晶圆制造材料市场（半导体晶圆制造材料深度报告）

晶圆制造材料市场（半导体晶圆制造材料深度报告）近年来，中国大陆半导体材料的销售额保持稳步增长。2018 年大陆半导体材料销 售额 84.4 亿美元，增速 10.62%，销售额创下历史新高。半导体材料销售额占全球半导体销售额比例在 2012 年达到峰值，占比超过 16%， 近些年逐步下降，2018 年占比约 11%。占比下降的主要原因是 2013 年开始受益 于存储市场的快速增长，半导体销售额增速开始回升，2013-2018 年半导体销售增 速一直高于半导体材料销售增速。1.2 2018 年全球半导体材料销售额创历史新高2018 年全球半导体材料销售额 519.4 亿美元，销售额首次突破 500 亿美元创下历 史新高。2018 年全球半导体材料销售增速 10.65%，也创下了自 2011 年以来的新 高。全球半导体材料销售额增速与半导体销售增速具有较高的一致性，2017 年两者同 步高速增长的原因是DRAM市场的迅猛发展， 2017 年

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1. 半导体材料：半导体产业基石

1.1 半导体材料是半导体产业链重要支撑

在整个半导体产业链中，半导体材料处于产业链上游，是整个半导体行业的重要支 撑。在集成电路芯片制造过程中，每一个步骤都需要用到相应的材料，如光刻过程 需要用到光刻胶、掩膜版，硅片清洗过程需要用的各种湿化学品，化学机械平坦化 过程需要用的抛光液和抛光垫等，都属于半导体材料。

半导体材料是半导体行业的物质基础，材料质量的好坏决定了最终集成电路芯片质 量的优劣，并影响到下游应用端的性能。因此，半导体材料在整个产业链中有着重 要地位。

1.2 2018 年全球半导体材料销售额创历史新高

2018 年全球半导体材料销售额 519.4 亿美元，销售额首次突破 500 亿美元创下历 史新高。2018 年全球半导体材料销售增速 10.65%，也创下了自 2011 年以来的新 高。

全球半导体材料销售额增速与半导体销售增速具有较高的一致性，2017 年两者同 步高速增长的原因是DRAM市场的迅猛发展， 2017 年 DRAM实际增速高达77%。 2018 年受供求关系影响，存储市场增速减缓，半导体销售额及半导体材料销售额 增速均下降。

半导体材料销售额占全球半导体销售额比例在 2012 年达到峰值，占比超过 16%， 近些年逐步下降，2018 年占比约 11%。占比下降的主要原因是 2013 年开始受益 于存储市场的快速增长，半导体销售额增速开始回升，2013-2018 年半导体销售增 速一直高于半导体材料销售增速。

近年来，中国大陆半导体材料的销售额保持稳步增长。2018 年大陆半导体材料销 售额 84.4 亿美元，增速 10.62%，销售额创下历史新高。

受益于国内半导体行业高景气度带动，大陆在半导体材料销售额增速方面一直领先 全球增速。

1.3 晶圆制造材料是半导体材料核心

按制造工艺不同，半导体材料可以分为晶圆制造材料和封装材料。其中，晶圆制造 材料由于技术要求高，生产难度大，是半导体材料的核心。2018 年晶圆制造材料 全球销售额为 322 亿美元，占全球半导体材料销售额的 62%。晶圆制造材料全球 销售额增速 15.83%，高于全球半导体材料销售额增速。

晶圆制造材料包含硅、掩膜版、光刻胶、电子气体、CMP 抛光材料、湿化学品、 溅射靶材等，其中硅的占比最高，约占整个晶圆制造材料的三分之一。

1.4 半导体材料技术壁垒高 国内自给率低

半导体材料属于高技术壁垒行业，特别是晶圆制造材料，技术要求高，生产难度大。 目前，半导体材料高端产品大多集中在美国、日本、德国、韩国、中国台湾等国家 和地区生产商。国内由于起步晚，技术积累不足，整体处于相对落后的状态。目前， 国内半导体材料主要集中在中低端领域，高端产品基本被国外生产商垄断。如硅片， 2017 年全球五大硅片厂商占据了全球 94%的市场份额。

近年来国内半导体材料生产商加大了研发投入，大力推进半导体材料的研发及生产， 力争实现国产替代。目前在部分细分领域，已经突破国外垄断，实现规模化供货。 如 CMP 抛光材料的龙头企业安集科技，公司化学机械抛光液已在 130-28nm 技术 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；溅射靶材 龙头江丰电子，16 纳米技术节点实现批量供货，同时还满足了国内厂商 28 纳米技 术节点的量产需求。

2. 半导体材料：品种多 技术壁垒高

2.1 半导体材料--硅 2.1.1 硅是最重要的半导体材料

硅是半导体行业中最重要的材料，约占整个晶圆制造材料价值的三分之一。目前， 90%以上的集成电路芯片是用硅片作为衬底制造出来的。整个半导体产业就是建立 在硅材料之上的。

