半导体材料：铸产业发展基石，迎进口替代契机
核心内容概览
半导体材料是半导体产业的物质基础，与半导体设备、洁净工程共同构成产业链的上游部分，是国家半导体产业发展的关键。随着技术的发展，半导体材料经历了第一代（硅、锗）、第二代（砷化镓、磷化铟）和第三代（碳化硅、氮化镓）的演变，每一代材料都有其特定的应用场景和技术优势。目前，我国半导体材料市场面临高端进口替代的机遇，特别是在晶圆制造材料和芯片封装材料领域。
主要观点
- 半导体材料的重要性：半导体材料是半导体产业的基石，直接影响下游产业的质量和竞争力。
- 晶圆制造材料：包括硅片及硅基材料、超净高纯试剂、电子气体、靶材、光刻胶、掩膜版、CMP抛光垫等，其中高端材料进口替代前景广阔。
- 芯片封装材料：包括层压基板、引线框架、焊线、模压化合物、底部填充料、液体密封剂、粘晶材料等，先进封装技术正引领行业增长。
- 市场现状与趋势：全球半导体材料市场增长稳定，中国在部分材料领域已有一定生产能力，但高端产品仍依赖进口，进口替代空间巨大。
- 国内厂商发展：国内企业在半导体材料领域逐步发展，但整体技术水平和市场占有率仍较低，需加快技术突破。
关键信息
全球半导体材料市场规模
- 2015年全球半导体材料市场规模为433亿美元。
- 预计2016年增长约2%。
- 2010-2016年全球半导体材料市场增长率稳定，其中晶圆制造材料和封装材料是主要组成部分。
中国半导体材料市场
- 2014年中国半导体材料市场整体规模为535亿元。
- 2015年预测为590亿元，2016年预测为647亿元。
- 中国在硅片、光刻胶、电子气体等材料方面已具备一定生产能力，但高端材料仍依赖进口。
晶圆制造材料
- 硅片：全球95%以上的半导体芯片和器件使用硅片作为基底材料，中国12英寸硅片完全依赖进口。
- 超净高纯试剂：主要用于芯片清洗和蚀刻，国内市场占有率约10%。
- 电子气体：包括硅烷、氮气、氩气等，广泛应用于半导体制造，国内市场几乎被外资垄断。
- 靶材：用于溅射薄膜材料，国内靶材制造业处于起步阶段。
- 光刻胶：国内市场需求约为15.41亿元，技术落后国外2-3代。
- 掩膜版：用于图形转移，国内市场需求为36.61亿元。
- CMP抛光材料：用于晶圆表面平整化，国内企业如安吉微电子已进入12英寸生产线。
芯片封装材料
- 封装材料种类：包括层压基板、引线框架、焊线、模压化合物、底部填充料、液体密封剂、粘晶材料等。
- 封装材料市场规模：2015年全球封装材料市场规模为193亿美元，预计2019年达到260亿美元，年复合增长率4.5%。
- 国内封装材料市场：2014年市场需求为68亿元，主要依赖国外厂商，国内厂商占比较低。
半导体材料分类
晶圆制造材料
| 材料类别 |
主要用途 |
| 硅片及硅基材料 |
全球95%以上的半导体芯片和器件生产用硅片作为基底材料，主要用于集成电路制造 |
| 超净高纯试剂 |
用于芯片清洗、蚀刻等工艺，对成品率和可靠性影响大 |
| 电子气体 |
用于薄膜、刻蚀、掺杂等工艺，包括硅烷、氯气、氢氟酸等 |
| 靶材 |
用于溅射薄膜材料，包括金属、合金、陶瓷化合物等 |
| 光刻胶 |
用于显影、刻蚀等工艺，将微细图形从掩模版转移到基底材料 |
| 掩膜版 |
用于图形转移，分为光掩膜版和投影掩膜版 |
| CMP抛光垫 |
用于化学机械抛光工艺，分为硬质和软质抛光垫 |
封装材料
| 材料类别 |
主要用途 |
| 层压基板 |
用于BGA、CSP封装，提供电路连接和芯片固定作用 |
| 引线框架 |
提供电路连接和芯片固定作用，主要材料为铜，有Etch和Stamp两种 |
| 焊线 |
实现芯片与外部引线框架的电性与物理连接，多为金、铜、铝 |
| 模压化合物 |
在熔融状态下将芯片与引线框架固定，提供物理和电气保护 |
| 底部填充料 |
填满BGA底部空隙，起到加固作用 |
| 液体密封剂 |
灌封式模塑材料，提供物流和电气保护 |
| 粘晶材料 |
将芯片固定在焊板上，起到固定和导电作用 |
| 锡球 |
用于BGA封装，代替金属引脚 |
主要市场数据
全球半导体材料市场
| 材料类别 |
2010年（亿美元） |
