編者按：自1956年中國將半導體作為國家重要的發展領域后，今年是第66個年頭。回望66年的發展，從無到有、從小到大，半導體產業經歷了風雨坎坷同時又迸發出無限的生機。在中國“十四五”提出數字經濟發展規劃，瞄準集成電路等戰略性領域之際，半導體產業縱橫推出“國產化進程”系列專題，講述當今中國半導體各領域發展進程，解析國產化最新態勢，本期為“國產化進程”專題半導體產業鏈篇第一篇文章：半導體材料。
近些年，在半導體制程工藝升級，以及芯片產能不斷擴充的帶動下，半導體材料市場快速增長。據SEMI統計，2021年全球半導體材料市場營收達到643億美元，同比增長15．9％，其中，晶圓制造材料和封裝材料收入總額分別為404億美元和239億美元，同比增長15．5％和16．5％。受益于產業鏈轉移，2021年中國大陸半導體材料銷售額達119．3億美元，同比增長22％，增速遠高于其它國家和地區。
巨頭的盛宴
半導體材料包括晶圓制造材料和封裝材料，其中，晶圓制造材料又細分為硅片、掩模版、電子氣體、光刻膠、CMP拋光材料、濕電子化學品、靶材等，封裝材料包括封裝基板、引線框架、鍵合絲、包封材料、陶瓷基板、芯片粘結材料和其它封裝材料。本文內容主要圍繞晶圓制造材料展開。
在所有晶圓制造材料當中，硅片是最大的品類，占比達32．9％，其次為電子氣體，占比約為14．1％，光掩模占比為12．6％。此外，光刻膠及配套試劑、拋光液和拋光墊、濕化學品、濺射靶材的占比分別為13％、7．2％、4％和3％。
全球范圍內，各大類半導體材料市場大都被各領域的巨頭公司把持著，例如，在硅片市場，全球前五大公司的市場份額達87％，光刻膠全球市場前五大公司的市場份額達87％，高純度試劑全球市場前六大公司的市場份額超過80％，CMP材料全球市場前七大公司市場份額達 90％。下面分別介紹一下。
硅片方面，全球前五大制造商分別為信越化學、SUMCO、中國臺灣環球晶圓、德國世創和韓國 SK Siltron。
2021年，全球前六家半導體光刻膠企業市占率合計約為88％，其中，日本東京應化、JSR、住友化學、富士膠片四大日本企業分別占據27％、13％、12％、8％的市場份額，美國陶氏杜邦市占率為17％，韓國東進為11％。
隨著芯片制程工藝的升級，光刻膠市場需求量也隨之增加，TECHECT的數據顯示，2021年全球光刻膠市場規模約為19億美元，同比增長11％，預計2022年將達到21．34億美元，同比增長12．32％。在7nm制程的EUV技術成熟之前，ArFi光刻膠仍是市場主流，占比高達 36．8％，KrF和g／i光刻膠的占比分別為35．8％和14．7％。
電子特種氣體方面，全球市場主要由空氣化工、德國林德集團、液化空氣和太陽日酸等國際大廠主導，前四家市占率合計約88％。
全球靶材市場主要由日本和美國企業把持。日本日礦金屬、日本東曹、美國霍尼韋爾和普萊克斯四家占據全球80％的市場份額。其中，日礦金屬所占市場份額最多，達到30％。
CMP拋光液方面，主要由美國Cabot、Versum、陶氏杜邦，以及日本日立和Fujimi五家美日廠商把持，市占率合計達80％。拋光墊市場主要由美國的陶氏杜邦占據，市占率高達79％。
濕電子化學品分為多個級別，G4及以上的高端產品多數被歐美、日韓企業壟斷，德國巴斯夫，美國亞什蘭化學，Arch 化學，日本關東化學，三菱化學，京都化工，住友化學，和光純藥工業，中國臺灣鑫林科技，韓國東友精細化工等十家公司共占全球市場份額的80％以上。
中國差距明顯
目前，中國半導體材料仍依賴進口，本土公司市場規模較小，自給能力亟待提升。中國在壁壘較低的封裝材料市占率相對較高，而光刻膠、濕電子化學品等晶圓制造材料市占率極低，除拋光材料、靶材的國產化率達到 20％，其它材料大都不到10％。
在最大宗的硅片市場，我國的8英寸及以下產品進展較快，12英寸硅片的制造技術較為落后，這導致我國12英寸硅片大量依靠進口，國產化進程嚴重滯后，成為我國半導體產業鏈與國際先進水平差距最大的短板。以滬硅產業、立昂微、中環股份等為代表的本土大廠正在加快追趕國際大廠的腳步，此外，神工股份、上海超硅、中晶科技、有研半導體等也在發力。
中國大陸從事半導體光刻膠研發和生產的企業包括晶瑞股份、南大光電、上海新陽、北京科華等，主要以i／g線光刻膠為主，KrF光刻膠方面，北京科華、徐州博康已實現量產，南大光電ArF光刻膠產業化進程相對較快，是第一家ArF光刻膠通過客戶產品驗證的本土企業，其它國內企業尚處于研發和驗證階段。
