半导体材料技术 pdf 半导体材料专题报告：国产化排头兵，湿电子化学品未来可期

发布时间 : 2024-10-05

作者 : 小编

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半导体材料专题报告：国产化排头兵，湿电子化学品未来可期

（报告出品方/作者：华创证券，张文龙、冯昱祺）

一、湿电子化学品：以纯度立足的半导体产业核心产品

（一）湿电子化学品简介

湿电子化学品，又称超净高纯试剂或工艺化学品，是指主体成分纯度大于 99.99%，杂质离子和微粒数符合严格要求的化学试剂，是重要的晶圆制造材料之一，2020 年市场规模占比 4%。主要以上游硫酸、盐酸、氢氟酸、氨水、氢氧化钠、氢氧化钾、丙酮、乙醇、异丙醇等为原料，经过预处理、过滤、提纯等工艺生产得到的高纯度产品。

下游应用主要为光伏太阳能电池、平板显示和半导体三大领域，主要应用在集成电路制造的清晰、蚀刻、掺杂、显影、晶圆表面处理、去膜、去光刻胶等工序中。

按照用途主要可以将湿电子化学品分为通用化学品和功能性化学品两类。其中通用化学品以高纯溶剂为主，例如过氧化氢、氢氟酸、硫酸、磷酸、盐酸、硝酸等；功能性化学品指通过复配手段达到特殊功能、满足制造中特殊工艺需求的配方类或复配类化学品，主要包括显影液、剥离液、清洗液、蚀刻液等。

常用的湿电子化学品以通用化学品为主，占比达到 88%，其中过氧化氢、氢氟酸和硫酸需求占比排名前三，占比分别达到 16.7%、16%和 15.3%；功能性化学品中主要为显影液和 MEA 等极性溶液，占比达到了 4.3%和 3.2%。

由于电子产品的制作过程中有极高的规格要求，细微的污染或是不纯净都会导致精细的半导体材料的成品率、电性能和可靠性受到严重的影响。随着集成电路的不断发展，超净高纯试剂必须与之同步发展，一代的微细加工技术需要一代的超净高纯试剂与之配套，不断的更新换代，才能适应集成电路生产化的需要。

随着对集成电路线宽的要求越来越密集，其对湿电子化学品的要求越来越高，例如有害例子含量已经从 10 -6（ppm）向 10 -9（ppb）、10 -12（ppt）发展。国际半导体设备和材料组织（SEMI）在 1975 年制定了国际统一的超净高纯试剂标准。

20 世纪 60 年代以后，电子工业、核工业、航天工业等高新技术领域快速发展，产品对电子材料的要求越来越高，我国湿电子化学品的发展可以分为 3 个阶段：20c70s 中期-2005 年初期发展阶段，2006-2009 年的规模化发展阶段，以及 2010 年后的大规模快速发展阶段。

湿电子化学品处在一般工业原料和特殊应用化工材料之间，作为常规生产线之外的必需辅助材料，俗称“工业味精”，应用在平板显示、半导体以及光伏太阳能的加工过程中。在对于湿电子化学品进行制备时主要有三大方面需要严苛的技术或工艺。

（二）核心壁垒：超净、高纯和功能性复配技术

纯化技术是行业立足根本，混配工艺成就企业发展的瓶颈。对应于湿电子化学品中通用化学品和功能性化学品的分类，湿电子化学品的制备有相应的纯化工艺以及混配工艺。纯化工艺是使得化学产品达到有关产品标准的核心保证，而混配工艺则是为满足客户特定需求而在纯化产品上继续加工。

纯化工艺的核心是提纯技术和对于质量进行控制的分析检测技术，混配工艺的核心在于混配的配方。纯化和混配主要涉及的工艺基本为精密控制下的物理反应过程，较少涉及化学反应过程。

（1）提纯工艺： 超高纯试剂制备的关键在于控制并达到其所要求的杂质含量和颗粒度。目前，国际上普遍使用的超净高纯试剂提纯工艺有十余种，用于不同成分、不同要求的超净高纯试剂的生产。主要的方法有蒸馏和精密分馏、离子交换、分子筛分离、气体吸收和超净过滤。

（2）分析检测技术： 超净高纯化学试剂质量控制的关键技术，根据不同的检测需要，可分为颗粒分析测试技术、金属杂质分析测试技术、非金属分析测试技术。

①IC 制作技术的不断发展对超净高纯试剂中的颗粒要求越来越严，所需控制的粒径也从 5μm 到 1、0.5、0.2、0.1μm，颗粒的测试技术从早期的显微镜法、库尔特法、光阻挡法发展到激光光散射法。

②对于金属以及非金属杂质含量的要求也从原来的 10 -6 级发展到超大规模集成电路的 10 -9，再到极大规模集成电路的 10 -12。随着 IC 技术向亚微米及深亚微米方向的发展， ICP-MS 法已成为金属杂质分析测试的主要手段。

③非金属杂质的分析测试最常使用的是离子色谱法，根据被测的离子半径和所带电荷不同，在分离柱上得到分离，然后经过抑制柱去除洗脱液的导电性，采用电导检测器测定Cl−、NO3 −、SO4 2−、PO4 3−等离子。

（3）混配工艺： 满足下游客户对湿电子化学品功能性要求的关键工艺技术。混配工艺的关键在于配方，配方的获取需要企业有丰富的行业经验，通过不断的调配、试验、试制及测试才能完成。具体的制作主要是将公司纯化成品经过检测后，再进行过滤、精密混配等重要工艺完成。

