半导体材料及相关个股
半导体材料是指电导率介于金属与绝缘体之间的材料,半导体材料的电导率在欧/ 厘米之间,一般情况下电导率随温度的升高而增大。半导体材料是制作晶体管、集成电 路、电力电子器件、光电子器件的重要材料。半导体材料市场可以分为晶圆材料和封装材料市场。其中,晶圆材料主要有硅片、 光掩膜、光刻胶、光刻胶辅助设备、湿制程、溅射靶、抛光液、其他材料。封装材料主 要有层压基板、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、 锡球、晶圆级封装介质、热接口材料。
我国半导体材料在国际分工中多处于中低端领域,高端产品市场主要被欧美日韩台等少 数国际大公司垄断,比如:硅片全球市场前六大公司的市场份额达 90%以上,光刻胶全 球市场前五大公司的市场份额达 80%以上,高纯试剂全球市场前六大公司的市场份额达 80%以上,CMP 材料全球市场前七大公司市场份额达 90%。
目前,国内 8 寸的硅片生产厂商仅有有研新材、金瑞泓等少数厂商,远没有满足 国内市场,12 寸硅片目前基本上采用进口, 过去可以说是国内半导体产业链上缺失的 一环。上海新昇实现 300 毫米半导体硅片的国产化。公司自 2017 年第二季度开始有挡 片、空片、陪片等测试片的销售,并向中芯国际、上海华力微、武汉新芯等晶圆制造企 业提供正片进行认证。上海新昇 2018 年底月产能达到 10 万片,2020 年底前将实现月产 30 万片产能目标,最终将达到 100 万片的产能规模。目前,硅片主流产品是 12 英寸,根据 SUMCO 的预测,300mm 总需求将会从 2018 年的 600 万片/月增加到到 2021 年的 720 万片/月,复合增速约为 6%。从 2013-2018 年, 全球硅片出货量(应用于半导体生产)稳步增长,2018 年全球硅片出货量为 12733 百万 平方英尺,同比增长 7.82%。
2017 年我国芯片 进口额为 2601.16 亿美元,同比增长 14.6%;2018 年,我国芯片进口额为 3120.58 亿美 元,同比增长 19.8%;2019 年 1-10 月,我国芯片进口额为 2484.18 亿美元,同比下降 6.6%。贸易逆差非常大。2010 年集成电路贸易逆差 1277.4 亿美元,而在 2018 年集成电路 贸易逆差增长到 2274.2 亿美元,如此大的贸易逆差反映出我国集成电路市场长期严重供 不应求,进口替代的市场空间巨大。
光刻胶
受行业技术壁垒高、国内起步晚等影响,目前国内企业在技术上远落后于日、美等国际大厂,光刻胶自给率仅10%。
光刻胶(又称光致抗蚀剂)是指通过紫外光、准分子激光、电子束、离子束、x射线等光源的照射或辐射,其溶解度发生变化的耐蚀刻材料。由于光刻胶存在化学结构特殊、品质要求苛刻、生产工艺复杂等特性,被称为是精细化工行业技术壁垒最高的材料。
从20世纪50年代至今,光刻胶的曝光波长经历了紫外全谱(300-450nm)、G线(436nm)、i线(365nm)、深紫外(248nm和193nm)、极紫外(13.5nm)光刻、电子束光刻等六个阶段,随着曝光波长的缩短,光刻胶所能达到的极限分辨率不断提高,光刻得到的线路图案精密度更佳,而对应的光刻胶的价格也更高。
按应用领域分类可分为PCB光刻胶、LCD光刻胶和半导体光刻胶,其中PCB光刻胶主要包括干膜光刻胶、湿膜光刻胶和光成像阻焊油墨,PCB光刻胶技术壁垒较低。
自2006年,我国成为PCB的最大生产国和最大使用国,PCB行业发展带动我国PCB光刻胶行业发展。自2002年起,台湾长兴化学、日立化成、日本旭化成、美国杜邦等越来越多的外资在我国建厂,同时容大感光、广信材料、东方材料、北京力拓达等内资工厂已经崛起。
根据2016年容大感光招股书,上述内资企业占据国内46%左右湿膜光刻胶和光成像阻焊油墨市场份额,我国逐渐从PCB光刻胶进口大国转变为出口大国。
面板光刻胶:永太科技、容大感光、飞凯材料崛起
据了解,LCD和半导体光刻胶主要包括i线、ArF、KrF光刻胶等,技术壁垒较高。
在平板显示器领域,TFT-LCD仍是市场出货主力,其中彩色滤光片占面板成本的15%左右,彩色光刻胶和黑色光刻胶占彩色滤光片成本的27%左右。TFT-LCD用光刻胶市场基本被如JSR、住友化学、三菱化学等日韩公司占领,占有率可达90%。
不过,随着国产面板产业的兴起,永太科技、容大感光、飞凯材料等光刻胶厂商也开始乘势而起。
永太科技:年产1500吨CF光刻胶项目于2018年底验收结项,永太科技CF光刻胶产品可应用于OLED和TFT-LCD,公司在2016年成为华星光电的合格供应商。
容大感光:年产1000吨光刻材料及配套化学品生产线原定2018年底建成,目前投资进度达98.86%,拟延期至2019年12月31日,主要用于平板显示和LED芯片领域。
