01產業鏈全景圖
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02 半導體材料
如果把半導體產業鏈看作一棟大樓的建造過程,那么上游的材料和設備就是奠基的磚瓦與工具。
按應用環節劃分,半導體材料主要分為兩大陣營:用于前端晶圓制造的“骨架材料”,如硅片、電子氣體、光刻膠、靶材等;以及用于后端封裝環節的“外圍輔料”,比如引線框架、封裝基板、鍵合絲等。
兩者共同支撐起芯片從誕生到封裝的完整旅程。
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02-1、行業整體規模及格局
全球半導體材料市場從2001年到2024年整體呈波動上行,晶圓制造材料和封裝材料的規模都保持上升趨勢,其中晶圓制造材料一直占大頭,凸顯了它在產業鏈里的核心地位。
從年度增速來看,不同周期起伏明顯:受下游需求、技術迭代和產能擴張影響,2021年和2022年增速一度沖高,但2023年明顯回落,2024年有所反彈。
整體上,半導體材料行業呈現周期性特征,其漲跌與全球半導體產業的景氣度高度相關。
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我國半導體材料已實現重點領域的基本布局,但產品仍以中低端為主,高端市場仍由外資主導,國產替代的戰略需求十分緊迫。
目前,硅片、光刻膠等高端材料的國產化率依然較低,而壁壘相對較低的封裝材料國產化率已較高。
未來,半導體材料行業需持續突破關鍵領域的國產化瓶頸,通過外延并購整合資源,打造平臺型企業,實現跨越式發展。
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根據SEMI的數據,全球半導體材料市場中,晶圓制造材料占了六成多(62.8%),封裝材料占37.2%。
細分來看,前道的硅片和后道的封裝基板是最大的兩塊,分別占到整個半導體材料市場的22.9%和14.9%。簡單說,制造環節的材料比封裝環節更值錢,而硅片和封裝基板是各自環節的“大頭”。
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下面,介紹半導體材料的五大核心:硅片、電子特氣、光刻膠、掩模版、濕電子化學品。
03 半導體--硅片
硅片是制造芯片的“地基”。你可以把它想象成一張極其光滑、純凈的圓形薄片,所有的晶體管和電路都要在這張“白紙”上繪制。
它由普通沙子(二氧化硅)經過提純、熔煉、拉成單晶硅棒,再像切火腿一樣切成薄片并拋光而成。
硅片的尺寸越大,一次能造的芯片就越多,成本也越低。目前主流是12英寸(300mm),用于電腦、手機的CPU和內存等高端芯片。沒有硅片,就沒有現代電子產品的“大腦”。
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12英寸硅片主要用在90納米以下的先進制程,像CPU、GPU這類高端芯片都離不開它;8英寸硅片則更多用于90納米以上的成熟制程,常見于功率器件、電源管理芯片、MEMS等領域。
目前行業正朝著12英寸大尺寸方向演進,但8英寸硅片憑借其成本優勢和成熟的生態,依然保有重要地位。
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03-1、行業規模及格局
全球半導體硅片市場高度集中,基本被日本、德國、韓國和中國臺灣地區的幾大龍頭壟斷。中國大陸這邊,滬硅產業是規模最大的選手,也是國內率先實現300mm硅片量產和銷售的企業。
從競爭格局看,國內廠商目前主要還集中在低端市場,高端領域依然由海外巨頭把控,行業整體競爭激烈。上游國產供應商議價能力相對較強,替代品威脅較小。
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市場規模方面,中國半導體硅片市場從2019年的77.1億元增長到2023年的123.3億元,年均復合增速12.45%,2024年預計達到131億元左右。
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03-2、核心邏輯與數據
當前海外兩大硅片巨頭(SUMCO、環球晶圓)股價已大幅反彈,反映出AI需求拉動下終端稼動率提升,硅片價格從低位進入修復通道。
國內市場方面,隨著國內長鑫、長存等存儲大廠擴產,以及AI、HBM、硅光帶動高端SoC特色硅片需求增長,具備12英寸重摻硅片、SOI硅片量產能力的公司將獲得顯著的估值重估空間。
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04半導體--電子特氣
電子氣體在工業生產中用途很廣,但狹義上特指半導體制造用的特種氣體。它可以分成電子大宗氣體和電子特種氣體,后者純度更高或者有專門用途,是芯片制造中的關鍵耗材。
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從硅片制造到刻蝕、摻雜,幾乎每一步都離不開它。上游是原料和設備,下游覆蓋集成電路、顯示面板、光伏等領域。
可以說,電子特氣是附加值最高的工業氣體品種之一,也是現代電子工業的“隱形糧食”。