（三）市场规模和格局：国内市场规模突破 100 亿元，增速远高于全球

湿电子化学品作为“工业味精”处在上下产业链的中间加工过程，并非为某一种物质的直接原材料，而是作为一种损耗品参与到产业链的生产之中。湿电子化学品的上游原料是上游硫酸、盐酸、氢氟酸、氨水、氢氧化钠、有机物等基本工业原料。经过多年的发展，我国化学工业体系已经较为完善、成熟。另一方面，湿电子化学品制造由于需要较高的技术与工艺水平，具有较高的附加值。

2020 年全球湿电子化学品市场规模为 50.8 亿美元，近 5 年 CAGR 为 4.3%， 2019 年，全球下游需求量合计 327 万吨，其中半导体需求量达到 134 万吨（占比 41%），显示面板需求量达到 116 万吨（占比 35%），光伏产业需求量达到 77 万吨（占比 24%）。

行业集中度较高，从供应角度看，全球供应地区仍以产业早期转移源头地区为主，包括欧美地区、日本、韩国和中国，2019 年市场份额合计达到 98%。主要企业包括德国巴斯夫、美国亚什兰化学、Arch 化学，日本关东化学、三菱化学、京都化工、住友化学、和光纯药工业，中国台湾鑫林科技，韩国东友精细化工等，根据新材料在线数据，以上公司全球市场份额达到 80%以上。

2019 年，中国湿电子化学品市场规模突破 100 亿元，受益于全球半导体和面板显示制造环节产业链转移，中国市场增速远高于全球增速，2015-2019 年 CAGR 为 16.7%。与全球情况不同，中国下游以显示面板需求量达到 45.7 万吨（占比 37%），半导体需求量 41.5 万吨（占比 41%），太阳能电池需求量 24.1 万吨（占比 22%）。

中国大陆市场集中度较低，湿电子化学品生产企业共有 40 余家，具有规模化的企业有 30 余家，各公司产量较小，按照销售规模计算，湿电子化学品龙头公司江化微和格林达，2019 年市占率仅为 4.8%和 5.1%。大陆企业大致分为三类，第一类是以江化微、格林达和江阴润玛为代表的湿电子化学品专业供应商，主营业务以湿电子化学品为主，产品种类丰富且毛利率较高；第二类是以晶瑞电材和飞凯材料为代表的电子材料平台型企业，以泛半导体业务为主，具有客户导入优势；第三类是以巨化股份和滨化股份为代表的大化工企业，湿电子化学品品种较少，营收占比较小，与其他业务有产业链协同效应，在原料方面具有相对优势。

行业具有天然的区域性约束，围绕下游产业布局。 湿电子化学品对于产品纯度、洁净度有很高的要求，长途运输不利于品质保证，且易产生较昂贵的运输成本，因此湿电子化学品企业往往围绕下游制造业布局。我国湿电子化学品市场增长主要是依靠下游光伏产业推动，太阳能发电装机多集中于东部沿海和西北部地区；半导体晶圆厂多集中于东部沿海和华中地区；平板显示企业多集中于东部沿海和西南地区；湿电子化学品企业以长三角居多，并分布于华南、华中地区，并逐渐向西部拓展，如江化微在四川新建基地，覆盖西部厂商，以降低运输费用。

在国家政策方面，新世纪以来颁布了一系列支撑性政策，国家集成电路产业投资基金的成立也在直接投资上体现发展导向。 2006 年的《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020 年）》提出重点研究开发高纯材料，后 2013 年《产业结构调整目录（2011 年）》（2013 年修正）明确将超净高纯试剂等列为鼓励类发展领域。同时《原材料工业质量提升三年行动方案（2018-2020 年）》等一系列政策推动着湿电子化学品行业以及下游平板显示、半导体等等对应行业不断发展。

随着半导体的第三次产业转移，现有的市场天平将进一步向我国大陆倾斜，驱动配套材料需求量增长。 从上世纪 70 年代半导体产业在美国形成规模以来，半导体产业总共经历了三次产业迁移。第一次产业迁移是 20 世纪 80 年代时由美国本土向日本迁移，由此催生了东芝、松下等行业知名品牌。第二次是在 20 世纪 90 年代末到 21 世纪初，由美国、日本向韩国和中国台湾迁移，由此催生了三星、台积电等世界知名龙头企业。第三次则是由韩国和中国台湾向中国大陆地区迁移。

全球产业链转移、政策驱动及下游市场高景气度驱动湿电子化学品市场增长，区域约束+相对较低的技术壁垒驱动湿电子化学品成为半导体材料中国产化进程较快的材料。细分领域看，产业发展相对较成熟、纯度等级要求较低的太阳能电池国产化率较高，接近 100%自给；平板显示领域，G6 以上高世代线国产化率很低，仅为 10%，G6 以下世代线国产化率已达到 50%以上；半导体用湿电子化学品，纯度要求最高，6 寸以下内资企业市占率达到 80%，8 寸及以上仅为 10%。国内企业在高纯度湿电子化学品方面亟需突破。

（四）下游应用：高端市场份额提升，驱动湿电子化学品国产替代进程加快

湿电子化学品主要应用于光伏太阳能电池、平板显示和半导体。三者所需的技术水平不断提高，技术要求最高的半导体毛利率最高。

1、太阳能电池

太阳能电池主要是一个大面积的半导体光电二极管，是一种由于光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能的电子元器件，能利用光电材料吸收光能后发生光电效应，将光能转换为电能，因此太阳能发电又称为光伏发电。光伏太阳能电池包括单晶硅、多晶硅、薄膜太阳能电池三种。

