半导体材料深度报告

1 . 证券研究报告 | 2022年11月26 日 半导体材料深度报告 超配 借力国产替代东风，国内半导体材料加速进阶 核心观点 行业研究·行业专题 材料是半导体制造的基石，21 年全球市场 643 亿美元，国内增速最快。半 电子·半导体 导体材料贯穿了半导体生产的整个流程，按照应用主要包括：硅片、掩膜版、 超配·首次评级 特种气体、湿电子化学品、光刻胶、CMP 材料和靶材。据 SEMI 数据，2021 证券分析师：胡剑 证券分析师：胡慧 年全球半导体材料市场规模为 643 亿美元，同比增长 15.86%。细分产品中， 021-60893306 021-60871321 晶圆制造材料和封装材料市场规模分别为 404 亿美元和 239 亿美元，占比分 hujian1@guosen.com.cn huhui2@guosen.com.cn S0980521080001 S0980521080002 别为 63%和 37%。2021 年中国半导体材料市场规模约 119 亿美元，占全球市 证券分析师：周靖翔 证券分析师：李梓澎 场 18%，相较 2020 年 97.63 亿元增长 21.9%，是全球增速最快的地区。 021-60375402 0755-81981181 zhoujingxiang@guosen.com.cn lizipeng@guosen.com.cn 半导体材料需求持续走高，晶圆厂扩产及制程发展推动材料市场发展。根据 S0980522100001 S0980522090001 SEMI 数据，2015-2021 年全球半导体材料市场年均增速 6.8%，2016-2021 年 证券分析师：叶子 联系人：詹浏洋 0755-81982153 010-88005307 国内半导体材料市场年均增速 8.9%。主要驱动：一方面是受益于下游 5G、 zhanliuyang@guosen.com.cn yezi3@guosen.com.cn 物联网、新能源需求拉动，国内外晶圆厂进行了不同程度扩产，SEMI 预计 S0980522100003 2020-2024 年将新增 25 座 8 寸晶圆厂和 60 座 12 寸晶圆厂，对半导体材料的 市场走势 需求同步提升；另一方面是先进制程不断发展，制程提升会增加工艺难度和 加工步骤数，28nm 刻蚀步骤仅 40 步，5nm 刻蚀步骤提升至 160 步，工序的 增多也扩大了对上游材料的需求。 国产化率低，贸易摩擦有望加速国产化进程，成熟制程迎来替代机遇。我国 半导体材料国产化率 2021 年仅约 10%，主要系产业起步较晚，在品类丰富度 和竞争力处于劣势。2022 年 10 月 7 日美国出台管制新规制裁我国半导体先 进制程产业，短期对集成电路制造业各环节造成一定冲击，但长期来看我国 集成电路产业必将走上独立自主创新之路，管制新规将进一步催化设备及材 料端国产化趋势，特别是在成熟制程，预计国产材料及设备能够得到更多的 资料来源：Wind、国信证券经济研究所整理 验证资源和机会，国产替代周期有望缩短。 相关研究报告 半导体市场推动硅片市场增长，硅片需求向大尺寸迁移。2021 年全球硅片市 《半导体行业三季报业绩综述：三季度归母净利润同比减少，半 场 126 亿美元，中国市场 16.6 亿美元，2015-2021 年 CAGR 值为 27%，保持 导体设备实现增长》 ——2022-11-07 《半导体 11 月投资策略及东京电子复盘-进入业绩空窗期，关注 高速增长。根据 Omdia 数据，2021 年 12 寸硅片出货面积 70.9%，8 寸硅片 细分龙头的估值修复》 ——2022-11-07 《半导体 10 月投资策略及应用材料复盘-全球销售额同比增速继 出货面积 22.6%，随着制程缩小及先进制程占比提升，半导体硅片市场将进 续收窄，短期压力犹存》 ——2022-10-10 一步向大尺寸迁移。目前硅片国内市场主要被日本厂商信越、SUMCO 及中国 《半导体 9 月投资策略及 ASML 复盘-国内晶圆厂逆周期扩建，关 注设备和材料环节》 ——2022-09-12 台湾厂商环球晶圆等垄断，中国市占率不足 5%。我国硅片企业目前在 6 寸硅 《半导体行业半年报业绩综述：二季度收入同比增速收窄，半导 体设备表现亮眼》 ——2022-09-06 片已具备较强实力，8 寸与 12 寸产线也在积极建设和验证中。本土产业链公 司包括沪硅产业、TCL 中环、立昂微、神工股份、中晶科技、奕斯伟（未上 市）、麦斯克（未上市）、中欣晶圆（未上市）、有研硅（未上市）等。 掩膜版趋向大尺寸和高精度，半导体用光掩膜增长迅猛，美日韩处领先地位。 2021 年全球掩膜版市场 49 亿美元，国内掩膜版 1.95 亿美元，近三年 CAGR 值 16.32%。面板尺寸的增大及半导体制程的提升带动掩膜版向大尺寸和高精 度发展，石英掩膜版开始占据市场主导地位；2020 年半导体光掩膜版需求首 次超越 FPD 光掩膜版需求量，先进制程占比逐渐提升；掩膜版市场集中度高， 除晶圆厂自行配套外，半导体芯片掩膜版技术主要由美国和日本企业掌 握，本土产业链企业包括路维光电、清溢光电等。 电子特气国内市场增长迅速，高端产品仍需突破。2021 年全球电子特气市场 规模约 45.4 亿美元，中国市场约 196 亿元，预计 2025 年达到 316 亿元，近 5 年 CAGR 值 14.2%。国内电子特气在运输和价格方面具备优势，劣势在于存 请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容 

2 . 证券研究报告 在品种丰富度不足，纯度欠佳等问题，导致在高端气体市场的竞争力偏弱。 国内电子特气市场主要被德国林德、法国液化空气、美国空气化工和日本大 阳日酸所垄断，国产化率仅约为 15%。本土产业链公司有华特气体、雅克科 技、昊华科技、金宏气体、凯美特气、正帆科技、南大光电、和远气体等。 光刻胶需求趋向高端化，技术壁垒较高，国内半导体用光刻胶渗透率低。2021 年全球光刻胶市场规模约为 92 亿美元， 中国光刻胶市场规模约为 93.3 亿元， 近 5 年 CAGR 值 10.9%，保持稳定增长。细分市场高端光刻胶需求胶高，覆盖 250nm-7nm 绝大部分制程的 KrF 和 ArFi 分别占比 34.7%和 38.2%。 2021 年 88% 的光刻胶市场份额被美日韩企业占据，主要由于光刻胶技术壁垒较高，决定 了光刻胶的质量化学组成不易突破。国内目前光刻胶 94%集中在 PCB 行业， 半导体用高端光刻胶仍需突破和验证，本土产业链公司包括彤程新材、晶瑞 电材、华懋科技、飞凯材料、容大感光、上海新阳、南大光电等。 湿电子化学品 2025 年国内总需求量超 70%，超净高纯试剂是突破重心。2021 年全球湿电子化学品需求量 458.3 万吨，中国需求量 213.5 万吨，预计 2025 年将达到 396.6 万吨，总需求量超过 70%。国内湿电子化学品市场主要问题 在于品种单一，纯度不足，在半导体所需的 G4、G5 的超净高纯试剂市场占 比偏低，国内半导体用湿电子化学品市场中，欧美日韩企业占比近 80%，国 产化率仅约 10%。本土产业链公司有江化微、晶瑞电材、石大胜华、盛剑环 境、中巨芯（未上市）、润玛股份（未上市）等。 CMP 材料整体市占率偏低，国产化技术相对成熟，有望率先完成替代。按 2018 材料占比计算，2021 年全球 CMP 抛光垫市场规模约为 9.33 亿美元，抛光液 市场规模约为 13.86 亿美元，制程缩小和封装工艺提升了 CMP 材料的市场规 模。抛光液和抛光垫是 CMP 核心材料，目前陶氏垄断了中国近 90%的 CMP 抛 光垫市场，80%以上的中国抛光液市场也被海外厂商占据。抛光垫国产厂商 鼎龙股份已全面掌握抛光垫全流程核心研发和制造技术，抛光液国产厂商安 集科技也突破技术壁垒，在国内市场已形成一定生产规模，随着贸易摩擦的 加剧，CMP 材料在产业链国产化中有望率先完成替代。 国内头部靶材企业打开市场空间，需求向高纯度发展。2021 年全球靶材市场 为 16.95 亿美元，国内规模约 17 亿元。目前国内靶材市场 80%被美日企业所 垄断，国产化率不足 20%，主要由于国外靶材公司相较于国内拥有更久的成 长历史和技术积淀，在靶材种类和提纯方面具备技术优势。在国家政策的支 持下，国内企业在高纯靶材市场已打开一定空间，江丰电子、有研新材等厂 商在国内外多家头部厂商已经具备一定的高纯靶材供货规模，随着晶圆集成 度提升，靶材需求将继续向多品类、高纯度发展。本土产业链公司有江丰电 子、有研新材、映日科技（未上市）、隆华科技等。 半导体材料产业链相关公司：沪硅产业（硅片）、鼎龙股份（抛光垫）、安 集科技（抛光液）、江丰电子（靶材）、有研新材（靶材）、彤程新材（光 刻胶）、江化微（湿电子化学品）、清溢光电（掩膜版）、立昂微（硅片）、 中晶科技（硅片）、雅克科技（特气）、华特气体（特气）、昊华科技（特 气）、南大光电（特气&光刻胶）等。 风险提示：晶圆厂扩产不及预期；国产替代进度不及预期。 重点公司盈利预测及投资评级 公司 公司 投资 昨收盘 总市值 EPS PE 代码 名称 评级 （元） （亿元） 2022E 2023E 2022E 2023E 688126 沪硅产业 增持 20.31 554.80 0.07 0.10 269.00 196.40 300054 鼎龙股份 买入 23.08 218.68 0.40 0.61 54.40 35.67 605358 立昂微 增持 46.98 317.98 1.54 1.80 39.61 33.89 688019 安集科技 增持 196.41 146.72 3.37 5.39 66.40 41.60 资料来源：Wind、国信证券经济研究所预测 请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容 

