產(chǎn)帶來更大的氣體需求。無論是邏輯電路 還是存儲(chǔ)電路，更先進(jìn)的工藝都需要在晶圓制造過程中消耗更大量氣體。同時(shí)中國內(nèi)資 晶圓廠，例如長江存儲(chǔ)、合肥長鑫等均在擴(kuò)產(chǎn)，產(chǎn)能的擴(kuò)張將會(huì)帶來更大的材料需求。
縱觀半導(dǎo)體硅片的技術(shù)演變歷程，可以看到從早在 20 世紀(jì) 70 年代，硅片的尺寸就逐步 的向著更大尺寸發(fā)展。截止至目前全球硅片市場(chǎng)最大的量產(chǎn)型硅片尺寸為 300mm，也 即是所謂的“12 英寸硅片”。
根據(jù)目前 SEMI 對(duì)于全球各類半導(dǎo)體硅片的出貨量統(tǒng)計(jì)，我們也看到半導(dǎo)體市場(chǎng)對(duì)于 12 英寸硅片的需求及使用也是逐步增加。2011 年，200mm 半導(dǎo)體硅片市場(chǎng)占有率穩(wěn) 定在 25-27%之間；2016 年至 2017 年，由于汽車電子、智能手機(jī)用指紋芯片、液晶顯 示器市場(chǎng)需求快速增長，200mm 硅片出貨面積同比增長 14.68%；2018 年，200mm 硅 片出貨面積達(dá)到 3278.00 百萬平方英寸，同比增長 6.25%。2018 年，300mm 硅片和 200mm 硅片馳航份額分別為 63.31%和 26.34%，兩種尺寸硅片合計(jì)占比接近 90.00%。
而硅片之所以趨向于大尺寸，其主要原因是因?yàn)閱挝痪A生產(chǎn)效率的提高。雖然生產(chǎn) 大尺寸硅片所需要的設(shè)備、材料成本等均有所提高，但是考慮到自動(dòng)化帶來的人工費(fèi)用 的減少以及單片硅片的面積之大，以 200mm（9 寸）和 300mm（12 寸）硅片進(jìn)行比 較，12 英寸硅片的單位成本僅為 9 英寸硅片的 70%~80%。
由于成本及良率，12 寸硅片仍為主流，技術(shù)略有所停滯的當(dāng)前，國內(nèi)廠商具備追趕及 替代的機(jī)會(huì)。但是由于隨著硅片的直徑越大，硅片結(jié)晶過程中的旋轉(zhuǎn)速度也需要與之匹 配的減小，即容易帶來由于旋轉(zhuǎn)速度不快、不穩(wěn)定帶來的硅片晶格結(jié)構(gòu)的缺陷，同時(shí)隨 著直徑的擴(kuò)大，晶圓的邊緣之處更容易產(chǎn)生翹曲的情況，從而帶來良率的降低，也意味 著生產(chǎn)的成本的提高，因此目前全球的主流硅片的最大尺寸仍僅為 12 英寸，但這也帶 給了國內(nèi)廠商追趕行業(yè)龍頭的機(jī)會(huì)。
由于半導(dǎo)體行業(yè)與全球宏觀形勢(shì)緊密相關(guān)，全球半導(dǎo)體硅片行業(yè)在 2009 年受經(jīng)濟(jì)危機(jī) 影響，出貨量與銷售額均出現(xiàn)下滑；2010 年智能手機(jī)放量增長，硅片行業(yè)大幅反彈；2011 年-2016 年，全球經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇但較為低迷，硅片行業(yè)易隨之低速發(fā)展；2017 年以來， 得益于半導(dǎo)體終端市場(chǎng)需求強(qiáng)勁，半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模不斷增長，于 2018 年突破百億美元 大關(guān)。至 2020 年全球半導(dǎo)體硅片的收入已經(jīng)達(dá)到 112 億美元的規(guī)模，出貨量也達(dá)到了 12.41 億平方英寸。
2008 年至 2013 年，中國大陸半導(dǎo)體硅片市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)與全球半導(dǎo)體硅片市場(chǎng)一致。2014 年起，隨著中國半導(dǎo)體制造生產(chǎn)線投產(chǎn)、中國半導(dǎo)體制造技術(shù)的不斷進(jìn)步與中國 半導(dǎo)體終端市場(chǎng)的飛速發(fā)展，中國大陸半導(dǎo)體硅片市場(chǎng)步入飛躍式發(fā)展階段。2016 年2018 年，中國半導(dǎo)體硅片銷售額從 5.00 億美元上升至 9.96 億美元，年均復(fù)合增長率高 達(dá) 41.17%。中國作為全球最大的半導(dǎo)體終端市場(chǎng)，未來隨著中國芯片制造產(chǎn)能的持續(xù) 擴(kuò)張，中國半導(dǎo)體硅片市場(chǎng)的規(guī)模將繼續(xù)以高于全球市場(chǎng)的速度增長。