晶体硅太阳能电池： 硅系列太阳能电池中，单晶硅太阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟，一般都采用表面织构化、发射区钝化、分区掺杂等技术，开发的电池主要有平面单晶硅电池和刻槽埋栅电极单晶硅电池。单晶硅太阳能电池在大规模应用和工业生产中占据主导地位。

多晶硅薄膜太阳电池是将多晶硅薄膜生长在低成本的衬底材料上，用相对薄的晶体硅层作为太阳能电池的激活层，不仅保持了晶体硅太阳能电池的高性能和稳定性，而且材料的用量大幅度下降，明显地降低了电池成本。

晶体硅太阳能电池制造的常规工艺主要包括:硅片清洗、绒面制备、扩散制结、等离子周边刻蚀、去磷硅玻璃、PECVD 减反射膜制备、电极印刷及烘干、烧结、Laser 和分选测试等。

薄膜太阳能电池： 薄膜太阳能电池指用单质元素薄膜、无机化合物薄膜或者有机材料薄膜等制作的太阳能电池。通常其厚度约为 1-2μm。这些薄膜通常用化学气相沉积、真空蒸镀、辉光放电、溅射等方法制得。薄膜太阳能电池具有轻质、耐用、简单等优点。根据所用半导体的类型，薄膜太阳能电池主要有以下三类：非晶硅、碲化镉和铜铟镓硒。

非晶硅薄膜电池的生产过程由清洗透明导电玻璃(TCO)、第一次激光刻划、等离子增强化学气相沉积(PECVD)、第二次激光刻划、磁控溅射镀膜、封装测试、热老化等步骤组成。

一般来说太阳能电池制作包括清洗、表面腐蚀、制绒、蚀刻、去磷硅玻璃清洗六大工艺。

运用在太阳能电池中的湿电子化学品具有种类相对较少，但用量大的特点。 湿电子化学品主要运用于太阳能电池片制造中的清洗、腐蚀、制绒等工序中。硫酸、王水、酸性和碱性过氧化氢溶液等是光伏太阳能制造中的“清洗剂”。硅片的洁净度和表面状态对光电转换效率的影响很大，是生产中的重点工序，通过这些化学清洗剂可以达到去污的目的。

一般来说，光伏太阳能电池领域只需要 SEMI 标准的 G1 级水平，是我国国产湿电子化学品的主要市场。我国是全球最大的太阳能电池板生产国，光伏太阳能电池国产化率达到 98%。

在“碳中和”背景下，新能源发电对传统能源发电的替代速度加快，光伏太阳能的增量市场推动湿电子化学品需求增长。 中国光伏行业预测，2021 年全球光伏将新增装机 150-170GW，2025 年新增装机 270-330GW；2021 年我国将新增 55-65GW，2025 年预计将新增 90-110GW，未来 5 年存在翻倍增长空间。2019 年中国光伏发电渗透率不到 3%，根据国家能源局公布的《关于 2021 年风电、光伏发电开发建设有关事项的通知（征求意见稿）》，2021 年全国风电、光伏发电用量占全社会用电量比重将达到 11%，2025 年达到 16.5%左右，光伏发电将凭借政策驱动及装机成本降低迎来市场高速增长。太阳能光伏装机量的提升带动太阳能电池产量的增加，2020 年太阳能电池产量达到 15728 万千瓦，近 5 年 CAGR 为 21.8%

2、平板显示

平板显示行业主要指的是对于平板显示器进行制造，应用于下游移动通讯、数码设备、电脑以及电视等等。在平板显示的发展阶段中，主要技术包括液晶显示（LCD）、等离子显示（PDP）、有机发光二极管显示（OLED）、场发射显示器（FED）。现在迅猛发展的 TFT 液晶显示器（TFT-LCD）具有成本低、高解析度、高亮度、宽视角、能耗低等特点，已经成为了产业中的主导产品。 TFT-LCD 面板的制作主要包括阵列制造工艺（Array）、彩膜（CF）制造工艺、液晶盒（Cell）制造工艺以及模组（Module）制造工艺。

阵列制造工艺和彩膜制造工艺是对于品质要求最为严苛的地方，也是湿电子化学品核心应用场景。

（1）阵列工艺，一般有导电层沉积、清洗、光刻胶覆盖、光刻曝光、显影、烘干、蚀刻、光刻胶剥离等步骤。完成后一般重复 5 次从而在最后形成复杂的电极。在制作流程中，主要在清洗、显影、蚀刻和光刻胶剥离的过程中需要使用湿电子化学品。

①清洗包括两个层面，一者是洗去玻璃基板制成过程中的尘粒，一般使用中性清洗剂（包含去离子水、界面活性剂和添加剂）或是去离子水。另一者是使用碱性清洗液来去除油污。另外一个较为细致的点是光刻胶容易在涂胶喷嘴上残留，固化后会影响涂布效果，一般使用丙二醇甲醚醋酸酯（PGMEA）和丙二醇甲醚（PGME）的混合液来快速溶解光刻胶。②显影工艺中一般常用四甲基氢氧化铵（TMAH）的水溶液作为显影液。③蚀刻工艺中一般是各种酸，按照制程不同选取草酸系（草酸、添加剂、界面活性剂）、盐酸系（HCl，FeCl3）、和混酸（H2SO4 和 HNO3）等。④剥离工艺中一般采用二甲基亚岚（DMSO）和单乙醇胺（MEA）7:3 质量比的混合液，使得光刻胶起泡膨胀并将接触面浸润，剥离并溶解光刻胶。未来出于环保考虑，也会使用二乙二醇单丁醚（BDG）来替代 DMSO。