3 . 证券研究报告 内容目录 1.半导体材料是半导体产业的基石................................................................................................ 11 半导体材料贯穿半导体生产流程，晶圆制造材料占比不断提升................................................................ 11 制程发展及晶圆厂扩产刺激材料需求，贸易摩擦催化国产替代................................................................ 14 2. 晶圆制造材料：集成电路的物质基础...................................................................................... 18 2.1 硅片：半导体器件的主要载体，集成电路大厦之地基......................................................... 18 半导体硅片制造工艺复杂................................................................................................................................ 19 半导体市场推动硅片市场增长，大尺寸硅片需求提升................................................................................ 23 2.2 掩膜版：图形转移传送带，光刻复制的蓝本......................................................................... 27 全球掩模版市场稳步提升，半导体用光掩膜版增长迅猛............................................................................ 28 行业竞争格局：美国、日韩掩膜版厂商处于领先地位................................................................................ 30 未来发展方向：掩膜版趋向大尺寸和高精度................................................................................................ 32 2.3 特种气体：制造工艺不可或缺的原材料，产品需求走向高端化.........................................34 国内电子特气市场高速增长，在集成电路中占比最高................................................................................ 35 行业竞争格局：高端气体被国外巨头垄断，国产替代需求提升................................................................ 36 2.4 光刻胶：集成电路制造之纽带，光刻刻蚀衔接链................................................................. 38 光刻胶市场规模稳定扩增，细分市场需求趋向于高端化............................................................................ 39 光刻胶产业从欧美转向日本，核心市场被国外占据.................................................................................... 40 国产光刻胶国产替代空间广阔，配套材料市场增长迅速............................................................................ 41 2.5 湿电子化学品:保证工艺精度的重要材料，国产替代任重道远..........................................44 湿电子化学品市场稳步增长，中国市场扩张迅速........................................................................................ 46 晶圆厂扩产刺激需求，贸易摩擦加速国产替代............................................................................................ 46 国外巨头占据湿电子化学品高端市场，国产替代任重道远........................................................................ 47 2.6 CMP 材料：抛光液&抛光垫，平坦化技术核心材料............................................................... 49 制程缩小提高 CMP 次数，封装工艺进步拓宽 CMP 边界................................................................................ 51 国产替代突破技术壁垒，国内厂商缩短验证周期........................................................................................ 52 2.7 靶材：PVD 沉积核心材料，薄膜沉积重要组成部分............................................................. 57 半导体靶材市场发展迅速，制造与封装不可或缺........................................................................................ 59 靶材市场国产化率偏低，国内头部企业成长迅速........................................................................................ 60 3.相关公司........................................................................................................................................ 62 3.1 立昂微：国产硅片龙头，半导体硅片和功率器件产销两旺................................................................. 62 3.2 沪硅产业：半导体硅片龙头企业，多方面布局半导体材料................................................................. 64 3.3 清溢光电：国产掩膜版龙头，景气度持续上行..................................................................................... 66 3.4 雅克科技：具备全球竞争力的电子材料厂商......................................................................................... 69 3.5 华特气体：电子特气先行者，国产替代加速突破................................................................................. 71 3.6 昊华科技：科研院所技术引领，材料平台业绩增进............................................................................. 73 请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容 3 

4 . 证券研究报告 3.7 南大光电：国产光刻胶领军者，先进半导体材料平台型公司............................................................. 75 3.8 彤程新材：光刻胶新品突破，多元化布局电子材料............................................................................. 77 3.9 江化微：国产湿电子化学品龙头，业绩释放带动盈利高增................................................................. 79 3.10 鼎龙股份：国产 CMP 抛光垫龙头，CMP 产品线捷报频传.................................................................... 81 3.11 安集科技：国产抛光液龙头，全品类布局提升核心竞争力............................................................... 84 3.12 江丰电子：国产靶材龙头企业，半导体零部件打造新盈利增长点...................................................86 3.13 有研新材：集成电路靶材龙头，“电磁光医”多面开花................................................................... 89 3.14 晶瑞电材：国产化电子材料领军者，半导体与新能源材料双轮驱动...............................................91 3.15 路维光电：“以屏带芯”打造国内领先的掩膜版企业....................................................................... 93 投资策略：推荐产品通过验证进入商业量产的公司.................................................................... 95 风险提示............................................................................................................................................ 95 请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容 4 