飞凯材料:现有3500吨/年PCB光刻胶产能;5000吨TFT光刻胶产能在建,工程进度已达92.03%,处于合作、研发阶段,用于TFT平板显示屏电路制作用光刻胶。
半导体光刻胶:多家厂商实现国产替代
在半导体领域,光刻胶的质量和性能是影响集成电路性能、成品率以及可靠性的关键性因素。光刻工艺的成本约占整个芯片制造工艺的35%,光刻胶材料约占IC制造材料总成本的4%,是半导体集成电路制造的核心材料。
半导体光刻胶领域的市场主要被日本的信越化学、合成橡胶、东京应化、住友化学、富士胶片和美国陶氏等国外公司占据。而在国内市场,苏州瑞红、北京科华、南大光电、上海新阳等已经可以开始实现国产替代。
晶瑞股份(300655)
公司是微电子化学品领域的领军企业,主要生产超净高纯试剂、光刻胶、功能性材 料和锂电池粘结剂四大类微电子化学品,广泛应用于半导体、光伏太阳能电池、LED、 平板显示和锂电池等五大新兴行业。公司微电子化学品年产能 4.8 万吨,其中超净高纯 试剂 3.87 万吨,光刻胶 480 吨,功能性材料 7000 吨,锂电池粘结剂 1500 吨。公司研发的超大规模集成电路用超净高纯双氧水技术打破了国外技术垄断,产品品 质可以达到 SEMI 最高纯度等级 G5,品质达到 10ppt 级别,成功填补了国内市场空白。目前已在华宏完成测试,即将进入中芯国际产线测试。高纯双氧水和硫酸是 12 寸晶圆 用量最大的两种高纯试剂,这将带动公司进一步优化产品结构,向中高端领域转向。公 司收购江苏阳恒 80%股权,并引入日本三菱化学株式会社提纯技术,将建设年产 9 万吨 电子级硫酸项目。全资子公司苏州瑞红承担了国家重大科技项目 02 专项“i 线光刻胶产品开发和产业化”项目,在国内率先实现目前集成电路芯片制造领域大量使用的核心光 刻胶的量产,可以实现 0.35μm 的分辨率,i 线光刻胶已通过中芯国际上线测试。公司 开发了系列功能性材料用于光刻胶产品配套,目前已进入半导体制造厂商宏芯微、晶导微的供应商体系。 子公司苏州瑞红已经能够提供紫外负型光刻胶和宽谱正胶及部分g线、i线正胶等高端光刻胶产品,主要应用于半导体及平板显示领域,苏州瑞红的正胶在国内的产量达到40吨/月,占有低端LCD市场超过50%的份额。
2018年6月,苏州瑞红完成了国家重大科技项目02专项“i线光刻胶产品开发及产业化”项目,建成了100吨/年规模的i线正胶产品生产线,同时建成了248nm深紫外光刻胶中试示范线,i线光刻胶已取得向中芯国际天津、扬杰科技、福顺微电子的供货订单。
北京科华:产品类型覆盖KrF(248nm)、G/I线(含宽谱)。2009年5月,建成高档G/I线正胶生产线(500吨/年)和正胶配套试剂生产线(1000吨/年);2012年12月,北京科华在02专项扶持下建成了248nmKrF光刻胶生产线,产品现已通过中芯国际认证获得商业订单。
2016年8月19日,北京科华总投资5亿元的光刻胶国家级工程实验室以及产业化基地建设项目在安徽省滁州市全椒县开工。项目投产后,年产紫外正性光刻胶600吨及正性光刻胶配套试剂1500吨,紫外负性光刻胶350吨及负性光刻胶配套试剂500吨。
2018年5月,北京科华负责的02重大专项“极紫外光刻胶材料与实验室检测技术研究”项目完成验收。
南大光电:2018年1月,南大光电宣布拟投资65557万元实施“193nm(ArF干式和浸没式)光刻胶材料开发和产业化”项目,获得了国家02专项正式立项;将通过3年的建设、投产及实现销售,达到年产25吨193nmArF光刻胶产品的生产规模,预计2020年完成研发及产业化。
上海新阳(300236)
公司是一家专业从事半导体行业所需电子化学品的研发、生产和销售服务。公司主 营业务产品产能情况:引脚线表面处理化学品产能 5600 吨/年,晶圆镀铜、清洗化学品 产能 2000 吨/年,晶圆划片刀产能 5000 片/月,公司在半导体传统封装领域已经成为国 内市场的主流供应商。另外,公司 2012 年收购江苏考普乐涂料有限公司,拥有 1 万吨 特种工业涂料产能。公司晶圆化学品覆盖中芯国际、武汉新芯、无锡海力士、华力微电子、通富微电、 苏州晶方、长电先进封装等优质客户,其中在芯片铜互连电镀液产品方面已经成为中芯 国际 28nm 技术节点的 Baseline,无锡海力士 32nm 技术节点的 Baseline;用于晶圆制 程的铜制程清洗液和铝制程清洗液也都分别开始供货;在 IC 封装基板领域,公司的电 镀铜添加剂产品仍处于少量供货阶段。同时公司获得台积电合格供应商资质,目前正在 进行产品验证。随着国内晶圆加工产线的不断达产及认证完成,在国产化率提升背景下, 公司电镀液、清洗液产品逐步放量,业绩提升空间巨大。
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