（2）彩膜工艺与阵列工艺中湿电子化学品的使用类似，也包括多次的曝光和显影等等操作。一般彩膜工艺中运用的显影液分为氢氧化钾（KOH）为代表的强碱系和碳酸氢盐为代表的弱碱系。

面板显示主要分为 LCD 和 OLED，LCD 中剥离液、AL 刻蚀液、Cu 显影液用量最多，合计占比超过 50%，OLED 中，剥离液和显影液用量合计占比 70%，国内布局企业有： ①江化微剥离液、蚀刻液和稀释剂纯度达 G3-G4，3.5 万吨产能在建中；②江阴润玛蚀刻液，产能未公布。

下游市场规模，2019 年全球面板显示行业市场规模为 1000 亿美元，2016-2019 年 CAGR 为-1.2%，中国大陆市场规模约为 1740 亿元，占比 26%，2016-2019 年 CAGR 为 2%。面板显示行业市场增长有五大驱动力，“全球产业链转移、消费升级、技术迭代、应用场景拓宽、国家政策支持”，显示面板市场规模将进一步提升，预计 2025 年中国大陆 LCD、OLED 市场份额将提升至 69%、47%。

OLED 产能提升使得湿电子化学品用量增加，预计 2024 年显示面板用湿电子化学品需求量翻 1.3 倍。 AMOLED 是 OLED 主要品类，2019 年中国大陆 LCD、AMOLED 产能分别为 148.8、3.2 百万平方米，DSCC 预计 2024 年将提升至 211.8、31.1 百万平方米。根据产业信息网数据，单位面积 OLED 面板制造所需的湿电子化学品用量是 LCD 面板的 7 倍，预计 2024 年面板显示用湿电子化学品将翻 1.3 倍，达 105 万吨。

平板显示行业用湿电子化学品，在 G6 以上高世代线的国产化替代市场非常广阔。 面板用湿电子化学品纯度需要达到 G2-G3，G6 以下世代线国产化率已达到 50%以上， G6 以上高世代线国产化率很低，仅为 10%，根据 Omdia 数据，中国大陆在 2017 年首次超过其他国家，成为G6以上高世代线产能最大的地区，2019年在全球比例已经达到53%，预计 2024 年占据 68%份额，突破高世代线 PDF 用湿电子化学品成为国产化替代关键。

3、半导体

半导体产业分为集成电路和分立元器件两大分支。从工艺流程的角度来看主要分为芯片设计、前段晶圆制作和后段封装测试。其中前段晶圆制作是半导体制作的核心工艺。与平板显示制造的流程类似，整个晶圆的制造过程中需要反复通过十几次清洗、光刻、蚀刻等工艺流程，而这些步骤都需要湿电子化学品的参与。

湿电子化学品主要用于清洗颗粒、有机残留物、金属离子、自然氧化物等污染物，以及前道工艺中显影、光刻胶剥离，后道工艺中清洗、溅射、黄光、蚀刻等环节。

半导体对湿电子化学品纯度要求最高。 随着集成电路的存储容量不断增大，电池容量的要求也越来越高，电池上的氧化膜会变得更薄，湿电子化学品中的碱金属杂质（Na、 Ca 等）会溶解进氧化膜中，导致绝缘电压下降。若杂质附着在硅晶片的表面，会使得 P-N 结耐电压降低。此外，杂质也是电路腐蚀或漏电的重要因素。

晶圆加工中，硫酸和双氧水用量最多，两者合计占比超过 50%，国内布局两种湿电子化学品且纯度达到 IC 级别的企业有： ①晶瑞电材超净高纯双氧水，以及在建的 3 万吨超净高纯硫酸；②兴发集团的电子级硫酸，现有 2 万吨，在建 4 万吨；③江化微硫酸在建中，与在建的氨水和盐酸产能合计 5.8 万吨，投产后纯度可达 G4-G5。

随着半导体产业向国内转移，地域性规律将克服技术差距倒逼国内发展脚步，国内厂商发展趋势动能十足。 全球第三次半导体产业链向中国大陆转移，主要涉及制造环节，大陆晶圆产能处于高速扩张期，根据 SEMI 数据，中国大陆晶圆厂产能市场份额从 1995 年 1.7%提升至 2020 年 22.8%，成为第一大晶圆生产国。2017-2020 年全球陆续投产 62 座晶圆厂，中国大陆占 40%（26 座），部分处于产能爬坡中；2021-2022 年，中国大陆预计将有另 8 座晶圆厂开工建设，占全球比例近 1/3，晶圆厂产能扩张和集中建设将刺激半导体配套材料需求爆发。

大英寸晶圆产能提升使得半导体用湿电子化学品用量增加，纯度要求更高，预计 2024 年湿电子化学品需求量翻 1.5 倍。 未来几年晶圆厂扩产计划以 8 寸和 12 寸为主，尤以 12 寸居多。根据中芯国际公司公告，2024 年 12 英寸、8 英寸晶圆月产能将分别达到 273 万片/月、187 万片/月，合计占比达 61%。根据产业信息网数据，12 英寸晶圆所消耗的湿电子化学品，是 8 英寸晶圆的 4.6 倍，6 英寸晶圆的 7.9 倍，预计 2024 年半导体用湿电子化学品需求量将翻 1.5 倍，达到 104 万吨。而 8 英寸以上晶圆所用湿电子化学品的国产化率仅为 10%，国产产品尚集中于低端市场，能够突破高纯度技术的企业将在未来获得更多市场份额。