5 . 证券研究报告 图表目录 图 1： 半导体产业链................................................................................................................................................. 11 图 2： 半导体材料按照应用环节分为制造材料和封测材料.................................................................................11 图 3： 半导体制造环节流程及半导体材料应用..................................................................................................... 12 图 4： 2021 年制造材料和封装材料分别占比 63%、37%.......................................................................................13 图 5： 2021 年晶圆制造材料细分占比.................................................................................................................... 13 图 6： 全球半导体材料市场规模及增速（亿美元）............................................................................................. 13 图 7： 全球半导体材料分产品市场规模变化......................................................................................................... 13 图 8： 中国集成电路销售规模及增速（亿元）..................................................................................................... 14 图 9： 晶体管集成数每 18-24 个月进行一次迭代................................................................................................. 14 图 10： 2020-2024 年新增晶圆厂数量（座）........................................................................................................ 15 图 11： 2021、2022 年新建晶圆厂数量（座）...................................................................................................... 15 图 12： 2024 年中国国内 12 英寸寸晶圆厂市场份额上升至 20%......................................................................... 15 图 13： 全球晶圆制造产能....................................................................................................................................... 16 图 14： 2021 分地区晶圆产能占比.......................................................................................................................... 16 图 15： 全球半导体材料市场规模（单位：亿美元）........................................................................................... 16 图 16： 全球半导体材料市场规模（单位：百万美元）....................................................................................... 16 图 17： 中国集成电路进出口数量对比（亿个）................................................................................................... 16 图 18： 中国集成电路进出口金额对比（亿美元）............................................................................................... 16 图 19： BIS 管制新规限制中国先进制程发展........................................................................................................ 17 图 20： 300mm 硅片.................................................................................................................................................... 18 图 21： 硅片制备工艺流程....................................................................................................................................... 18 图 22： 半导体硅片所处产业链位置....................................................................................................................... 18 图 23： 半导体硅片制造流程................................................................................................................................... 19 图 24： 直拉法拉单晶............................................................................................................................................... 19 图 25： 区熔法拉单晶............................................................................................................................................... 19 图 26： 半导体硅片制造流程：切片....................................................................................................................... 20 图 27： 半导体硅片制造流程：研磨....................................................................................................................... 20 图 28： 半导体硅片制造流程：抛光....................................................................................................................... 21 图 29： 半导体硅片制造流程：清洁和检查........................................................................................................... 21 图 30： 退火片........................................................................................................................................................... 22 图 31： 外延片........................................................................................................................................................... 22 图 32： 结隔离硅片................................................................................................................................................... 22 图 33： SOI 硅片........................................................................................................................................................ 22 图 34： 全球半导体硅片市场规模及增速（亿美元）........................................................................................... 24 图 35： 中国半导体硅片市场规模及增速（亿美元）........................................................................................... 24 图 36： 电子系统中半导体含量提升....................................................................................................................... 24 图 37： 各尺寸半导体硅片需求量（百万片/月）................................................................................................. 24 请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容 5 

6 . 证券研究报告 图 38： 硅片尺寸进化史........................................................................................................................................... 25 图 39： 全球芯片制造产能各节点占比变化........................................................................................................... 25 图 40： 半导体各尺寸出货量占比........................................................................................................................... 26 图 41： 半导体各尺寸硅片出货面积占比............................................................................................................... 26 图 42： 光掩膜外观................................................................................................................................................... 27 图 43： 掩膜版曝光示意图....................................................................................................................................... 27 图 44： 掩膜版工作原理示意图............................................................................................................................... 27 图 45： 掩膜版产业链示意图................................................................................................................................... 28 图 46： 掩膜版生产工艺流程................................................................................................................................... 28 图 47： 全球半导体掩膜版市场规模及地区分布（百万美元）........................................................................... 29 图 48： 2015-2020 年中国光掩膜版需求量分布（万平方米）............................................................................ 29 图 49： 不同制程半导体掩膜版占比....................................................................................................................... 30 图 50： 2020 年平板显示掩膜版市场份额.............................................................................................................. 31 图 51： 65 寸及 75 寸面板切割效率示意图............................................................................................................ 32 图 52： 90 寸及 23.3 寸面板切割效率示意图........................................................................................................ 32 图 53： 平板显示掩膜版精度发展趋势................................................................................................................... 33 图 54： 工业气体分类............................................................................................................................................... 34 图 55： 特种气体产品............................................................................................................................................... 34 图 56： 2017-2025 年全球电子特气市场规模及增速（亿美元）........................................................................ 35 图 57： 2010-2020 中国电子特气市场规模及增速（亿元）................................................................................ 36 图 58： 电子特气在集成电路中占比最高............................................................................................................... 36 图 59： 集成电路中电子特气应用于刻蚀和掺杂较多........................................................................................... 36 图 60： 2020 年全球电子特气市场分布.................................................................................................................. 37 图 61： 2020 中国电子特气市场分布...................................................................................................................... 37 图 62： 正胶和负胶形成图案方式不同................................................................................................................... 38 图 63： 全球光刻胶市场规模及增速（亿美元）................................................................................................... 39 图 64： 中国光刻胶市场规模及增速（亿元）....................................................................................................... 39 图 65： 2021 年全球光刻胶市场份额分布.............................................................................................................. 40 图 66： 2021 年全球光刻胶细分市场分布.............................................................................................................. 40 图 67： 光刻胶各细分全球出货量变化(单位:千升）........................................................................................... 40 图 68： 全球半导体用光刻胶下游出货量情况(单位:千升）............................................................................... 40 图 69： 光刻胶产业逐渐从欧美转向日本............................................................................................................... 41 图 70： 2021 年全球光刻胶分类占比...................................................................................................................... 42 图 71： 2020 年中国光刻胶生产结构...................................................................................................................... 42 图 72： 2017-2022 年中国光刻胶产量变化（万吨）............................................................................................ 42 图 73： 全球半导体光刻胶配套材料市场规模（亿美元）................................................................................... 43 图 74： 湿电子化学品上下游产业链....................................................................................................................... 44 图 75： 2021 年半导体用湿电子化学品各组分占比.............................................................................................. 45 图 76： 2011-2020 年全球湿电子化学品规模及增速（亿美元）........................................................................ 46 图 77： 2025 年全球湿电子化学品需求量增加 50%以上....................................................................................... 46 图 78： 中国湿电子化学品市场规模（亿元）....................................................................................................... 46 请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容 6 

7 . 证券研究报告 图 79： 中国湿电子化学品需求量变化................................................................................................................... 46 图 80： 全球半导体材料市场规模占比................................................................................................................... 47 图 81： 2020 年湿电子化学品国产化率.................................................................................................................. 47 图 82： 2019 年中国湿电子化学品市场供应分布.................................................................................................. 48 图 83： 2020 年中国湿电子化学品市场供应分布.................................................................................................. 48 图 84： 前道晶圆制造主要工艺............................................................................................................................... 49 图 85： CMP 和摆臂调节系统的示意图.................................................................................................................... 49 图 86： CMP 技术的应用............................................................................................................................................ 49 图 87： CMP 抛光垫.................................................................................................................................................... 50 图 88： CMP 抛光液.................................................................................................................................................... 50 图 89： 全球半导体材料市场分布........................................................................................................................... 50 图 90： CMP 材料成本细分占比（2018 年估计）................................................................................................... 50 图 91： 前道晶圆制造主要工艺............................................................................................................................... 51 图 92： CMP 抛光步骤随制程缩小而增加................................................................................................................ 51 图 93： 先进制程逻辑芯片占比逐渐提升............................................................................................................... 51 图 94： 2D NAND 及 3D NAND 示意图........................................................................................................................ 52 图 95： CMP 抛光步骤随存储芯片技术升级而增加................................................................................................ 52 图 96： CMP 工艺变化趋势：抛光垫重要性提升.................................................................................................... 52 图 97： 2018 抛光垫市场占比.................................................................................................................................. 53 图 98： 抛光垫专利族的法律状态统计................................................................................................................... 53 图 99： 全球 CMP 抛光液市场规模及增速............................................................................................................... 55 图 100： 全球 CMP 抛光液市场格局......................................................................................................................... 55 图 101： 中国 CMP 抛光液市场格局......................................................................................................................... 55 图 102： 抛光垫产品导入简要流程图..................................................................................................................... 56 图 103： 铝靶示意图..................................................................................................................................................57 图 104： 钛靶及钛环示意图..................................................................................................................................... 57 图 105： 溅射法工作原理......................................................................................................................................... 57 图 106： 真空蒸镀法工作原理................................................................................................................................. 57 图 107： 靶材产品分类..............................................................................................................................................58 图 108： 靶材产业链..................................................................................................................................................58 图 109： 2021 年全球靶材各领域市场占比情况.................................................................................................... 59 图 110： 全球半导体靶材市场规模（亿美元）..................................................................................................... 59 图 111： 中国半导体靶材市场规模（亿元）......................................................................................................... 59 图 112： 2021 年全球靶材市场竞争格局................................................................................................................ 60 图 113： 立昂微主要产品分布................................................................................................................................. 62 图 114： 立昂微营业收入及增速（亿元）............................................................................................................. 62 图 115： 立昂微归母净利润及增速（亿元）......................................................................................................... 62 图 116： 立昂微毛利率/净利率变化....................................................................................................................... 63 图 117： 2021 年立昂微营收分布............................................................................................................................ 63 图 118： 沪硅产业营业收入及增速（亿元）......................................................................................................... 64 图 119： 沪硅产业归母净利润及增速（亿元）..................................................................................................... 64 请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容 7 

