半導(dǎo)體晶圓制造材料和晶圓制造產(chǎn)能密不可分，近年隨著出貨片數(shù)成長，半導(dǎo)體制造材料營收也由2013年230億美元成長到2016年的242億美元，年復(fù)合成長率約1.8%。從細項中可看出硅晶圓銷售占比由2013年35%降到2016年的30%。
與先進制程相關(guān)的光阻和光阻配套試劑(用來提升曝光質(zhì)量或降低多重曝光需求的復(fù)雜度)，以及較先進Wafer后段所需的CMP制程相關(guān)材料銷售占比則提升，可見這幾年材料需求的增長和先進制程的關(guān)聯(lián)性相當(dāng)高。
圖：2013年與2016年晶圓廠制造材料分占比
此外，從2016年晶圓制造材料分類占比可看出，硅晶圓占比最大為30%，隨著下游智能終端機對芯片性能的要求不斷提高，對硅晶圓質(zhì)量的要求也同樣提升，再加上摩爾定律和成本因素驅(qū)使，硅晶圓穩(wěn)定向大尺寸方向發(fā)展。目前全球主流硅晶圓尺寸主要集中在300mm和200mm，出貨占比分別達70%和20%。
從硅晶圓面積需求的主要成長來自300mm來看，也證實在晶圓制造中，較先進的制程還是主要的需求成長來源；此外，硅晶圓在2013～2016年出貨面積年復(fù)合成長率達5.8%，高于硅晶圓產(chǎn)業(yè)同時期的營收成長率，可見硅晶圓平均價格顯著下滑。
由于硅晶圓是晶圓制造的主要材料，在此輪半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)復(fù)甦中，特別是在中國芯片制造廠積極擴張產(chǎn)能下，預(yù)計短期內(nèi)硅晶圓產(chǎn)業(yè)將同步受益。
根據(jù)2016年全球主要硅晶圓廠商營收資料，前六大廠商全球市占率超過90%，其中前兩大日本廠商Shin-Etsu和SUMCO合計全球市占率超過50%，臺灣環(huán)球晶圓由于并購新加坡廠商SunEdison Semiconductor，目前排名全球第三，2016年銷售占比達17%。
中國半導(dǎo)體材料分類占比市場狀況與全球狀況類似，硅晶圓和封裝基板分別是晶圓制造和封裝材料占比最大的兩類材料。從增長趨勢圖可看到2016～2017年中國半導(dǎo)體材料市場快速增長，無論是晶圓制造材料還是封裝材料，增長幅度都超過10%。
圖：2012~2017年中國晶圓制造材料市場變化
中國晶圓制造材料中，關(guān)鍵材料主要仍仰賴進口，但隨著政府政策大力支持和大基金對產(chǎn)業(yè)鏈持續(xù)投入，已出現(xiàn)如上海新升半導(dǎo)體、安集微電子、上海新陽與江豐電子等頗具實力的廠商。
這些廠商在政策支援下，積極投入研發(fā)創(chuàng)新，各自開發(fā)的產(chǎn)品已初見成效，現(xiàn)已成為中國半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)中堅力量。根據(jù)中國新建晶圓廠和封測廠的建設(shè)進程，多數(shù)建設(shè)中的產(chǎn)線將在2018年陸續(xù)導(dǎo)入量產(chǎn)，屆時對應(yīng)的上游半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)將出現(xiàn)新一輪爆炸性成長。
1、中國半導(dǎo)體制造材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢
在中國國家政策支持下，大基金和地方資本長期持續(xù)投入，中國集成電路產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，官方目標(biāo)是以「制造」帶動上下游全產(chǎn)業(yè)鏈共同進步，在此過程中，需要不斷完善和優(yōu)化產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)，掌握核心環(huán)節(jié)重點突破，逐步擺脫核心領(lǐng)域長期依賴進口的窘境。
半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)具有產(chǎn)品驗證周期長和龍頭壟斷等特點，想要順利打入國際一線客戶廠商將非常困難，一般芯片生產(chǎn)商在成功認證材料商后，很少會更換供應(yīng)商，例如全球前六大硅晶圓廠商幾乎供應(yīng)全球90%以上的硅晶圓，中國集成電路硅晶圓基本上全部依賴進口。
中國半導(dǎo)體材料廠商要想盡快打入市場，不僅要加強研發(fā)和拿出高質(zhì)量產(chǎn)品，還要在政府的支持和協(xié)調(diào)下，優(yōu)先從當(dāng)?shù)匦酒圃鞆S商著手，完成在當(dāng)?shù)刂髁餍酒a(chǎn)廠商的成功認證，從而進一步實現(xiàn)以中國國產(chǎn)替代進口。
對內(nèi)資源重整是中國半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展重要趨勢，綜觀中國半導(dǎo)體材料廠商，對應(yīng)下游產(chǎn)品普遍傾向中低階，且分布繁雜分散，即便在中低階材料供應(yīng)上，內(nèi)部也容易出現(xiàn)惡性競爭；而不僅在核心材料如光阻、硅晶圓片與光罩等材料上，落后于世界先進水平，在常用試劑材料上，也僅有少數(shù)廠商能達到下游一線廠商的穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)。
目前中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)擁有良好的發(fā)展機會，政策和資金的大力支持吸引大批廠商集中參與，很多廠商紛紛表明進行產(chǎn)業(yè)升級的決心，如許多中小型的太陽能電池板廠商紛紛表示要進軍電子級硅晶圓片產(chǎn)業(yè)，但電子級硅晶圓材料比電池用硅晶圓純度高出好幾個數(shù)量級，兩者并不在同一個技術(shù)水平，況且太陽能電池板廠商下游與半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈相差甚遠，所有的使用者關(guān)系需重新建立，也不利于后期產(chǎn)品的認證和銷售。