硅片质量对半导体制造至关重要。在硅片上制造的芯片最终质量与采用硅片的质量 有直接关系。如果原始硅片上游缺陷，那么最终芯片上也肯定存在缺陷。

按晶胞排列是否规律，硅可分为单晶硅和多晶硅。单晶硅晶胞在三维方向上整齐重 复排列，而多晶硅晶胞则呈不规律排列。单晶硅在力学性质、电学性质等方面，都 优于多晶硅。集成电路制造过程中使用的硅片都是单晶硅，因为晶胞重复的单晶结 构能够提供制作工艺和器件特性所要求的电学和机械性质。

硅片的制备从晶体生长开始，形成单晶锭后经过修整和磨削再切片，再经过边缘打 磨、精研、抛光等步骤后，最后检查得到的硅片是否合格。

2.1.2 单晶硅生产

单晶生长分为直拉（CZ）法和区熔（FZ）法，直拉法是目前主流的生长方法，占 据 90%市场。

 直拉法：工艺成熟，更容易生长大直径单晶硅，生长出的单晶硅大多用于集成电 路元件。

 区熔法：由于熔体不与容器接触，不易污染，因此生长出的单晶硅纯度较高，主 要用于功率半导体。但区熔法较难生长出大直径单晶硅，一般仅用于 8 寸或以下 直径工艺。

2.1.3 大直径是硅片未来发展方向

大尺寸硅片是硅片未来发展的趋势。大尺寸硅片带来的优点有两个：

 单片硅片制造的芯片数目越多：在同样的工艺条件下，300mm 半导体硅片的可 使用面积超过 200mm 硅片的两倍以上，可使用率（衡量单位晶圆可生产的芯片 数量的指标）是 200mm 硅片的 2.5 倍左右，大尺寸硅片上能制造的芯片数目更 多；

 利用率更高：在圆形硅片上制造矩形的硅片会使硅片边缘处的一些区域无法被利 用，从而带来部分浪费，随之晶圆尺寸的增大，损失比就会减小。

随着半导体技术的发展和市场需求的变化，大尺寸硅片占比将逐渐提升。目前 8 英 寸硅片主要用于生产功率半导体和微控制器，逻辑芯片和存储芯片则需要 12 英寸 硅片。2018 年 12 英寸硅片全球市场份额预计为 68.9%，到 2021 年占比预计提升 至 71.2%。

2.1.4 硅片市场情况

半导体硅片投入资金多，研发周期长，是技术壁垒和资金壁垒都极高的行业。由于 下游客户认证时间长，硅片厂商需要长时间的技术和经验积累来提升产品的品质， 满足客户需求，以获得客户认证。

目前全球硅片市场处于寡头垄断局面。2018 年全球半导体硅片行业销售额前五名 企业的市场份额分别为：日本信越化学 28%，日本 SUMCO 25%，中国台湾环球 晶圆 14%，德国 Siltronic 13%，韩国 SK Siltron 9%，前五名的全球市场市占率接 近 90%，市场集中度高。

近年来全球半导体硅片出货面积稳步增长。2018 年全球半导体硅片出货面积达 127.3 亿平方英寸，同比 2017 年增长 7.79%；销售金额为 113.8 亿美元，同比 2017 年增长 30.65%，单价每平方英寸 0.89 美元，较 2017 年增长 21%。

目前 12 英寸和 8 英寸硅片是市场主流。2018 年全球 12 英寸硅片需求均值在 600-650 万片/月，8 英寸均值在 550-600 万片/月。12 英寸硅片主要被 NAND 和 DRAM 需求驱动，8 英寸主要被汽车电子和工业应用对功率半导体需求驱动。长期 看 12 英寸和 8 英寸依然是市场的主流。

国内积极布局大硅片生产，规划产能大。截至 2018 年年底，根据各个公司已量产 产线披露的产能，8 英寸硅片产能已达 139 万片/月，12 英寸硅片产能 28.5 万片/ 月。预计 2020 年 8 英寸硅片实际月需求将达到172.5 万片，2020 年 12 英寸硅片 实际需求为 340.67 万片/月。为满足国内大硅片的需求，我国正积极布局大硅片的 生产。目前公布的大硅片项目已超过 20 个，预计总投资金额超过 1400 亿，到 2023 年 12 英寸硅片总规划产能合计超过 650 万片。

从国内硅片生产商来看，目前国内硅片生产商主要有上海新昇、中环股份、金瑞泓 等企业。上海新昇 12 英寸硅片产品已经通过华力微和中芯国际的认证，目前处于 国内领先地位。中环股份一期于 2019 年 2 月进行试生产 8 英寸硅片，7 月将进行 规模化投产；12 英寸功率硅片生产线将在 2019 年下半年进行设备安装调试。二期 将于 2020 年开工建设，投资 15 亿美元，建设两条 12 英寸生产线，月产能 35 万 片。

