軌道交通行業(yè)發(fā)展概況分析

軌道交通行業(yè)發(fā)展概況分析軌道交通行業(yè)發(fā)展概況碳化硅器件應(yīng)用于軌道交通牽引變流器，能極大發(fā)揮自身高溫、高頻和低損耗特性，提高牽引變流器裝置效率，符合軌道交通大容量、輕量化和節(jié)能型牽引變流裝置的應(yīng)用需求，從而提升系統(tǒng)的整體效能，未來將在軌道交通領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。競爭格局高度集中，國內(nèi)廠商加速追趕CMP拋光液市場，美國Carbot是國際龍頭，安集科技為國內(nèi)龍頭。目前全球拋光液市場主要由美日廠商壟斷，美國Cabot、美國Versum、日本日立、日本Fujimi和美國陶氏杜邦五家美日廠商占據(jù)全球拋光液近八成的市場份額，安集科技僅占約3%。國內(nèi)市場中，美國Cabot占約64%，安集科技市占率為22%。安集科技為國產(chǎn)CMP拋光液龍頭，國內(nèi)市場占有率超兩成。公司2015-2016年先后承擔(dān)兩個(gè)02專項(xiàng)項(xiàng)目，專注于持續(xù)優(yōu)化14nm技術(shù)節(jié)點(diǎn)以上產(chǎn)品的穩(wěn)定性，測試優(yōu)化14nm及以下產(chǎn)品的技術(shù)節(jié)點(diǎn)，開發(fā)用于128層以上3DD和19/17nm以下技術(shù)節(jié)點(diǎn)DRAM用銅及銅阻擋層拋光液。目前公司CMP拋光液13-14nm技術(shù)節(jié)點(diǎn)上實(shí)現(xiàn)規(guī)模化量產(chǎn)，下游客戶包括中芯國際、長江存儲、臺積電、華虹半導(dǎo)體等主流晶圓廠商。全球拋光墊市場一家獨(dú)大，穩(wěn)步前進(jìn)。當(dāng)前全球拋光墊市場主要由美國的陶氏杜邦壟斷，市占率高達(dá)79%，其他公司如美國Cabot、日本Fujimi、日本Hitachi等市占率在5%以內(nèi)。內(nèi)資企業(yè)中，鼎龍股份、江豐電子和萬華化學(xué)具備相應(yīng)的生產(chǎn)力。其中，鼎龍股份為國內(nèi)拋光墊龍頭企業(yè)，生產(chǎn)的拋光墊意在對標(biāo)美國陶氏杜邦集團(tuán)。隨著國內(nèi)晶圓廠擴(kuò)張，需求提升，為確保供應(yīng)鏈的穩(wěn)定，內(nèi)資企業(yè)迎來發(fā)展潮。CMP：半導(dǎo)體平坦化核心技術(shù)，國內(nèi)龍頭放量在即CMP，又名化學(xué)機(jī)械拋光，是半導(dǎo)體硅片表面加工的關(guān)鍵技術(shù)之一。CMP是半導(dǎo)體先進(jìn)制程中的關(guān)鍵技術(shù)，伴隨制程節(jié)點(diǎn)的不斷突破，CMP已成為0．35μm及以下制程不可或缺的平坦化工藝，關(guān)乎著后續(xù)工藝良率。CMP采用機(jī)械摩擦和化學(xué)腐蝕相結(jié)合的工藝，與普通的機(jī)械拋光相比，具有加工成本低、方法簡單、良率高、可同時(shí)兼顧全局和局部平坦化等特點(diǎn)。其中化學(xué)腐蝕的主要耗材為拋光液，機(jī)械摩擦的主要耗材為拋光墊，兩者共同決定了CMP工藝的性能及良率。（一）CMP系統(tǒng)復(fù)雜，拋光液和拋光墊為核心CMP系統(tǒng)主要耗材可分為拋光液和拋光墊，分別占據(jù)拋光材料成本的49%和33%。其他拋光材料還包括拋光頭、研磨盤、檢測設(shè)備、清洗設(shè)備等。拋光液是一種由去離子水、磨料、PH值調(diào)節(jié)劑、氧化劑以及分散劑等添加劑組成的水溶性試劑。