根据 SEMI 标准，IC 线宽范围越小，纯度要求越高，200nm-90nm 要求 G4 纯度湿电子化学品，90nm 以下的芯片要求使用 G5 纯度。国内达到 G5 纯度级别的企业包括： ①晶瑞电材超净高纯双氧水和超净高纯氨水，以及在建的 3 万吨超净高纯硫酸；②多氟多电子级氢氟酸，1 万吨；③滨化股份电子级氢氟酸，0.6 万吨；④兴发集团的电子级硫酸，现有 2 万吨，在建 4 万吨。⑤兴发集团联营企业兴力电子的电子级氢氟酸，现有 1.5 万吨，在建 1.5 万吨；⑥上海新阳，芯片铜互连电镀液可用于 90-14nm、干法蚀刻后清洗液可用于 28nm 以上制程，现有产能 0.56 万吨，在建 1.5 万吨；⑦中巨芯，1x 纳米制程所需电子级氢氟酸，产能未公布；⑧江化微硫酸、氨水、盐酸在建中，产能 5.8 万吨，投产后纯度可达 G4-G5。

在全球 8 英寸和 12 英寸晶圆中，90nm 以下制程 2020 年占比达 53%，预计 2025 年份额将提升至 61%，90nm 以下制程成为全球晶圆厂生产趋势。反观中国大陆，在统计的 14 座晶圆厂中，现有产线中，200nm 以上产能约为 65.6 万片/月，200nm 以下约为 85.4 万片/月，90nm 以下约为 67.8 万片/月；在建产线，均以 90nm 以内为主，更小制程成为扩产趋势。掌握 G4-G5 纯度工艺的企业将更有机会在国产替代进程中，更快导入国内下游晶圆厂商，获得更多订单。

二、化工板块湿电子化学品企业梳理

在国产替代进程加快及技术突破驱动下，湿电子化学品行业进入者逐渐增多，我们认为对于湿电子化学品行业而言，具有高创新能力、产品品类丰富、产品纯度高的企业将获得更多市场份额及更高附加值，本报告将从产品布局、研发能力、资金情况和客户体系 4 个方面分析各公司情况。

（一）江化微：湿电子化学品专业提供商，产品种类丰富

1、产品布局

江化微是国内一家湿电子化学品专业服务提供商，产品品种多达 50 余种，现有产能 9 万吨，在建产能 12.3 万吨，现有品种纯度已经达到 G3 水平，主要应用于光伏、面板和半导体领域。公司镇江一期在建项目包括剥离液、蚀刻液、稀释剂，纯度已经达到 G3-G4。

江化微光刻胶配套试剂毛利率高于超净高纯试剂，且营收占比从 2012 年 27.5%提升至 2020 年 43%。受原料涨价和行业价格战影响，超净高纯试剂和光刻胶配套试剂毛利率均呈现下滑趋势。

江化微有 3 个生产基地，江苏江阴为本部，位于华东地区，主要覆盖半导体、平板显示、光伏等高、中、低等级系列产品。在建的是江苏镇江和四川眉山基地，江苏镇江位于华东地区，主要覆盖半导体行业，四川眉山主要是开拓西南地区平板显示行业，预计两处基地将于 2021 年建成投产，投产后公司运输费用将进一步降低，2020 年起江化微将执行《企业会计准则第 14 号——收入》，将与商品销售相关的运输费用计入营业成本。因为湿电子化学品具有高纯度、高洁净度要求，因此运输工具要求和运输成本较高，随着公司产品体量扩大，2019-2020 年运输费用大幅提升，2020 年相较于 2014 年，运输费用占营收比例提升 2%，新基地的建设将有效降低运输费用的影响，并扩大客户覆盖面。

2、研发能力

江化微研发能力较好，研发支出相对较高，2020 年占营收比例达到 5.4%，近 5 年保持 16%增速增长，研发人员数量为 48 人，占比达到 13%。专利方面，截至 2020 年，江化微共有 83 项专利，包括 32 项发明专利、50 项实用新型专利和 1 项外观设计专利。江化微与南京大学进行产研合作，接触领域最新前沿理论。董事长殷福华先生拥有 20 余年的湿电子化学品研究、生产、管理经验，带领公司先后研发出高效酸性剥离液、铝钼蚀刻液、低温型水系正胶剥离液、低张力 ITO 蚀刻液、高分辨率显影液、二氧化硅蚀刻液、钛-铝-钛金属层叠膜用蚀刻液等十三类产品，被江苏省科学技术厅评定为高新技术产品。

3、资金情况

江化微从 2017 年开始募资进行产能扩张，资本性支出大幅飙升，增速达到 328.5% 高点，资本支出与折旧摊销比值抬升至接近 10，扩张风格偏向激进，由此带来销售规模的扩张，2020 年营收为 5.6 亿元，近 3 年营收 CAGR 达 17%。

4、客户体系

江化微湿电子化学品下游在平板显示、半导体及 LED、光伏太阳能三大领域均有涉及，客户体系较为成熟，覆盖各领域头部厂商。

（二）晶瑞电材：产品研发国内领先，三大王牌产品纯度已达 G5

1、产品布局

晶瑞电材主营产品包括超净高纯试剂、光刻胶、锂电池材料、基础化工材料和能源等，其中 2020 年超净高纯试剂营收占比为 20%，呈现下滑趋势，毛利率同样逐年下降，主要是因行业愈趋激烈，公司加大纯度较高电子试剂的研发和投产，以改善毛利率情况。