2.2 光刻胶

2.2.1 光刻原理

光刻是整个集成电路制造过程中耗时最长、难度最大的工艺，耗时占 IC 制造 50% 左右，成本约占 IC 生产成本的 1/3。光刻胶是光刻过程最重要的耗材，光刻胶的质 量对光刻工艺有着重要影响。

光刻是将图形由掩膜版上转移到硅片上，为后续的刻蚀步骤作准备。在光刻过程中， 需在硅片上涂一层光刻胶，经紫外线曝光后，光刻胶的化学性质发生变化，在通过 显影后，被曝光的光刻胶将被去除，从而实现将电路图形由掩膜版转移到光刻胶上。 再经过刻蚀过程，实现电路图形由光刻胶转移到硅片上。在刻蚀过程中，光刻胶起 防腐蚀的保护作用。

2.2.2 光刻胶分类

根据化学反应机理和显影原理的不同，光刻胶可以分为负性胶和正性胶。对某些溶 剂可溶，但经曝光后形成不可溶物质的是负性胶；反之，对某些溶剂不可溶，经曝 光后变成可溶的为正性胶。

从需求端来看，光刻胶可分为半导体光刻胶、面板光刻胶和 PCB 光刻胶。其中， 半导体光刻胶的技术壁垒最高。

2.2.3 光刻胶技术壁垒

光刻胶是半导体材料中技术壁垒最高的品种之一。光刻胶产品种类多、专用性强， 是典型的技术密集型行业。不同用途的光刻胶曝光光源、反应机理、制造工艺、成 膜特性、加工图形线路的精度等性能要求不同，导致对于材料的溶解性、耐蚀刻性、 感光性能、耐热性等要求不同。因此每一类光刻胶使用的原料在化学结构、性能上 都比较特殊，要求使用不同品质等级的光刻胶专用化学品。

光刻胶一般由 4 种成分组成：树脂型聚合物、光活性物质、溶剂和添加剂。树脂是 光刻胶中占比最大的组分，构成光刻胶的基本骨架，主要决定曝光后光刻胶的基本 性能，包括硬度、柔韧性、附着力、耐腐蚀性、热稳定性等。光活性物质是光刻胶 的关键组分，对光刻胶的感光度、分辨率等其决定性作用。

分辨率、对比度和敏感度是光刻胶的核心技术参数。随着集成电路的发展，芯片制 造特征尺寸越来越小，对光刻胶的要求也越来越高。光刻胶的核心技术参数包括分 辨率、对比度和敏感度等。为了满足集成电路发展的需要，光刻胶朝着高分辨率、高对比度以及高敏感度等方向发展。

2.2.4 光刻胶市场情况

目前全球光刻胶市场基本被日本和美国企业所垄断。光刻胶属于高技术壁垒材料， 生产工艺复杂，纯度要求高，需要长期的技术积累。日本的 JSR、东京应化、信越 化学及富士电子四家企业占据了全球 70%以上的市场份额，处于市场垄断地位。

光刻胶市场需求逐年增加，2018 年全球半导体光刻胶销售额 12.97 亿美元。随着 下游应用功率半导体、传感器、存储器等需求扩大，未来光刻胶市场将持续扩大。

由于光刻胶的技术壁垒较高，国内高端光刻胶市场基本被国外企业垄断。特别是高 分辨率的 KrF 和 ArF 光刻胶，基本被日本和美国企业占据。

国内光刻胶生产商主要生产 PCB 光刻胶，面板光刻胶和半导体光刻胶生产规模相 对较小。国内生产的光刻胶中，PCB 光刻胶占比 94%，LCD 光刻胶和半导体光刻 胶占比分别仅有 3%和 2%。

国内光刻胶需求量远大于本土产量，且差额逐年扩大。由于国内光刻胶起步晚，目 前技术水平相对落后，生产产能主要集中在 PCB 光刻胶、TN/STN-LCD 光刻胶等 中低端产品，TFT-LCD、半导体光刻胶等高技术壁垒产品产能极少，仍需大量进口， 从而导致国内光刻胶需求量远大于本土产量。

国内 PCB 光刻胶国产替代进度快，面板光刻胶和半导体光刻胶与国外相比仍有较 大差距。从技术水平来看，PCB 光刻胶是目前国产替代进度最快的，飞凯材料已经 在高端的湿膜光刻胶领域通过下游厂商验证；面板光刻胶进度相对较快，目前永太 科技 CF 光刻胶已经通过华星光电验证；半导体光刻胶目前技术较国外先进技术差 距较大，仅在 G 线与 I 线有产品进入下游供应链，北京科华目前 KrF（248nm）光 刻胶目前已经通过中芯国际认证，ArF（193nm）光刻胶正在积极研发中。