在拋光的過程中，拋光液中的氧化劑等成分與硅片表面材料產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，在表面產(chǎn)生一層化學(xué)反應(yīng)薄膜，后由拋光液中的磨粒在壓力和摩擦的作用下將其去除，最終實(shí)現(xiàn)拋光。拋光液可根據(jù)應(yīng)用工藝環(huán)節(jié)、配方中磨粒、PH值的不同進(jìn)行分類。根據(jù)配方中磨粒的不同，可分為二氧化硅、氧化鈰、氧化鋁磨粒等三大類。二氧化硅磨?；钚詮?qiáng)、易于清洗且分散性及選擇性好，多用于硅、SiO2層間介電層的拋光。缺點(diǎn)是硬度大，容易對硅片表面造成損傷，且拋光效率較低。氧化鋁磨粒拋光效率高，但硬度強(qiáng)、選擇性低且團(tuán)聚嚴(yán)重，因此拋光液中常需加入各類穩(wěn)定劑和分散劑，導(dǎo)致成本相對較高。氧化鈰磨粒硬度低，拋光效率高，平坦度高，清潔無污染，但團(tuán)聚嚴(yán)重，也需加入各類穩(wěn)定劑和分散劑，且鈰屬于稀有金屬，成本較高。根據(jù)PH值的不同，可分為酸性拋光液和堿性拋光液。酸性拋光液具有拋光效率高、可溶性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，多用于對銅、鎢、鋁、鈦等金屬材料進(jìn)行拋光。其缺點(diǎn)是腐蝕性較大，對拋光設(shè)備要求高，所以常選擇向拋光液中添加抗蝕劑（BTA）提高選擇性，但BTA的添加容易降低拋光液的穩(wěn)定性。不同于酸性拋光液，堿性拋光液具有腐蝕性小、選擇性高等優(yōu)點(diǎn)，多數(shù)用于拋光硅、氧化物及光阻材料等非金屬材料。堿性拋光液的缺點(diǎn)也較為明顯，因?yàn)椴蝗菀渍业皆谌鯄A性中氧化勢高的氧化劑，所以拋光效率較低。拋光墊是負(fù)責(zé)輸送和容納拋光液的關(guān)鍵部件。在拋光的過程中，拋光墊具有把拋光液有效均勻地輸送到拋光墊的不同區(qū)域、清除拋光后的反應(yīng)物、碎屑等、維持拋光墊表面的拋光液薄膜，以便化學(xué)反應(yīng)充分進(jìn)行、保持拋光過程的平穩(wěn)、和晶圓片表面不變形等功能。（二）工藝制程持續(xù)升級，CMP市場穩(wěn)定增長半導(dǎo)體行業(yè)高景氣帶動CMP市場穩(wěn)定增長。伴隨半導(dǎo)體材料行業(yè)景氣度向上，CMP材料市場有望受下游市場驅(qū)動，保持穩(wěn)健增速。2020年全球拋光液和拋光墊全球市場規(guī)模分別為13．4和8．2億美元。中國CMP材料市場漲幅趨勢與國際一致，2021年拋光液和拋光墊市場規(guī)模分別為22和13億元。中國正全面發(fā)展半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)，CMP拋光產(chǎn)業(yè)未來增長空間廣闊。先進(jìn)制程為CMP材料市場擴(kuò)容提供動力。隨著芯片制程不斷微型化，IC芯片互聯(lián)結(jié)構(gòu)變得更加復(fù)雜，所需拋光次數(shù)和拋光材料的種類也逐漸變多。在芯片制造過程中，需要將電路以堆疊的方式組合起來，制程越精細(xì)，所堆疊的層數(shù)就越多。在堆疊的過程中，需要使用到氧化層、介質(zhì)層、阻擋層、互連層等多個(gè)薄膜層交錯(cuò)排列，且每個(gè)薄膜層所用到的拋光材料也不相同。此外，隨著D存儲芯片結(jié)構(gòu)逐漸由2D轉(zhuǎn)向3D，CMP拋光層數(shù)和所用到的拋光材料種類也在不斷增加。