2020 年，晶瑞电材超净高纯试剂产能共有 3.87 万吨，产能利用率达到 107.55%。其中用于半导体前道工艺的超净高纯双氧水、超净高纯硫酸、超净高纯氨水纯度可达 G5，金属杂质含量低于 10ppt,打破国外垄断，其中高纯双氧水既是用量最大的品类，用量占比达到 16.7%，也是提纯难度最大品类之一，9 万吨超大规模集成电路用半导体级硫酸项目（一期）预计于 2021 年投产。其他产品如 BOE、硝酸、盐酸、氢氟酸等产品达到 G3、 G4 级别，可用于平板显示、LED、光伏太阳能等行业。

2、研发能力

截至 2021 年 8 月，晶瑞电材拥有研发人员 96 名，研发人员占比保持在 15-20%之间， 2020 年研发支出占比为 3.31%。公司在 2018 年和 2020 年分别进行两次股权激励，2018 年激励包括核心技术骨干在内的 48 名人员 99.7 万股，占比 1.13%，2020 年激励包括核心技术骨干在内的 28 名人员 322 万股，占比 1.71%，将技术人员和公司利益深度绑定，彰显公司对未来的发展信心。

3、资金情况

2020 年晶瑞电材资本支出大幅提升，达到 2.44 亿元，增速达 210.4%，主要是因收购派尔森，拓展锂电池材料应用领域，与湿电子化学品和光刻胶业务形成协同效应。

4、客户体系

高纯半导体用湿电子化学品已进入中芯国际、华虹宏力、长江存储、士兰微等头部企业客户体系，数十家客户正在认证中。公司主营产品光刻胶与高净纯试剂下游有很大重叠，同时覆盖半导体和面板行业，具有客户导入优势。

三、风险提示

研发进度、国产化替代进程不及预期；

国际贸易摩擦超预期；

原料端价格上涨超预期。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）

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半导体晶片：关键加工技术、两大耗材，国外寡头垄断，国产正替代

一、CMP：半导体抛光材料，芯片平坦度必经之路 ‍

CMP全称为 Chemical Mechanical Polishing，化学机械抛光，是半导体晶片表面加工的关键技术之一。

其中单晶硅片制造过程和前半制程中需要多次用到化学机械抛光技术。

与此前普遍使用的机械抛光相比，化学机械抛光能使硅片表面变得更加平坦，并且还具有加工成本低及加工方法简单的优势，因而成为目前最为普遍的半导体材料表面平整技术。

化学机械抛光采用将机械摩擦和化学腐蚀相结合的工艺：

化学腐蚀–抛光液：

首先是介于工件表面和抛光垫之间的抛光液中的氧化剂、催化剂等于工件表面材料进行化学反应，在工件表面产生一层化学反应薄膜；

机械摩擦–抛光垫：

然后由抛光液中的磨粒和由高分子材料制成的抛光垫通过机械作用将这一层化学反应薄膜去除，使工件表面重新裸露出来，然后再进行化学反应。

整个过程是化学作用与机械作用的交替进行，最终完成对工件表面的抛光，速率慢者控制抛光的速率。

CMP包括三道抛光工序，主要运用到的材料包括抛光垫、抛光液、蜡、陶瓷片等。

不同工序根据目的的不同，分别需要不同的抛光压力、抛光液组分、pH值、抛光垫材质、结构及硬度等。

CMP抛光液和CMP抛光垫是CMP工艺的核心要素，二者的性质影响着表面抛光质量。

而在CMP环节之中，也存在着各式不同的类别，例如钨/铜及其阻挡层、铝、STI、ILD等。

STI（Shallow Trench Isolation）即浅沟槽隔离层，他的作用主要是用氧化层来隔开各个门电路（Gate），使各门电路之间互不导通。

STI CMP这就是将晶圆表面的氧化层磨平，最终正好使SIN暴露出来。

Oxide CMP包括了ILD CMP及IMD CMP，主要是将氧化硅（Oxide）磨平至一定厚度，实现平坦化。

在钨、铜、Poly等各类CMP环节之中，其实本质上都是将电门之间的缝隙填充完后，对于不同部分的研磨，使晶圆表面实现平坦化或者使需要暴露出来的材质正好暴露在外。

二、晶圆厂持续扩产，带动材料永续性需求提升 ‍

中游代工扩产叠加下游需求激增推动半导体材料市场持续增长。

从半导体材料来看，至2020年全球市场规模在539.0亿美元，较2019年同比增长2.2%。

从长期维度来看半导体材料的市场一直随着全球半导体产业销售而同步波动。

而由于半导体芯片存在较大的价格波动，但是作为上游原材料的价格相对较为稳定，因此半导体材料可以被誉为半导体行业中的剔除价格方面最好的参考指标之一。

此外看到当前半导体市场由于5G时代到来，进而推动下游电子设备硅含量的大增，带来的半导体需求的快速增长，直接推动了各个晶圆厂商的扩产规划。

而芯片的制造更是离不开最上游的材料环节，因此我们有望看到全球以及中国半导体市场规模的飞速增长。

在全球半导体材料的需求格局之中，中国大陆从2011年的10%的需求占比，至2019年已经达到占据全球需求总量的16.7%，仅次于中国台湾（21.7%）及韩国（16.9%），位列全球第二。

随着整个半导体产业的持续增长，以及中国大陆不断新建的代工产能，我们有望看到中国大陆半导体材料市场规模增速将会持续超越全球，荣登第一。

在2019年期间，整个半导体材料521亿美元的市场规模之中，半导体晶圆制造材料占据了约63%，达到了328亿元。

晶圆制造材料的持续增长也是源自于当前制造工艺不断升级带来的对于材料的更大的消耗所致。

半导体晶圆制造过程繁琐且复杂，对于的材料大类的设计也超过了 9 种。

其中CMP环节占了整体原材料占比的6.9%，而在其中抛光液及抛光垫分别占据了49%及33%的比重，通过对于2020年半导体材料市场的统计数据来看，可以得出在2020年全球CMP 抛光液及 CMP 抛光垫市场规模约在18.2亿美元及12.3亿美元。

