數(shù)字三極管行業(yè)市場現(xiàn)狀調(diào)查及投資策略

數(shù)字三極管行業(yè)市場現(xiàn)狀調(diào)查及投資策略半導(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。半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展概況及前景（一）全球半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展概況及前景過去五年，隨著智能手機(jī)平板電腦為代表的新興消費(fèi)電子市場的快速發(fā)展，以及汽車電子、工業(yè)控制、物聯(lián)網(wǎng)等科技產(chǎn)業(yè)的興起，強(qiáng)力帶動了整個(gè)半導(dǎo)體行業(yè)規(guī)模迅速增長。2020年受疫情影響全球經(jīng)濟(jì)出現(xiàn)了衰退。國際貨幣基金組織估計(jì)，2020年全球GDP增長率按購買力平價(jià)（PPP）計(jì)算約下降了4．4％。這是二戰(zhàn)結(jié)束以來世界經(jīng)濟(jì)最大幅度的產(chǎn)出萎縮。但是全球半導(dǎo)體市場在居家辦公學(xué)習(xí)、遠(yuǎn)程會議等需求驅(qū)動下，逆勢增長。根據(jù)全球半導(dǎo)體貿(mào)易統(tǒng)計(jì)組織統(tǒng)計(jì)，全球半導(dǎo)體行業(yè)2020年市場規(guī)模達(dá)到4，424．09億美元，較2019年增長約6．78%。根據(jù)全球半導(dǎo)體貿(mào)易統(tǒng)計(jì)預(yù)測，2021年度和2022年度，全球半導(dǎo)體市場規(guī)模仍將保持增長趨勢，預(yù)計(jì)增速分別為24．52和10．09%。根據(jù)全球半導(dǎo)體貿(mào)易統(tǒng)計(jì)組織統(tǒng)計(jì)，2020年美國半導(dǎo)體行業(yè)市場規(guī)模約為953．66億美元，占全球市場的21．65%；歐洲半導(dǎo)體行業(yè)市場規(guī)模約為375．20億美元，約占全球市場的8．52%，日本半導(dǎo)體行業(yè)市場規(guī)模約為364．71億美元，約占全球市場的8．28%，亞太地區(qū)（除日本外）市場規(guī)模達(dá)2，710．32億美元，已占據(jù)全球市場61．54%的市場份額。根據(jù)全球半導(dǎo)體貿(mào)易統(tǒng)計(jì)組織預(yù)測，2021年度和2022年度，美國半導(dǎo)體行業(yè)市場規(guī)模將分別上漲21．50%和12．00%，亞太地區(qū)（除日本外）市場規(guī)模將分別上漲27．16%和10．16%，至2022年度，亞太地區(qū)（除日本外）市場規(guī)模占比將繼續(xù)升高至62．60%。（二）中國半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展概況及前景十三五規(guī)劃以來，中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)格局產(chǎn)生了重大變化。首先，得益于近年《國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)綱要》《國家信息化發(fā)展戰(zhàn)略綱要》等重要文件的出臺，以及社會各界對半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展的日益重視。中國近年來集成電路市場規(guī)模逐步增長，我國半導(dǎo)體行業(yè)正站在國產(chǎn)化的起跑線上。其次，由于2019年底爆發(fā)并延續(xù)至2020年的新冠疫情，對于世界整體的經(jīng)濟(jì)格局造成巨大影響，疫情仍是影響全球經(jīng)濟(jì)走向的關(guān)鍵變量，全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)持續(xù)性發(fā)展將面臨挑戰(zhàn)。