半导体材料行业综合分析与投资策略：半导体材料迎进口替代良机

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一、产业转移叠加国产替代，半导体材料迎来发展良机

（一）半导体材料是半导体行业的发展基石

1.半导体是信息产业的“粮食”，战略意义重大

半导体是信息产业的“粮食”，通常指在常温下导电性能介于绝缘体与导体之间的材料。半导体芯片是工业设备的核心，广泛应用于应用于计算机、消费类电子、网络通信和汽车电子等核心领域。半导体产业主要由集成电路（IC）、光电子、分立器件和传感器构成，其中集成电路是半导体产业最大的组成部分，占比高达80%以上。目前，我国集成电路产业发展在处理器、存储器等方面和境外差距较大，芯片进口比例居高不下，这使得我国电子制造业很大程度上受制于境外企业。

全球半导体市场呈周期波动，中国已然成为最大半导体市场。根据Gartner数据，2018年全球半导体市场销售额达到4687.78亿美元，同比增长13.7%，相比2017年的21.6%增长速度呈放缓趋势。2019年，全球半导体行业实现销售总收入4183亿美元，同比下降12%。半导体行业在技术驱动和宏观经济的影响下呈现以4-6年为一个周期波动向上发展，伴随5G、人工智能AI、智能驾驶、物联网IOT等创新应用的兴起，有望驱动全球半导体行业复苏周期。细分市场来看，2019年中国半导体销售额1554.58亿美元，占全球市场37%，力压美国、日本等半导体行业大国，成为世界最大的半导体市场。

2. 半导体材料是半导体产业的重要支撑环节

半导体材料是半导体产业链的重要支撑产业，按应用环节划分为晶圆制造材料和封装材料。整个半导体产业链主要包括IC的设计、晶圆制造以及封装测试等环节，半导体材料主要应用在集成电路的制造和封装测试等领域。集成电路的制造和封测对材料和装备需求巨大。从材料角度看，涉及到大硅片光刻胶、掩膜版、特种气体等原材料；从装备角度看，涉及到光刻机、刻蚀机、PVD、CVD等各种核心设备。本篇报告主要围绕晶圆制造材料角度展开。

集成电路产业链材料解析

集成电路生产需要用到包括硅基材、CMP抛光材料、高纯试剂（用于显影、清洗、剥离、刻蚀）、特种气体、光刻胶、掩膜版、封装材料等多种电子化学品材料。根据Prismark数据，全球集成电路制造成本中，电子化学品占集成电路制造成本的比重约为20%。

集成电路晶圆制造流程：6个独立的生产区构成完整晶圆制造流程

（1）扩散：进行高温工艺和薄膜淀积的区域，将硅片彻底清洗并进行自然氧化；

（2）光刻：对硅片进行预处理、涂胶、曝光、显影，随后清洗硅片再次烘干；

（3）蚀刻：用高纯试剂（氢氟酸、盐酸等）进行刻蚀，保留设计好的图案；

（4）离子注入：注入离子（磷、硼），高温扩散，形成集成器件；

（5）薄膜生长：进行各个步骤当中介质层和金属层的淀积；

（6）抛光：抛光材料打磨，并再次清洗插入电极等后续处理，进行WAT测试。

全球半导体材料市场跟随半导体市场呈周期波动。根据SEMI数据显示，2009-2011年，受半导体市场规模持续扩张影响，全球半导体材料迎来快速增长，市场规模由346.4亿美元提升至478.8亿美元。2012-2017年，半导体材料市场进入震荡调整阶段，市场规模维持在420-470亿美元。2018年市场再次迎来爆发，同比2017年提升50亿市场规模。2019年，半导体材料市场维持稳定，全球销售额约为521.1亿美元，其中晶圆制造材料约为328亿美元，封装材料约为192亿美元。

中国半导体材料市场稳步增长。根据SEMI数据，2009-2019年，中国半导体材料市场从32.6亿美元提升至86.9亿美元，年均复合增长率（CAGR）达到10%。整体来看，我国半导体材料的国产化率仍处于较低水平，进口替代空间大。此外，随着国内晶圆厂的投资完成以及本土先进制程推进，国内半导体材料的市场有望持续增长，给本土材料厂商带来较大的导入机会。

从半导体材料市场的具体构成来看，根据SEMI数据，大硅片占比高达38%，电子特气与掩膜版均占比13%位居次席，其余市场份额由光刻胶、靶材、CMP抛光材料等产品占据。

（二）以史为鉴，中国承接第三次半导体产业转移的研判（略）

（三）乘半导体产业转移之东风，把握进口替代良机

1.IC制造等高附加值环节国产替代迫在眉睫，半导体材料市场由境外巨头主导

集成电路累计进口额超过3000亿美元，国产替代迫在眉睫。因拥有庞大的电子制造及大众消费市场，中国已成为全球第一大芯片消费地区，2018年和2019年，集成电路累计进口额连续两年超过3000亿美元。中国半导体产业经过十数年的发展，目前在产业链附加值较低的后道封装业务上已实现进口替代，但在IC设计、IC制造等高附加值的环节均为境外企业所占据，产品结构与需求之间存在严重错配是当前面临的重大难题。