2.3 掩膜版

掩膜版（Photomask），又称光罩、光掩膜、光刻掩膜版、掩模版等，是下游行业 产品制造过程中的图形“底片”，是承载图形设计和工艺技术等知识产权信息的载 体。在光刻过程中，掩膜版是设计图形的载体。通过光刻，将掩膜版上的设计图形 转移到光刻胶上，再经过刻蚀，将图形刻到衬底上，从而实现图形到硅片的转移。 掩膜版是光刻过程中的重要部件，其性能的好坏对光刻有着重要影响。

目前中国大陆的平板显示行业处于快速发展期，对掩膜版行业的需求持续增加。根 据 IHS 统计测算，中国大陆平板显示行业掩膜版需求量占全球比重，从 2011 年的 5%上升到 2017 年的 32%。未来随着相关产业进一步向国内转移，国内平板显示 行业掩膜版的需求量将持续上升，预计到 2021 年，中国大陆平板显示行业掩膜版 需求量全球占比将达到 56%。

2.4 电子气体

电子气体是超大规模集成电路、平面显示器件、化合物半导体器件、太阳能电池、 光纤等电子工业生产不可缺少的原材料，它们广泛应用于薄膜、刻蚀、掺杂、气相 沉积、扩散等工艺。在半导体制造过程中，几乎每一步都离不开电子气体，其质量 对半导体器件的性能有着重要影响。

2.4.1 电子气体分类

纯度是电子气体最重要的指标，气体纯度常用的表示方法有两种：

 用百分数表示：如 99%，99.9%，99.99%，99.9999%等；

 用“N”表示：如 3N，5N，5.5N等，数目 N与百分数表示中的“9”的个数相 对应，小数点后的数表示不足“9”的数，如 5.5N表示 99.9995%。

根据气体纯度不同，气体可分为普通气体、纯气体、高纯气体及超高纯气体 4 个等 级。

半导体制造领域，一个硅片需要经过外延、成膜、掺杂、蚀刻、清洗、封装等多项 工艺，这个过程需要的高纯电子化学气体及电子混合气高达 30 多种以上，且每一 种气体应用在特定的工艺步骤中。

2.4.2 电子气体技术壁垒

电子气体的技术壁垒极高，最核心的技术是气体提纯技术。此外超高纯气体的包装 和储运也是一大难题。在半导体制造中，电子气体纯度每提升一个数量级，都会促 进器件性能的有效提升。

2.4.3 电子气体应用

在半导体行业中，电子气体作为不可或缺的原材料，在各个环节中都得到广泛应用， 如电子级硅的制备、化学气相沉积成膜、晶圆刻蚀工艺等过程，众多种类的气体都 起到了至关重要的作用。

电子级硅制备

电子级硅的制备采用西门子法还原法，在制备过程中用到的气体有 HCl 和 H2等， 发生的化学反应包括：

SiO2 C->Si CO2↑；Si HCl→SiHCl3 H2↑；SiHCl3 H2→Si HCl。

电子级硅对纯度有着极高的要求，目前纯度要求在 11N9 以上。未了得到电子级纯 度硅，制备过程中气体的纯度要求在 6N9 以上。目前国内 12 英寸 11N9 电子级硅 基本从日本进口。

化学气相沉积成膜

化学气相沉积（Chemical Vapor Deposition，CVD）是利用高真空下，气体混合发 生相关化学反应最终形成膜。典型的 CVD 成膜有二氧化硅绝缘膜制备和氮化硅绝 缘膜制备。

在二氧化硅绝缘膜制备中，SiH4是主要气体，采用 6N9 级别的 O2、N2O 作用辅助 气体。晶 圆加工 工艺中 生长二 氧化硅 （SiO2）绝 缘膜涉 及的化 学反应： SiH4 O2->SiO2 2H2↑；SiH4 N2O->SiO2 2N2 H2。

在 氮 化 硅 绝 缘 膜 制 备 中 ， 氮化硅(Si3N4) 绝 缘 膜 涉 及 的 化 学 反 应 有 ： 3SiH4 4NH3->Si3N4 12H2；3SiH2Cl2 4NH3->Si3N4 6HCl 6H2。

目前国内在建晶圆加工产线在制备半导体膜和绝缘层的过程中涉及的电子特种气 体包括 SiH4、SiCl4、SiHCl3、SiH2Cl2、AsCl3 等原料气体，以及 H2、HCl、O2、 N2O、NH3等反应气体。在国内半导体发展的过程中，实现 6N9 以上纯度的反应气 体存在较大市场空间。

晶圆刻蚀工艺

在硅基底刻蚀中，主要选用氟基气体，例如氟利昂-14（CF4），在此过程中需要刻 蚀部位的Si与CF4反应生成SiF4而除去，其化学反应式为：Si CF4 O2->SiF4 CO2。

氟利昂-116（C2F6）和氟利昂-23（CHF3）在刻蚀硅时容易产生聚合膜从而影响刻 蚀效果，但是在刻蚀 SiO2的时候不会出现此类现象，因此可用于 SiO2的刻蚀。同 时由于半导体 Si 薄膜存在各向同性的特点，刻蚀选择性差，因此后续开发中引入 氯基（Cl2）和溴基（Br2、HBr）作用，最终生成物中还包括 SiBr4和 SiCl4从而提 高选择性。