根據(jù)美國陶氏杜邦公司公開數(shù)據(jù)，5nm制程中拋光次數(shù)將達(dá)25-34次，64層3DD芯片中的拋光次數(shù)將達(dá)到17-32次，拋光次數(shù)均較前一代制程大幅增加。伴隨制程工藝的發(fā)展，CMP材料市場有望不斷擴(kuò)容，成長空間較大。光刻膠：半導(dǎo)體工藝核心材料，道阻且長光刻膠是光刻工藝最重要的耗材。光刻膠是一種通過特定光源照射下發(fā)生局部溶解度變化的光敏材料，主要作用于光刻環(huán)節(jié)，承擔(dān)著將掩模上的圖案轉(zhuǎn)化到晶圓的重要功能。進(jìn)行光刻時(shí)，硅片上的金屬層涂抹光刻膠，掩膜上印有預(yù)先設(shè)計(jì)好的電路圖案，光線透過掩膜照射光刻膠。如果曝光在紫外線下的光刻膠變?yōu)槿軇宄罅粝卵谀ど系膱D案，此為正性膠，反之為負(fù)性膠。（一）先進(jìn)制程推動產(chǎn)品迭代，半導(dǎo)體光刻膠壁壘最高光刻膠可以根據(jù)曝光光源波長、顯示效果和化學(xué)結(jié)構(gòu)三種方式進(jìn)行分類。根據(jù)曝光波長的不同，目前市場上應(yīng)用較多的光刻膠可分為g線、i線、KrF、ArF和EUV5種類型。光刻膠波長越短，加工分辨率越高，不同的集成電路工藝在光刻中對應(yīng)使用不同波長的光源。隨著芯片制程的不斷進(jìn)步，每一代新的光刻工藝都需要新一代的光刻膠技術(shù)與之相匹配。g/i線光刻膠誕生于20世紀(jì)80年代，當(dāng)時(shí)主流制程工藝在0．8-1．2μm，適用于波長436nm的光刻光源。到了90年代，制程進(jìn)步到0．35-0．5μm，對應(yīng)波長更短的365nm光源。當(dāng)制程發(fā)展到0．35μm以下時(shí)，g/i線光刻膠已經(jīng)無法制程工藝的需求，于是出現(xiàn)了適用于248納米波長光源的KrF光刻膠，和193納米波長光源的ArF光刻膠，兩者均是深紫外光刻膠。EUV（極紫外光）是目前最先進(jìn)的光刻膠技術(shù)，適用波長為13．5nm的紫外光，可用于10nm以下的先進(jìn)制程，目前僅有ASML集團(tuán)掌握EUV光刻膠所對應(yīng)的光刻機(jī)技術(shù)。根據(jù)顯示效果的不同，光刻膠可分為正性和負(fù)性。如果光刻膠是正性的，在特定光線照射下光刻膠會發(fā)生反應(yīng)并變成溶劑，曝光部分的光刻膠可以被清除。如果為負(fù)性光刻膠，曝光的光刻膠反應(yīng)不再是溶劑，未曝光的光刻膠被清除。光分解型光刻膠采用含有重氮醌類化合物材料作為感光劑，光線照射后發(fā)生光分解反應(yīng)，由油性變?yōu)樗匀軇?，可制造正性光刻膠。光交聯(lián)型光刻膠采用聚乙烯醇月桂酸酯作為光敏材料，光線照射后形成一種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的不溶物，可起到抗蝕作用，適用于制成負(fù)性光刻膠?；瘜W(xué)放大型光刻膠使用光致酸劑作為光引發(fā)劑，光線照射后，曝光區(qū)域的光致酸劑會產(chǎn)生一種酸，并在后熱烘培工序期間作為催化劑移除樹脂的保護(hù)基團(tuán)，使樹脂變得可溶?；瘜W(xué)放大光刻膠對深紫外光源具有良好的光敏性，具有高對比度、分辨率等優(yōu)點(diǎn)。（二）光刻膠市場穩(wěn)定增長，ArFi占比最高半導(dǎo)體光刻膠市場增速穩(wěn)定。伴隨芯片制程工藝的升級，光刻膠市場需求量也隨之增加。根據(jù)TECHECT數(shù)據(jù)，2021年全球光刻膠市場規(guī)模約為19億美元，同比增長11%，預(yù)計(jì)2022年將達(dá)到21．