半导体材料市场由全球巨头主导，国内厂商规模占比小。半导体材料是半导体产业链中细分领域最多的，每种材料间的技术跨度非常大，并且行业下游认证壁垒高、客户粘性强，以上特性形成半导体材料各个子行业的行业龙头各不相同的行业格局。例如大硅片的龙头为日本信越化学，抛光垫行业老大为陶氏化学等。半导体材料独特的行业属性，使得期初企业的发展需要投入大量的资金、人力、技术等，因此半导体材料龙头通常为各大工业或化工巨头，而半导体材料业务又为其旗下细分业务之一。

2. 新一轮资本开支周期开启，晶圆厂进入投产高峰期

产业东移，开启新一轮资本开支周期。晶圆代工与封测龙头均上调 2020 年资本开资指引，台积电 2019 年资本开资151.5 亿美元，预计2020年资本开资150~160 亿美元，资本开支仍维持高位水平。联电、中芯国际、日月光与安靠预计2020 年资本开支分别同比上涨 66.7%、 55.0%、 30.0%与17.0%。全球半导体销售、代工、封测与设备等供给端景气度全面高企，半导体材料环节将协同受益。

中国大陆晶圆厂进入投产高峰期，拉动半导体材料需求增长。除全球半导体产业东移趋势外，我国持续增长的下游需求和政策支持力度的加大也是推动半导体市场快速增长的重要因素。2017年以来，中国大陆晶圆厂进入资本开支高峰期，根据SEMI数据显示，2017-2020年全球投产的62座晶圆厂，有26座设于中国大陆，占全球总数的42%。据中国电子材料行业协会，伴随多座12英寸晶圆厂投产，中国大陆12英寸晶圆产能将从2018年的80.4万片/月，增长至2020年的150万片/月。由于半导体材料与下游晶圆厂具有伴生性特点，中国大陆地区厂商将直接受益于中国大陆晶圆制造产能的大幅扩张。

3. 半导体材料市场景气与下游资本支出正相关，进口替代有望加速

半导体材料与下游晶圆厂资本开支具有同步性，进口替代有望随之加速。晶圆代工厂和封测厂商资本支出可以实现其产能的提升，扩大相关半导体材料的使用需求，因此下游晶圆代工厂和封测厂商资本支出情况是跟踪半导体材料行业景气度的重要指标。2020年-2022年是中国大陆晶圆厂投产高峰期，以长江存储，长鑫存储等新兴晶圆厂和以中芯国际，华虹为代表的老牌晶圆厂正处于产能扩张期，未来3年将迎来密集投产，本土半导体材料的需求也会大幅提升，进口替代有望加速。

二、硅片：占半导体材料市场比重最大，实现 12 英寸晶圆国产化供货

晶圆材料的发展历程大致可分为三代：第一代为锗、硅为代表；第二代主要是砷化镓、磷化铟；第三代为氮化镓、碳化硅等。目前大部分晶圆仍以硅为主要原料。硅晶圆的加工可分为硅提纯、拉晶、晶棒测试、外径研磨、切片等流程。

硅晶圆为IC的基底，朝大尺寸方向发展。硅片主要使用在半导体集成电路中，用来制作硅晶圆当成集成电路的基底。按照尺寸大小可分为6英寸、8英寸和12英寸，尺寸越大，加工难度也越大。由于集成电路的集成度越来越高，因此对大尺寸硅片的需求量越来越大。硅片总体需求和集成电路芯片需求高度一致。目前趋势是6英寸硅片市场份额已经较低，12英寸硅片市场需求强劲，全球范围内保持快速增长。

半导体硅片上游材料为电子级多晶硅，德国wacker、美国hemlock、日本丸红株式会社等境外企业占据主要市场。国内鑫华半导体、黄河水电已实现稳定量产电子级多晶硅，但产品多用于生产150-200mm（6英寸、8英寸）硅片，更大尺寸硅片的原材料仍主要依靠进口。

半导体硅片下游是各类电子元器件。其中200mm（8英寸）及以下硅片终端应用领域主要为移动通信、汽车电子、物联网、工业电子等。300mm（12英寸）硅片需求主要来源于智能手机、计算机、云计算、人工智能、SSD（固态存储硬盘）。

半导体硅片市场景气与电子工业需求深度绑定。2009年经济危机后硅片量价齐跌，2010年由于智能手机放量硅片量价增长有所反弹。2011年至2016年，全球经济乏力，硅片价格持续下跌，出货量增长主要由硅片体积增加所致，市场规模略有下降。2017年后受益于下游计算机、移动通信、固态硬盘、工业电子的需求上涨，硅片市场实现量价齐升。

中国半导体硅片市场增速远高于全球市场。叠加第三次产业转移的增量需求，2016-2018年中国硅片市场年复合增速高达40.88%，远高于同期全球半导体硅片市场年复合增速25.65%。