同時(shí)，在近年來國際形勢的變化和地緣沖突的加劇等緊張形勢下，中國正在抓緊提升集成電路產(chǎn)業(yè)的自主創(chuàng)新能力和產(chǎn)業(yè)完整性，加快產(chǎn)業(yè)自主研發(fā)、加強(qiáng)人才培養(yǎng)、整合產(chǎn)業(yè)鏈。1、國內(nèi)半導(dǎo)體行業(yè)需求保持快速增長根據(jù)中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計(jì)，最近五年，我國半導(dǎo)體行業(yè)銷售額始終保持快速增長。2020年度，我國半導(dǎo)體行業(yè)銷售額為11，814．3億元，較上年同期增長14．3%。自2015年度至2020年度，我國半導(dǎo)體行業(yè)銷售額復(fù)合增長率達(dá)到16．77%。2、國內(nèi)半導(dǎo)體市場供給和需求之間仍存在明顯差距我國集成電路的供給和需求之間，仍存在較大的差距，根據(jù)中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會的統(tǒng)計(jì)及預(yù)測，雖然在我國產(chǎn)業(yè)政策鼓勵下，半導(dǎo)體市場需求和供給之間差距有所減小，但二者仍有較大差距。2020年度，我國半導(dǎo)體市場需求金額為19，270．3億元，和我國半導(dǎo)體行業(yè)銷售額差距為7，456億元。3、我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的成長空間巨大我國半導(dǎo)體市場需求和供給之間的差異，也導(dǎo)致我國半導(dǎo)體進(jìn)口長期處于高位。2020年度，我國進(jìn)口半導(dǎo)體器件3，767．8億美元，較上年同期增加13．6%，出口半導(dǎo)體器件1，522．8億美元，較上年同期增加11．0%，凈進(jìn)口金額2，245．0億美元，較上年同期增加14．79%。從國產(chǎn)化率角度來看，我國半導(dǎo)體產(chǎn)品供給和需求差異更為顯著。根據(jù)ICInsight統(tǒng)計(jì)，2020年度，中國大陸集成電路市場需求為1，434億美元，而本土企業(yè)的集成電路制造產(chǎn)值僅為83億美元，而在中國大陸建廠的外國企業(yè)如臺積電、三星、SK海力士、英特爾等在國內(nèi)生產(chǎn)集成電路產(chǎn)品的產(chǎn)值達(dá)到了144億美元，本土企業(yè)的集成電路產(chǎn)值僅為國內(nèi)制造集成電路產(chǎn)值227億元的36．5%，更只占中國大陸集成電路需求的5．9%。雖然我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)自給率有所上升，但供給和需求仍存在較大差距，我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)依然有很大的成長空間。隨著5G、AI、物聯(lián)網(wǎng)、自動駕駛、VR/AR等新一輪科技逐漸走向產(chǎn)業(yè)化，未來十年中國半導(dǎo)體行業(yè)有望迎來進(jìn)口替代與成長的黃金時(shí)期，逐步在全球半導(dǎo)體市場的結(jié)構(gòu)性調(diào)整中占據(jù)舉足輕重的地位。半導(dǎo)體行業(yè)市場規(guī)?？焖僭鲩L，本土廠商進(jìn)展順利進(jìn)入21世紀(jì)以來，5G、人工智能、自動駕駛等新應(yīng)用的興起，對芯片性能提出了更高的要求，同時(shí)也推動了半導(dǎo)體制造工藝和新材料不斷創(chuàng)新，國內(nèi)外晶圓廠加緊對于半導(dǎo)體新制程的研發(fā)，臺積電已于2020年開啟了5nm工藝的量產(chǎn)，并于2021年年底實(shí)現(xiàn)3nm制程的試產(chǎn)，預(yù)計(jì)2022年開啟量產(chǎn)。