8 . 证券研究报告 图 120： 沪硅产业毛利率/净利率情况................................................................................................................... 65 图 121： 2021 年沪硅产业费率情况........................................................................................................................ 65 图 122： 清溢光电营业收入及增速（亿元）......................................................................................................... 67 图 123： 清溢光电归母净利润及增速（亿元）..................................................................................................... 67 图 124： 清溢光电毛利率/净利率情况................................................................................................................... 67 图 125： 2021 年清溢光电营收分布........................................................................................................................ 68 图 126： 雅克科技主营业务..................................................................................................................................... 69 图 127： 雅克科技营业收入及增速（亿元）......................................................................................................... 69 图 128： 雅克科技归母净利润及增速（亿元）..................................................................................................... 69 图 129： 雅克科技毛利率/净利率情况................................................................................................................... 70 图 130： 2021 年雅克科技营收分布（按产品）.................................................................................................... 70 图 131： 2021 年雅克科技营收分布（按地区）.................................................................................................... 70 图 132： 华特气体主要产品分布............................................................................................................................. 71 图 133： 华特气体营业收入及增速（亿元）......................................................................................................... 71 图 134： 华特气体归母净利润及增速（亿元）..................................................................................................... 71 图 135： 华特气体毛利率/净利率变化................................................................................................................... 72 图 136： 2021 年华特气体营收分布........................................................................................................................ 72 图 137： 昊华科技主要产品分布............................................................................................................................. 73 图 138： 昊华科技营业收入及增速（亿元）......................................................................................................... 73 图 139： 昊华科技归母净利润及增速（亿元）..................................................................................................... 73 图 140： 昊华科技毛利率/净利率变化................................................................................................................... 74 图 141： 2021 年昊华科技营收分布........................................................................................................................ 74 图 142： 南大光电主营业务..................................................................................................................................... 75 图 143： 南大光电营业收入及增速（亿元）......................................................................................................... 75 图 144： 南大光电归母净利润及增速（亿元）..................................................................................................... 75 图 145： 南大光电费率情况..................................................................................................................................... 76 图 146： 2021 年南大光电营收分布（按产品）.................................................................................................... 76 图 147： 2021 年彤程新材营收分布（按产品）.................................................................................................... 77 图 148： 彤程新材营业收入及增速（亿元）......................................................................................................... 77 图 149： 彤程新材归母净利润及增速（亿元）..................................................................................................... 77 图 150： 彤程新材毛利率/净利率变化................................................................................................................... 78 图 151： 2021 年彤程新材营收分布........................................................................................................................ 78 图 152： 江化微主营产品和主要应用..................................................................................................................... 79 图 153： 江化微营业收入及增速（亿元）............................................................................................................. 79 图 154： 江化微归母净利润及增速（亿元）......................................................................................................... 79 图 155： 江化微毛利率/净利率变化....................................................................................................................... 80 图 156： 2021 年江化微业务分布情况（按行业）................................................................................................ 80 图 157： 2021 年江化微业务分布情况（按产品）................................................................................................ 80 图 158： 鼎龙股份业务布局..................................................................................................................................... 81 图 159： 营收及增长情况（单位：百万元）......................................................................................................... 82 图 160： 净利润及增长情况（单位：百万元）..................................................................................................... 82 请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容 8 

9 . 证券研究报告 图 161： 公司销售毛利率和净利率......................................................................................................................... 82 图 162： 公司营收分产品占比................................................................................................................................. 82 图 163： 公司分产品毛利率..................................................................................................................................... 82 图 164： 除研发费用外费用率均下降..................................................................................................................... 83 图 165： 21 年研发费用增长 52%至 2.84 亿........................................................................................................... 83 图 166： 2021 年安集科技主营业务分布................................................................................................................ 84 图 167： 安集科技营业收入及增速（亿元）......................................................................................................... 84 图 168： 安集科技归母净利润及增速（亿元）..................................................................................................... 84 图 169： 安集科技销售毛利率/净利率情况........................................................................................................... 85 图 170： 安集科技分业务毛利率............................................................................................................................. 85 图 171： 2021 江丰电子营收结构（按产品）........................................................................................................ 86 图 172： 2021 年江丰电子营收结构（按地区）.................................................................................................... 86 图 173： 江丰电子业务分布..................................................................................................................................... 86 图 174： 2012-2021 年江丰电子营收及增速（亿元）.......................................................................................... 87 图 175： 2012-2021 年江丰电子归母净利润及增速（百万元）.......................................................................... 87 图 176： 中国半导体靶材市场规模及增速（亿元）............................................................................................. 87 图 177： 中国平板显示靶材市场规模及增速（亿元）......................................................................................... 87 图 178： 2011 年-2022 年全球半导体设备市场规模与增速................................................................................. 88 图 179： 2020 年中国晶圆厂商采购的晶圆设备零部件产品结构........................................................................ 88 图 180： 有研新材主营业务..................................................................................................................................... 89 图 181： 2012-2022 年有研新材营收及增速（亿元）.......................................................................................... 89 图 182： 2012-2022 年有研新材归母净利润及增速（亿元）.............................................................................. 89 图 183： 2021 年有研新材主营业务占比................................................................................................................ 90 图 184： 有研新材各细分产品毛利占比................................................................................................................. 90 图 185： 有研新材各细分毛利率............................................................................................................................. 90 图 186： 晶瑞电材主营业务..................................................................................................................................... 91 图 187： 公司营业收入及增速（单位：亿元）..................................................................................................... 92 图 188： 公司归母净利润及增速（单位：亿元）................................................................................................. 92 图 189： 公司近三年主营业务成长趋势（单位：亿元）..................................................................................... 92 图 190： 2021 年公司营收占比................................................................................................................................ 92 图 191： 公司主要产品和关键技术的演变情况..................................................................................................... 93 图 192： 公司营业收入及同比增速......................................................................................................................... 94 图 193： 公司归母净利润及同比增速..................................................................................................................... 94 图 194： 公司各产品营收占比（按基板材料）..................................................................................................... 94 图 195： 公司各产品毛利率（按基板材料）......................................................................................................... 94 请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容 9 

10 . 证券研究报告 表 1： 半导体材料分类及用途................................................................................................................................. 12 表 2： 抛光片、外延片、SOI 片应用对比.............................................................................................................. 23 表 3： 半导体硅片的种类和比较............................................................................................................................. 23 表 4： 硅片尺寸信息及对应制程............................................................................................................................. 25 表 5： 半导体硅片各尺寸对应的制程和半导体产品............................................................................................. 26 表 6： 掩膜版行业主要厂商..................................................................................................................................... 31 表 7： 电子特气在半导体中应用............................................................................................................................. 35 表 8： 工业气体行业相关支持政策......................................................................................................................... 37 表 9： 光刻胶主要成分............................................................................................................................................. 38 表 10： 光刻胶按照用途分为半导体用光刻胶、平板显示用光刻胶和 PCB 光刻胶.......................................... 39 表 11： 国内光刻胶主要厂商对比........................................................................................................................... 41 表 12： 湿电子化学品分类....................................................................................................................................... 44 表 13： SEMI 规定湿电子化学品的纯度标准.......................................................................................................... 45 表 14： 主要超净高纯试剂类别、作用及占比....................................................................................................... 45 表 15： 不同尺寸晶圆湿电子化学品使用情况....................................................................................................... 47 表 16： CMP 抛光液按应用环节分类........................................................................................................................ 54 表 17： CMP 抛光液按配方中磨粒分类.................................................................................................................... 54 表 18： CMP 抛光液按 PH 值分类.............................................................................................................................. 54 表 19： 半导体主要靶材应用................................................................................................................................... 60 表 20： 靶材领域企业对比....................................................................................................................................... 61 表 21： 靶材行业相关支持政策............................................................................................................................... 61 表 22： 沪硅产业主要产品....................................................................................................................................... 64 表 23： 掩膜版主要产品分类................................................................................................................................... 66 请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容 10 

