半導體材料國產化，路在何方？

出品 | 5GAI產業研習社

作者 | 劉惠佳 | 北京大學

排版 | 郭旭 | 北京工商大學

觀點：

1、半導體制造材料行業壁壘高，九成以上的市場份額集中在五大硅片製造商，我國在該領域相對薄弱；

2、受《瓦森納協定》限制以及日本防疫舉措影響，我國半導體材料供應將受到制約，國產化進程須加速；

3、把握5G基建、物聯網普及所帶來的市場增量，並將這部分收益轉化為大尺寸、先進製程的研發投入，是實現硅片國產化的關鍵；

4、半導體材料細分領域國產化進程參差不齊，將分梯隊，分領域，由各領域龍頭企業引領，逐步實現國產化替代；

5、2018年第二、三代半導體材料使用佔比僅為5%，在推動化合物半導體使用佔比的前提下，可以考慮將化合物半導體材料作為半導體材料國產化替代的另一切入點。

01

半導體制造材料行業集中度高，國產技術薄弱

在自然界中存儲量豐富的硅元素，具備易開採、性質穩定、容易提純、成本低等優良特性，21世紀取代鍺成為主流的半導體材料。對於硅片製造領域，主要存在技術、認證、設備和資金四大壁壘。

市場佔有率角度，2018年全球前五大硅片製造商信越化學、勝高科技、環球晶圓、韓國LG和Silitronic的市場佔有率分別為27.58%、24.33%、16.00%、10.16%和14.22%，合計92.29%，中國大陸龍頭企業中環股份和硅產業集團市場佔有率僅為3.00%；其中，技術含量要求更高的12英寸大硅片的五大廠商市佔率分別為29.80%、26.30%、17.10%、10.66%和11.30%，合計95.16%；中國大陸企業8英寸、12英寸幾乎全依賴進口。結合技術、認證、設備和資金四大壁壘，硅片製造行業具備高集中度的特徵。

細分半導體制造材料角度，截至2018年，大尺寸硅晶片幾乎全部依賴進口，光刻膠、CMP拋光材料、濺射靶材等材料對外依賴度達80%以上，電鍍液、超純試劑則實現了小部分的國產替代。總體而言，半導體制造材料領域國產技術十分薄弱。

02

國內半導體材料供給將受限

2020年2月23日，據日本共同社的報道，美國及日本等42個加入《瓦森納協定》的國家擴大了協定的管制範圍，該輪修訂增加了兩條關於半導體的限制：一是新增了光刻計算軟件的限制。瓦森納協議中過往一直就存在著對最先進的光刻機設備的管制，這也是中國半導體設備領域中，光刻機一直完全零進展的核心原因。此次新修訂除了光刻機之外，還新增了對光刻機計算軟件的限制；二是限制了12英寸（300mm）硅片切割、研磨、拋光等方面的技術管制。

由於我國半導體制造材料對外依賴度高，此次《瓦森納協定》的修訂可能將造成國產半導體材料發展的瓶頸。

在半導體制造過程包含的 19 種核心材料中，日本市佔率超過 50%份額的材料就佔到了 14 種，在全球半導體材料領域合計佔有率66%，處於絕對領先地位。北京時間4月16日，日本新冠確診病例累計9184例，日本首相安倍晉三宣佈，全國進入為期一個月的緊急狀態直至5月6日。

隨著日本防控措施的深入落實，將對半導體材料的運輸產生影響，包括中國在內的受供方也將受到波及。

《瓦森納協定》的修訂，疊加半導體材料主供應地日本的疫情影響，我國半導體材料的供給將受到制約，國產化進程亦將被迫加速。

03

把握5G基建、物聯網普及所帶來的市場增量，是實現硅片國產化的關鍵

目前，我國國產技術較為成熟的硅片集中在6英寸和8英寸，12英寸技術較為薄弱。

從應用領域來看，6英寸硅片製程對應的應用領域包括MOSFET功率器件、IGBT等、MEMS、分立器件，其中分立器件和MEMS應用在物聯網領域應用佔比高；8英寸硅片製程對應應用領域汽車MCU芯片、基站通信設備、物聯網MCU芯片、射頻芯片涉及物聯網和5G基建。

對6英寸硅片市場，國內企業應該把握物聯網時代國內下游需求紅利，搶佔更多市場份額；對8英寸市場，以中環股份、硅產業集團作為突破點，依靠國家大基金、戰略合作等方式儘快建立起MCU芯片、基站通信設備和射頻芯片的市場優勢和技術優勢，

04

國產化將通過分梯隊、分領域逐步實現

根據我國半導體材料細分產品競爭力及國產化進度，中國半導體材料產業分為三大梯隊：

第一梯隊中，江豐電子的部分靶材產品已通過臺積電、格羅方德、海力士等世界著名半導體廠商的認證並批量供貨；鼎龍股份的CMP材料12英寸部分製程已通過客戶驗證；江化微溼電子化學品具備G4-G5級產品生產能力，與晶瑞股份正逐步實現溼電子化學品的國產替代。

第二梯隊中，硅產業集團率先實現了300mm（12英寸）半導體的規模化銷售，打破了我國300mm（12英寸）半導體國產化率幾乎為0的局面；華特氣體我國唯一通過 ASML 公司認證的氣體公司，亦是全球僅有的上述Ar/F/Ne、Kr/Ne、Ar/Ne 和 Kr/F/Ne 4 種產品全部通過其認證的四家氣體公司之一。

第三梯隊中，以飛凱材料、容大感光為代表的國內企業也在攻克光刻膠等電子化學產品生產過程中。

從目前的國產化進程來看，第一梯隊＞第二梯隊＞第三梯隊。國產化的實現也將遵循梯隊的順序，由各領域龍頭企業引領進程，分梯隊，分領域逐步完成國產化替代的目標。

圖3：半導體材料國產三大梯隊

05

第二、三代半導體材料可作為實現國產化的另一切入點

2018年，半導體器件襯底材料硅佔比95%，化合物半導體佔比5%。化合物半導體即第二、三代半導體材料砷化鎵、氮化鎵和碳化硅。其應用場景包括遠距離智能手機；基站通信設備、微波中繼器、衛星通信、新能源交通、軌道交通、發電與配電高壓、高頻、大電流等高規格功率器件應用，在新基建大熱的背景下，新型半導體材料具有較大市場空間。

以北方華創為例，其具備成熟的磊晶技術（一種用於半導體器件製造過程中，在原有晶片上長出新結晶，以製成新半導體層的技術製造化合物半導體是尤其重要）。在推動化合物半導體使用佔比的前提下，可以考慮在化合物半導體材料實現硅製造的彎道超車。

06

總結

半導體材料製造行業集中度較高，行業壁壘堅實，同時又受到美、日等國家的技術封鎖。儘管國家大基金一期、二期先後落地，為半導體材料的國產化提供了良好的政策環境和資金支持，但半導體材料產業鏈是以技術為核心，以需求為導向的產業鏈，加速國產化進程並不是僅僅依靠政策和資金的支持一朝一夕就能完成的。

實現半導體材料國產化替代，技術發展和人才培養是先決條件，把握5G、物聯網時代的需求紅利是關鍵機遇，以第二、三代材料作為突破口是戰略選擇。半導體國產化道路上的每一步，我們任重而道遠。

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關鍵字: 物聯網 日本