中国粉体网讯 半导体产业的核心在于制造，制造的核心是工艺，而工艺的核心是设备与材料，而设备的核心是零部件，由此可见零部件与材料作为整个半导体产业链的基础环节，堪称半导体产业发展的“血液”，是半导体产业发展水平的决定性环节。
而在这两个重要的基础环节，我们的自给率仍普遍较低，面临着严重的“供血不足”状况，很大程度上依赖于进口，这致使我国整个半导体产业供应链的稳定与安全存在很大的隐患。
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零部件，基石中的基石
零部件直接决定了半导体设备的性能
半导体行业素有“一代设备，一代工艺，一代产品”的经验，半导体设备要超前半导体产品制造开发新一代产品，半导体产品要超前电子系统开发新一代工艺。
半导体设备&零部件产业链，来源：创富精密招股说明书
半导体制造工业需要数百道工序，数十种设备来构建其生产流程。在芯片的数百层的结构中，每一层都要经历“沉积、涂胶、曝光、显影、刻蚀、离子注入、去胶”等重要步骤。这些半导体设备决定了芯片的制程、性能、功耗等关键参数。因此，半导体设备作为半导体制造的基石，支撑起了整个电子信息产业，是半导体行业的基础和核心。
光刻机
半导体设备厂商的成本构成中，80%-90%为直接材料，这其中绝大多数为零部件。半导体设备企业的生产过程主要为组装生产，真正核心的技术工艺要求需要以精密零部件作为载体来实现。因此，零部件对于半导体设备能否实现性能指标非常关键。
零部件价值在半导体设备总价值中占比近半
从半导体制造产业视角看，半导体设备占半导体下游制造投资的大头，占比达到70-80%。根据SEMI统计，2022年全球半导体设备市场规模约1175.7亿美元。根据全球半导体设备厂商公开披露信息，半导体设备公司毛利率一般在40%-45%左右，按成本中约80%为零部件估计，全球半导体零部件市场规模达到500亿美元以上。
零部件与我国半导体供应链安全息息相关
半导体零部件在产业链中的直接客户为设备厂商、晶圆厂或IDM客户。在景气上行阶段，零部件的短缺往往制约着设备厂商能否按时交货。半导体设备交期时时面临延长的困境，究其原因，零部件的短缺是重要痛点。
国内半导体零部件市场虽然增长快，但整体国产化率还比较低。目前半导体设备日常运营过程中的零部件达到2000种以上，显著依赖进口，国产占有率不足10%，部分零部件甚至不足1%。高端零部件市场主要被美国、日本、欧洲供应商占有，中低端零部件市场主要是韩国、中国台湾。
从细分产品来看：静电卡盘、O 形密封圈、阀门、测量仪国产化率不足 1%；射频电源、机械臂、EFEM、气体流量计 国产化率 1~5%；陶瓷件、真空泵国产化率 5~10%；边缘环、石英件、喷淋头国产化率超过 10%。
目前全球半导体零部件市场被欧美日企业主导。据VLSI数据，全球半导体零部件供应商CR10长期稳定于50%，国内半导体零部件企业尚无参与全球市场竞争的能力，欧美日厂商合计占据海外份额的90%以上。这种供应格局也限制了中国半导体设备企业的发展。从海外采购的关键零部件设备受采购限制、备货周期、歧视性政策等影响，国内半导体设备企业发展慢。
2022年10月7日，美国商务部产业安全局（BIS）宣布了一系列在《出口管理条例》下针对中国的出口管制新规，BIS这项新的半导体出口限制政策涉及对半导体先进制程设备、半导体设备零部件进行出口限制。
近日，美国商务部进一步表示，不仅要控制半导体制造设备的销售，还要控制已经出口到中国的设备所需的服务和零部件的销售。说白了，前面说的是不肯卖，现在是已经卖了的，不再提供维修等服务，甚至连零部件也不提供了。
鉴于美国一系列禁令对我国下游先进半导体芯片的生产制造产业发展的影响，全力扶持我国自主可控的半导体设备产业及一个安全可靠的供应链体系势在必行。
材料，半导体产业的血肉
半导体材料在半导体产业链中位于制造环节上游，和半导体设备及零部件一起构成了制造环节的核心上游供应链，同样是推动半导体产业链发展的基石。
材料在晶圆制造过程中的应用