此外臺積電表示已于2021年攻克2nm制程的技術(shù)節(jié)點(diǎn)的工藝技術(shù)難題，并預(yù)計(jì)于2023年開始風(fēng)險(xiǎn)試產(chǎn)，2024年逐步實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。隨著芯片工藝升級，晶圓廠商對半導(dǎo)體材料要求越來越高。目前部分終端需求仍然強(qiáng)勁，晶圓代工廠產(chǎn)能利用率維持歷史高位，預(yù)計(jì)全年來看結(jié)構(gòu)性缺貨狀態(tài)依舊嚴(yán)峻。據(jù)SEMI于2022年3月23日發(fā)布的最新一季全球晶圓廠預(yù)測報(bào)告，全球用于前道設(shè)施的晶圓廠設(shè)備支出預(yù)計(jì)將同比增長18%，并在2022年達(dá)到1070億美元的歷史新高。由于半導(dǎo)體材料與下游晶圓廠具有伴生性特點(diǎn)，本土材料廠商將直接受益于中國大陸晶圓制造產(chǎn)能的大幅擴(kuò)張。成熟制程供需持續(xù)緊張，國內(nèi)晶圓廠擴(kuò)產(chǎn)規(guī)模維持高位。受益于成熟制程旺盛需求及大陸地區(qū)穩(wěn)定的供應(yīng)鏈，大陸晶圓廠快速擴(kuò)產(chǎn)。根據(jù)SEMI報(bào)告，2022年全球有75個(gè)正在進(jìn)行的晶圓廠建設(shè)項(xiàng)目，計(jì)劃在2023年建設(shè)62個(gè)。2022年有28個(gè)新的量產(chǎn)晶圓廠開始建設(shè)，其中包括23個(gè)12英寸晶圓廠和5個(gè)8英寸及以下晶圓廠。分區(qū)域來看，中國晶圓產(chǎn)能增速全球最快，預(yù)計(jì)22年8寸及以下晶圓產(chǎn)能增加9%，12寸晶圓產(chǎn)能增加17%。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)體材料種類繁多，包括硅片、電子特氣、掩模版、光刻膠、濕電子化學(xué)品、拋光液、拋光墊、靶材等。據(jù)SEMI數(shù)據(jù)顯示，硅片為半導(dǎo)體材料領(lǐng)域規(guī)模最大的品類之一，市場份額占比達(dá)32．9%，排名第一，其次為氣體，占比約14．1%，光掩模排名第三，占比為12．6%。此外，拋光液和拋光墊、光刻膠配套試劑、光刻膠、濕化學(xué)品、濺射靶材的占比分別為7．2%、6．9%、6．1%、4%和3%。半導(dǎo)體材料景氣持續(xù)，市場空間廣闊半導(dǎo)體是指常溫下導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體與絕緣體之間的材料。無論從科技或經(jīng)濟(jì)發(fā)展的角度來看，半導(dǎo)體都至關(guān)重要。2010年以來，全球半導(dǎo)體行業(yè)從PC時(shí)代進(jìn)入智能手機(jī)時(shí)代，成為全球創(chuàng)新最為活躍的領(lǐng)域，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、消費(fèi)類電子、網(wǎng)絡(luò)通信和汽車電子等核心領(lǐng)域。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)主要由集成電路、光電子、分立器件和傳感器組成，據(jù)WSTS世界半導(dǎo)體貿(mào)易統(tǒng)計(jì)組織預(yù)測，到2022年全球集成電路占比84．22%，光電子器件、分立器件、傳感器占比分別為7．41%、5．10%和3．26%。半導(dǎo)體工藝復(fù)雜，技術(shù)壁壘極高。芯片生產(chǎn)大體可分為硅片制造、芯片制造和封裝測試三個(gè)流程。