目前国内在建产线汇总涉及薄膜的气体包括 CF4、C2F6、CHF3、Cl2、Br2、HBr 和 CH2F2 等，但是此类刻蚀气体用量相对较少，刻蚀过程中需与相关惰性气体 Ar、 N2等共同作用实现刻蚀程度的均匀。

2.4.4 电子气体市场情况

随着集成电路制造产业的发展，全球集成电路用电子气体的市场规模也逐渐扩大。 2018 年全球集成电路用电子气体市场规模达到 45.12 亿美元，同比增长 15.93%。

电子气体纯度要求高，制备难度大，目前以美国空气化工、美国普莱克斯、德国林 德集团、法国液化空气和日本大阳日酸株式会社为首的五大气体公司控制着全球 90% 以上的电子气体市场份额。

2.5 湿化学品

湿化学品（Wet Chemicals）， 是微电子、光电子湿法工艺制程中使用的各种电子化 工材料。湿化学品在半导体领域主要应用于集成电路制造过程中的清洗和腐蚀步骤， 其纯度和洁净度影响着集成电路的性能及可靠性。

2.5.1 湿化学品分类

按应用领域划分，湿化学品主要应用于半导体、平板显示、太阳能以及 LED 等领 域。其中，半导体制造领域对湿化学品的要求最高，技术难度最大。

为了适应电子信息产业微处理工艺技术水平不断提高的趋势，并规范世界超净高纯 试剂的标准，国际半导体设备与材料组织（SEMI）将超净高纯试剂按金属杂质、 控制粒径、颗粒个数和应用范围等指标制定国际等级分类标准。

2.5.2 典型湿化学品制备

电子级硝酸

使用原料槽罐车将检测合格后的硝酸原材料输入原料罐，经过连续蒸馏塔、粗过滤系统、双级过滤系统和自动灌装系统等提纯加工、高纯检测等工艺后，按照产品规 格检测，合格后填充入库。

电子级氢氟酸

将合格的氢氟酸原料通过原料储槽输入蒸馏塔预经处理后，经过检验、过程产品检 测粗过滤、精过滤、自动灌成品检验等过程合格后由成品槽罐车运输入库。

电子级氨水

将检测合格后的氨水原材料输入粗过滤系统，将气体通过管路输送至吸收塔，经过 循环吸收后输入混配罐，按照过程产品检测合格后输入粗过滤系统双级过滤后输入 精过滤系统，检测合格后输入自动灌装系统灌装，按照最终产品要求检测合格后通 过水流包装线包装入库。

2.5.3 湿化学品市场情况

目前全球湿化学品的市场主要分为三大块：欧美企业、日本企业、以及韩国、中国 大陆和台湾地区企业。

 欧美企业：主要有德国巴斯夫（Basf）公司、美国 Ashland 公司、美国 Arch 化 学品公司、美国霍尼韦尔公司、AIR PRODUCTS、德国 E.Merck 公司、美国 Avantor Performance Materials 公司、ATMI 公司等。欧美企业占据全球 33%的 市场份额。

 日本企业：主要企业包括关东化学公司、三菱化学、东京应化、京都化工、日本 合成橡胶、住友化学、和光纯药工业（Wako）、 stella-chemifa 公司等。日本企 业占全球 27%的市场份额。

 韩国、中国大陆及台湾地区企业：三者占比总计 38%，其中韩国、台湾企业在生 产技术上具有一定优势，在高端市场领域与欧美、日本企业相比也有一定的竞争 力。中国大陆湿电子化学品企业距世界整体水平还有一定距离，近年来，包括格 林达在内的湿电子化学品企业持续技术创新，在个别领域已接近国际领先水平。

2.6 溅射靶材

溅射靶材是物理气相沉积（PVD）工艺步骤中所必需的材料，是制备薄膜的关键材 料。溅射工艺是利用离子源产生的离子，在真空中被加速形成告诉离子流，利用高 速粒子流轰击固体表面，使得固体表面的原子脱离靶材沉积在衬底表面，从而形成 薄膜。这个薄膜的形成过程称为溅射，被轰击的固体被称为溅射靶材。靶材是溅射 过程的核心材料。

2.6.1 靶材分类

溅射靶材种类繁多，依据不同的分类标准，可以有不同的类别。溅射靶材可按形状 分类、按化学成份分类以及按应用领域分类。

溅射靶材的应用领域广泛，由于应用领域不同，溅射靶材对金属材料的选择和性能 要求都有所不同。其中，半导体芯片对靶材的技术要求最高，对金属的纯度、内部 微观结构等都有极高的标准。