中國大陸僅有少數(shù)幾家企業(yè)具有 200mm 半導(dǎo)體硅片的生產(chǎn)能力。2017 年以前， 300mm 半導(dǎo)體硅片幾乎全部依賴進(jìn)口。2018 年，硅產(chǎn)業(yè)集團(tuán)子公司上海新昇作為中國 大陸率先實(shí)現(xiàn) 300mm 硅片規(guī)模化銷售的企業(yè)，打破了 300mm 半導(dǎo)體硅片國產(chǎn)化率幾乎為0%的局面。
中國大陸僅有少數(shù)幾家企業(yè)具有 200mm 半導(dǎo)體硅片的生產(chǎn)能力。2017 年以前， 300mm 半導(dǎo)體硅片幾乎全部依賴進(jìn)口。2018 年，硅產(chǎn)業(yè)集團(tuán)子公司上海新昇作為中國 大陸率先實(shí)現(xiàn) 300mm 硅片規(guī)模化銷售的企業(yè)，打破了 300mm 半導(dǎo)體硅片國產(chǎn)化率幾 乎為 0%的局面。
濕電子化學(xué)品，也叫超凈高純?cè)噭瑸槲㈦娮印⒐怆娮訚穹üに囍瞥讨惺褂玫母鞣N電子 化工材料。主要用于半導(dǎo)體、太陽能硅片、LED 和平板顯示等電子元器件的清洗和蝕刻 等工藝環(huán)節(jié)。按用途主要分為通用化學(xué)品和功能性化學(xué)品，其中通用化學(xué)品以高純?nèi)軇?為主，例如氧化氫、氫氟酸、硫酸、磷酸、鹽酸、硝酸等；功能性化學(xué)品指通過復(fù)配手 段達(dá)到特殊功能、滿足制造中特殊工藝需求的配方類或復(fù)配類化學(xué)品，主要包括顯影液、 剝離液、清洗液、刻蝕液等。
濕電子化學(xué)品目前廣泛應(yīng)用在半導(dǎo)體、平板顯示、太陽能電池等多個(gè)領(lǐng)域，濕電子化學(xué) 品在半導(dǎo)體晶圓制程中應(yīng)用于晶圓清洗、刻蝕、顯影和洗滌去毛刺等工藝，在晶圓領(lǐng)域 制造和封測(cè)領(lǐng)域應(yīng)用分布廣。國際半導(dǎo)體材料和設(shè)備組織（SEMI）制定了 5 個(gè)超純凈 試劑的國際分類標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用領(lǐng)域的不同對(duì)超純凈試劑要求的等級(jí)也不同，半導(dǎo)體領(lǐng)域要 求的等級(jí)比平板顯示和光伏太陽能電池領(lǐng)域的要求高，基本集中在 SEMI3、G4 的水平， 我國的超純凈試劑研發(fā)水平與國際水平上游差距，大多集中在 G2 的水平。
全球的濕電子化學(xué)品市場(chǎng)大多被歐美和日本公司占據(jù)，其中歐美公司主要有 BASF、霍 尼韋爾、ATMI、杜邦、空氣產(chǎn)品公司，營收合計(jì)占比 37%左右；日本公司主要有關(guān)東 化學(xué)、三菱化學(xué)、京都化工、住友化學(xué)、宇部興產(chǎn)、森田化學(xué)等，營收合計(jì)占比 34% 左右；中國臺(tái)灣地區(qū)和韓國公司主要有中國臺(tái)灣東應(yīng)化、中國臺(tái)灣聯(lián)士電子、鑫林科技、東友、東進(jìn) 等，營收合計(jì)占比 17%左右。國內(nèi)企業(yè)主要有浙江凱圣、湖北興福、上海新陽、蘇州 晶瑞、江化微、江陰潤瑪、杭州格仕達(dá)、貴州微頓品磷等，營收占全球市場(chǎng) 10%左右， 技術(shù)等級(jí)主要集中在 G2 以下僅有少部分企業(yè)達(dá)到 G4 以上標(biāo)準(zhǔn)。
在眾多工藝化學(xué)品企業(yè)中，上海新陽已成為先進(jìn)封裝和傳統(tǒng)封裝行業(yè)所需電鍍與清洗化 學(xué)品的主流供應(yīng)商，其超純電鍍硫酸銅電鍍液已成功進(jìn)入中芯國際、海力士的 28nm 大 馬士革工藝制程，成為 Baseline 產(chǎn)品，進(jìn)入工業(yè)化量產(chǎn)階段；湖北興福電子材料有限公 司磷酸、浙江凱圣氟化學(xué)有限公司氫氟酸等也都在 8-12 英寸工藝認(rèn)證中取得較好效果， 即將投入量產(chǎn)應(yīng)用。
文章轉(zhuǎn)載自微信公眾號(hào)：DT新材料