34億美元，同比增長12．32%。具體來看，在7nm制程的EUV技術(shù)成熟之前，ArFi光刻膠仍是市場主流，占比高達(dá)36．8%，KrF和g/i光刻膠分別占比為35．8%和14．7%。（三）光刻膠供應(yīng)緊張，正當(dāng)時(shí)目前國內(nèi)從事半導(dǎo)體光刻膠研發(fā)和生產(chǎn)的企業(yè)包括晶瑞股份、南大光電、上海新陽、北京科華等。主要以i/g線光刻膠生產(chǎn)為主，應(yīng)用集成電路制程350nm以上。KrF光刻膠方面，北京科華、徐州博康已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。南大光電ArF光刻膠產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程相對較快，公司先后承擔(dān)國家02專項(xiàng)高分辨率光刻膠與先進(jìn)封裝光刻膠產(chǎn)品關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)項(xiàng)目和ArF光刻膠產(chǎn)品的開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目，也是第一家ArF光刻膠通過國內(nèi)客戶產(chǎn)品驗(yàn)證的公司，其他國內(nèi)企業(yè)尚處于研發(fā)和驗(yàn)證階段。半導(dǎo)體材料市場規(guī)模快速增長隨著下游電子設(shè)備硅含量增長，半導(dǎo)體需求快速增長。在半導(dǎo)體工藝升級+積極擴(kuò)產(chǎn)催化下，半導(dǎo)體材料市場快速增長。據(jù)SEMI報(bào)告數(shù)據(jù)，2021年全球半導(dǎo)體材料市場收入達(dá)到643億美元，超過了此前2020年555億美元的市場規(guī)模最高點(diǎn)，同比增長15．9%。晶圓制造材料和封裝材料收入總額分別為404億美元和239億美元，同比增長15．5%和16．5%。此外，受益于產(chǎn)業(yè)鏈轉(zhuǎn)移趨勢，2021年國內(nèi)半導(dǎo)體材料銷售額高達(dá)119．3億美元，同比增長22%，增速遠(yuǎn)高于其他國家和地區(qū)。半導(dǎo)體材料為芯片之基，覆蓋工藝全流程半導(dǎo)體材料包括晶圓制造材料和封裝材料。其中晶圓制造材料包括硅片、掩模版、電子氣體、光刻膠、CMP拋光材料、濕電子化學(xué)品、靶材等，封裝材料包括封裝基板、引線框架、鍵合絲、包封材料、陶瓷基板、芯片粘結(jié)材料和其他封裝材料。具體來說，在芯片制造過程中，硅晶圓環(huán)節(jié)會用到硅片；清洗環(huán)節(jié)會用到高純特氣和高純試劑；沉積環(huán)節(jié)會用到靶材；涂膠環(huán)節(jié)會用到光刻膠；曝光環(huán)節(jié)會用到掩模板；顯影、刻蝕、去膠環(huán)節(jié)均會用到高純試劑，刻蝕環(huán)節(jié)還會用到高純特氣；薄膜生長環(huán)節(jié)會用到前驅(qū)體和靶材；研磨拋光環(huán)節(jié)會用到拋光液和拋光墊。在芯片封裝過程中，貼片環(huán)節(jié)會用到封裝基板和引線框架；引線鍵合環(huán)節(jié)會用到鍵合絲；模塑環(huán)節(jié)會用到硅微粉和塑封料；電鍍環(huán)節(jié)會用到錫球。中國為全球最大半導(dǎo)體市場，國產(chǎn)化提升大勢所趨復(fù)盤半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展歷史，共經(jīng)歷三次轉(zhuǎn)移。