靶材应用于电子元器件制造的物理气象沉积(PVD)工艺,是制备晶圆、面板、太阳能电池等表面电子薄膜的关键材料;溅射是制备薄膜材料的主要技术之一,利用离子源产生的离子,在真空中经过加速聚集而形成高速的离子束流,轰击固体表面,离子和固体表面原子发生动能交换,是固体表面的原子离开固体并沉积在基底表面,被轰击的固体是用溅射法沉积薄膜的原材料,称为溅射靶材。
集成电路、平板显示器、太阳能电池、光学器件等生产过程中都需要用到溅射镀膜工艺,溅射靶材应用领域非常广阔;其中半导体芯片对溅射靶材的技术要求最高,价格也最为昂贵。
高纯溅射靶材全球市场规模近百亿美元,其中半导体用靶材全球市场规模约在十亿美元以上,是高纯溅射靶材的主要应用领域之一。
2015年国内高纯溅射靶材市场规模约为150亿元,其中面板市场规模占比接近50%达到70亿元;国内半导体靶材市场规模占全球比与国内晶圆制造、封测在全球范围占比总体保持一致,随着国内晶圆制造、封测产业在全球范围占比加大,国内半导体靶材市场预计会同步快速提升。
目前全球靶材制造行业呈现寡头垄断格局,少数日美化工与制造集团主导了全球靶材制造行业,产业集中度高。靶材行业下游客户认证周期长,客户定制化程度高,产品认证周期一般需要2~3年,一旦成为供应商后将与下游客户保持相对稳定的关系。
靶材制造的核心原材料是高纯度金属,全球范围内高纯度金属产业集中度高,美、日、德等国家的高纯度金属生产商依托先进的提纯技术在整个产业链中居于有利地位,并且对我国严格限制出口。
目前国内高纯度溅射靶材产业总体数量偏少,企业规模偏小、技术水平偏低。随着国家产业政策支持,国内靶材企业不断创新,初具规模,其中江丰电子、有研新材值得关注。
江丰电子:
公司是国内半导体靶材行业龙头,靶材业务占比超过90%;公司已成功跻身台积电、中芯国际、联华电子、日本美光等大型厂商的供应链;目前公司在国内市场占比约10%。
有研新材:
公司主要从事超高纯金属及稀贵金属材料、高端稀土功能材料、微电子光电子用薄膜材料等新材料的研发与制备;其子公司有研亿金是国内唯一具备从超高纯原材料到溅射靶材、蒸发薄膜垂直一体化研发和生产的产业化平台。
【湿电子化学品】
湿电子化学品是指为微电子、光电子湿法工艺(主要包括湿法刻蚀、湿法清洗)制程中使用的各种电子化工材料;主要用于平板显示、半导体及LED、光伏太阳能等电子元器件微细加工的清洗、蚀刻等工艺环节;按下游产品应用的工艺环节分,主要有平板显示制造工艺的应用、半导体制造工艺的应用及太阳能电池板领域工艺的应用;其中平板显示制造领域对湿电子化学品的技术要求较高,半导体制造工艺用湿电子化学品是技术要求最高,太阳能电池板制造用湿电子化学品技术要求相对较低。
国内湿电子化学品基本集中在G2等级,而大部分集成电路用材料基本要求在G4、G5等级;目前国际上公认的湿电子化学品杂志含量标准是SEMI国际标准,共分为五个等级,其中G5为最高等级,G1等级属于低档产品,G2等级属于中低档产品,G3等级属于中高档产品,G4和G5等级则属于高档产品。集成电路用超高纯试剂的纯度要求较高,基本集中在G4、G5水平。
湿电子化学品的关键生产技术包括混配技术、分离技术、纯化技术以及与其生产相配套的分析检验技术、环境处理与监测技术等。这些都需要企业具备一定研发能力和技术应用能力,同时下游电子器件的生产工艺不同,会需要一些功能性专用的湿电子化学品,这需要相关企业有较强的配套能力,能够掌握核心的配方工艺以满足下游电子信息产业的功能性需求;以上生产技术、生产工艺、配方技术和配套能力都构成了企业进入湿电子化学品生产经营领域的进入壁垒。
2016年全球湿电子化学品市场规模约为11.1亿美元,国内半导体用湿电子化学品市场规模约为14亿美元。
目前全球湿电子化学品市场主要由欧美和日韩台地区企业占据主导地位,其中欧美企业约35%市场份额,日本企业约28%,其他国家或地区主要是中国台湾、韩国、大陆企业约占32%。
我国湿电子化学品应用市场分为三类:半导体市场、光伏市场、平板显示器市场,国产化率分别约为15%、25%、98%;国内湿电子化学品的主要厂商有江化微、晶瑞股份。
江化微:
公司是目前国内湿电子化学品生产服务领域龙头企业,主要产品为超净高纯试剂、光刻胶及光刻胶配套试剂等专用湿电子化学品,产品应用于平板显示、半导体及光伏太阳能等领域;目前公司产品已经达到SEMI标准高端电子化学品行列。
