“蘋果官網下(xià)單要等50天才發貨。”哪怕已經到了2022年，身邊的朋友依舊(jiù)遭受着“缺芯”所帶來的超長發貨期，“拍下(xià)隔天就送達”這個在此前看來是理所應當的事情，現在已經變成了一(yī)種奢望。在2020年年初，疫情爆發的時候，誰也不會料想到，這隻“蝴蝶的翅膀”會煽動到芯片行業，并且将愈演愈烈。
在全球轟轟烈烈進行“造芯運動”的時候，作爲芯片制造所需的材料市場也在極緻旺盛的産業需求之下(xià)不斷成長。據TECHET在8月30日發布的統計分(fēn)析數據，2021年世界半導體(tǐ)材料市場将超過570億美元，同比将增長11.8%；預計到2025年約爲660億美元，半導體(tǐ)材料市場銷售額平均複合增長率約爲5.3%，增長最快的材料爲矽晶圓、清洗材料、CMP材料和光刻膠。
毫無疑問，作爲半導體(tǐ)産業鏈的基石，半導體(tǐ)材料行業已經迎來了其快速發展的黃金期。
材料：芯片制造的基石
位居産業鏈最上遊，半導體(tǐ)材料可以說是細分(fēn)領域最多的一(yī)個環節，種類繁多。按應用環節的不同，半導體(tǐ)材料可以分(fēn)爲制造材料和封裝材料，分(fēn)别對應晶圓制造與封裝的各個環節。其中(zhōng)，制造材料主要包括矽片、電(diàn)子氣體(tǐ)、光掩膜、光刻膠配套化學品、抛光材料、光刻膠、濕法化學品與濺射靶材等；封裝材料則包括芯片封裝切割過程中(zhōng)所用到的CMP材料、引線框架、封裝基闆、塑封料、鍵合線等。
從市場份額來看，半導體(tǐ)制造材料中(zhōng)，矽片占比最大(dà)（約33%），其次是氣體(tǐ)和光刻膠及配套試劑。半導體(tǐ)封裝材料中(zhōng)，封裝基闆占比最大(dà)（約40%），其次是引線框架和鍵合線。
矽片
矽片可以說是晶圓廠采購材料中(zhōng)最重要的環節，同時也是制造材料中(zhōng)成本占比最高(超過1/3)的核心材料。在摩爾定律的驅動下(xià)，大(dà)尺寸是矽片制造技術進步的方向，直徑越大(dà)，在單片矽片上可制造的芯片數量就越多，單位芯片的成本也就越低，但同時對設備和工(gōng)藝的要求也會随之越高。毫無疑問，全球矽片市場已進入大(dà)矽片時代，超90%的半導體(tǐ)矽片都是大(dà)尺寸矽片，12英寸是其中(zhōng)最爲主流的尺寸。
圖片來源：前瞻經濟學人
當前矽片市場需求依舊(jiù)火(huǒ)熱，根據SUMCO數據顯示，2020至2024 年全球矽片需求有望保持 5.1%的複合增長率。
電(diàn)子氣體(tǐ)
自半導體(tǐ)問世以來，高純度氣體(tǐ)的可靠供應對電(diàn)子行業來說一(yī)直是至關重要，在一(yī)定程度上，半導體(tǐ)器件性能的優劣與電(diàn)子氣體(tǐ)的質量息息相關，因此電(diàn)子氣體(tǐ)被稱爲集成電(diàn)路、液晶面闆、LED 及光伏等材料的“糧食”。
2021年7月，台積電(diàn)5nm工(gōng)藝生(shēng)産工(gōng)廠南(nán)科18a廠就曾因半導體(tǐ)制程必備的氧氣中(zhōng)混入了氩氣，導緻部分(fēn)産線停擺，雖然台積電(diàn)即時調度其他氣體(tǐ)供應，并盡快全數恢複受影響産線的生(shēng)産，但在這芯片供應極度緊張的當時，還是引起了業界極大(dà)的關注。這一(yī)示例也顯示出了電(diàn)子氣體(tǐ)的重要性。
techcet數據顯示，2020年全球電(diàn)子氣體(tǐ)市場規模約爲58.5億美元，其中(zhōng)電(diàn)子特氣的市場規模爲41.9億美元，占比71.6%。随着未來疫情的緩解、能源革命與計算革命帶動的半導體(tǐ)行業景氣持續，預計2025年全球電(diàn)子氣體(tǐ)市場規模将超過80億美元，年複合增速預計達到6.5%。
光刻膠
衆所周知(zhī)，光刻機是芯片制造所需的關鍵設備，而光刻膠正是光刻機所需的最重要的材料之一(yī)，是光刻工(gōng)藝的核心，其性能直接影響下(xià)遊應用産品的集成度、功耗性能、成品率及可靠性。
随着半導體(tǐ)制造分(fēn)辨率的不斷提高，人們對先進光刻膠的要求也越來越迫切，但當前光刻膠行業壁壘高，研發突破難度較大(dà)。對于研發團隊而言，單一(yī)項光刻機的投入就在千萬美金以上，而缺乏對應的光刻機，研制光刻膠就成了紙(zhǐ)上談兵，因此企業難以承擔如此大(dà)的資(zī)金、時間和人力成本。