晶圆厂大规模投产带来硅片市场需求较大增量，硅片厂商加速扩产。截止2019年9月，国内已有14家硅片厂商宣布介入300mm大硅片产业，规划月产能达692万片，已超过目前世界300mm大硅片总产能。

全球硅片市场巨头垄断，中国大陆地区厂商体量较小。竞争格局方面，信越化学、住友胜高、世创、环球晶圆为全球四家主流供应商，市场合计占比80%以上。中国大陆地区厂商以沪硅产业、中环股份为首，2018年沪硅产业占全球硅片市场2.18%，相比全球硅片巨头体量尚小。

国内硅片厂商加速追赶，沪硅产业12寸硅片一马当先。目前国内主要有沪硅产业、中环股份、超硅半导体、金瑞泓等企业进入大硅片领域。

沪硅产业率先打破我国300mm半导体硅片国产化率几乎为0的局面，完成上海新晟、新傲科技、Okmetic三大子公司布局，产品覆盖中芯国际、台积电等知名企业，预计2021-2022年12英寸大硅片产能可达60万片\月。

中环股份加快在集成电路、功率半导体、微机械半导体应用方向的战略升级步伐，2019年顺利投产8-12英寸集成电路用大直径硅片项目，目前8英寸产品已可覆盖适应客户需求的所有制程级别。超硅半导体、金瑞泓等企业也纷纷跟进大硅片项目建设，预计投产后产能可分别达到15万片/月，30万片/月。

它山之石：信越化学作为日本有机硅工业“国产技术”的典范，信越化学的成功离不开以下几个方面的原因。

强大的研发力度和研发能力，信越化学共设有7家研发中心，是研发内生增长的典范。信越化学通过自行生产金属硅，保障了主原料的稳定性，确立了从原料开始的一贯式生产体制。

国家的大力支持，日本政府在行业发展前期颇具战略眼光，给予多种优惠政策，通产省1989年制定了160亿日元的“硅类高分子材料研究开发基本计划”支持硅材料的研发，这一计划为以信越化学为首的有机硅生产企业提供了资金和技术的大力支持。

三、光刻胶：利用化学反应转移图像的媒体，高壁垒，替代空间广

光刻胶是利用化学反应进行图像转移的媒体，将所需要的微细图形从掩模版转移到待加工基片上的图形转移介质。光刻胶被广泛应用于光电信息产业的微细图形线路的加工制作，是微细加工技术的关键性材料。在光刻工艺中，光刻胶被均匀涂布在硅片、玻璃和金属等不同的衬底上，经曝光、显影和蚀刻等工序将掩膜版上的图形转移到薄膜上，形成与掩膜版完全对应的几何图形。

光刻胶原材料主要为树脂、溶剂和其他添加剂。其中溶剂质量占比最大，一般在80%以上。其他添加剂质量占比虽不足5%，却是决定光刻胶特有性质的关键材料，包括光敏剂、表面活性剂等材料。光刻胶可根据其下游应用领域分为半导体光刻胶、面板光刻胶和PCB光刻胶三类，半导体光刻胶和面板光刻胶市场规模分别为13.73亿美元，15.87亿美元。

光刻胶的发展是摩尔定律运行的核心驱动力。半导体工业集成电路的尺寸越来越小，集成度越来越高，并能够按照摩尔定律向前发展，其内在驱动力就是光刻技术的不断深入发展。集成电路水平已由微米级（2μm-1μm）、亚微米级（1-0.35μm）、深亚微米级（0.35μm以下）、纳米级（90-22nm）甚至进入14-7nm阶段。对光刻胶分辨率等性能要求不断提高，光刻技术随着集成电路的发展经历了从G线（436nm）光刻，H线（405nm）光刻，I线（365nm）光刻，到深紫外线DUV光刻（KrF248nm和ArF193nm）、193nm浸没式加多重成像技术（32nm-7nm），在到极端紫外线（EUV，＜13.5nm）光刻的发展，甚至采用非光学光刻（电子束曝光、离子束曝光），以相应波长为感光波长的各类光刻胶也应用而生。目前，KrF/ArF仍是主流的加工材料。

1．半导体光刻胶

半导体光刻胶可根据加工芯片的制程从大到小分为g线/i线光刻胶、Krf光刻胶、Arf光刻胶（干法及湿法）和EUV光刻胶。各类光刻胶中虽然各组分含量存在差异，但树脂含量一般在 20%以下，总体来适用波长越短的光刻胶，其树脂含量越低，溶剂含量越高。

销售量方面，g线/i线光刻胶是半导体用光刻胶需求主要构成，占比达50%以上，预计2022年需求量将达450立方米以上，KrF、ArF光刻胶2022年需求量预计分别为200.77立方米和103.56立方米。销售额方面，ArF光刻胶由于技术附加值高，价格昂贵，占据最大销售份额，根据富士经济数据，预计2022年ArF销售额将达6.74亿美元，g线/i线光刻胶和KrF光刻胶销售额预计可达3.80亿美元和3.88亿美元。EUV光刻技术目前尚未普及，仅台积电和三星掌握，EUV光刻胶市场规模较小。