2.6.2 靶材制备方法

按生产工艺的不同，溅射靶材的制备可分为熔融铸造法和粉末冶金法。

熔融铸造法

熔融铸造法是制备磁控溅射靶材的基本方法之一，常用的熔炼方法有真空感应熔炼、 真空电弧熔炼和真空电子轰击熔炼等。高纯金属如 Al、Ti、Ni、Cu、Co、Ta、Ag、 Pt 等具有良好的塑性，直接在原有铸锭基础上进一步熔铸后，进行锻造、轧制和热 处理等热机械化处理技术进行微观组织控制和坯料成型。

与粉末冶金法相比，熔融铸造法生产的靶材产品杂质含量低，致密度高，但材料内 部存在一定孔隙率，需后续热加工和热处理工艺降低其孔隙率。

粉末冶金法

粉末冶金法是目前溅射靶材的主要制备方法，具有容易获得均匀细晶结构、节约原 材料、生产效率高等优点。通常，熔融铸造法无法实现难熔金属溅射靶材的制备。 对于熔点和密度相差较大的两种或两种以上的金属，采用普通的熔融铸造法，一般 也难以获得成分均匀的合金靶材。对于无机非金属靶材、复合靶材，熔融铸造法更 是无能为力，而粉末冶金法是解决制备上述靶材技术难题的最佳途径。

粉末冶金法制备靶材时，其关键在于：一是选择高纯、超细粉末作为原料；二是选 择能实现快速致密化的成形烧结技术，以保证靶材的低孔隙，并控制晶粒度；三是 制备过程严格控制杂质元素的引入。

2.6.3 靶材技术发展趋势

提高溅射靶材利用率

由于溅射离子不规则的作用关系，溅射靶材在溅射过程中容易产生不均匀的冲蚀现 象，从而造成溅射靶材的利用率普遍较低。近年来，通过改善溅射机台以及加强产 品研发，使得溅射靶材的利用率有所提高，但仍然有很大的提升空间。如何溅射靶 材利用率是今后靶材研究的一个重要方向。

精确控制溅射靶材晶粒晶向

当溅射靶材受到高速度能的离子束流轰击时，由于溅射靶材内部空隙内存在的气体 突然释放，造成大尺寸的溅射靶材微粒飞溅，这些微粒的出现会降低溅射薄膜的品 质甚至导致产品报废，例如在极大规模集成电路制作工艺过程中，每 150mm 直径 硅片所能允许的微粒数必须小于 30 个。怎样控制溅射靶材的晶粒，解决溅射过程 中的微粒飞溅现象成为溅射靶材的研发方向之一。

在溅射过程中，溅射靶材中的原子容易沿着特定的方向溅射出来，而溅射靶材的晶 向能够对溅射速率和溅射薄膜的均匀性产生影响，最终决定产品的品质，因此，获 得一定晶向的靶材结构至关重要。但要使溅射靶材内部获得一定晶向，存在较大的 难度，需要根据溅射靶材的组织结构特点，采用不同的成型方法，进行反复的塑性 变形、热处理工艺加以控制。

溅射靶材向大尺寸、高纯度化发展

溅射靶材的技术发展趋势与下游应用领域的技术革新息息相关，随着应用市场在薄 膜产品或元件上的技术进步，溅射靶材也需要随之变化。在下游应用领域中，半导 体产业对溅射靶材和溅射薄膜的品质要求最高，随着更大尺寸的硅晶圆片制造出来， 相应地要求溅射靶材也朝着大尺寸方向发展，同时也对溅射靶材的晶粒晶向控制提 出了更高的要求。溅射薄膜的纯度与溅射靶材的纯度密切相关，为了满足半导体更 高精度、更细小微米工艺的需求，所需要的溅射靶材纯度不断攀升，甚至达到 99.9999%（6N）纯度以上。

2.6.4 靶材市场情况

根据中国电子材料行业协会的统计， 2016 年全球溅射靶材市场规模113.6 亿美元， 其中平板显示领域市场规模 38.1 亿美元，占比 33.54%，半导体领域市场规模 11.9 亿，太阳能领域规模 23.4 亿美元。

在溅射靶材领域，美国、日本企业占据全球市场主要份额。溅射靶材是典型的高技 术壁垒行业，由于靶材起源发展于国外，高端产品被以美日为代表的国外企业所垄 断。日矿金属、霍尼韦尔、东曹、普莱克斯、住友化学、爱发科等占据全球靶材市 场主要份额。

国内溅射靶材行业虽然起步晚，但在国家政策和资金的支持下，目前已有个别龙头 企业在某些细分领域突破国外垄断，依靠价格优势在国内靶材市场占有一定份额。 国内溅射靶材企业主要有江丰电子、阿石创、有研新材等。其中，江丰电子的超高 纯金属溅射靶材产品已应用于世界著名半导体厂商的先端制造工艺，在 7 纳米技术 节点实现批量供货。