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04-1、市場格局
電子特氣的市場正在持續擴容,2023年國內規模已做到249億元,隨著集成電路和面板產業拉動,2024年達262.5億元。
但國產化率依然偏低,2020年只有14%,能生產的品種也僅占兩成左右,在本土市場的份額才12%。
按照目前的節奏【2024預測】,到2025年國產化率有望提升至25%。這是一個典型的“蛋糕在變大,本土玩家分得還太少”的格局。
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中國電子特氣市場基本被四家海外巨頭包攬:空氣化工占25%,林德氣體23%,液化空氣22%,太陽日酸16%,四家合計86%,剩下的14%由其他企業分食。這個行業集中度極高,格局相當穩固,新玩家想擠進去并不容易。
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04-2、核心邏輯與數據
關鍵數據:外資企業在國內電子特種氣體市場占據88%的份額,壟斷地位突出。國內集成電路領域電子特氣國產化率已從10年前不足10%攀升至2025年的約25%。
04-3、產業推演與定價邏輯:
電子特氣的增長邏輯是“AI驅動存儲超級周期+3D NAND/HBM技術迭代+國產存儲擴產”的三重共振。
隨著制程向3nm、2nm演進,對特氣的純度(向10N超高純級別沖擊)和混配精度要求急劇提升。
國內企業正從單純的“賣產品”向提供全流程一體化供氣服務(TGM模式)轉型,能夠提供“氣體+設備+服務”一站式解決方案的本土供應商將獲得更高的客戶粘性與盈利穩定性。
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05半導體--掩模版
半導體掩模版可以理解為芯片制造的“照相底片”或“投影膠片”。工程師設計好的電路圖,被制作在一塊高純度石英板上,形成透光與遮光的圖案,光刻機就像投影儀一樣,把這個圖案縮小并反復曝光到晶圓上,一層層造出復雜的芯片內部電路。
半導體掩模版分石英和蘇打兩種。
石英版好比精密儀器的鏡頭,透光好、熱膨脹低、精度高,專門用于功率芯片、MEMS這類高端場景,但價格也貴。
蘇打版則是經濟適用型,熱了容易變形、精度稍遜,但成本低,中低端芯片、電路板、觸控屏用它就夠了。
一個走高端路線,一個主打性價比,共同撐起了光刻工藝的基礎。
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05-1、市場及格局
全球掩模版市場這幾年像個過山車。2020年到2024年,規模從44億美元漲到55億美元,2021、2022年增速都超過10%,跑得挺快。但2023年一腳急剎車,增速跌成負數,被半導體周期調整和資本開支收緊拖累了。
好在2024年又回到4%的正增長,AI算力和先進制程開始撐起需求。短期顛簸難免,長期向上的慢牛趨勢沒變。
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可以說,沒有高精度的掩模版,就造不出高精尖的芯片。
掩模版的技術壁壘極高,高端市場長期被美日巨頭壟斷;國內如龍圖光罩、清溢光電、路維光電等廠商正加速追趕,在成熟制程和顯示面板領域逐步實現國產替代。
掩模版市場基本被前五家玩家把持,合計占了86%以上的份額。Photronics以24.1%排第一,SKE以20.9%緊隨其后,HOYA以17.1%排在第三,LG-IT和清溢光電分別占15%和8.9%,剩下的DNP和其他企業分食不足一成。整個行業的集中度非常高,頭部的幾個巨頭幾乎畫出了全部版圖。
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05-2、核心邏輯與數據
關鍵數據:芯片制程越先進,光刻層數越多,10納米以下節點單芯片設計所需掩模版數量已增至45-55層。中國半導體光掩模版整體國產化率約為10%,高端(28nm及以下)僅為3%。
05-3、產業推演與定價邏輯:
掩模版行業的最新變化在于,芯片設計公司出于信息安全考慮,越來越傾向于將版圖交給獨立第三方掩模版廠商生產,第三方市場份額將持續增加。
當前40nm-28nm制程掩模版市場呈現“高需求、低供給”特征,國內大型晶圓廠紛紛擴產成熟制程,這為國內掩模版企業提供了極佳的切入窗口和產能消化保障
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06半導體--光刻膠
光刻膠好比是芯片光刻工藝里的“復印機墨粉”。它通過光化學反應,把掩膜版上的電路圖精確“復印”到晶圓上,是微細加工的關鍵耗材。
光刻膠的工作原理其實很像一臺高精度的投影儀。光線穿過印有電路圖案的掩模版,投射到涂有光刻膠的硅片上,再經過曝光、顯影等步驟,就把微細的電路圖“洗”了出來。整個過程需要光源、透鏡和掩模版的默契配合,最終在晶圓上實現圖案的精確復制。
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根據下游應用,光刻膠分為PCB、平板顯示和半導體三類,其中半導體光刻膠門檻最高。按曝光波長從長到短,又分為g線、i線、KrF、ArF到最先進的EUV,波長越短,能做的制程節點就越先進。