日本企业在半导体光刻胶领域占据绝对优势。半导体光刻胶主要生产企业包括日本东京应化、JSR、住友化学、信越化学；韩国东进世美肯；美国陶氏杜邦，其中日本企业占据约70%市场份额。分产品看，东京应化在g线/i线和Krf光刻胶领域居龙头地位，市场份额分别达到27.5%和32.7%。JSR在Arf光刻胶领域市占率最高，为25.6%。

2．面板光刻胶

面板光刻胶主要包括TFT配线用光刻胶、LCD/TP衬垫料光刻胶、彩色光刻胶及黑色光刻胶四大类别。其中TFT配线用光刻胶用于对ITO布线，LCD/TP沉淀料光刻胶用于使LCD两个玻璃基板间的液晶材料厚度保持恒定。彩色光刻胶及黑色光刻胶可赋予彩色滤光片显色功能。

面板光刻胶市场需要构成稳定，彩色光刻胶需求量领先，预计2022年全球销售量将达22900吨，销售额将达8.77亿美元。TFT面板用光刻胶、LCD/TP衬垫料光刻胶、黑色光刻胶销售额2022年预计分别达到3.21亿美元、2.51亿美元、1.99亿美元。

TFT面板用光刻胶市场主要被默克、东进和东京应化占有，合计占比达到70%；LCD/TP衬垫料市场则被三阳光学、JSR和三菱化学把持；彩色光刻胶市场主要生产厂商包括住友化学、JSR、LG化学等；三菱化学、新日铁化学、东京应化黑色光刻胶认可度较高。

3、PCB用光刻胶

PCB光刻胶可根据涂布方式分为UV固化油墨和UV喷涂油墨，其中UV固化油墨使用时需将将油墨在网状印版上挤压，使其从版面通孔部分漏印在PCB板面上，设备操作简单容易、成本低，但不易双面同时涂布，生产效率不高，均匀一致性不能完全保证。UV喷涂油墨可以通过喷涂机将油墨喷涂于PCB板面，生产效率高，适合大批量生产，但设备昂贵，维护费用高，油墨浪费严重。

UV固化油墨是PCB光刻胶的主流产品，预计2022年全球需求量将达226600吨，销售金额达37.2亿美元。UV喷涂油墨需求量仅8510吨，规模约13亿美元。中国市场与全球市场结构相似，预计2022年UV固化油墨需求量为15300吨，UV喷涂油墨需求量为1580吨。

目前国内PCB油墨供应商已逐步实现国产替代。容大感光、广信材料等企业已掌握PCB油墨关键技术。截止2016年，我国本土企业已占国内PCB油墨市场46%的市场份额，中外合资企业约占18%，外国独资企业占36%。

国内对TFT光刻胶和半导体光刻胶仍在起步探索阶段。晶瑞股份、雅克科技、永太科技、容大感光、欣奕华、中电彩虹、飞凯材料在TFT光刻胶领域均有布局，其中飞凯材料、北旭电子规划产能高达5000吨/年，雅克科技通过收购LG化学下属彩色光刻胶事业部切入此市场，在渠道和技术方面具备优势。半导体用光刻胶生产企业包括上海新阳、南大光电、晶瑞股份、北京科华、恒坤股份。目前只有北京科华、晶瑞股份具备量产KrF光刻胶能力，北京科华产品已为中芯国际供货。上海新阳在建的19000吨/年ArF（干法）光刻胶项目预计2022年达产。

它山之石：借鉴日本电子化学品企业TOK发展历程，其于1979年涉足光刻胶化学品领域，起初为负性光刻胶的销售， 2000年将TOK半导体成像技术增强型集成光刻胶系统商业化，2009年开始生产ArF，以响应ArF光刻胶需求。在技术积累完成后，TOK采取了外延式布局的策略，将市场渗透到中国台湾、韩国等地区，其光刻胶业务实现快速增长。

综合上述分析，光刻胶等技术壁垒极高的行业，实现技术层面的突破是基础、其次，需不断改进工艺，满足半导体行业快速发展的需要。由于光刻胶等行业认证时间较长，客户不会轻易更换供应商，因此进入主流供应链是极其必要的。国内光刻胶生产商未来有望把握中国半导体行业进口替代契机，实现快速发展。

四、电子特气：国产替代程度相对较高，提升纯度为关键

电子特种气体种类繁多，是电子工业重要的原材料之一。电子特气是指用于半导体及相关电子产品生产的特种气体，其按不同的应用途径可以分为掺杂用气体、外延用气体、离子注入气、发光二极管用气、刻蚀用气体、化学气相沉积气和平衡气等。在半导体工业中应用的有110余种单元特种气体，其中常用的有超过30种。

集成电路、新型显示是电子特种气体主要应用领域。半导体生产中几乎每个环节都要用到电子特气，因此被称为半导体制造的“血液”和“粮食”。电子特气的纯度直接决定了产品的性能、集成度和成品率。电子特气纯度每提高一个数量级，都能推动半导体器件产生质的飞跃。

