芯片產業鏈維持高景氣,國內晶圓廠積極擴產,上游材料需求預期提升,芯片產業鏈景氣度正在向材料端傳導。
2020年下半年以來,隨著國內疫情企穩,半導體下游需求持續改善,晶圓廠、封測廠的產能利用率上行。
以臺積電數據為例,2020年四季度,臺積電單季實現營業收入126.8億美元,環比增長4.45%,同比增長22.04%。
在產業鏈高景氣的推動下,國內長江存儲、華虹集團、中芯國際、合肥長鑫等晶圓廠正在積極擴產,比如:
1)長江存儲一期項目于2020年擴產至5萬片/月以上,預計未來將達10萬片/月,二期土建已于2020年6月開工,兩期產能規劃共30萬片/月;
2)華虹半導體(無錫)產能預計從2020年末2萬片/月擴張至2021年末4萬片/月,后續仍有4萬片/月擴產空間;
3)合肥長鑫產能預計從2021年初4萬片/月擴張至2022-2023年的12.5萬片/月;
4)中芯國際在北京即將新建10萬片/月新廠房。
芯片產業鏈景氣度具有傳導關系,目前芯片制造景氣度已持續將近2個季度,向上游原材料的傳導大概需要1-2個季度,因此邏輯上來說,上游材料領域即將迎來高景氣。
從全球半導體材料的需求格局看,2011年中國大陸占全球市場的比例為10%,到2019年已達到16.7%,僅次于中國臺灣(21.7%)及韓國(16.9%)。近期,國際半導體產業協會上調了2021年全球半導體材料市場的預測,我國半導體材料市場有望從從95億美元增長至超100億美元,超越韓國位居全球第二。
根據最新的產業鏈信息,我們梳理了以下三個半導體材料的細分高景氣方向——硅片、前驅體、拋光材料。
硅片:最核心上游材料
硅片:硅片是半導體芯片最核心的上游材料,而國內12英寸硅片國產化率僅13%,8英寸硅片也只有少數廠商可以供應。不僅國內需求成長性高,國產替代也有較大空間。
半導體級硅片純度須達99.9999999%(7個9)以上,在半導體晶圓制造材料中占比為37%。硅晶棒通過長晶過程在熔融態的硅原料中逐漸生長,再經過切片、磨片、倒角、熱處理、拋光、清洗等工序,最后成為硅片。
硅片按產品差異,主要分為拋光片、退火片和外延片三種。
拋光片約占硅片總量的70%,廣泛用于數字與模擬芯片、存儲器和功率器件等產品。
硅片按尺寸差異,主要分為8英寸和12英寸。8英寸主要用于成熟制程,12英寸主要用于先進制程。
2019年,全球12英寸半導體硅片出貨面積占總出貨面積的67.2%。
2019年,全球半導體硅片市場規模為735億元,其中中國大陸市場約91億元。2020至2024年,全球硅片需求有望保持5.1%的復合增長率。中國是全球最大的半導體市場,隨著國內芯片制造持續擴產,預計中國半導體硅片市場規模將以高于全球市場的速度持續增長。
目前,日本信越(27.6%)、SUMCO(24.4%)、德國Siltronic(14%,即將被環球晶圓收購)、中國臺灣環球晶圓(16%)、韓國SK Siltron(10%)合計占據全球92%的市場份額。
中國12英寸硅片主要依賴進口,國產化率僅13%,8英寸硅片也只有少數廠商可以供應,國產替代空間廣闊。
【滬硅產業】12英寸硅片營收占比14.7%,8英寸硅片營收占比74.8%,公司于2018年率先實現12英寸硅片國產化突破,已實現了28nm以上所有節點的產品認證以及64層3D NAND產品驗證。
【立昂微】半導體拋光片和外延片營收占比57.7%,子公司金瑞泓主營6/8/12英寸硅片,客戶包括華潤微、中芯國際、華虹宏力、ONSEMI等。
【中環股份】半導體材料業務(主要為硅片)營收占比為6.0%,曾承接國家“02專項”之“大直徑區熔硅單晶及國產設備產業化”項目。目前公司8英寸、12英寸硅片均已實現量產,產能分別為50萬片/月、7萬片/月,預計2021年內將分別達到70萬片/月、15萬片/月。