據Reportlinker機構預測，2019-2026年全球光刻膠消費(fèi)量的複合年增長率爲6.3%，至2026年，全球光刻膠行業市場規模将突破120億美元。
封裝基闆
IC封裝基闆直接用于搭載芯片，不僅爲芯片提供支撐、保護、散熱作用，同時爲芯片與PCB母闆之間提供電(diàn)子連接。不同于普通的多層基闆，封裝基闆的制造工(gōng)藝不僅需要精細的電(diàn)路形成，而且在高速傳輸處理和散熱措施方面，還需要多維度的生(shēng)産管理和可靠性。
随着市場需求的擴大(dà)，封裝電(diàn)路闆和印刷線路闆市場正在蓬勃發展。亞化咨詢預測，全球IC封裝基闆市場穩步增長，2022年将破100億美元。
雖然筆者僅介紹了幾類占比較大(dà)的材料，但可以确認的是每一(yī)種材料都在半導體(tǐ)産業鏈中(zhōng)有着舉足輕重的作用，一(yī)旦材料受到污染，也會引起産業鏈的震蕩。拿近日铠俠和西部數據經營的 NAND 生(shēng)産工(gōng)廠來說，因制造過程中(zhōng)使用的材料受到污染，導緻位于日本的兩座閃存（NAND Flash）芯片工(gōng)廠停工(gōng)。Ace Research Institute的分(fēn)析師強調，閃存價格肯定會上漲，這次污染事件隻會加劇供應短缺和組件價格上漲趨勢，可謂“牽一(yī)發而動全身”。
日本：“把脈”全球半導體(tǐ)材料行業
雖然日本半導體(tǐ)已不如30年前那麽輝煌，台積電(diàn)在日本建廠更被認爲是重新向上攀爬的最後一(yī)根藤蔓，但哪怕是虛弱的雄獅依舊(jiù)有着鋒利的獠牙，材料和設備就是日本半導體(tǐ)的兩大(dà)殺手锏，依舊(jiù)“把脈”着全球半導體(tǐ)産業。
2019年日韓“半導體(tǐ)之争”就是日本顯出“獠牙”，證明其在材料領域龍頭地位的典型事例。2019年7月1日，日本經濟産業省發布公告稱，日本修改了對韓國的出口管理條例，自7月4日起，開(kāi)始限制向韓國出口“氟聚酰亞胺”、“光刻膠”和“高純度氟化氫”這3種半導體(tǐ)材料。在出口管理條例公告發出的一(yī)個月後，8月日本内閣會議再次決定修改政令，并通過了新版《出口貿易管理令》，将韓國剔除在安全保障出口管理上設置了優惠待遇的“白(bái)名單國家”。雖然移除白(bái)名單，不等于拉入黑名單，但也給當時已經簽下(xià)大(dà)量訂單的韓國半導體(tǐ)帶來了連鎖影響。
日韓“半導體(tǐ)之争”打響後，韓國也開(kāi)始試圖減少對日本半導體(tǐ)材料的依賴，韓國政府領導曾公開(kāi)表示韓國已經成功地減少了對日本的三種高科技半導體(tǐ)材料的依賴。拿光刻膠來說，韓國政府官員(yuán)表示：“由于從比利時進口的産品不斷增加，我(wǒ)們對日本的 EUV 光刻膠依賴程度有所降低。”
但《日經》卻直接指出，韓國從比利時進口的這些光刻膠是由日本材料制造商(shāng) JSR 的比利時子公司制造。歸根結底，韓國依舊(jiù)沒能擺脫對日本半導體(tǐ)材料的依賴。不僅如此，報道還指出，韓國2020年從日本進口的光刻膠整體(tǐ)實際增長 22% 至 3.2829 億美元，然後在 2021 年前六個月同比增長 3%，日本産品仍占進口總額的 80% 以上，也就是說，韓國對日本光刻膠的依賴性可能還在增加。
除了韓國外(wài)，我(wǒ)國也曾受到日本材料霸權的影響。2021年5月下(xià)旬，市場傳出消息稱，全球光刻膠龍頭企業日本信越化學出現産能緊張，将限制向大(dà)陸芯片廠商(shāng)供貨KrF光刻膠。消息一(yī)出，讓上海新陽等本土光刻膠企業成爲了熱門股。
上述例子不難看出，時至如今，日本依舊(jiù)是世界最大(dà)的半導體(tǐ)原料出口國，在芯片材料領域具有不可撼動的地位。比如作爲DRAM關鍵原料的高純度氟化氫，日本占據其全球70%以上的市場份額；大(dà)矽片市場日本也高度壟斷，Shin-Etsu和SUMCO大(dà)尺寸矽片占全球份額約60%；光刻膠領域，日本廠商(shāng)也一(yī)家獨大(dà)，全球前5大(dà)光刻膠龍頭企業中(zhōng)，日本占據了前4大(dà)，約占光刻膠70%市場份額，其中(zhōng)在Arf光刻膠上日本企業甚至可以占據到93%市場份額，呈現高度寡頭壟斷格局；ABF也是由日本味之素一(yī)家獨大(dà)，市場占有率超99%+。