半导体材料是半导体产业链中细分领域最多的产业链环节，晶圆制造材料可细化分为基体材料和制造材料。其中，基体材料主要用于制造硅晶圆或化合物半导体；制造材料包括光刻胶、光刻胶配套试剂、湿电子化学品、电子气体、CMP抛光材料以及靶材等。芯片封装材料包括封装基板、引线框架、树脂、键合丝、锡球以及电镀液等。同时类似湿电子化学品中又包含了酸、碱等各类试剂，细分子行业多达上百个。
根据SEMI（国际半导体工业协会）数据，在2022年全球半导体材料市场规模占比中，半导体硅片占比达到33%，在所有半导体材料中占比最高。此外，气体占比14%，光刻胶及其辅助材料占比13%，CMP抛光材料占7%。
基体材料
根据芯片材质不同，分为硅晶圆(第一代半导体)和化合物半导体（第二、第三代半导体）。硅晶圆采用单晶硅片，单晶硅片是目前产量最大、应用最广的半导体材料，90%以上的半导体产品是用硅晶圆制作的。化合物半导体主要指砷化镓、磷化铟、氮化镓和碳化硅等第二、第三代半导体，相比第一代单质半导体，化合物半导体在高频性能、高温性能方面优异很多。第三代半导体相对于第二代材料做成的器件对应有四高性能：高功率、高频率、高温和高电压。
主要基体材料应用情况
在硅晶圆方面，我们已经基本实现了本土化替代；在当今最火热的第三代半导体方面，我国的碳化硅晶圆制造水平与世界先进水平差距不大，诞生了一批如天岳先进、天科合达等可以与世界大厂直接竞争的碳化硅晶圆企业。
制造材料
抛光材料：CMP化学机械抛光过程中用到的材料，CMP抛光是实现晶圆全局均匀平坦化的关键工艺。抛光材料一般可以分为抛光垫、抛光液、调节器和清洁剂。抛光垫的材料一般是聚氨酯或者是聚酯中加入饱和的聚氨酯，抛光液一般是由超细固体粒子研磨剂(如纳米级二氧化硅、氧化铝粒子等)、表面活性剂、稳定剂、氧化剂等组成。
抛光材料中各成分占比，来源：SEMI、开源证券研究所
CMP耗材中，抛光垫和抛光液价值最高。据SEMI统计，抛光液、抛光垫分别占抛光材料成本的49%、33%，其他抛光材料还包括钻石碟、清洗液等。抛光材料占晶圆制造材料市场7.1%。
全球抛光液市场由Cabot、日立、Fujimi、Versum和Dow垄断，全球CMP抛光垫主要市场由美日韩企业主导，陶氏、Thomas west Inc（TWI）、CMC Materials、3M、富士纺FUJIBO、JSR。CMP耗材国产企业多点开花，鼎龙股份、安集科技、江丰电子等企业引领耗材市场，正在形成国产替代体系，但在高端抛光材料方面仍依赖进口。
光刻胶：光刻胶也称为光致抗蚀剂，是一种光敏材料，受到光照后特性会发生改变，是微电子技术中微细图形加工的关键材料之一，技术壁垒高，具有纯度要求高、工艺复杂等特征，还需要相应光刻机与之配对调试。光刻胶有正胶和负胶之分：正胶经过曝光后，受到光照的部分变得容易溶解，经过显影后被溶解，只留下未受光照的部分形成图形；负胶却恰恰相反。
我国光刻胶国产化率情况，来源：晶瑞电材公告，太平洋证券研究院
光刻胶被称为半导体材料皇冠上的明珠，是我国自主可控之路上关键的核心环节。但目前，我国中高端胶如KrF光刻胶国产化率不及5%，ArF仅为1%，中高端光刻胶技术自主发展空间较大。
电子特气：主要用于电子信息领域的一类特种气体，下游行业包括集成电路、液晶面板、LED、光纤通信、晶硅太阳能电池等。电子特气的质量直接影响到产成品的性能，在半导体行业，电子特气被广泛应用于离子注入、刻蚀、气相沉积、掺杂等工艺。由于生产所需电子特气种类繁多、而每一种气体的用量较小，因此客户不会轻易更换供应商，气体产品的价格和盈利性较高。目前，国内光刻气体的国产化率不足5%。
靶材：在半导体生产中主要应用于晶圆制造和芯片封装环节。靶材在晶圆制造环节主要被用作金属溅镀，常采用PVD工艺进行镀膜，通常使用纯度在99.9995%（5N5）及以上的铜靶、铝靶、钽靶、钛靶以及部分合金靶等；靶材在芯片封装环节常用作贴片焊线的镀膜，常采用高纯及超高纯金属铜靶、铝靶、钽靶等。
全球靶材市场呈寡头竞争格局，日美在高端溅射靶材领域优势明显。目前，全球溅射靶材市场主要有四家企业，分别是JX日矿金属、霍尼韦尔、东曹和普莱克斯，合计垄断了全球80%的市场份额。目前国内靶材市场国产化率维持在20%以上。