电子特气的纯度对半导体及相关电子产品的生产至关重要。电子特气中水汽、氧等杂质组分易使半导体表面形成氧化膜，影响电子器件的寿命，含有的颗粒杂质会造成半导体短路及线路损坏，改变半导体的性能。半导体工业的发展对产品的生产精度要求越来越高。以集成电路制造为例，其电路线宽已经从最初的毫米级，到微米级甚至纳米级，对应用于半导体生产的电子特气纯度亦提出了更高的要求。

电子特气厂商外购初级气体原材料后通过合成、纯化、混配、气瓶处理、充装、检测等一系列处理后制成特气产品。由于特气原材料具有同质性，在市场上较易取得，特气企业对供应商的议价能力较强，但受市场供需、经济周期等因素影响也要承担一定价格波动风险。

电子特气是仅次于大硅片的第二大晶圆制造材料。2016-2018年，全球用于晶圆制造的电子特气市场保持10%左右增速，2018年规模达42.5亿美元，占晶圆制造材料市场的12.85%。国内电子特气市场增速高于全球，2018年用于晶圆制造的电子特气市场规模约72.98亿元（10.81亿美元）。

与传统大宗气体相比，电子气体行业技术壁垒高，市场集中度高。2018年全球半导体用电子气体市场中，空气化工、普莱克斯、林德集团、液化空气和大阳日酸等五大公司控制着全球90%以上的市场份额，形成寡头垄断的局面。在国内市场，境外几大气体巨头控制了80%的市场份额。

优惠政策陆续出台推动电子特气行业加速发展。目前我国电子特气企业已具备部分高纯电子特种气体生产能力。如国内硅烷产能已达1万吨/年左右，基本实现国产化，价格竞争激烈；金宏气体的超纯氨纯度达7N，在国内市场份额已达50%以上。目前华特气体、南大光电、昊华科技、雅克科技、中船重工718所等企业均在积极布局氟碳类气体，预计所有项目完工后能满足中国市场大部分需求。

部分电子特气已实现进口替代，储运检测等特气生产配套措施是制约进一步发展瓶颈。特种气体属于危险化学品，供应及运维服务需要较强的专业性和安全管控能力，大型半导体厂商通常要求气体公司提供包括气体及危险化学品的调配、检测、库存管理及设备运维管理在内的整套气体及化学品的运维管理服务，一般只有国际巨头能够胜任。例如林德集团拥有空分设备和稀有气体提取设备的设计与制造能力，粗气体的纯化能力，精准的气体混合能力和分析技术以及钢瓶包装专业技术。相比之下国内企业往往仅具备高纯产品的生产能力，但在储运、检包装等方面由于节约成本有所不足，因此只能满足用气量较小客户需求。

国内电子特气上市公司包括华特气体、南大光电、昊华科技、雅克科技、金宏气体，各企业生产的电子特气各具特色。

华特气体：公司部分产品已批量供应7nm、14nm等产品，部分氟碳类产品已被台积电7nm以下工艺使用。公司研发出的20种进口替代产品已实现规模化生产，其中Ar/F/Ne混合气、Kr/Ne混合气、Ar/Ne混合气、Kr/F/Ne混合气4种光刻气产品2017年在国内市场占有率位居第一，高达60%，通过了全球最大光刻机供应商ASML公司的产品认证；公司对国内8寸以上集成电路制造厂商的客户覆盖率超过80%，解决了中芯国际、华虹宏力等企业的气体材料进口制约。

南大光电：公司生产的磷烷、砷烷产品纯度达6N以上，已在LED行业取得主要市场份额，在IC行业市场份额逐步提高。公司硅烷、硼烷等多种混合气体项目已基本完成，将逐步投放市场。公司通过收购山东飞源气体切入氟系电子特种气体领域，收购标的拥有三氟化氮产能1000吨/年，六氟化硫产能2000吨/年，为台积电、京东方和中国电网等半导体、面板和电力龙头企业批量供货。

昊华科技：公司主要产品为含氟电子气体（三氟化氮、六氟化硫），子公司黎明院原拥有三氟化氮产能100吨/年，六氟化硫产能1000吨/年，四氟化碳产能200吨/年，目前正在改扩建，预计完工后将拥有三氟化氮产能3000吨/年，六氟化硫产能500吨/年。四氟化碳产能1000吨/年，六氟化钨（WF6）600吨/年。此外，公司还与韩国大成合作建有三氟化氮产能2000吨/年，目前合作项目已完工。除氟碳类气体外，公司还拥有绿色四氧化二氮产能40.4吨/年，用于军方航空事业；4N电子级硫化氢200吨/年，用于半导体生产中的掺杂可蚀刻环节;4N电子级硒化氢产能20吨/年，用于半导体掺杂、扩散和离子注入以及薄膜太阳能电池生产。

雅克科技：公司通过收购成都科美特切入氟碳类气体行业，目前拥有六氟化硫产能8500吨/年，主要供应电力企业；四氟化碳产能1200吨/年，为台积电、美国intel、美国TI等企业供货。公司正在进行六氟化硫和四氟化碳技改，预计技改完成后六氟化硫产能将增至13000吨/年，四氟化碳产能将增加值2700吨/年，同时在建三氟化氮产能3500吨/年。