2.7 CMP 抛光材料

化学机械抛光（CMP，Chemical Mechanical Polishing）是集成电路制造过程中实 现晶圆表面平坦化的关键工艺。CMP 技术是使用效果最好，应用最广泛的平坦化 技术，同时也是目前实现全局平坦化的唯一技术。

CMP 工艺是机械抛光和化学抛光相结合的技术。单纯的机械抛光表面一致性好， 平整度高，但表面容易出现损失；化学抛光速率快，表面光洁度高，损失低，但表 面平整度差。CMP 工艺则两种抛光的完美结合，既可获得较为完美的表面，又可 得到较高的抛光速率，得到的平整度比其他方法高两个数量级。

CMP 工艺通过表面化学作用和机械研磨技术相结合实现晶圆表面的平坦化，其工 作原理是通过各类化学试剂的化学作用，结合纳米磨料的机械研磨作用，在一定压 力下被抛光的晶圆对抛光垫做相对运动，从而使得被抛光的晶圆表面达到高度平坦 化、低表面粗糙度和低缺陷的要求。

CMP 工艺过程用到的材料有抛光液、抛光垫、调节器等，其中抛光液和抛光垫是 最核心的材料，占比分别为 49%和 33%。

2.7.1 抛光液

抛光液的主要成分包含研磨颗粒、各种添加剂和水，其中研磨颗粒主要为硅溶胶和 气相二氧化硅。抛光液原料中添加剂的种类可根据实际需求进行配比，如金属抛光 液中有金属络合剂、腐蚀抑制剂等，非金属抛光液中有各种调节去除速率和选择比 的添加剂。

抛光液的核心技术是添加剂配方，这直接决定了最终的抛光效果。根据抛光的对象 不同，可以调整抛光液的配方，从而达到更好的抛光效果。目前，抛光液的配方是 各个公司的核心技术，也是抛光液的技术壁垒所在。

2.7.2 抛光垫

抛光垫粘附在转盘的上表面，它是在 CMP 中决定抛光速率和平坦化能力的一个重 要部件。为了能控制磨料，抛光垫通常用聚亚胺脂做成，因为聚亚胺脂有像海绵一 样的机械特性和多孔吸水特性。抛光垫中的小孔能帮助传输磨料和提高抛光均匀性。

抛光垫表面会变得平坦和光滑，达到一种光滑表面的状态，这种光滑表面的抛光垫 不能保存抛光磨料，会显著降低抛光速率。因此抛光垫要求进行定期修整来降低光 滑表面的影响。修整的目的是要在抛光垫的寿命期间获得一致的抛光性能。

CMP 技术中，在抛光垫的寿命期间，控制抛光垫的性质以保证重复的抛光速率是 一项最大的挑战。抛光速率是在平坦化过程中材料被去除的速度，单位通常是纳米 每分钟。

抛光垫的技术壁垒主要是沟槽的设计及提高使用寿命。沟槽使得抛光过程中的碎屑 更容易流走，从而得到更为平整的硅片表面。抛光垫由于是消耗品，所以提高使用 寿命能降低工艺成本。

2.7.3 CMP抛光材料市场情况

全球化学机械抛光液市场主要被美国和日本企业垄断，主要企业包括美国的 Cabot Microelectronics 、 Versum 和 日本 的 Fujifilm 等 。 其 中， 2017 年，Cabot Microelectronics 是全球抛光液市场的龙头企业，市占率最高，但已经从2000 年的 约 80%下降至 2017 年的约 35%。国内方面，在高端半导体领域用抛光液领域，安 集科技是龙头企业。公司已完成铜及铜阻挡层等不同系列 CMP 抛光液产品的研发 及产业化，部分产品技术水平处于国际先进地位。

在抛光垫方面，全球市场几乎被美国陶氏所垄断，陶氏占据了全球抛光垫市场约 79% 的市场份额。国外其他抛光垫生产商有美国的 Cabot Microelectronics、日本东丽、 台湾三方化学等。目前国内从事抛光垫材料生产研究的只有两家企业：鼎龙股份和 江丰电子。鼎龙股份目前是国内抛光垫研发和生产龙头企业，8 英寸抛光垫已经获 得国内晶圆代工厂订单，12 英寸抛光垫已经获得中芯国际的认证，2019 年上半年 也获得第一张 12 英寸抛光垫订单。江丰电子联合美国嘉柏微电子材料股份有限公 司，就抛光垫项目进行合作。

3. 国内半导体材料龙头企业（略，详见报告原文）

3.1 上海新昇半导体

上海新昇半导体科技有限公司是国内大硅片龙头生产商，成立于 2014 年 6 月，坐 落于临港重装备区内，占地 150 亩。新昇半导体第一期目标致力于在我国研究、开 发适用于 40-28nm 节点的 300mm 硅单晶生长、硅片加工、外延片制备、硅片分析 检测等硅片产业化成套量产工艺；建设 300 毫米半导体硅片的生产基地，实现 300 毫米半导体硅片的国产化，充分满足我国极大规模集成电路产业对硅衬底基础材料 的迫切要求。