2011年（亿美元） |
2012年（亿美元） |
2013年（亿美元） |
2014年（亿美元） |
2015年（亿美元） |
| 硅片 |
97.3 |
98.8 |
86.8 |
75.4 |
76.3 |
78.9 |
| SOI晶片 |
4.5 |
5.2 |
4.3 |
3.9 |
3.6 |
3.8 |
| 掩膜版 |
30.4 |
32.0 |
31.1 |
31.4 |
32.2 |
33.1 |
| 光刻胶 |
11.6 |
12.8 |
13.5 |
12.2 |
13.7 |
14.0 |
| 光刻胶配套试剂 |
13.0 |
14.1 |
15.1 |
14.3 |
17.1 |
17.8 |
| 电子气体 |
28.9 |
31.1 |
31.2 |
33.2 |
34.8 |
35.6 |
| 工艺化学品 |
8.5 |
9.1 |
9.7 |
10.0 |
10.6 |
11.2 |
| 靶材 |
6.0 |
5.8 |
6.0 |
6.0 |
6.3 |
6.4 |
| CMP材料 |
12.5 |
12.7 |
13.8 |
14.4 |
15.7 |
16.8 |
中国半导体材料市场
| 材料类别 |
2011年（亿元） |
2012年（亿元） |
2013年（亿元） |
2014年（亿元） |
2015年（亿元） |
2016年（亿元） |
| 硅片及硅基材料 |
86.7 |
91.04 |
98.83 |
104.59 |
116.66 |
118.90 |
| 掩膜版 |
26.31 |
28.61 |
32.93 |
36.61 |
43.75 |
45.68 |
| 光刻胶 |
10.76 |
11.71 |
13.59 |
15.41 |
18.04 |
18.83 |
| 光刻胶配套试剂 |
10.17 |
11.49 |
14.33 |
16.24 |
18.99 |
19.49 |
| 电子气体 |
26.51 |
28.83 |
33.35 |
37.65 |
44.35 |
46.24 |
| 工艺化学品 |
7.97 |
8.67 |
10.43 |
11.97 |
13.89 |
14.20 |
| 靶材 |
5.04 |
5.51 |
6.55 |
7.29 |
8.40 |
8.75 |
| CMP抛光材料 |
10.78 |
11.84 |
14.82 |
18.14 |
21.24 |
23.12 |
| 其他材料 |
15.07 |
19.08 |
22.24 |
27.33 |
31.70 |
35.08 |
| 合计 |
199.31 |
216.78 |
247.07 |
275.23 |
317.02 |
330.29 |
主要厂商
国外主要厂商
- 硅片：日本信越、SUMCO
- 超净高纯试剂：ASHLAND、NATA
- 电子气体：AIR PRODUCTS、AIR LIQUIDE、PRAXAIR、Linde
- MO源：Dow、SAFC Hitech、Akzo Nobel、南大光电
- 光刻胶：住友化学、京郊芒化工业株式会社、TOKYO OHKA KOGY CO., LTD.
- 掩膜版：PHOTRONICS、TOPPAN PHOTOMASKS, INC.
- 靶材：TOSOH SMD, INC.、CABOT、Honeywell、Johnson Matthey
- CMP材料：CABOT、ANIL、TORAY、INHONGGAS
- 封装材料：住友化工、日立化成、德国汉高、道康宁、杜邦、信越化学
国内主要厂商
- 硅片：上海新阳、晶盛机电、浙江金瑞泓科技、新昇半导体
- 超净高纯试剂：江苏南大光电材料股份有限公司
- 电子气体：华特气体、金宏气体
- MO源：江苏南大光电材料股份有限公司
- 光刻胶：江苏南大光电材料股份有限公司、TRONLY、常州强力电子新材料股份有限公司
- 掩膜版：华润微电子
- 靶材：有研新材料股份有限公司、江丰电子
- CMP材料：安吉微电子、湖北鼎龙化学股份有限公司
- 封装材料：兴森科技、宏昌电子、康强电子、飞凯材料、三环集团、深南电路、珠海越亚、江苏中鹏、苏州益本、深圳富鑫鸿