前驅體:核心公司進入全球第一梯隊
前驅體:半導體制造氣相沉積核心材料,國內雅克科技通過收購進入第一梯隊。
前驅體是芯片制造的重要材料之一,主要用于氣相沉積(包括物理沉積PVD、化學氣相沉積CVD及原子氣相沉積ALD)鍍膜過程,以形成符合半導體制造要求的各類薄膜層,也可用于半導體外延生長、蝕刻、離子注入摻雜以及清洗等。
前驅體材料的增長驅動主要有三點:隨著NAND的堆疊層數不斷增多,前驅體用量快速增長;當DRAM向更高的深寬比發展,需要單位價值量更高的High-K前驅體;隨著邏輯芯片線寬越細,用到的前驅體品種越多,產品價值量越高。
【雅克科技】半導體化學材料業務營收占比37.7%,子公司UP Chemical的SOD和前驅體業務處于全球領先地位,涉足壁壘最高的High K及ALD用半導體前驅體,此類材料在國內尚處于空白階段,公司是海力士、三星連續多年的主要供應商,并新增了對鎧俠、Intel、臺積電的批量供應。
拋光材料:放量在即
拋光材料:拋光液、拋光墊國產化率均不足5%,近3年拋光墊國內需求將倍增。
化學機械拋光(CMP)是芯片制造過程中實現晶圓表面平坦化的關鍵工藝,相較傳統的純機械或純化學的拋光方法,CMP技術處理后的晶圓平坦度更高。拋光材料是CMP過程中使用的重要原材料,可分為拋光液與拋光墊,在晶圓制造材料中占比7%。
隨著技術發展,芯片制造過程中CMP工序越來越復雜,所需拋光材料的種類、用量也越來越多。2019年全球CMP拋光材料市場規模達140億元,預計2023年可達176億元,CAGR達5.9%。
1)拋光液方面,全球市場規模在2019年為88億元,國內市場規模在2018年為16億元,預計2023年將達到24.4億元。
國內拋光液行業主要被美日企業壟斷,美國Cabot和日本的Fujimi市占率分別為36%和11%,目前拋光液國產化率不到5%,國產替代空間廣闊。
2)拋光墊方面,拋光墊全球市場規模在2019年為52億元,國內市場規模在2018年為19億元。拋光墊下游中存儲器占比最高,因此國內采購額前三大廠商依次為長江存儲、合肥長鑫、中芯國際。
根據長江存儲兩期產能規劃,預計到2023年實現30萬片/月的128層NAND產能,對應拋光墊采購額約40億元;中芯國際、合肥長鑫拋光墊采購額將分別超10億元。預計2023年后,本土晶圓廠商拋光墊采購額將達75億元,較2018年增長近3倍。
國內拋光墊市場主要被美國陶氏化學、Cabot占據,二者市占率分別為80%、5%,國產拋光墊滲透率不到5%,國產替代空間巨大。
【安集科技】CMP拋光液營收占比88.8%,產品打破了國外廠商對CMP拋光液的壟斷,下游客戶覆蓋全球芯片制造核心廠商。
公司作為項目責任單位完成了“90-65nm集成電路關鍵拋光材料研究與產業化”和“45-28nm集成電路關鍵拋光材料研發與產業化”兩個國家“02專項”,目前正在負責“高密度封裝TSV拋光液和清洗液研發與產業化”和“CMP拋光液及配套材料技術平臺和產品系列”兩個國家“02專項”。
【鼎龍股份】拋光墊產品在2019年取得重大突破,成功導入國內主流晶圓廠商,實現營收0.12億元,占總營收1%,目前擁有拋光墊產能10萬片/月。
2020年上半年,公司拋光墊業務在長江存儲、中芯國際、合肥長鑫等取得重大進展,順利通過中芯國際28nm生產線驗證,公司拋光墊技術已進入14nm研發階段。公司上半年拋光墊營收0.21億元,占總營收2.6%,為2019年拋光墊營收的1.8倍,產品正處于放量階段。
1月14日盤后,公司發布公告,擬投資1.67億元用于CMP拋光墊項目(三期)建設,項目產能為50萬片/年。
標簽: 芯片