3.2 中环股份

中环股份致力于半导体节能产业和新能源产业，是一家集科研、生产、经营、创投 于一体的国有控股高新技术企业，拥有独特的半导体材料-节能型半导体器件和新能 源材料-高效光伏电站双产业链。公司主导产品电力电子器件用半导体区熔单晶硅 片综合实力全球第三，国外市场占有率超过 18%，国内市场占有率超过 80%；光 伏单晶研发水平全球领先，先后开发了具有自主知识产权的转换效率超过 24%的高 效 N型 DW 硅片，转换效率达到 26%、“零衰减”的 CFZ-DW（直拉区熔）硅片。 单晶晶体晶片的综合实力、整体产销规模位列全球前列，高效 N型硅片市场占有率 全球第一。

3.3 强力新材

公司是一家以应用研究为导向，立足于产品自主研发创新的高新技术企业，专业从 事电子材料领域各类光刻胶专用电子化学品的研发、生产和销售及相关贸易业务。 公司主要产品为光刻胶专用化学品，分为光刻胶用光引发剂（包括光增感剂、光致 产酸剂等）和光刻胶树脂两大系列。

公司的产品按照应用领域分类，主要有印制电路板（PCB）光刻胶专用化学品（光 引发剂和树脂）、液晶显示器（LCD）光刻胶光引发剂、半导体光刻胶光引发剂及 其他用途光引发剂四大类。

3.4 容大感光

经过多年的发展，公司已逐步形成了 PCB 感光油墨、光刻胶及配套化学品、特种 油墨三大系列多种规格的电子化学产品。

公司 PCB 油墨产品以感光油墨为主，主要应用于 PCB 领域，按用途不同又可分为 PCB 感光线路油墨、PCB 感光阻焊油墨和其他油墨等。公司的 PCB 感光线路油墨 具备以下特点：感光速度快、解像度高、附着力好、抗电镀、抗蚀刻性好、容易褪 膜等特点；公司的 PCB 感光阻焊油墨除具备常规性能外，还有工艺使用宽容度大、 耐热冲击性好、批次稳定性高等特点。

公司的光刻胶产品主要包括紫外线正胶、紫外线负胶两大类产品以及稀释剂、显影 液、剥离液等配套化学品，主要应用于平板显示、发光二极管及集成电路等领域。

公司的特种油墨产品主要用于触摸屏、视窗玻璃、智能手机等产品的精密加工领域。

公司经过多年的自主研发和实践积累，掌握了树脂合成、光敏剂合成、配方设计及 制造工艺控制等电子感光化学品核心技术。

3.5 晶瑞股份

苏州晶瑞化学股份有限公司 2001 年 11 月注册成立，位于苏州市吴中经济开发区澄 湖东路，是一家生产销售微电子业用超纯化学材料和其他精细化工产品的上市企业。 2019 年 7 月 31 日，晶瑞股份发布公告称，公司已与安徽省精细化工产业有机合成 基地管理委员会（以下简称“安徽精细化工管理委员会”）签署了项目投资协议书， 拟在安徽省精细化工产业基地投资建设年产5.4 万吨微电子材料及循环再利用项目， 项目计划总投资额约 2 亿元。其中一期投资额为 1 亿元，项目用地面积约为 58 亩。

3.6 北京科华

北京科华微电子材料有限公司是一家中美合资企业，成立于 2004 年，是一家产品 覆盖 KrF（248nm）、I-line、G-line、紫外宽谱的光刻胶及配套试剂供应商与服务商， 也是集先进光刻胶产品研、产、销为一体的拥有自主知识产权的高新技术企业。

科华微电子拥有中高档光刻胶生产基地：2005 年，建成百吨级环化橡胶系紫外负 性光刻胶和千吨级负性光刻胶配套试剂生产线；2009 年 5 月，建成高档 G/I 线正胶 生产线（500 吨/年）和正胶配套试剂生产线（1000 吨/年）；2012 年 12 月，科华 微电子建成 248nm 光刻胶生产线。

3.7 清溢光电

深圳清溢光电股份有限公司创立于 1997 年 8 月，位于有“南中国的硅谷”之称的 深圳市高新技术产业园区，由清溢精密光电（深圳）有限公司整体改制而来，注册 资本为 2 亿元人民币，主要从事掩膜版的研发、设计、生产和销售业务，是国内成 立最早、规模最大的掩膜版生产企业之一。

3.8 路维光电

路维光电股份有限公司是高科技、高附加值、高技术密集型企业，总部位于深圳市南山区科技园。公司自 1997 年成立至今一直致力于各类掩膜产品的专业生产，在 中国掩膜版行业拥有 20 年显著的技术及行业优势，集研发、生产、销售于一身， 是国内首家上市光刻掩膜版国家级高新技术企业。

……

（报告观点属于原作者，仅供参考。报告来源：申港证券）

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