半导体材料的“长坡厚雪”
半导体材料正迎来量质齐升的爬升阶段。
半导体材料市场在2021年突飞猛进。收入增长15.9%，达到643亿美元，超过了此前在2020年创下555亿美元的市场高点。中国大陆2021年半导体材料的市场约为119.3亿美元，同比增21.9%。
市场规模一路飞涨，来自于材料生产的大量增加。同时，半导体材料产量也反映到半导体制造链条上，拉动了半导体晶圆制造的持续扩产、走向高端。
材料产业项目遍地开花
选择与当地合作成为许多半导体企业发展的新选择，半导体材料因其基础和不可或缺也成为当地选择招商入驻的重要考量。
2月，上海新阳与合肥新站高新技术产业开发区管委会签署了《投资合作协议书》，计划在后者辖区内投资建设公司第二生产基地二期项目。该项目总投资约3.2亿元，占地40亩，主要从事芯片清洗液、研磨液系列等集成电路关键工艺化学材料产品的研发、生产和销售。预计于2024年实现量产，2030年实现满产，年产值约5亿元。
同时，上海新阳发布另一则公告称，其与上海新晖资产管理有限公司、上海安铈半导体科技有限公司签署了《股权转让协议》。公司以3300万元受让上海晖研材料科技有限公司100%的股权。上海晖研主要进行半导体芯片生产制程用的研磨液的研发。
2月28日，雅克科技发布公告称，公司全资子公司华飞电子拟与湖州南太湖新区管理委员会签署《合作协议书》，在湖州南太湖新区投资建设“年产3.9万吨半导体核心材料项目”。据悉，“年产3.9万吨半导体核心材料项目”总投资约15亿元，总用地约82亩，分三期建设。项目拟引进当前国际最先进的生产线和生产工艺，全部建成后将形成年产3.9万吨半导体核心材料项目的生产能力，产品可实现替代进口。
2010年上市的雅克科技主营业务为助燃剂，后通过并购逐步实现战略转型，2016年公司直接以2亿元对价收购了华飞电子100%的股权，首次切入了半导体封装材料领域。华飞电子在2016年至2018年间顺利完成了业绩承诺，同步实现了公司营收规模及盈利的加速扩张。
尝到并购扩张甜头的雅克科技从2017年开始先后收购成都科美特及江苏先科及收购韩国UP Chemical等公司，公司由此正式跨界半导体材料领域。目前，雅克科技半导体材料业务主要包括半导体前驱体材料、旋涂绝缘介质（SOD）、电子特气和硅微粉等产品类别，覆盖了芯片制造和封装环节。2020年雅克科技半导体材料业务中，半导体化学材料、电子特种气体、球形硅微粉依次实现7.53亿、3.73亿、1.78亿的营收规模，占全公司业务总营收的57.36%。而根据雅克科技2021年半年报显示，光刻胶及配套试剂与半导体化学材料营收已占公司总营收比重超过50%。
针对本次的半导体项目，雅克科技称今年年底光刻胶产品将全面满产，前驱体产品中有一个产品由于韩国场地限制已经满产，已在国内进行产能扩建。由于客户和相关需求的增多，上游材料的合成能力达到瓶颈，因此公司半导体材料项目工厂建设完成投产后能快速满足相关需求。另外，本次安家的湖州南太湖新区是经浙江省人民政府批准设立的省级新区、四大新区之一，将重点发展先进制造、数字经济、生物医药、现代金融、旅游康养、商务会展、文化创意等绿色低碳循环产业。
3月5日，吉林省同芯积体电路材料股份有限公司与二道区政府签订了第三代半导体产业园项目协议。据悉，第三代半导体产业园项目计划投资60亿元，将着眼于吉林省汽车芯片配套、新能源汽车充电设施配套、陆上风光三峡配套等领域，投产后将建设年产2.5万颗六英寸碳化硅晶锭及相关延链产品的生产线，为汽车、轨道客车、光学设备等产业产品配套打下坚实基础。项目达产后，预计年产值可达58亿元。本次，企业和当地政府合作，将要在长春打造国内最大的第三代化合物半导体衬底材料生产基地，填补长春市乃至吉林省在该领域的空白。
长春拥有中国重要的汽车制造基地。本次吉林同芯的项目计划投资60亿元，市场定位为汽车、轨道客车、光学设备等产业配套产品。第三代半导体产业园项目完成后，将提供汽车电子配套产品开发。
2021年是半导体材料爆发之年，其中更以第三代半导体材料扩张凶猛。第三代半导体在高温、强辐射、大功率等特殊场景中的优势显著。据半导体产业纵横不完全统计，2018年以来，碳化硅落地项目从2个（中科院、山东天岳）到2019年的12个，再到2020年的18个。今年，除了落地项目之外，碳化硅半导体的投融资事件急剧上升，成为爆发之年。同时，此前建设的工厂、产线等部分已经开始投产。