11 . 证券研究报告 1.半导体材料是半导体产业的基石 半 导体材料贯穿 半导体生产 流程，晶圆制 造材料 占比 不断提升 半导体材料是半导体产业的基石。半导体产业链一般分为设计、制造和应用三个 环节。半导体材料在半导体产业链中位于制造环节上游，和半导体设备一起构成 了制造环节的核心上游供应链，是推动半导体产业链发展的基石。 图1：半导体产业链 资料来源：集微网，国信证券经济研究所整理 半导体材料贯穿了半导体生产的整个流程。按照应用环节半导体材料可以分为制 造材料与封测材料。其中，晶圆制造材料主要包括硅片、特种气体、掩膜版、光 刻胶及配套材料、湿电子化学品、靶材、CMP 抛光液&抛光垫等；封装材料主要包 括封装基板、引线框架、键合丝、包封材料、陶瓷基板、芯片粘接材料等。 图2：半导体材料按照应用环节分为制造材料和封测材料 资料来源：《集成电路产业全书》，国信证券经济研究所整理 请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容 11 

12 . 证券研究报告 图3：半导体制造环节流程及半导体材料应用 资料来源：集微网，国信证券经济研究所整理 晶圆制造材料中，硅片为晶圆基底材料；掩膜版用于光刻工艺底板；光刻胶用于 将掩膜版上的图案转移到硅片上；靶材用于薄膜沉积；电子特气用于氧化、还原、 除杂；湿电子化学品用于清洗、刻蚀；抛光材料用于实现平坦化。 封装材料中，封装基板与引线框架用于保护、支撑芯片及建立芯片与 PCB 间的连 接；键合丝用于连接芯片和引线框架；粘合材料用于芯片贴片；陶瓷封装体用于 绝缘打包。 表1：半导体材料分类及用途 材料类型 材料名称 主要用途 硅片 晶圆制造衬底材料 掩膜版 光刻工艺底板 光刻胶 将掩膜版上的图案转移到硅片上 晶圆制造材料 靶材 薄膜沉积的元素材料 电子特气 氧化、还原、除杂 湿电子化学品 清洗、刻蚀 抛光液、抛光垫 CMP 平坦化 封装基板 保护、连接、物理支撑、散热 引线框架 保护、连接、物理支撑 封装材料 键合丝 连接 粘合材料 芯片贴片 陶瓷封装体 绝缘打包 资料来源：《半导体材料》，国信证券经济研究所整理 细分市场中，制造材料市场占比 63%，硅片在制造材料中占比最高。2021 年半导 体材料全球整体市场空间约 643 亿美元。其中制造材料市场规模约 404 亿美元， 占比 63%；封测材料市场规模约 239 亿美元，占比 37%。 2021 年晶圆制造材料市场细分占比中，硅片占比 41%最高，市场份额约 126 亿美 元；掩膜版、电子特气分别占比 16%、15%，市场份额约 49 亿美元、45 亿美元； 请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容 12 

13 . 证券研究报告 CMP 材料、光刻胶、湿电子化学品、靶材分别占比 10%、8%、6%、4%，市场份额分 别为 30 亿美元、25 亿美元、20 亿美元和 11 亿美元。 图4：2021 年制造材料和封装材料分别占比 63%、37% 图5：2021 年晶圆制造材料细分占比 资料来源：SEMI，国信证券经济研究所整理 资料来源：Techet，国信证券经济研究所整理 全球半导体材料行业市场规模整体呈上升态势。根据 SEMI 数据，2015-2021 年全 球半导体材料行业市场规模整体呈不断上涨态势，2015 年市场规模为 432.9 亿美 元，2021 年增长到 643 亿美元，CAGR 为 6.8%。2019 年全球半导体材料行业市场 相比 2018 年下降 1.12%，主要系 2019 年下游增速放缓，叠加贸易摩擦，使得半 导体产业整体低迷，增速下滑。2020 与 2021 年由于 5G 和新能源的快速发展，大 幅提升了半导体产业的市场需求，半导体材料市场规模快速上升，2021 年达到 643 亿美元，同比增长 15.86%。 分产品的市场规模来看，晶圆制造材料占比不断提升。2011 年到 2020 年，晶圆 制造材料占比较封装材料不断上升，2011 年晶圆制造材料和封装材料占比分别为 50.63%和 49.37%，2020 年晶圆制造材料和封装材料占比分别为 63.11%和 36.89%。 晶圆制造材料占比提升的原因是先进制造的持续发展，对晶圆制造环节的材料提 出了更高的要求，加工工艺步骤的不断增加也提升了晶圆制造材料的消耗量。 图6：全球半导体材料市场规模及增速（亿美元） 图7：全球半导体材料分产品市场规模变化 资料来源：SEMI，前瞻产业研究院，国信证券经济研究所整理 资料来源：SEMI，前瞻产业研究院，国信证券经济研究所整理 中国集成电路市场保持高增速，国内半导体材料的市场空间广阔。根据中国半导 体行业协会发布的统计数据显示，2021 年中国集成电路产业销售额为 10458.3 亿 元，同比增长 18.2%。其中，设计业销售额为 4519 亿元，同比增长 19.6%；制造 业销售额为 3176.3 亿元，同比增长 24.1%；封装测试业销售额 2763 亿元，同比 增长 10.1%。 请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容 13 

14 . 证券研究报告 图8：中国集成电路销售规模及增速（亿元） 资料来源：中国半导体行业协会，国信证券经济研究所整理 制 程发展及晶圆 厂扩产刺激 材料需求，贸 易摩擦 催化 国产替代 制程提升增加工艺难度和加工步骤数，对上游材料需求提升。IC insights 在 2020 年的《Mc clean》报告指出，在过去的 50 年中，DRAM、闪存、微处理器和图形处 理器增长趋势仍依照摩尔定律，即每隔 18-24 个月，芯片上集成的晶体管数目就 会增加一倍，随着制程和集成度的提升，工艺难度和加工步骤数相应增加，对上 游材料的需求和性能要求也相应提高。 图9：晶体管集成数每 18-24 个月进行一次迭代 资料来源：Intel，SIA，Wikichip，IC insight，国信证券经济研究所整理 晶圆厂扩产推动材料需求上升，中国是全球新建晶圆厂数量最多的国家。SEMI 预 计，2020 年至 2024 年间将有众多晶圆厂上线，包括 25 座 8 英寸晶圆厂和 60 座 12 英寸晶圆厂，其中中国是新增数量最多的国家，中国国内新增 14 座 8 英寸和 请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容 14 

15 . 证券研究报告 15 座 12 英寸，中国台湾新增 2 座 8 英寸和 15 座 12 英寸，在新建 8 英寸晶圆厂 方面，中国国内的数量远远超过其他国家/地区。2021、2022 年中国国内新建数 量分别为 5 座和 3 座，2024 年中国国内的 12 英寸寸晶圆厂市场份额上升至 20%， 相较于 2015 年增长 12%，产能达到 150 万片/月。晶圆厂的扩产将刺激上游半导 体材料行业的市场需求。 图10：2020-2024 年新增晶圆厂数量（座） 图11：2021、2022 年新建晶圆厂数量（座） 资料来源：SEMI，国信证券经济研究所整理 资料来源：SEMI，国信证券经济研究所整理 图12：2024 年中国国内 12 英寸寸晶圆厂市场份额上升至 20% 资料来源：SEMI，国信证券经济研究所整理 根据 IC insights 预计，2022 年全球新投产 10 座 12 英寸晶圆厂，将带来全球晶 圆产能 8.7%的增幅，高于 21 年的 8.5%，并预计 2022 年全球晶圆厂的产能利用率 仍将超过 90%，预计为 93%。根据 Knometa Research 数据，2021 年全球的晶圆产 能达到了 2143 万片/月（按 8 寸晶圆当量），其中中国国内月产能为 350 万片， 仅占全球产能的 16%。中国国内的产能份额在过去两年中每年增加 1pct，自 2011 年以来累计增加 7pct，预计到 2024 年中国在全球 IC 晶圆产能中的份额将达到近 19%。根据 SEMI 数据，2021 年，中国台湾地区仍拥有全球半导体材料最大的市场。 但中国国内市场增速最快，2021 年增长 21.90%至 119 亿美元，占全球市场的 18.56%。 请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容 15 