五、CMP 抛光材料：高技术壁垒，高毛利，长认证时间

抛光液和抛光垫是CMP抛光工艺的关键材料。CMP抛光即化学机械抛光，主要应用于蓝宝石抛光和集成电路中的硅晶片抛光，是指化学作用和物理作用同时发生的一种新技术，可以避免由单纯机械抛光造成的表面损伤和由单纯化学抛光造成的抛光速度慢、表面平整度和抛光一致性差等缺点。CMP抛光是目前唯一可以提供硅片全局平面化的技术。抛光机、抛光液和抛光垫是CMP工艺的三大关键要素，由于工艺制程和技术节点不同，每片晶圆在生产过程中都会经历几道甚至几十道CMP抛光工艺，7nm以下逻辑芯片中CMP抛光步骤达到三十步，使用抛光液种类近三十种。

抛光液和抛光垫是易耗品。CMP的工作原理为将硅片放置在抛光垫上，在抛光液（含有纳米级SiO2、Al2O3等粒子）的存在下，不断旋转，通过粒子的机械研磨和材料的化学反应同时进行，对材料表面进行平整。抛光垫通常由多孔性材料组成，表面有特殊沟槽，从而提高抛光的均匀性，通常抛光垫使用寿命为45至75小时。抛光垫和抛光液是CMP技术中两种关键材料，根据安集科技招股书数据，两者成本合计占抛光材料总成本的82%。

全球抛光材料市场持续高速增长，2001-2018年，全球抛光材料市场规模复合增速达10.13%。根据卡博特官网公开披露数据，2018年全球抛光材料市场达20.1亿美元，其中抛光垫市场为12.7亿美元，抛光液市场为7.4亿美元。预计2022年全球抛光材料市场将达26.1亿美元。

1.抛光垫

抛光垫是一种具有一定弹性且疏松多孔的材料，一般由含有填充材料的聚氨酯构成。抛光垫根据沟槽结构形式不同分为四个类别，每种结构的应用领域各有不同。

抛光垫上游原料为聚氨酯等基础化工原料，不同抛光垫生产企业根据拥有的专利不同而选择不同的抛光材料。例如罗门哈斯专注于使用多羟基化合物、多胺、羟基胺等高分子材料设计和生产抛光垫，东丽侧重于用尼龙纤维和聚合树脂等材料生产抛光垫，东阳橡胶则主要关注软质、硬质聚氨酯。我国抛光垫龙头企业鼎龙股份生产抛光垫的主要原材料也是聚氨酯，包括聚氨酯弹性体和聚氨酯发泡体等。

抛光垫技术壁垒高，认证时间长。抛光垫主要包括聚氨酯抛光垫、无纺布抛光垫、复合型抛光垫等几种类型产品。由于CMP抛光垫在设计和使用寿命方面不断改进，技术壁垒极高；另外，新品测试的流程复杂，认证时间长达1-2年，晶圆厂商为保证有序稳定生产，不轻易更换供应商。目前抛光垫几乎完全依赖进口，市场由美国陶氏化学（约80%市场份额）、美国卡博特、日本东丽等公司垄断，产品毛利率在50%以上。我国在抛光垫领域起步较晚，2006年后专利申请数量开始出现显著增长，占全球比重逐年上升，追赶势头迅猛。

2.抛光液

CMP抛光液由研磨颗粒（如纳米SiO2、Al2O3粒子等）、表面活性剂、稳定剂、氧化剂等组成。研磨颗粒提供研磨作用，化学氧化剂提供腐蚀溶解作用。按照研磨颗粒不同，CMP抛光液可分为二氧化硅抛光液、氧化铈抛光液、氧化铝抛光液和纳米金刚石抛光液等几大类，其中研磨颗粒为最主要原材料。

随着芯片制程不断精细，对抛光液需求逐渐增加。根据卡博特微电子，当逻辑芯片制程达到5nm时，约25%-30%生产步骤都要用到抛光液。存储芯片由2D NAND升级到3D NAND后由于结构更复杂，抛光次数增加，且约50%生产步骤需要用到抛光液。技术进步叠加芯片制程精细度提高，将为抛光液需求打开广阔空间。

抛光液市场被境外巨头垄断，卡博特微电子、陶氏杜邦、VSM、日本日立、富士美CR5共占据了约78%的市场份额。其中卡博特微电子占比最高达到36%。2019年，卡博特微电子抛光液收入4.6亿美元，占公司总收入的44.3%。分区域看，2019年公司在中国收入不足10%（2018年为9725.4万美元，占公司收入16.48%）。国内厂商由于缺乏独立自主知识产权和品牌，庞大的国内半导体市场完全被外资产品占据。根据《2018年中国市场CMP抛光液发展研究报告》统计，2017年我国CMP抛光液消费量达2137万升，预计2025年将达9653万升，其中超过65.7%来源于境外厂商。