第一次轉(zhuǎn)移：1973年爆發(fā)石油危機(jī)，歐美經(jīng)濟(jì)停滯，日本趁機(jī)大力發(fā)展半導(dǎo)體行業(yè)，實(shí)施超大規(guī)模集成電路計(jì)劃。1986年，日本半導(dǎo)體產(chǎn)品已經(jīng)超越美國，成為全球第一大半導(dǎo)體生產(chǎn)大國；第二次轉(zhuǎn)移：20世紀(jì)90年度，日本經(jīng)濟(jì)泡沫破滅，韓國通過技術(shù)引進(jìn)實(shí)現(xiàn)DRAM量產(chǎn)。與此同時(shí)，半導(dǎo)體廠商從IDM模式向設(shè)計(jì)+制造+封裝模式轉(zhuǎn)變，催生代工廠商大量興起，以臺積電為首的中國臺灣廠商抓住了半導(dǎo)體行業(yè)垂直分工轉(zhuǎn)型機(jī)遇；第三次轉(zhuǎn)移：2010年后，伴隨國內(nèi)手機(jī)廠商崛起、貿(mào)易摩擦背景下國家將集成電路的發(fā)展上升至國家戰(zhàn)略，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈逐漸向國內(nèi)轉(zhuǎn)移。中國為全球最大半導(dǎo)體市場，占比約1/3。隨著中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，在手機(jī)、PC、可穿戴設(shè)備等消費(fèi)電子，以及新能源、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等新興領(lǐng)域的快速推動下，中國半導(dǎo)體市場快速增長。據(jù)WSTS數(shù)據(jù)顯示，2021年全球半導(dǎo)體銷售達(dá)到5559億美元，而中國仍然為全球最大的半導(dǎo)體市場，2021年銷售額為1925億美元，占比34．6%。國產(chǎn)化率極低，提升自主能力日益緊迫。近年來，隨著產(chǎn)業(yè)分工更加精細(xì)化，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)以市場為導(dǎo)向的發(fā)展態(tài)勢愈發(fā)明顯。從生產(chǎn)環(huán)節(jié)來看，制造基地逐步靠近需求市場，以減少運(yùn)輸成本；從產(chǎn)品研發(fā)來看，廠商可以及時(shí)響應(yīng)用戶需求，加快技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)品迭代。我國作為全球最大的半導(dǎo)體消費(fèi)市場，半導(dǎo)體封測經(jīng)過多年發(fā)展在國際市場已經(jīng)具備較強(qiáng)市場競爭力，而在集成電路設(shè)計(jì)和制造環(huán)節(jié)與全球領(lǐng)先廠商仍有較大差距，特別是半導(dǎo)體設(shè)備和材料。SIA數(shù)據(jù)顯示，2020年國內(nèi)廠商在封測、設(shè)計(jì)、晶圓制造、材料、設(shè)備的全球市占率分別為38%、16%、16%、13%、2%，半導(dǎo)體材料與設(shè)備的重要性日益凸顯。電子特氣：半導(dǎo)體制造的血液電子特種氣體又稱電子特氣，是電子氣體的一個(gè)分支，相較于傳統(tǒng)工業(yè)氣體，純度更高，其中一些具有特殊用途。電子特氣下游應(yīng)用廣泛，是集成電路、顯示面板、太陽能電池等行業(yè)不可或缺的支撐性材料。