2021年碳化硅热点事件（不完全统计）
光刻胶方面，晶瑞电材于2月17日宣布开始建设“眉山二期年产1200吨集成电路关键电子材料项目”，预计于2022年10月建成投产，该项目将新增1200吨/年半导体用负性光刻胶产能和1000吨/年光刻胶中间体产能。彤程新材控股子公司北京科华于2021年11月宣布了与杜邦在半导体光刻胶方面的合作计划。此外，彤程新材旗下另一全资子公司彤程电子在上海金山化工园区投资建设的年产1.1万吨光刻胶产能项目也预计于2022年年内逐步建成投产，该项目将新增10000吨/年面板光刻胶、1000吨/年半导体光刻胶和2万吨/年配套试剂产能。
材料对晶圆制造的作用
多方数据表明，虽然去年第四季度供需失衡还没有缓解，但是半导体晶圆代工龙头产线已经是满载状态。根据晶圆制造公司的预测，2022年后半期产能扩张将陆续落地。2022 年前半期行业供需失衡预计仍将延续，带动晶圆代工业务均价及营收上行。
半导体材料是芯片制造的基石，其发展变动沿产业链传导至芯片制造。同时，芯片制造工序中各单项工艺均配套相应材料，因此需要不同种类的材料。
先来看硅片，硅片是集成电路中占比最大的材料占到了35-38%之间，而且90%以上的芯片和传感器是基于半导体单晶硅片制成，它支撑整个半导体产业和电子产品市场发展与革新。
在降本增效的大趋势下，下游组件企业对大尺寸硅片需求旺盛，大尺寸硅片将在2022年迎来大规模出货。业内预测，12英寸及更大直径硅片和薄片化将是硅片各技术发展的重点方向。
来源：TrendForce
2021年新增产能聚焦于90/65/55nm制程，而2022年新增产能将聚焦于更尖端的28/22nm。其中，12英寸晶圆作为晶圆厂扩产的主要方向，在目前全球缺芯的情况下， 产能预计将在未来几年实现较快增长，据TrendForce数据，2019-2023年全球12英寸晶圆产能CAGR将达12%。
根据公开数据显示，我国目前12英寸晶圆产线共41条。其中，处于规划阶段的共7条，在建阶段的共14条，扩产阶段的共12条。华润微等将提高12英寸的晶圆产能。
来源：东亚前海证券研究所
再来看晶圆制造材料，根据芯片制造过程划分，半导体材料主要分为制造材料和封装材料。半导体材料的发展也会推动高端芯片稳定出货。根据SEMI报告，2020年晶圆制造材料规模349亿美元，约占半导体材料规模63%，晶圆制造材料中工艺化学品约占6%，其中光刻胶及试剂、工艺化学品和CMP抛光材料增长最为强劲。这几类都属于湿电子化学品。
来源：安信证券中心
湿电子化学品属于半导体材料中的制造材料，是集成电路产业发展所需的“水”和“空气”，目前国产材料在国内半导体制造环节的使用率不足15%，先进工艺制程和先进封装领域的半导体材料国产化率更低。不同集成电路制程工艺中必须使用不同规格的半导体材料，其中，G1等级属于低档产品，G2等级属于中低档产品，G3等级属于中高档产品，G4和G5等级则属于高档产品。集成电路对湿电子化学品的纯度要求较高，基本集中在G3以上水平，晶圆尺寸越大对纯度要求越高，12英寸晶圆制造一般要求G4以上水平；分立器件对湿电子化学品纯度的要求略低于集成电路，基本集中在G2级水平。
在湿电子化学品中，我国形成了一批以达诺尔、晶瑞电材、江化微、格林达、上海新阳、中巨芯为代表的湿电子化学品材料优秀公司。
江化微表示，2022年公司将把G2至G4产品的成功经验延伸到G5等级产品，真正实现行业高阶湿电子化学品的国产化。去年，达诺尔总投资2亿元的30万吨超纯电子化学品项目举行奠基仪式，将服务长江存储、京东方等重要客户。2月18日，中巨芯科技股份有限公司华中基地在潜江开工，该项目总投资13.8亿元，建设年产19.6万吨超纯电子化学品基地，用于集成电路的制造，目前该公司正在冲刺科创板，其客户涵盖了SK 海力士、台积电、德州仪器、中芯国际等。
半导体材料正迎来量质齐升的爬升阶段，有技术有客户。中国半导体材料行业实为“长坡厚雪”，还有很大的深挖空间。