安集科技是我国抛光液龙头企业，相关专利储备较多，在抛光液中使用CeO2磨料的专利数量位居全球第一，2018年在全球抛光液市场占有率达2.44%。公司目前拥有抛光液总产能13314.34吨/年，在建产能16100吨/年。产品已在逻辑芯片领域的130-14nm节点实现规模化销售，主要应用于国内8英寸和12英寸主流晶圆产线，10-7nm技术节点正在研发中，中芯国际、台积电均为公司客户。在存储领域，公司钨抛光液技术日益成熟，在抛光速率、平坦化及缺陷率等各方面达标，实现了在存储器新片厂中的规模化销售，目前已进入长江存储产业链。

六、高纯湿电子化学品：种类繁多，应用广泛

超净高纯试剂是集成电路制造的关键性配套材料之一。超净高纯试剂又称工艺化学品，是指主体成分纯度高于99.99%，杂质离子的微粒数符合严格要求的化学试剂，是大规模集成电路和超大规模集成电路制造的关键性配套材料，主要用于芯片的清洗、蚀刻等制造领域，其成本约占集成电路（IC）材料成本的7%左右。

高纯湿电子化学品分为通用性湿电子化学品和功能性湿电子化学品两大类。其中通用湿电子化学品是指在集成电路、液晶显示器、太阳能电池制造工艺中通用的湿电子化学品，包括酸、碱、有机溶剂、其他四个子类；功能湿电子化学品是指须通过复配手段达到特殊功能、满足制造中特殊工艺需求的配方类或复配类化学品，主要包括显影液、剥离液、清洗液、蚀刻液等。

湿电子化学品上游是硫酸、氨水等粗化工品，下游主要用于生产半导体、面板和太阳能电池。三个应用场景对产品的纯度等级要求有所不同，太阳能电池领域对纯度要求相对较低，仅需达到G1、G2等级。显示面板领域一般要求达到G2、G3等级。半导体中分立器件对超净高纯试剂等级要求相对较低，基本集中在G2级；集成电路用超净高纯试剂的纯度要求最高，中低端领域（8英寸及以下晶圆制程）要求达到G3、G4 水平，部分高端领域（大硅片、12 英寸晶圆制程）要求达到G5等级（10ppt）。

1.半导体用湿电子化学品

半导体用湿电子化学品质量要求最高。使用较多的湿电子化学品包括硫酸、双氧水等。2014-2018年，我国计算机、消费电子、通信等产业规模持续增长，大大拉动了对集成电路的需求，半导体行业湿电子化学品需求量随之增长，根据中国电子材料行业协会数据，2020年半导体用湿电子化学化学品需求量将达45万吨。

2.面板用湿电子化学品

超净高纯电子化学品在面板领域主要作用于清洗、光刻、显影和蚀刻。一般来说，要制造TFT-LCD需要重复5到7次上述工序。其中LCD面板生产中剥离液、Al蚀刻液用量较多，OLED面板生产中主要使用剥离液、显影液。随着平板显示向高世代发展，对产品的良品率、稳定性、分辨率以及反应时间会有越来越高的要求，对湿电子化学品的质量也提出越来越高的要求。伴随中国高世代线加快建设，中国大陆在全球平板显示产业中的地位快速提升，预计2020年面板湿电子化学品需求量将达69.1万吨。

3.太阳能电池用湿电子化学品

太阳能电池生产中氢氟酸、硝酸、氢氧化钾用量较大。硫酸、王水、酸性和碱性过氧化氢溶液常作为清洗剂，硝酸氢氟酸、氢氧化钾等常作为湿法刻蚀中的蚀刻剂，氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、联氨和乙二胺常用于制绒工艺。太阳能电池生产对湿电子化学品只要求达到G1、G2等级，大量产品已实现国产替代。随着我国太阳能电池产量不断提高，预计2020年需求量将达41.25万吨。

三大集团占据高纯湿电子化学品市场主要份额。第一块市场份额由欧美传统老牌企业的湿电子化学品产品（包括它们在亚洲开设工厂所创的销售额）所占领，其市场份额约为35%，主要企业有德国巴斯夫公司、美国亚什兰集团、美国奥麒化学品公司、美国霍尼韦尔公司等。第二块约28%的市场份额由日本的十家左右生产企业所拥有，包括关东化学公司、三菱化学、京都化工、日本合成橡胶、住友化学、和光纯药工业等。第三块市场份额主要是中国台湾、韩国、中国大陆企业（即内资企业）生产的湿法电子化学品所占，三者合计占有全球市场份额的35%。