在半導(dǎo)體領(lǐng)域，電子特氣的純度直接影響IC芯片的集成度、性能和良品率，在清洗、氣相沉積成膜（CVD）、光刻、刻蝕、離子注入等半導(dǎo)體工藝環(huán)節(jié)中都扮演著重要的角色。（一）電子特氣種類較多，廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體工藝電子特氣可以根據(jù)其化學(xué)成分本身和用途的不同進(jìn)行分類。根據(jù)化學(xué)成分的不同，電子特氣可分為氟系、硅系、硼系、鍺系氧化物和氫化物等幾大類別。（二）電子特氣占比僅次于硅片，國內(nèi)市場規(guī)?？焖僭鲩L半導(dǎo)體市場發(fā)展迅速，為上游電子特氣市場打開成長空間。根據(jù)SEMI數(shù)據(jù)，在晶圓材料328億美元的市場份額中，電子特氣占比達(dá)13%，43億美元，是僅次于硅片的第二大材料領(lǐng)域。近年來，伴隨下游晶圓廠的加速擴(kuò)張，特氣市場景氣度向好，需求量有望持續(xù)擴(kuò)容。根據(jù)SEMI數(shù)據(jù)，2020年全球晶圓制造電子氣體市場規(guī)模為43．7億美元。在全球產(chǎn)業(yè)鏈向國內(nèi)轉(zhuǎn)移的趨勢下，中國電子特氣市場規(guī)模在過去十年快速增長，2020年達(dá)到了173．6億元。特氣市場毛利率高、盈利能力強(qiáng)。在各半導(dǎo)體材料領(lǐng)域中，電子特氣公司的平均毛利率處于較高水平。對比半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈來看，晶圓廠的盈利能力最強(qiáng)，例如世界最大晶圓代工廠臺積電的毛利率為51．6%，國內(nèi)晶圓廠龍頭中芯國際的毛利率約為30%。而對于特種氣體公司來說，電子特氣平均毛利率能達(dá)到近50%。世界第二的法國液化空氣集團(tuán)，2010年-2019年的毛利率穩(wěn)定在60%-65%，而一般化工氣體或大宗氣體的毛利率僅在20-30%水平。國內(nèi)企業(yè)電子特氣毛利率相對較低，約為30%-40%，相較國際巨頭有一定差距，未來成長空間廣闊。伴隨技術(shù)研發(fā)的進(jìn)步和需求量的增長，電子特氣廠商盈利能力有望持續(xù)升級。（三）純度為特種氣體重要指標(biāo)，提純?yōu)楹诵募夹g(shù)瓶頸特種氣體純度提升為核心技術(shù)瓶頸。集成電路對電子特氣的純度有著苛刻的要求，因?yàn)樵谛酒庸み^程中，極微量的雜質(zhì)也可能導(dǎo)致產(chǎn)品重大缺陷，特種氣體純度越高，產(chǎn)品的良率越高、性能越優(yōu)。伴隨IC芯片制程技術(shù)的不斷發(fā)展，產(chǎn)品的生產(chǎn)精度越來越高，用于集成電路制造的電子特氣亦提出了更高的純度要求。電子特氣的純度主要受三個(gè)因素影響：一是提純技術(shù)。電子特氣的分離和提純原理上可分為精餾分離、分子篩吸附分離以及膜分離三大類。在實(shí)際提純分離過程中，為提升效率和良品率，會利用多種方法進(jìn)行組合，配置工藝更為復(fù)雜，還需保證產(chǎn)品配比精度，因此抬高了研發(fā)壁壘。二是氣體檢測技術(shù)。隨著電子特氣的純度越來越高，對分析檢測方法和儀器提出了更高的要求。目前國外電子氣體的分析己經(jīng)經(jīng)歷了離線分析、在線分析、原位分析等幾個(gè)階段，對于高純度電子特氣的分析已開發(fā)出完整的測試體系。而由于我國電子特氣行業(yè)重生產(chǎn)而輕檢測，因此分析方法和儀器同國外廠商都有一定差距。三是氣體的儲存和運(yùn)輸。高純電子特氣運(yùn)輸為