晶瑞股份:
公司主导产品包括超净高纯试剂、光刻胶、功能性材料和锂电池粘结剂四大类微电子化学品,广泛应用于半导体、光伏太阳能电池、LED、平板显示和锂电池等五大新兴行业;公司部分产品已达国际先进水平,是三安光电、华润上华、宸鸿光电等公司的长期合作供应商。
【电子气体】
电子气体是指用于半导体及相关电子产品生产的特种气体,按其本身化学成分可分为硅系、砷系、磷系、硼系、金属氢化物、卤化物和金属精华物,应用范围包括电子行业、太阳能电池、移动通讯等诸多领域。
电子气体提纯是制备工艺的核心技术壁垒,气体纯度的提高能够有效提高电子器件生产的良率和性能;电子气体纯度提升的影响因素主要包括“气体的分离和提纯”、“气体杂质检测和监控”、“气体的运输和储存”三个方面;我国在气体杂质的检测和监控还落后于国外。
2016年全球集成电路用电子特种气体的市场规模约36.8亿美元,国内集成电路用电子特种气体市场规模约46亿元。
目前电子气体全球市场主要被几家跨国巨头垄断,包括美国空气化工、普莱克斯、德国林德集团、法国液化空气、日本大阳日酸株式会社等公司,占据了全球电子气体90%以上的市场份额。
目前国内电子气体企业技术与国外仍然存在较大差距,国内85%左右的市场份额被外国企业主导。目前国内电子气体生产企业比较突出的有雅克科技、南大光电。
雅克科技通过收购华飞电子、成都科美特等企业进入半导体领域,公司营收及利润率均大幅提升,且目前企业第四大股东为国家大基金(持股5.73%),值得重点关注。
【CMP抛光材料】
CMP化学机械抛光是集成电路制造过程中实现晶圆全局均匀平坦化的关键工艺,与传统的机械或纯化学的抛光方法不同,CMP技术是通过化学和机械的组合技术避免了由单纯机械抛光造成的表面损伤,利用了磨损中的“软硬磨”原理,即用较软的材料来进行抛光以实现高质量的表面抛光,将化学腐蚀和机械磨削作用达到一种平衡。抛光材料是CMP工艺过程中必不可少的耗材,根据功能不同可划分为抛光垫、抛光液、调节器以及清洁剂等,主要以抛光液和抛光垫为主。
抛光材料制备技术门槛较高,其中抛光垫的技术壁垒在于沟槽设计及提高寿命改良,抛光液的技术壁垒在于抛光液的配方调整抛光液组成以及改善抛光效果。
预计2020年全球市场规模约19亿美元,国内市场约占全球市场20%份额。
CMP抛光材料具有技术壁垒高,客户认证时间长(一般认证时间在一年半到两年)的特点,一直以来处于寡头垄断的格局;全球芯片抛光液市场主要被美国、日本、韩国企业垄断,占据全球90%以上的高端市场份额;全球CMP抛光垫几乎全被陶氏所垄断。
目前国内抛光液领域整体而言,不锈钢、铝、钨等中低端的抛光液基本实现国产化;抛光垫领域国产率为0。目前国内设计抛光材料的上市公司为鼎龙股份,不过其主营业务为打印复印耗材,抛光材料占比不足1%。
【光刻胶】
光刻胶是图形转移介质,主要由感光剂、聚合剂、溶剂与助剂构成,其利用光照反应后溶解度不同将掩膜版图形转移至衬底上;光刻工艺约占整个芯片制造成本的35%,耗时占整个芯片工艺的40~60%,是半导体制造中最核心的工艺。
光刻胶下游领域主要包括半导体、面板、PCB以及LED等行业,光刻胶行业发展方向基本由下游需求决定,其中半导体领域是技术门槛最高的子领域。
光刻胶产品是电子化学品中技术壁垒最高的材料之一,其不仅具有纯度要求高、工艺复杂等特征,还需要相应光刻机与之配对调试;针对不同应用需求,光刻胶的品种非常多,这些差异主要通过调整光刻胶的配方来实现,因此通过调整光刻胶的配方,满足差异化的应用需求,是光刻胶制造商最核心的技术。
2015年全球光刻胶规模约为73.6亿美元,其中PCB、LCD、半导体光刻胶需求各为24.5%、26.6%、24.1%,中国光刻胶市场规模在100亿元左右,其中PCB是最大细分子市场,占据半数以上市场份额。
目前全球光刻胶市场基本被美日韩等国家或地区垄断,占比约90%,不过光刻胶单一产品市场规模较小,主要是大型材料厂商的子业务。
目前国内PCB光刻胶是国产替代进度最快的,半导体光刻胶还与国外有较大差距,相关企业有飞凯材料、强力新材、晶瑞股份;其中强力新材为国内光刻胶原料龙头,已经进入全球巨头供应链,可以重点。