国内湿电子化学品主要企业包括晶瑞股份、江化微、上海新阳、浙江凯圣和江阴润玛。其中晶瑞股份的超纯双氧水、超纯氨水及在建的高纯硫酸等主导产品已达到G5等级，其它高化学品均普遍在G3、G4等级。江化微具备G2、G3等级产品的规模化生产能力，募投项目完工后将具备部分G4等级产品的规模化生产能力，产品可覆盖半导体、面板和光伏太阳能三大领域。江阴润玛拥有单酸类、混酸类、碱类、有机类、其他类五种湿电子化学品产品类别，在半导体集成电路与分立器件、太阳能电池片、LCD面板、LED芯片制造加工中均可应用。上海新阳已成为先进封装和传统封装行业所需电镀与清洗化学品的主流供应商，其超纯电镀硫酸铜电镀液已成功进入中芯国际、海力士的28nm大马士革工艺制造过程，成为Baseline产品，进入工业化量产阶段。浙江凯圣的氢氟酸等产品也都在8～12英寸工艺认证中取得较好效果，即将投入量产应用。

它山之石：回顾境外化学试剂行业发达国家企业的经营模式，发展大致可分为三个阶段。

第一阶段，企业选择自主经营实现自产自销，随着品类及客户扩大，企业难以满足客户的全部试剂需求，行业普遍采用自产和分工合作相结合的生产方式。

第二阶段，各企业逐渐在特定领域扩大种类和技术领先优势，同时客户对产品的规格和品质要求越来越高，企业逐渐向配套设备、配套试剂和配套服务的方向发展。

第三阶段，国际化学试剂大型企业凭借其研发能力、营销网络和资金实力，竞争优势明显，行业呈现出结盟合作、重组兼并的格局，市场集中度快速提升，如Sigma与Aldrich的联合，Honeywell收购了Burdick&Jackson 公司，通过集团化合并联合经营的方式形成合力，进一步扩大市场份额。

七、靶材：制备薄膜材料的关键原料，部分企业已进入国内主流供应链

溅射靶材是制备薄膜材料的关键原料。溅射过程需使用离子轰击固体表面，使靶材中金属原子以一定能量逸出并在晶圆或其他材料表面沉积，形成一层薄膜以实现导电、保护等功能，被轰击的固体即为溅射靶材。

溅射靶材的种类较多，即使相同材质的溅射靶材也有不同的规格。以化学成分分类，包括应用于制作导电层具有良好导电性能铜、铝、ITO、ZAO；钽、钛等靶材用于制作阻挡层，保护导电层不受侵蚀和氧化。镍铂合金、钨钛合金、钴靶材用于制作接触层，与硅层生成薄膜提供与外部连接的接点。目前芯片制造工艺在180-130nm之间主要用铝及铝合金靶材作为导电层，90-65 nm主要应用铜靶材，45-28nm主要使用纯铜铝和铜锰合金靶材。当芯片制程在20nm以下，尤其是小于7nm时，钴靶材在填满能力、抗阻力和可靠度三方面优势明显。

靶材上游是各类高纯金属，主要由霍尼韦尔、三菱材料、世泰科等境外企业供应。国内东方钽业有一定高纯钽供应能力，2014-2016年跻身于江丰电子前五大供应商。靶材下游是集成电路、面板、光伏电池和磁记录行业，不同领域对靶材纯度的要求不同，光伏和磁记录要求靶材纯度为4N（99.99%）,面板领域为5N（99.999%）,集成电路领域为5.5N和6N（99.9995%和99.9999%）

根据SEMI统计，面板、光伏、磁记录和半导体是靶材应用四大主要领域，占比分别为33.8%、28.6%、18.5%、11.4%。

面板：面板是靶材应用第一大市场，2018年全球面板靶材市场规模约4.63亿美元。靶材在面板领域主要用于生产透明层导电膜和电极，透明层导电膜一般使用ITO、ZAO靶，电极用靶材则因厂商溅射工艺不同有所区别。例如京东方主要使用铜、铝、钼和钼铌靶；三星主要使用钽、钛靶；熊猫光电则用钛靶。

光伏电池：2018 年全球光伏电池靶材市场约 2.53 亿美元。靶材在光伏薄膜电池中主要用于形成阻挡层、导电层和透明导电层。其中铝靶、铜靶用于导电层薄膜，钼靶、铬靶用于阻挡层薄膜，ITO 靶、AZO 靶用于透明导电层薄膜。

磁记录：磁记录靶材2018年市场规模约3.92亿美元，由于钴（3N）/镍/铁合金/铬/碲、硒（4N）/稀土-迁移金属（3N）等靶材普遍具有高储存密度、高传输速度、高寿命的特点，在磁记录领域较多应用。

半导体：半导体在晶圆制造和测试封装两个环节均需使用靶材。根据SEMI统计，溅射靶材约占芯片制造材料市场的2.6%，占封装测试材料市场的2.7%，据此测算2018年国际半导体靶材市场体量达13.69亿美元，中国市场达19.48亿元，在世界市场中约占21.53%。

全球靶材市场呈现寡头竞争格局，日矿金属、霍尼韦尔、东曹和普莱克斯四家企业占据80%市场份额。国内企业中阿石创、隆华科技、有研新材和江丰电子靶材生产体量较大。其中阿石创、隆华科技产品主要用于面板、触控。江丰电子产品在半导体、太阳能光伏和面板领域均有覆盖，有研新材主要生产半导体靶材。

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投资策略：详见报告原文。

（报告观点属于原作者，仅供参考。报告来源：广发证券）

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