目前，我國電子特氣高度依賴進口，外企占我國電子氣體市場份額高達88％，被美國空氣化工集團、法國液化空氣集團、日本太陽日酸株式會社、美國普萊克斯、德國林德集團把持。本土企業包括中船718所、昊華黎明院等，市占率很低，且電子特氣產品較為單一。
國際電子特氣大廠的毛利率處于較高水平，平均達到近50％，世界第二的法國液化空氣集團，2010－2019年的毛利率穩定在60％－65％。中國電子特氣廠商毛利率相對較低，約為 30％－40％。
中國大陸靶材企業包括江豐電子、阿石創、隆華科技等，市場份額在1％－3％，且靶材相關聯企業數量較少。美國、日本等高純金屬制造商主要集中在技術壁壘較高的高端靶材領域，國內廠商競爭集中在中低端產品領域。
拋光液方面，國內市場中，美國Cabot占約64％，安集科技市占率為22％。國內拋光墊企業主要包括鼎龍股份、江豐電子和萬華化學，其中，鼎龍股份是國內拋光墊龍頭企業，產品對標美國陶氏杜邦集團。
由于進入壁壘相對較低，中國濕電子化學品制造企業眾多，約有40余家。賽瑞研究數據顯示，中國半導體濕電子化學品市場中，本土企業占有率為31％，在眾多半導體材料細分領域中處于較高水平。國內半導體濕電子化學品國產化率約為23％，以G3及以下中低端產品為主。國內濕化學品企業有望憑借政策、成本、物流優勢突破技術壁壘，攻克G4級以上高端市場，目前，國內已有部分企業實現技術突破，產品達到G3、G4級標準，少數達到G5級。
奮起直追
自從芯片出現短缺以來，各國愈發重視半導體產業鏈的建設，美國、歐洲先后出臺了競爭法案、芯片法案，加大對半導體產業的投資力度。隨著國際貿易摩擦加劇，半導體產業鏈逆全球化趨勢逐步顯現，半導體產業鏈本土化是大勢所趨，國產替代市場空間廣闊，中國本土半導體材料企業將迎來國產替代的黃金發展期。
硅片方面，由于供應短缺，國際大廠會優先保障海外晶圓廠硅片供給，給中國本土硅片廠帶來了加速替代的機遇，國內晶圓廠對國產半導體材料的驗證及導入正在加快，如滬硅產業、立昂微、中環股份等企業已順利通過驗證。中國大陸硅片業正在加速追趕國際龍頭企業。
目前，以滬硅產業、立昂微為代表的國內廠商正在積極擴增12英寸產能，預計國內12英寸新增產能將達到652萬片／月。滬硅產業12英寸硅片技術在國內領先，其子公司上海新昇在2021年完成了30萬片／月的12英寸產能建設，其募投項目將進一步新增30萬片／月的12英寸產能，最終達到月產60萬片的產能。
2021年，滬硅產業總營收24．67億元人民幣，同比增長36．19％，凈利潤為1．45億元，同比增長66．58％。除了12英寸大硅片技術國內領先，該公司的8英寸及以下尺寸MEMS用拋光片、8英寸及以下尺寸SOI硅片的技術水平和細分市場份額全球領先，8英寸及以下尺寸外延片的技術水平和細分市場份額國內領先。
靶材方面，國內代表企業江豐電子在2021年實現營業收入15．94億元人民幣，同比增長36．64％。目前，該公司的技術指標不遜于國際靶材巨頭，另外，由于具備本土制造成本優勢，其產品定價具有競爭優勢。目前，江豐電子產品以外銷為主，但國內份額呈現增長態勢?？紤]到高純濺射靶材需要安裝在專用的機臺上完成濺射，相比國外企業，該公司在服務本土客戶方面更具優勢，國內市場份額有望進一步增長。
江豐電子的超高純金屬濺射靶材產品已經應用于全球先進制程工藝中，7nm節點產品實現了批量供應，部分5nm節點產品評價通過并實現量產。
電子特氣方面，華特氣體是代表企業，2021 年，該公司的特種氣體業務實現營收7．97億元人民幣，同比增長45．31％。華特氣體的拳頭產品光刻氣通過了ASML和GIGAPHOTON的認證，是中國大陸唯一通過這兩家國際巨頭認證的電子特氣企業。
CMP拋光材料方面，代表企業是鼎龍股份，2021 年，其拋光墊產品實現銷售收入3．02億元人民幣，同比增長284％，首度扭虧為盈并實現規模盈利。該公司的拋光墊實現了成熟制程及先進制程的100％全覆蓋，關鍵原材料自主化持續推進，常規型號原料均實現自研自產，很大程度上保障了供應鏈的自主性、安全性。
在整個半導體產業鏈上，材料處于上游，而且集基礎科學、工業、重資產、技術和資金密集等于一身，是基礎中的基礎，是衡量一個國家或地區半導體、乃至高科技產業發展水平的關鍵。放眼全球，能夠在全球半導體材料市場排名靠前的國家和地區，其半導體、高科技產業發展水平都很高。中國要發展半導體，提升整體科技水平，就必須在半導體材料領域不斷突破，無論是技術水平，還是市占率，都要再上幾個臺階才行。只有半導體材料升上去了，整個半導體業才能水漲船高，真正邁入全球前列。