這些問題都需要半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)集中優(yōu)勢資源，針對各類別半導(dǎo)體材料，以一部分大廠為首，進行資源再整合。
2、中國半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)面臨嚴峻挑戰(zhàn)
現(xiàn)階段政府政策積極引導(dǎo)，大基金和地方資本支撐，為中國半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)解決前期資金問題，但錢不一定能買來技術(shù)、人才與市場，因此后期中國半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)將面對更多來自技術(shù)、人才與客戶認證等方面的嚴峻挑戰(zhàn)。
技術(shù)挑戰(zhàn)
目前中國半導(dǎo)體材料技術(shù)方面，挑戰(zhàn)主要集中在大硅晶圓、光阻與光罩材料等領(lǐng)域。
在硅晶圓方面，中國主要生產(chǎn)的是6吋硅晶圓，8吋自給率不到20%，12吋硅晶圓以上海新昇半導(dǎo)體為首，正處于客戶驗證階段，技術(shù)水平和產(chǎn)品穩(wěn)定性仍面臨嚴格考驗；
光阻中國產(chǎn)廠商北京科華(合資)和蘇州瑞紅的產(chǎn)品多應(yīng)用于LED、面板及部分8吋Fab等中低階領(lǐng)域；
全球光罩基材基本由日本廠商壟斷，Photronic、大日本印刷株式會社與凸版印刷3家的全球市占率達80%以上。
事實上，材料產(chǎn)業(yè)相關(guān)基礎(chǔ)專利技術(shù)早已被國際大廠壟斷，而基礎(chǔ)專利又是材料產(chǎn)業(yè)必備要素，同時國外廠商又不愿將專利出售給中國，因此在基礎(chǔ)專利瓶頸的突破上進度緩慢。
人才挑戰(zhàn)
突破技術(shù)的關(guān)鍵在于人才。近期關(guān)于中國集成電路產(chǎn)業(yè)人才短缺和人才挖角有諸多討論，根據(jù)統(tǒng)計，截止2020年中國集成電路產(chǎn)業(yè)中高階人才缺口將突破10萬人，中國半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)多年來發(fā)展緩慢，與其人才儲備嚴重不足息息相關(guān)。目前政府已為半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)清除政策和資金障礙，下一步將著重解決人才引進和人才培養(yǎng)方面的問題。
認證挑戰(zhàn)
與半導(dǎo)體材料認證緊密相連的就是產(chǎn)品良率，良率好壞決定代工廠直接競爭力，因此各中下游代工制造廠商對上游材料的認證非常嚴格，某些關(guān)鍵材料的認證周期可長達2年甚至更久。一旦認證成功，制造廠商和上游材料廠商將緊緊綁定在一起，只要上游材料商保證供應(yīng)材料的持續(xù)穩(wěn)定性，中端制造商將不會冒險考慮更換供應(yīng)商，如今中國半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，如何成功嵌入客戶供應(yīng)鏈將是未來面對的一大難題，在此期間，如果政府出面對合作廠商進行協(xié)調(diào)，將有助于加速半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)取得當(dāng)?shù)貜S商的認證。
3、小結(jié)
中國當(dāng)?shù)匕雽?dǎo)體材料產(chǎn)品多偏向應(yīng)用于LED、面板等中低階應(yīng)用，用于集成電路生產(chǎn)的材料依然以進口為主，中國生產(chǎn)替代空間非常龐大。未來隨著多條中國新建晶圓制造產(chǎn)線陸續(xù)投產(chǎn)，預(yù)計2018年將為中國當(dāng)?shù)匕雽?dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來新契機。
未來中國半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢將從兩方面同步進行：
集中優(yōu)勢資源，針對各類別半導(dǎo)體材料，以一部分大廠為首，進行資源再整合；
建立完善的半導(dǎo)體材料體系，加快核心材料的研發(fā)，實現(xiàn)中國國產(chǎn)替代。
中國半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)雖然克服了政策和資金的障礙，但仍面對來自技術(shù)、人才與客戶認證等方面的嚴峻挑戰(zhàn)。
未來產(chǎn)業(yè)將著重解決以下問題：基礎(chǔ)專利瓶頸突破進展緩慢、半導(dǎo)體材料人才儲備和培養(yǎng)嚴重不足、聯(lián)合政府協(xié)調(diào)作用，以及率先突破當(dāng)?shù)卣J證關(guān)卡。
目前中國半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)雖然比較薄弱，關(guān)鍵材料仍以進口為主，但隨著政府政策大力支持和大基金對產(chǎn)業(yè)鏈持續(xù)投入，已出現(xiàn)頗具實力的廠商，在積極投入研發(fā)創(chuàng)新下，各自開發(fā)的產(chǎn)品已初見成效，現(xiàn)已成為中國半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)的中堅力量。
因為制程精細度要求(技術(shù)規(guī)格)和影響(制造材料的影響會直接反映在芯片表現(xiàn)上，有些中低階應(yīng)用的封測材料和芯片的直接表現(xiàn)影響較小)，半導(dǎo)體制造材料面對的是比封測材料更高的進入障礙(由于制程復(fù)雜度的差異，相較于封測材料，材料進入晶圓制造產(chǎn)線評估的難度較高，且接受度略低)，這也使得同樣是進口替代。
目前中國推廣的項目主要集中在裸晶(Starting Materials)、光阻(從LED放量)與靶材(后段金屬制程)等產(chǎn)值大，且較易獨立評估技術(shù)指標(biāo)的產(chǎn)品。由此可知，中國半導(dǎo)體晶圓制造相關(guān)材料產(chǎn)業(yè)需要獲得更多支援，才能提高產(chǎn)業(yè)的競爭力。 |