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它的上游原材料主要是樹脂、單體和光引發劑,成本占比分別為50%、35%和15%,樹脂是絕對的大頭。
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06-1、市場規模及格局
全球顯示用光刻膠的產值曲線像坐了一次小型過山車。2020年87.7億元起步,2021年沖高到96.9億元;2022、2023年連續兩年下滑,跌至88.5億元;2024年強力反彈至97.3億元,同比漲10%。
此后行業進入平穩上行通道,2025年預計107.5億元,到2030年緩慢爬升至116.3億元。短期波動不改長期升勢,2024年是這一輪周期的關鍵拐點。
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全球半導體光刻膠市場分化明顯:g/i線市場,東京應化占25.2%,杜邦19.1%,住友化學15.7%;ArF市場,JSR以24.9%領先,信越化學21.8%,東京應化15.8%;
KrF市場,東京應化以31.4%居首,信越化學21.9%,JSR20.9%。技術壁壘最高的EUV領域,東京應化一家獨大,份額高達51.8%。整體看,日本企業在高端光刻膠市場占據技術和份額的絕對優勢。
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06-2、核心邏輯與數據
關鍵數據:國產化率呈現極端的結構性差異:G/I線約30%-40%,KrF約3%-8%,ArF不足1%-3%,EUV為0%。
日本企業主導全球70%市場,在先進制程(ArF/EUV)領域市占率超80%。2024年中國大陸從日本進口光刻膠占進口總額的60%以上。
06-3、產業推演與定價邏輯:
光刻膠的投資邏輯正在發生質變。過去晶圓廠替換意愿低,但現在基于供應鏈安全訴求,光刻膠的客戶端驗證周期已從2019年前的3年以上大幅縮短至當前的1-1.5年。
目前國內頭部企業已有數款ArF/KrF膠實現批量供應并獲重復訂單。當前市場對光刻膠板塊的定價仍停留在“研發概念”階段,一旦國內頭部廠商在核心晶圓廠的ArF膠份額獲取速度超預期,將帶來巨大的業績與估值雙擊。
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07半導體--濕電子化學品
濕電子化學品可以理解為芯片制造過程中的“高純藥劑”或“精密清洗劑”。它在半導體生產中的作用主要有兩個:
清洗:芯片制作過程中,晶圓表面不能有一丁點灰塵、金屬離子或有機物雜質。濕電子化學品就像“特效洗潔精”,能把它們徹底清除干凈。
刻蝕:需要“挖”掉某些薄膜時,用它進行化學腐蝕,形成精細的電路溝槽。
最核心的要求是超高純度(雜質含量在十億分之一甚至萬億分之一級別),因為任何微小的污染都可能導致芯片報廢。
它如同芯片制造的“血液”,貫穿從硅片清洗、光刻顯影到最終封測的多個環節。沒有它,就很難造出高良率的高端芯片。
具體有如下的分類:
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07-1、市場規模及格局
全球濕電子化學品市場正在穩步擴張。
2021年全球規模接近600億元,三大主力下游集成電路、顯示面板和光伏共消耗了458萬噸。到2025年,全球市場將增長至785億元。中國作為重要市場,2021年規模約159億元,用量214萬噸;到2025年,規模有望沖上270億元,用量接近370萬噸。
這就像產業里的“耗材暗河”,規模跟著半導體和新能源的景氣度同步上漲。
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格局方面,全球濕電子化學品市場基本被歐美日巨頭把持。德國巴斯夫、美國陶氏杜邦、日本關東化學等綜合化工龍頭,幾乎壟斷著全球頂尖芯片制造的供應,形成穩固的“三足鼎立”格局。
國內市場則是分層鮮明的追趕格局。中國企業正沿著“光伏 → 顯示面板 → 集成電路”的路徑梯度突破,并已在光伏領域實現了接近100%的國產化。
而在技術要求最高的集成電路領域,盡管國產化率仍不足一半(約50%),且高端產品尚依賴進口,但以晶瑞電材、江化微、格林達、安集科技為代表的國內企業,已在部分通用產品上站穩腳跟,并向高端市場發起沖擊。
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07-2、核心邏輯與數據
濕電子化學品行業呈現“低端過剩、高端短缺”的結構性特征。目前國內主流供應仍停留在SEMI G2-G3標準,但頭部廠商已具備生產G4、G5標準部分品類的能力。
隨著晶圓制造工藝從平面向3D立體化演進,單位晶圓對濕電子化學品的消耗量將大幅增長。具備G5級高純產品量產能力且能提供本土化快速響應服務的企業,將充分享受先進制程擴產帶來的紅利。
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