其中硅片制造包括提純、拉單晶、磨外圓、切片、倒角、磨削、CMP、外延生長等工藝，芯片制造包括清洗、沉積、氧化、光刻、刻蝕、摻雜、CMP、金屬化等工藝，封裝測試包括減薄、切割、貼片、引線鍵合、模塑、電鍍、切筋成型、終測等工藝。整體而言，硅片制造和芯片制造兩個(gè)環(huán)節(jié)技術(shù)壁壘極高。硅提純：目前多晶硅廠商多采用三氯氫硅改良西門子法進(jìn)行多晶硅生產(chǎn)。具體工藝是將氯化氫和工業(yè)硅粉在沸騰爐內(nèi)合成三氯氫硅，通過精餾進(jìn)一步提純高純?nèi)葰涔瑁笤?100℃左右用高純氫還原高純?nèi)葰涔?，生成多晶硅沉積在硅芯上，進(jìn)而得到電子級多晶硅。拉單晶：目前8寸和12寸硅片大多通過直拉法制備，部分6寸和8寸硅片則通過區(qū)熔法制得。直拉法是將高純多晶硅放入石英坩堝內(nèi)，通過外圍的石墨加熱器加熱至1400℃，隨后坩堝帶著多晶硅融化物旋轉(zhuǎn)，將一顆籽晶浸入其中后，由控制棒帶著籽晶作反方向旋轉(zhuǎn)，同時(shí)慢慢地、垂直地由硅融化物中向上拉出，并在拉出后和冷卻后生長成了與籽晶內(nèi)部晶格方向相同的單晶硅棒。區(qū)熔法利用高頻線圈在多晶硅棒靠近籽晶一端形成熔化區(qū)，移動硅棒或線圈使熔化區(qū)超晶體生長方向不斷移動，向下拉出得到單晶硅棒。切片：單晶硅棒研磨成相同直徑，然后根據(jù)客戶要求的電阻率，多采用線切割將晶棒切成約1mm厚的晶圓薄片。倒角：用具備特定形狀的砂輪磨去硅片邊緣鋒利的崩邊、棱角和裂縫等，可防止晶圓邊緣碎裂，增加外延層和光刻膠層在晶圓邊緣的平坦度。磨削：在研磨機(jī)上用磨料將切片拋光到所需的厚度，同時(shí)提高表面平整度。其目的在于去除切片工序中硅片表面因切割產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力損傷層和各種金屬離子等雜質(zhì)污染。清洗：為了解決硅片表面的沾污問題，實(shí)現(xiàn)工藝潔凈表面，多采用強(qiáng)氧化劑、強(qiáng)酸和去離子水進(jìn)行清洗。薄膜沉積：即通過晶核形成、聚集成束、形成連續(xù)的膜沉積在硅片沉底上。薄膜沉積按照原理可分為物理工藝（PVD）和化學(xué)工藝（CVD）。集成電路制造中使用最廣泛的PVD技術(shù)是濺射鍍膜，其基本原理是在反應(yīng)腔高真空度背景下帶正電的氬離子在電場作用下，轟擊到靶材的表面，撞擊出靶材的原子或分子，沉積在硅片表面。化學(xué)氣相沉積技術(shù)主要是利用含有薄膜元素的一種或幾種氣相化合物或單質(zhì)、在襯底表面上進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)生成薄膜。氧化：清潔完成后將晶圓置于800-1200℃的高溫環(huán)境下，通過氧氣或蒸氣在晶圓表面形成二氧化硅層，以保護(hù)晶圓不受化學(xué)雜質(zhì)影響、避免漏電流進(jìn)入電路、預(yù)防離子植入過程中的擴(kuò)散以及防止晶圓在刻蝕時(shí)滑落。光刻：光刻技術(shù)用于電路圖形生成和復(fù)制，是半導(dǎo)體制造最為關(guān)鍵的技術(shù)，耗時(shí)占IC制造50%，成本占IC制造1/3。其主要流程包括清洗、涂膠、前烘、對準(zhǔn)、曝光、后烘、顯影、刻蝕、光刻膠剝離等，在光刻過程中，需在硅片上涂一層光刻膠，經(jīng)紫外線曝光后，光刻膠發(fā)生變化，顯影后被曝光的光刻膠可以被去除，電路圖形由掩模版轉(zhuǎn)移到光刻膠上，在經(jīng)過刻蝕后電路圖形即由掩模版轉(zhuǎn)移到硅片上?？涛g：是半導(dǎo)體制造工藝中的關(guān)鍵步驟，對于器件的電學(xué)性能十分重要。利用化學(xué)或物理方法有選擇地從硅片表面去除不需要的材料，目標(biāo)是在涂膠的硅片上正確地復(fù)制掩模版圖形。按照刻蝕工藝劃分，刻蝕主要分為干法刻蝕和濕法刻蝕，目前干法刻蝕在半導(dǎo)體刻蝕中占比約90%，而干法刻蝕又可分為化學(xué)去除、物理去除及化學(xué)物理混合去除三種方式，性能各有優(yōu)劣。