此外(wài)，日本在光罩、保護塗膜、封裝材料以及引線架等14種重要材料方面，均占有50%以上的市場份額。
圖片來源：選股寶
日本半導體(tǐ)在材料領域的“獠牙”依舊(jiù)鋒利如初。
“磨牙利爪”的日本材料廠商(shāng)
面對當前全球範圍内旺盛的芯片需求，日本材料廠商(shāng)自然也要開(kāi)始“磨牙利爪”，包括大(dà)日本印刷、信越化學等在内的龍頭企業接連舉起擴産大(dà)旗。
三菱瓦斯化學
據《日經》近日報道，三菱瓦斯化學将在中(zhōng)國新建半導體(tǐ)清洗液工(gōng)廠，該産品用于在半導體(tǐ)的生(shēng)産過程去(qù)除微小(xiǎo)雜(zá)質。中(zhōng)國新工(gōng)廠計劃最早于2022年上半年投産，投資(zī)額未予公開(kāi)，主要生(shēng)産“超純過氧化氫”。
預計中(zhōng)國的年産能将達到9萬噸，據介紹，三菱瓦斯化學已開(kāi)始在日本、韓國、台灣、美國、新加坡等國家和地區生(shēng)産超純過氧化氫，加上中(zhōng)國大(dà)陸的産能，全球總體(tǐ)年産能将增加16％，達到64.4萬噸。
大(dà)日本印刷
據《日經》近日報道，光掩模頭龍之一(yī)的大(dà)日本印刷将在2023年度之前向設在日本、中(zhōng)國大(dà)陸和台灣的生(shēng)産工(gōng)廠投資(zī)近100億日元來增加生(shēng)産線。日本工(gōng)廠面向日本國内和韓國市場生(shēng)産用于汽車(chē)等的中(zhōng)端半導體(tǐ)制造所使用的光掩模，産能将比2021年度提高兩成。
海外(wài)方面，大(dà)日本印刷在台灣、中(zhōng)國大(dà)陸和意大(dà)利與當地企業建立了合資(zī)公司，今後将通過增資(zī)等方式提高産能，構建可根據供求情況在短期内交貨的生(shēng)産體(tǐ)制。
住友化學
2021年9月，住友化學宣布将加強最先進制程用光刻膠生(shēng)産，計劃在日本大(dà)阪工(gōng)廠增設ArF及EUV用光刻膠産線，預計在2023年上半年啓用生(shēng)産。同時，其位于韓國益山市的全資(zī)子公司Dongwoo Fine-Chem也将興建浸潤式ArF用光刻膠産房，預計在2024年上半年啓用生(shēng)産。
此外(wài)，同爲光刻膠龍頭的信越化學直江津工(gōng)廠也預計在2022年2月開(kāi)始運作，将提高20％的産能。
SUMCO
2021年9月30日，矽晶圓廠商(shāng)SUMCO宣布投資(zī)2287億日元，增産最先進的直徑300毫米晶圓。新工(gōng)廠将投入2015億日元，建在左賀縣伊萬裏市的現有工(gōng)廠的相鄰地點，預計2022年開(kāi)始建設廠房和設置生(shēng)産線，2023年下(xià)半年分(fēn)階段投入運行，2025年實現滿負荷生(shēng)産。還将投入合計272億日元，增強國内子公司的生(shēng)産設備。
富士膠片控股（HD）
2021年8月，富士膠片控股（HD）将在到2023财年（截至2024年3月）的3年裏，向半導體(tǐ)材料業務投資(zī)700億日元。核心是在矽晶圓上轉印電(diàn)路圖案的光刻設備使用的光刻膠（感光材料），此外(wài)，富士膠片将向靜岡縣工(gōng)廠投入45億日元，提高最尖端的EUV（極紫外(wài)）光刻膠的産能。
住友電(diàn)木
2021年12月，住友電(diàn)木爲了推進增産半導體(tǐ)封裝材料， 将在世界範圍内增強半導體(tǐ)封裝材料的産能，将在中(zhōng)國台灣建設新工(gōng)廠，使産能翻番；在中(zhōng)國大(dà)陸引進新生(shēng)産線；還計劃在歐洲和美國等地推進增強産能，不斷在全球擴大(dà)供應量。
寫在最後
在日本半導體(tǐ)失去(qù)往日勢頭，中(zhōng)美經濟摩擦日趨激烈的背景下(xià)，材料成爲日本經濟安保的重要王牌，如何繼續保持原材料領域的優勢成爲了不得不攻克的問題。
如同早稻田大(dà)學教授藤本隆宏指出的那樣，“在日本擁有優勢的行業和産品方面，日本政府要爲（比中(zhōng)國等）往前看兩步三步的戰略行動提供支持，這一(yī)點很重要”。因此，日本半導體(tǐ)材料廠商(shāng)不僅需要在尖端材料領域發起攻勢，更要守住已有材料的優勢，隻有這樣，才能讓原材料産業持續保持競争力。
文章轉載自微信公衆号：DT新材料