掩膜版：又称为光掩模、光罩、光刻掩膜版，作为微电子制造过程中的图形转移工具或者母版，承载着图形设计和工艺技术信息，被认为是光刻工艺的“底片”。下游企业利用成品掩膜版，将设计好的电路图形通过曝光光源（透光或非透光）的方式印刻在下游制程材料上。
全球前三大光掩模版由photronics、DNP、TOPPAN瓜分了80%的市场。全球领先的光掩模制造商的总部也大多设在日本，如SKE、豪雅(HOYA)、日本DNP印刷公司（大日本印刷）、日本凸版印刷株式会社（Toppan Printing）等多家巨头企业。据CSET预计，日本企业控制了53%的商业光掩模市场，美国企业占比40%，中国台湾企业占比7%。中国大陆有清溢光电、路维光电两大龙头，产品以中低端（PSM）为主，国内一些厂商在相关环节也布局，但产品与技术与国际水平仍有差距。
湿电子化学品：又称工艺化学品，是微电子、光电子湿法工艺（主要包括湿法刻蚀、湿法清洗）制程中使用的各种液体化工材料。湿电子化学品广泛用于芯片、显示面板、太阳能电池、LED等电子元器件微细加工的清洗、光刻、显影、蚀刻、掺杂等工艺环节配套使用。按照组成成分和应用工艺不同可分为通用湿电子化学品（酸类、碱类、溶剂类，如硫酸、氢氟酸、双氧水、氨水、硝酸、异丙醇等）和功能性湿电子化学品（配方产品，如显影液、剥离液、清洗液、刻蚀液等）。
目前欧美老牌劲旅如德国巴斯夫（BASF）、E-Merck、美国杜邦、霍尼韦尔、会瞻、应特格，占据三成多的市场份额；日本企业如关东化学公司、三菱化学、京都化工、日本合成橡胶、住友化学、和光纯药工业（Wako）、stella-chemifa公司，有超过三成的份额，剩余市场由中国大陆、中国台湾、韩国分担。
封装材料
粘结材料：采用粘结技术实现管芯与底座或封装基板连接的材料，在物理化学性能上要满足机械强度高、化学性能稳定、导电导热、低固化温度和可操作性强的要求。主要的粘结技术包括银浆粘接技术、低熔点玻璃粘接技术、导电胶粘接技术等。目前国内芯片粘接材料市场主要由德国、日本厂商掌握。
封装基板：封装基板能够保护、固定、支撑芯片。封装基板通常可以分为有机、无机和复合等三类基板，在不同封装领域各有优缺点。
目前全球封装基板厂商主要分布在日本、韩国和中国台湾，根据 Prismark 和集微咨询数据2020年封装基板市场格局较为分散，中国台湾厂商欣兴电子/南亚电路/景硕科技/日月光材料占比分别为 15%/9%19%14%；日本厂商揖斐电/新光电气/京瓷占比分别为 11%/8%15%；韩国厂商三星电机/信泰电子1大德电子占比分别为 10%/7%15%。
陶瓷封装材料：用于承载电子元器件的机械支撑、环境密封和散热等功能。相比于金属封装材料和塑料封装材料，陶瓷封装材料具有耐湿性好，良好的线膨胀率和热导率，在电热机械等方面性能极其稳定，但是加工成本高，具有较高的脆性。
引线框架及键合材料：引线框架作为集成电路的芯片载体，是一种借助于键合材料（金丝、铝丝、铜丝）实现芯片内部电路引出端与外引线的电气连接，形成电气回路的关键结构件，它起到了和外部导线连接的桥梁作用。
在更为高端的蚀刻引线框架方面，我国有康强电子、华洋科技、新恒汇、立德半导体、芯恒创半导体等少数厂商可以生产，与外资厂商相比产能也有所不足，目前中国蚀刻引线框架主要从日韩等进口自给率较低。
在键合材料方面，我国键合丝市场仍主要被德国、韩国、日本厂商占据，我国主要厂商有一诺电子、万生合金、达博有色和铭沣科技等，虽占据一些市场，但产品相对单一或低端。
参考来源：
[1]朱晶.半导体零部件产业现状及对我国发展的建议
[2]半导体零部件，半导体产业国产替代新机会.JIC投资观察
[3]国产替代系列一：半导体零部件行业随风起，国产替代空间广阔.慧博资讯
[4]国产化率不足10%！一文看懂国产半导体材料产业现状.芯智讯
[5]半导体零部件行业随风起，国产替代空间广阔.慧博资讯
[6]12大晶圆制造材料、封装材料的产业链及国产化进程一览！.五矿证券
[7]半导体制造材料之争 | 以自主可控的国产协同打破美帝管制新规.未来半导体
（中国粉体网编辑整理/山川）
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