16 . 证券研究报告 图13：全球晶圆制造产能 图14：2021 分地区晶圆产能占比 资料来源：IC Insights，国信证券经济研究所整理 资料来源：Knometa Research，国信证券经济研究所整理 图15：全球半导体材料市场规模（单位：亿美元） 图16：全球半导体材料市场规模（单位：百万美元） 资料来源：SEMI，国信证券经济研究所整理 资料来源：SEMI，国信证券经济研究所整理 中国集成电路仍以进口为主，国产替代空间巨大。根据中国海关总署数据，2021 年中国进口的芯片总量为 6354.8 亿个，同比增长了 16.9%；进口金额突破到了近 4326 亿美元，同比增长 23.6%，均创下历史新高。2017-2021 年，我国集成电路 进口数量约为出口数量 2 倍，进口金额约为出口金额 4 倍，总体仍高度依赖进口。 图17：中国集成电路进出口数量对比（亿个） 图18：中国集成电路进出口金额对比（亿美元） 资料来源：中国海关总署，国信证券经济研究所整理 资料来源：中国海关总署，国信证券经济研究所整理 美国制裁新规将进一步刺激国产替代需求。美国 BIS 于 2022 年 10 月 7 日出台管 制新规，管制措施适用于将美国设备或零部件出口到中国国内的特定先进逻辑或 请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容 16 

17 . 证券研究报告 存储芯片晶圆厂，主要是 16/14nm 以下节点的逻辑集成电路、128 层以上的 NAND 存储器集成电路、18nm 及以下的 DRAM 集成电路。进一步限制中国集成电路产业 发展，短期来看对整个产业链存在较大影响，但长期来看中国集成电路产业必将 走上独立自主创新之路，管制新规将进一步催化设备及材料端国产化趋势，预计 相关国产材料及设备能够得到更多的验证资源和机会，缩短国产替代周期。 图19：BIS 管制新规限制中国先进制程发展 资料来源：BIS，国信证券经济研究所整理 请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容 17 

18 . 证券研究报告 2. 晶圆制造材料：集成电路的物质基础 2.1 硅片：半导体器件的主要载体，集成电路 大厦之地基 硅片是半导体器件的主要载体，在半导体材料占比最高。硅基半导体材料是目前 产量最大、应用最广的半导体材料，多晶硅是单质硅的一种形态。通常按照纯度 不 同 ， 将 多 晶 硅 分 为 工 业 级 （ 纯 度 在 95%-99% ） 、 太 阳 能 级 （ 纯 度 在 99.99%-99.9999%）和电子级（纯度在 99.9999999%-99.999999999%）。电子级的 多晶硅经过拉单晶硅锭、切割和后续一系列加工后，成为半导体硅片。 图20：300mm 硅片 图21：硅片制备工艺流程 资料来源：环球晶圆，国信证券经济研究所整理 资料来源：Global Wafers，国信证券经济研究所整理 硅片位于半导体制造产业链上游。在半导体制造产业链中，硅片是基础材料，位 于制造产业链的上游，集成电路结构是以硅片为基础搭建而成的，硅片是芯片制 造的核心原材料。 图22：半导体硅片所处产业链位置 资料来源：《芯片用硅晶片的加工技术》，国信证券经济研究所整理 请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容 18 

19 . 证券研究报告 半 导体硅片制造 工艺复杂 半导体硅片制造流程复杂，主要包括拉单晶和硅片的切磨抛外延等工艺。半导体 硅片的生产流程复杂，涉及工序较多。研磨片工序包括拉单晶、截断、滚圆、切 片、倒角、研磨等，抛光片是在研磨片的基础上经边缘抛光、表面抛光等工序制 造而来；抛光片经外延工艺制造出硅外延片，经退火热处理制造出硅退火片，经 特殊工艺制造出绝缘体上硅 SOI。硅片制造过程中需要经过多次清洗，在销售给 客户之前还需要经过检验和包装。 图23：半导体硅片制造流程 资料来源：立昂微招股书，国信证券经济研究所整理 步骤一：拉单晶。拉单晶是半导体硅片生产工序中最为核心的技术，常用方法有 直拉法（Czochralsk，CZ 法）和区熔法（Float-Zone，FZ 法）两种。FZ 法纯度 高，氧含量低，电阻率较高，能耐高压，但工艺难度大，大尺寸硅片制备困难且 成本高，因此主要以 8 英寸及以下尺寸为主，主要用于中高端功率器件。CZ 法氧 含量高，更容易生产出大尺寸单晶硅棒，工艺也已成熟，成本较低，因此目前半 导体行业主要采用 CZ 法拉制单晶硅棒。拉单晶技术直接决定了位错、COP（crystal originated pit,晶体原生凹坑）、旋涡等晶体原生缺陷的密度及电阻率、电阻率 梯度、氧、碳含量等晶体技术指标的好坏，是半导体硅片生产工序中最为核心的 技术。 图24：直拉法拉单晶 图25：区熔法拉单晶 资料来源：SUMCO，国信证券经济研究所整理 资料来源：中晶科技招股书，国信证券经济研究所整理 请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容 19 

20 . 证券研究报告 步骤二：切片。单晶硅棒磨成相同直径，然后根据客户要求的电阻率，用内径锯 或线锯将晶棒切成约 1mm 厚的薄片，形成晶圆。根据目前的工艺、技术水平，为 了降低硅材料的损耗、提高生产效率和表面质量，一般采用线切割方法进行切片。 图26：半导体硅片制造流程：切片 资料来源：SUMCO，国信证券经济研究所整理 步骤三：倒角：硅片倒角加工的目的是消除硅片边缘表面经切割加工所产生的的 棱角、裂缝、毛刺、崩边或其他的缺陷以及各种边缘表面污染，从而降低硅片边 缘表面的粗糙度，增加硅片边缘表面的机械强度、减少颗粒的表面沾污。 步骤四：研磨。在研磨机上用磨料将切片抛光到所需的厚度，同时提高表面平整 度。研磨的目的是为了去除在切片工序中，硅片表面因切割产生的深度约 20~25um 的表面机械应力损伤层和表面的各种金属离子等杂质污染，并使硅片具有一定的 平坦表面。 图27：半导体硅片制造流程：研磨 资料来源：SUMCO，国信证券经济研究所整理 步骤五：蚀刻和抛光。通过化学蚀刻去除前面步骤对晶圆表面造成的机械损伤， 然后采用硅溶胶机械化学抛光法使晶圆表面更加平整和光洁。 请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容 20 