摻雜：在半導(dǎo)體晶圓制造中，由于純凈硅的導(dǎo)電性能很差，需要加入少量雜質(zhì)使其結(jié)構(gòu)和電導(dǎo)率發(fā)生變化，從而變成一種有用的半導(dǎo)體，即為摻雜。目前可通過高溫?zé)釘U(kuò)散法和離子注入法進(jìn)行摻雜，其中離子注入法具備精確控制能量和劑量、摻雜均勻性好、純度高、低溫?fù)诫s等優(yōu)點(diǎn)，目前已成為0．25微米特征尺寸以下和大直徑硅片制造的標(biāo)準(zhǔn)工藝。CMP：是集成電路制造過程中實(shí)現(xiàn)晶圓表面平坦化的關(guān)鍵工藝，其主要工作原理是在一定壓力及拋光液的存在下，被拋光的晶圓對拋光墊做相對運(yùn)動，借助納米磨料的機(jī)械研磨作用與各類化學(xué)試劑的化學(xué)作用之間的高度有機(jī)結(jié)合，使被拋光的晶圓表面達(dá)到高度平坦化、低表面粗糙度和低缺陷的要求。金屬化：在制備好的元器件表面沉積金屬薄膜，并進(jìn)行微細(xì)加工，利用光刻和刻蝕工藝刻出金屬互連線，然后把硅片上的各個(gè)元器件連接起來形成一個(gè)完整的電路系統(tǒng)，并提供與外電路連接點(diǎn)的工藝過程。半導(dǎo)體封裝測試行業(yè)概況半導(dǎo)體封裝測試屬于半導(dǎo)體制造的后道工藝，主要是將通過測試的晶圓按照產(chǎn)品型號及功能需求加工得到獨(dú)立芯片的過程。相較于集成電路的設(shè)計(jì)以及晶圓制造環(huán)節(jié)，封裝測試領(lǐng)域?qū)夹g(shù)要求相對較低。隨著近幾年的發(fā)展，我國在半導(dǎo)體行業(yè)在封測領(lǐng)域已經(jīng)初步具備了全球競爭力。根據(jù)國際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會（SEMI）數(shù)據(jù)，2020年，市場份額排名第一和第二的分別是中國臺灣的日月光和美國安靠，國內(nèi)最大的封測廠商長電科技全球排名第三，國內(nèi)的通富微電和華天科技分別排在了全球第六和第七的位置。目前半導(dǎo)體的發(fā)展有兩種模式，一種是延續(xù)摩爾定律：Intel等主流的CPU、存儲器廠商繼續(xù)沿著摩爾定律向著7nm、5nm工藝演進(jìn)。另一種是超越摩爾定律：Infineon等主流的射頻、功率器件、MEMS廠商依靠特色工藝驅(qū)動新應(yīng)用發(fā)展。雖然摩爾定律還在向7nm-5nm-3nm挺進(jìn)，但是目前看來能跟隨這個(gè)路徑繼續(xù)微縮下去的企業(yè)愈來愈少，產(chǎn)業(yè)技術(shù)方面也開始更多的關(guān)注超越摩爾定律。超越摩爾定律的理念誕生于20世紀(jì)70年代，但尤其適用于目前半導(dǎo)體市場碎片化需求，其支持快速開發(fā)，能夠降低芯片實(shí)現(xiàn)成本，還可以與新材料結(jié)合，突破硅的物理限制，將硅應(yīng)用到不同領(lǐng)域。預(yù)計(jì)半導(dǎo)體行業(yè)將有更多新的產(chǎn)品形態(tài)，包括新的數(shù)據(jù)運(yùn)算架構(gòu)的設(shè)計(jì)、新的材料結(jié)合，未來將是超越摩爾定律大放異彩的時(shí)代。IDM和垂直分工模式是半導(dǎo)體行業(yè)主要的經(jīng)營模式。在1987年之前，全球的集成電路行業(yè)都是IDM模式。1987年，臺積電成立，是全球第一家半導(dǎo)體專業(yè)代工廠（Foundry企業(yè)）。自此，全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)逐漸開始分工，并逐步發(fā)展出專業(yè)從事設(shè)計(jì)、晶圓制造、封裝測試的企業(yè)。從產(chǎn)能和銷售角度來看，目前采用IDM模式的半導(dǎo)體企業(yè)仍占據(jù)市場主流，IDM廠商占有半導(dǎo)體市場67%左右的