并且对应中国大陆半导体材料在全球占比约为16.7%的基础上，可以测算出中国大陆的CMP 抛光液及抛光垫市场空间约为20.4亿元人民币及13.8亿元人民币（假设汇率为6.7）。

但是中国大陆作为全球范围内晶圆扩产规划最大之一的国家，我们认为随着中国晶圆产能逐步的投建，将会为中国大陆对于CMP耗材的需求有着巨大的提升。

根据IC Insight 的统计及预估，在不包含三星、英特尔等IDM类型晶圆代工市场而言，2020年纯晶圆代工市场或实现了约19%的增长，达到了677亿美元的市场规模，是过去多年以来最高的增速幅度。

而随着 5G 带来的硅含量渗透的景气及需求的爆发，未来市场预计将持续增长，至2024年IDM+Pure-Play Foundry 将会有合计约1075亿美元的市场规模。

此外不仅市场规模在不断的提升，看到全球12寸硅片的产能的增长情况，根据SEMI在2020年10月的《300mm Fab Outlook to 2024》报告所述，在2019年全球12寸晶圆的产能超过540万片/月，至2024年之时，全球12寸晶圆产能将会超过720万片/月。

全球半导体制造商在2020年至2024年将持续提高 8 寸晶圆厂产能，预计增加95万片/月，复合增速将达到17%，至2024年将会达到660万片/月的最高历史记录。

而这其中，中国占据大多数产能，在2021年已经达到了18%，在未来的产能不断扩张的情况下，有望占比持续提高。

此外，随着全球代工行业景气度持续超预期，且持续求有望较强，2021年各大晶圆厂的 Capex 支出规划更是纷纷明显提升。

全球代工市占率超50%的台积电资本开支虽多，但绝大多数钱去投 7nm 以下的先进制程。

客观上导致（1）5G/HPC需求下，先进制程还是不够用；（2）传统需求增长下，成熟产能也开始捉襟见肘。

虽然晶圆厂提升资本开支，但是行业紧张局面仍需 1-2 年后才有望缓解。产能紧张传导至晶圆代工扩产，2021年资本开支密集上升。

从资本支出角度而言，台积电从2020年 170 亿美金增长到2021年的 300 亿美金；

联电从2020年10亿美金增长到 15 亿美金（用于的 12 寸晶圆的资本支出占85%）；

华虹从2020年11亿美金增长到2021年13.5亿美金（大部分用于华虹无锡12寸）；

中芯国际2021年资本维持高位，达到 43 亿美金（大部分用于扩成熟制程，尤其是 8 寸数量扩 4.5 万片/月）。

三、集成电路制程逐步升级，CMP 要求水涨船高 ‍

而随各类芯片的技术的进步，抛光步骤也随之增长，从而实现了抛光垫及抛光液用量市场的持续增长。

同时随着芯片制程的提高带动的抛光材质技术要求的提升，以及整体半导体芯片市场的复苏，我们可以预期到未来 CMP 市场的量*价的双重增高。

我们从 Logic 和 Memory 两个角度进行分析：

从NAND FLASH的角度看，全球现在 3D NAND FLASH 的占比在不断上升，而其中的核心原因是3D NADN FLASH可以在单位面积上实现更大的存储空间，举例来说，2D NAND FLASH 就如同单位平地上盖的平房，而3D NAND FLASH就是在同样单位平地上盖起的高楼大厦，虽然对于存储厂商而言技术难度跃迁十分巨大，但是可以提供更大的存储空间，满足了这个时代对于芯片小型化高容量的要求。

从HIS统计的3D和2D NAND FLASH的占比也在不断变化，从16年来看，3D NAND FLASH的占比约为15%，至20Q2时整体占比已经超过了95%，可以看到3D NAND FLASH已然成为当前及未来的主流发展方向，且未来的存储厂的扩产也都会集中于此。

从Logic芯片的角度来看，由于制程越高，单位成本相对性降低，看到台积电从20Q1开始至21Q1的各制程占收入之比，可以看到在28nm及其以上的制程收入占比从45%降低至37%，其中 5nm 制程从0%提升至14%（20Q4达到20%）。

由此可见整体芯片制程不断的向更先进制程的方向发展，而其中将会带动各类集成电路晶圆制造材料的使用量不断地提升。

从2D至3D NAND的升级之中，CMP抛光步骤根据 Cabot Microelectroncs 的测算，抛光步骤也从原来的6.4提升至13.6，超过100的步骤增长；

另一方面对于逻辑芯片制程的提高，单片晶圆的抛光次数也从28nm所需要的约400次提升至 5nm 的超过1200次。

而对于 CMP 抛光垫和抛光液均属于日常耗材，故随着CMP步骤以及抛光次数的增长，对于 CMP 抛光垫及抛光液的需求也将逐步增加。

四、CMP 呈现寡头及龙头垄断，格局有望在大陆复制 ‍

抛光垫：

目前市场上抛光垫目前主要被陶氏化学公司所垄断，市场份额达到90%左右，其他供应商还包括日本东丽、3M、台湾三方化学、卡博特等公司，合计份额在10%左右。

抛光液：

目前主要的供应商包括日本Fujimi、日本HinomotoKenmazai，美国卡博特、杜邦、 Rodel、Eka、韩国 ACE 等公司，占据全球90%以上的市场份额，国内这一市场主要依赖进口，国内仅有部分企业可以生产，但也体现了国内逐步的技术突破，以及进口替代市场的巨大。