21 . 证券研究报告 图28：半导体硅片制造流程：抛光 资料来源：SUMCO，国信证券经济研究所整理 步骤六：清洁和检查。清洁后，对产品进行严格的质量检查，合格后销售给客户。 也可进一步用来制作 SOI、外延片等特殊硅片。 图29：半导体硅片制造流程：清洁和检查 资料来源：SUMCO，国信证券经济研究所整理 根据掺杂程度不同，半导体硅片可分为轻掺和重掺。重掺硅片的掺杂元素掺入量 大，电阻率低,一般用于功率器件等领域产品；轻掺硅片掺杂浓度低，一般用于集 成电路领域，技术难度和产品质量要求更高。由于集成电路在全球半导体市场中 占比超过 80%，全球对轻掺硅片需求更大。 根据工艺，半导体硅片可分为研磨片、抛光片及基于抛光片制造的特殊硅片外延 片、SOI 等。研磨片可用于制造分立器件；轻掺抛光片可用于制造大规模集成电 路或作为外延片的衬底材料，重掺抛光片一般用作外延片的衬底材料。相比研磨 片，抛光片具有更优的表面平整度和洁净度。 在抛光片的基础上，可以制造出退火片、外延片、SOI 硅片和结隔离硅片。退火 片在氢气或氩气环境下对抛光片进行高温热处理，以去除晶圆表面附近的氧气， 可以提高表面晶体的完整性。外延片是在抛光片表面形成一层气相生长的单晶硅， 可 满 足 需 要 晶 体 完 整 性 或 不 同 电 阻 率 的 多 层 结 构 的 需 求 。 SOI 硅 片 （Silicon-On-Insulator）是在两个抛光片之间插入高电绝缘氧化膜层，可以实 现器件的高集成度、低功耗、高速和高可靠性，在活性层表面也可以形成砷或砷 的扩散层。结隔离硅片是根据客户的设计，利用曝光、离子注入和热扩散技术在 晶圆表面预形成 IC 嵌入层，然后再在上面生长一层外延层。 请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容 21 

22 . 证券研究报告 图30：退火片 图31：外延片 资料来源：SUMCO，国信证券经济研究所整理 资料来源：SUMCO，国信证券经济研究所整理 图32：结隔离硅片 图33：SOI 硅片 资料来源：SUMCO，国信证券经济研究所整理 资料来源：SUMCO，国信证券经济研究所整理 应用最广的三类硅片是抛光片、外延片与以 SOI 硅片。抛光片直接用于制作半导 体器件，广泛应用于存储芯片与功率器件等，也可作为外延片、SOI 硅片的衬底 材料；外延片是由抛光片经过外延生长而形成，常在 CMOS 电路中使用，如通用处 理器芯片、图形处理器芯片等，也应用于应用于二极管、IGBT 等功率器件的制造； SOI 硅片是由抛光片经过氧化、键合或离子注入等工艺处理后形成，具备耐高压、 耐恶劣环境、低功耗、集成度高等特点，主要应用于智能手机、WiFi 等无线通信 设备的射频前端芯片，也应用于功率器件、传感器、硅光子器件等芯片产品，价 格是一般硅片的 4-5 倍。 请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容 22 

23 . 证券研究报告 表2：抛光片、外延片、SOI 片应用对比 硅片种类 特点 主要用途 轻掺：主要用于微处理器、存储芯片、 数字芯片、电源管理芯片、指纹识别 芯片等的制造。 8 英寸硅抛光片还应 用抛光工艺去除硅片表面的加工损伤 用于线宽 0.13um/0.11um 及更大线宽 抛光片 层，降低硅片表面粗糙度，提高平整 集成电路产品和器件的制造。 度和颗粒度。 重掺：主要用作硅外延片的衬底，以 及用于制造稳压（隧道击穿）二极管 等器件。 具有比抛光片更低的含氧量、含碳量、 更低的缺陷密度，提高了栅极氧化层 CMOS 电路中如通用处理器芯片、图形 外延片 的完整性，改善了沟道中的漏电现象，处理器芯片等； 降低了器件能耗，提升了电路可靠性 二极管、IGBT 等功率器件 及器件可靠性。 可通过绝缘埋层实现全介质隔离，大 适用于要求耐高压、耐恶劣环境、低 幅减少硅片的寄生电容，改善漏电现 功耗、集成度高的芯片上，如射频前 SOI 片 象，消除了闩锁效应。特点包括寄生 端芯片、功率器件、汽车电子、传感 电容小、短沟道效应小、低压低功耗、 器以及星载芯片等。 集成密度高、速度快、工艺简单等 资料来源：《集成电路产业全书》，国信证券经济研究所分析 根据应用场景不同，半导体硅片可分为正片、假（陪）片。正片用于半导体产品 的制造，假片用来暖机、填充空缺、测试生产设备的工艺状态或某一工艺的质量 状况。假片一般由晶棒两侧品质较差部分切割而来，由于用量巨大，在符合条件 的情况下部分产品会回收再利用，回收重复利用的硅片称为可再生硅片。据观研 网数据，65nm 制程的晶圆代工厂每 10 片正片需要加 6 片假片，28nm 及以下制程 每 10 片正片则需要加 15-20 片假片。 表3：半导体硅片的种类和比较 使用量 8 英寸价格 12 英寸价格 项目 使用目的 （以正品用量当作 100） （日元） （日元） 正片 成品正片 100 8000 50000~80000 假（陪）片 假（陪）片 test 或 flow check 20~100 3000~4000 假（陪）片 可再生硅片 test 或 flow check 20~100 1500~2000 30000~50000 资料来源：《芯片用硅晶片的加工技术》，国信证券经济研究所整理（价格数据非最新价格）（备注：2022 年 10 月 22 日日元兑人民币汇率：1 日元=0.049 人民币） 半 导体市场推动 硅片市场增 长，大尺寸硅 片需求 提升 中国半导体硅片市场增速明显。根据 SEMI 数据，2016-2018 年，全球半导体硅片 市场总体处于上升增速明显，2018-2020 年小幅回落，2021 年重拾升势，全球市 场规模 126 亿美元。中国国内半导体硅片市场自 2015 年起迅速上升，2021 年中 国市场规模 16.6 亿美元，2015-2021 年 CAGR 为 27%，市场增速明显。 请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容 23 

24 . 证券研究报告 图34：全球半导体硅片市场规模及增速（亿美元） 图35：中国半导体硅片市场规模及增速（亿美元） 资料来源：SEMI，国信证券经济研究所整理 资料来源：SEMI，国信证券经济研究所整理 半导体含量提升推动硅片出货面积增加，2021 年全球硅片出货面积创历史新高。 历史上半导体行业的年均增速高于电子系统整体市场，主要驱动力是电子系统中 使用的半导体的含量不断增加。比如随着全球手机、汽车和个人电脑出货量增长 趋于成熟和放缓，电子系统市场 2011-2021 年的年均复合增长率为 3.5%，而半导 体行业 2011-2021 年的年均复合增长率为 6.5%。根据 IC Insights 的数据，2021 年电子系统中的半导体含量提高到了 33.2%，创历史新高，同时预期终值将超过 40%。在半导体含量推动作用下，硅片出货面积呈上升趋势，根据 SEMI 的数据， 2021 年全球硅片出货面积 141.65 亿平方英寸，创历史新高。 图36：电子系统中半导体含量提升 图37：各尺寸半导体硅片需求量（百万片/月） 资料来源：IC Insights，国信证券经济研究所整理 资料来源：Omdia，国信证券经济研究所整理 集成电路制程缩小推动硅片向大尺寸发展。半导体硅片通常可以按照尺寸、工艺 两种方式进行分类。按照尺寸分类，主流半导体硅片分为 150mm（6 英寸）、200mm （8 英寸）与 300mm（12 英寸）等规格。硅片诞生于 1960 年，初始为 23mm，此 后逐步向大硅片发展，2002 年 300mm（12 英寸）硅片实现量产，台积电、Intel 等企业仍有 450mm 硅片的研发规划。 根据摩尔定律，集成电路上的晶体管每隔 18 个月要翻一倍，相对应的成本就下降 一半，而大尺寸硅片能够提高单个硅片上集成的芯片数量，芯片尺寸越小，硅片 尺寸越大，单个芯片的制造成本越低，可以显著降低边际成本。因此，制程的不 断缩小推动硅片向大尺寸发展。 请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容 24 

25 . 证券研究报告 表4：硅片尺寸信息及对应制程 硅片尺寸 硅片尺寸 厚度 面积 重量 对应制程 2 2 英寸 50.8mm 279um 20.26cm 1.32g 5um 4 英寸 100mm 525um 78.65cm2 9.67g 3um-0.5um 2 6 英寸 150mm 675um 176.72cm 27.82g 0.35um-0.13um 2 8 英寸 200mm 725um 314.16cm 52.98g 90nm-55nm 2 12 英寸 300mm 775um 706.21cm 127.62g 28nm-3nm 资料来源：《集成电路产业全书》，国信证券经济研究所分析 图38：硅片尺寸进化史 资料来源《芯片制造》，国信证券经济研究所整理 先进制程占比上升，推动 12 英寸芯片需求提升。根据 IC insight 预测，2021-2024 年，全球芯片制造产能中 10nm 以下制程占比迅速上升。2021 年，10nm 以下制程 占比为 16%，2024 年将上升至 29%，而先进制程基本是以 12 英寸硅片为主，先进 制程的发展将刺激 12 英寸硅片需求。 图39：全球芯片制造产能各节点占比变化 资料来源：IC insights，国信证券经济研究所整理 半导体硅片新增需求集中在 8 英寸和 12 英寸，6 英寸及以下尺寸硅片需求稳定。 根据 Omdia 的数据，6 英寸及以下尺寸的半导体硅片需求量在 2000 年到 2015 年 之间曾下降趋势，2015 年后基本保持稳定；12 英寸硅片从 2001 年商业化生产后， 请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容 25 

26 . 证券研究报告 需求量持续攀升；8 英寸硅片需求量波动相对较少。Omdia 预计 2021 至 2025 年， 8 英寸和 12 英寸半导体硅片需求量将增加，6 英寸及以下尺寸硅片需求保持平稳。 从出货片数来看，2021 年 12 英寸占比 47.7%，8 英寸占比 34.3%，小尺寸占比 18.0%； 从出货面积来看，2021 年 12 英寸占比 70.9%，8 英寸占比 22.6%，小尺寸占比 6.5%。 图40：半导体各尺寸出货量占比 图41：半导体各尺寸硅片出货面积占比 资料来源：Omdia，国信证券经济研究所整理 资料来源：Omdia，国信证券经济研究所整理 基于成本考虑，分立器件继续沿用小尺寸，集成电路向大尺寸迁移。分立器件由 于价格偏低，生产厂商对于投资大尺寸产线动力不足，目前仍以 6 英寸及以下硅 片为主。集成电路使用大尺寸硅片带来的经济效益明显，比如 12 英寸面积是 8 英寸的 2.25 倍，可使用率是 8 英寸的 2.5 倍左右，单片可产出的芯片数量增加， 单个芯片的成本随之降低。若硅片尺寸增大带来的成本节约可以弥补投资大尺寸 晶圆制造产线的成本，厂商便有向大尺寸迁移的动力。目前商用的最大半导体硅 片尺寸是 12 英寸，18 英寸（450mm）硅片由于工艺和技术难度较大，目前还没有 看到量产的可能。 表5：半导体硅片各尺寸对应的制程和半导体产品 半导体硅片尺寸 制程 半导体产品 6 英寸及以下 0.35um 及以上 二极管、三极管、晶闸管等各类分立器件 8 英寸 90nm~0.35um 传感器芯片、驱动芯片、电源管理芯片、射频芯片等 12 英寸 90nm 及以下 CPU、GPU、存储芯片、FPGA、ASIC 等 资料来源：沪硅产业招股书，国信证券经济研究所整理 请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容 26 

27 . 证券研究报告 2.2 掩膜版：图形转移传送带，光刻复制的蓝 本 掩膜版是微电子制造过程中的图形转移母版，是半导体行业生产制造过程中重要 的关键材料。掩膜版的作用是将设计者的电路图形通过曝光的方式转移到晶圆上， 从而实现批量化生产。作为光刻复制图形的基准和蓝本，掩膜版是连接工业设计 和工艺制造的关键，掩膜版的精度和质量水平会直接影响最终芯片产品的优品率。 以晶圆制造为例，其制造过程需要经过多次曝光工艺，利用掩膜版的曝光掩蔽作 用，在半导体晶圆表面形成栅极、源漏极、掺杂窗口、电极接触孔等。 图42：光掩膜外观 图43：掩膜版曝光示意图 资料来源：清溢光电官网，国信证券经济研究所整理 资料来源：路维光电招股书，国信证券经济研究所整理 图44：掩膜版工作原理示意图 资料来源：路维光电招股说明书，国信证券经济研究所整理 光掩膜制作对环境要求十分苛刻：1.要保证恒温恒湿环境：温度保持 23±0.5℃ （10 级净化房），23±0.3℃（1 级净化房），湿度保持 50±5%RH；2,要保证高 净化空间：大多数区域要求 10 级净化，局部区域要求 1 级净化（每立方英尺的空 间内，直径大于 0.5 微米的尘埃颗粒数不能超过 1 个）。 在半导体制造产业链中，掩膜版位于中游。掩膜版的主要原材料包括掩膜基板、 光学膜、化学试剂以及包装盒等辅助材料，掩膜版主要应用于平板显示、半导体、 触控和电路板的制造过程。平板显示、半导体等中游电子元器件厂商的终端应用 主要包括消费电子（电视、手机、笔记本电脑、平板电脑、可穿戴设备）、家用 电器、车载电子、网络通信、LED 照明、物联网、医疗电子以及工控等领域。 请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容 27 

28 . 证券研究报告 图45：掩膜版产业链示意图 资料来源：路维光电招股说明书，国信证券经济研究所整理 光掩膜生产工艺流程主要包括 CAM 图档处理、光阻涂布、激光光刻、显影、蚀刻、 脱膜、清洗、宏观检查、自动光学检查、精度测量、缺陷处理、贴光学膜等环节。 图46：掩膜版生产工艺流程 资料来源：路维光电招股说明书，国信证券经济研究所整理 全 球掩模版市场 稳步提升， 半导体用光掩 膜版增 长迅 猛 全球半导体掩膜版市场保持高速发展的态势。根据 SEMI 数据，自 2012 年起，在 请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容 28 

29 . 证券研究报告 经过连续七年的增长后，2019 年全球半导体掩膜版市场规模达到 41 亿美元；SEMI 预计未来全球半导体掩膜版市场将保持稳健增长的态势，2021 年市场规模将超过 44 亿美元。分地区来看，随着国内半导体产业占全球比重的逐步提升，国内半导 体掩膜版市场规模也逐步扩大；根据 SEMI 数据，2019 年国内半导体掩膜版市场 规模 1.44 亿美元，预计 2021 年将达到 1.95 亿美元(CAGR: 16.32%)。 图47：全球半导体掩膜版市场规模及地区分布（百万美元） 资料来源：SEMI，国信证券经济研究所整理 半导体掩膜版的技术更新主要体现在图形尺寸、精度及制造技术等方面。半导体 技术节点由 130nm、100nm、90nm、65nm 等逐步发展到 28nm、14nm、7nm、5nm 等； 半导体掩膜版也从激光直写光刻、湿法制程、光学检测等逐步发展为电子束光刻、 干法制程、电子显微检测。同时，相移掩膜技术（PSM）、邻近光学效应修正（OPC） 技术等也越来越多的应用于先进制程半导体掩膜版制造领域。 2020 年半导体光掩膜版需求首次超越 FPD 光掩膜版需求量。根据智研咨询数据， 从光掩膜版需求量来看，IC 用光掩膜玻璃基板需求从 2015 年的 2.9 万平方米增 长到 2020 年的 5.6 万平方米，FPD 光掩膜玻璃基板需求从 2015 年的 4.1 万平方 米增长到 2020 年的 5.3 万平方米,IC 用光掩膜版首次超越 FPD（平板显示）光掩 膜版需求量。 图48：2015-2020 年中国光掩膜版需求量分布（万平方米） 资料来源：智研咨询，国信证券经济研究所整理 请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容 29