CMP抛光垫方面，美国厂商Dow以及Cabot共占据了约88%的市场份额。

CMP抛光液环节，美国厂商Cabot以及Dow共占据了约42%的市场份额；

之所以 CMP 抛光垫及抛光液在全球竞争格局中分别呈现类龙头垄断及高度集中的寡头垄断的格局的核心原因，我们认为主要是：

1、CMP 在晶圆制造环节成本占比较小，Slurry 和 Pad合计占晶圆制造成本的5.7%，如若进行替代，潜在损失的机会成本较大，晶圆厂对于替换的动力较小；

2、陶氏（抛光垫）、卡博特（抛光液）、及其他厂商在半导体耗材行业已经深耕数十年，全球晶圆厂与其长期合作下，对于产品及制程变更的粘性极高；

3、龙头厂商产品布局更为齐全，可为晶圆厂提供全套耗材解决方案，后进入者产品需求无法做到龙头一样的覆盖面，致使替换难度较高。

然而随着中国晶圆厂的大规模 8 寸及 12 寸晶圆产能扩产，中国内资 CMP 抛光垫及抛光液厂商有望受益于此进入该行业实现国产替代。

如上文所述，中国将会在未来成为全球最大的新增晶圆产能国，而当前及未来可以实现国产替代的原因如下：

根据我们对于国产替代环境的过去与现在的对比，可以看到中国内资厂商将迎来一个国产替代的机会窗口。

除此之外，在未来随着产品在新晶圆产线上的稳定使用，有望将加速在老产线上的替代，实现对于国产晶圆产线的全面替代。

而在这个过程当中，我们关注到当前两大耗材：CMP抛光垫，及CMP抛光液，中国厂商仅有鼎龙股份，及安集科技实现了较好的产品布局，并且在客户端均实现放量。

基于此情况，我们认为随着国产替代的需求不断提高，CMP环节又没有其他参与者可以与之媲美，在未来中国CMP两大耗材有望同样实现国际格局的复制，鼎龙股份及安集科技有望实现对于较高的有效营收（市场空间虽不大，但是未来增量巨大，此外鼎龙股份及安集科技有望实现国内市场的高市占率，得到较大的有效营收）

五‍、国内龙头：鼎龙股份、安集科技 CMP 耗材快速放量 ‍

鼎龙股份：

鼎龙股份作为当前国内为数不多的CMP抛光垫厂商，且是国内唯一拥有自我产权并实现量产放量的CMP抛光垫厂商，当前已然实现了在多个客户的逐步放量，并且受益于不断扩大的市场份额，产品质量的良好口碑，公司强大的技术实力和精细化的服务支持，公司行业地位显著提升。

当前公司 CMP 抛光垫研发研发聚焦于 28nm 以下先进制程新产品开发，并和客户保持非常紧密的技术合作模式，目前各项测试进展顺利。公司在新工艺开发，关键的原材料开发方面也在持续发力，保障公司在技术和产品方面持续的竞争力。

生产在保障产品质量稳定性的基础上，在生产效率提升，体系管理方面都有较大突破。此外，公司“集成电路用 12 英寸晶圆 CMP 氧化物用抛光垫”项目荣获第四届“IC 创新奖”技术创新奖，这也是业界对公司技术创新能力的肯定。

此外公司 CMP 业务扭亏转盈，在21Q1实现了高盈利能力，更将助力国产替代产业化进一步发展。21Q1公司 CMP（鼎汇微）实现收入 4007 万元，净利润 1029 万元，净利率 25.68%。

随着公司逐步加强 CMP 原材料的自产化，打通上下游整合后，公司 CMP Pad 业务实现高利润率；此外公司不断突破客户，开发新工艺，并且持续扩产的节奏帮助公司在技术、产品、产能上紧跟行业发展需求及势头，加速 CMP Pad 国产替代产业化的速度。

安集科技：研磨液多产品得以突破，紧跟行业多面拓展。

当前公司拳头产品铜（含阻挡层）已经在多方客户实现突破，14nm稳定量产的同时，10-7nm逐步突破，并且突破逻辑、存储两大领域。

此外公司钨研磨液已在长存得到应用，也在积极配合客户实现二氧化铈的验证。

在光刻胶去除剂方面，公光刻胶去除剂已量产并且持续扩大应用；28nm技术节点后段硬掩模工艺光刻胶去除剂的验证工作正在按计划进行，以加快实现国产化供应；14nm技术节点后段蚀刻残留物去除剂的研究仍在按计划进行。

国内需求巨大，客户+品类同步拓展，渗透率提升带动营收利润天花板激增。

随着内资晶圆厂扩产加速，制程提高，对于抛光液的用量得到了明显的提升。

安集科技从铜向钨，钨向氧化物方向的品类推展将进一步实现国产替代，完成对自身潜力的进一步提高。

六、风险提示 ‍

国产替代进展不及预期：

半导体设备及材料新技术难度较高，验证周期较长，具有一定的不确定性；

全球贸易纷争影响：

全球贸易纷争存在不确定性，尤其是科技领域竞争激烈，导致科技产业链具有不稳定性；

下游需求不确定性：

全球经济受疫情影响，下游需求存在不确定性。

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作者：国盛证券郑震湘佘凌星

报告原名：《半导体材料系列：CMP – 晶圆平坦化必经之路，国产替代放量中》

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