来源 | 《中国化工信息》杂志2018年11期
作者 | 中国化工信息中心咨询事业部高级咨询师 胡世明
关键词|中国“芯” 全产业链自供
共 3100 字 | 建议阅读时间 10 分钟
最近,美国宣布进入到“紧急状态”,将华为列入美国“实体名单”中,这也意味着,华为与美国企业之间的贸易关系也将进入“失联”阶段。针对美国的这一措施,华为总裁随即签发了《致员工的一封信》,回应了华为列入“实体名单”一事,在目前的态势之下,华为只能启用那些锁在保险柜中的备用芯片。今天限制芯片供应,明天就可能进一步断供关键材料,早日实现全产业链自供至关重要。
据统计,2018年,我国芯片设计、制造、封装测试的销售额合计6531.4亿元,同比增长20.7%,近5年复合增速21.1%。全球范围内,中国半导体材料的销售额占比逐年提升,2018年大陆地区销售额84.4亿美元,占全球市场16.25%。
华为“实体名单”事件之后,可以预见的是,未来几年,中国IC配套电子化学品的进口替代将提速。
█ 硅片
IC是采用先进加工技术在硅片上制造的微型器件。硅片成本占IC制造所有材料成本的30%,是决定IC性能的重要原材料。IHS markit预计2017—2022年,中国IC配套硅片的市场规模将年均增长13.6%,从2017年的7亿美元提高到2022年的13.5亿美元。
近年来及今后几年国内晶圆厂密集投产,硅片需求爆发。方正证券统计,截至2018年4月,国内已建成20条8英寸晶圆厂,合计产能85.5万片/月;在建2条8英寸晶圆厂,拟建1条8英寸晶圆厂,合计产能18万片/月。上述现有及拟在建8英寸晶圆生产线合计23条,将构成我国未来数年8英寸大硅片需求主体,是当前国内大硅片制造企业在技术上较容易突破的市场。截至2018年4月,国内已建成12座12英寸晶圆厂,合计产能63万片/月,所需大硅片基本依赖进口;在建16座12英寸晶圆厂,2020年前将新增产能103.5万片/月;拟建6座12英寸晶圆厂,合计产能23.5万片/月(不含紫光成都项目)。上述22个12英寸晶圆厂将显著提升国内12英寸集成电路产能,推动全球集成电路产能向中国大陆转移,将大幅提升对硅片的需求。预计到2020年,中国8英寸和12英寸晶圆制造产能将分别达到103.5万片/月和204.4万片/月。按照晶圆厂产能为半导体硅片产能的60%估算,国内8英寸和12英寸硅片产能需求分别为172.5万片/月和340.7万片/月。
大硅片技术壁垒高,国内大硅片主要依赖进口。世界前五大厂商包括日本信越(Shin-Etsu)、日本胜高(Sumco)、台湾环球晶圆(Global Wafers)、德国世创(Siltronic)、韩国SK Siltron等,其市场份额超过90%,在12英寸硅片领域高达98%。国内半导体硅片生产企业主要有:宁波金瑞泓、申和热能、有研总院、上海新昇和重庆超硅等,竞争力明显不足,产能集中于6英寸及以下,8英寸以上产能有限,12英寸几乎为空白,进口依赖度极高。因此,中国急需大力发展本土半导体硅片配套产业,降低进口依赖度。当前,国内企业正在密集投建大硅片项目,包括中环股份、保利协鑫等传统光伏硅片制造商,也有金瑞泓、合晶等传统半导体硅片制造商,这将在一定程度上缓解国内IC硅片的紧缺状况。
█ 电子气体
2017年国内IC制程电子气体的市场规模约为5.2亿美元。随着半导体产业链向中国转移,国内IC制程电子气体市场增速明显高于全球增速。2017—2022年,中国IC制程电子气体的市场规模将年均增长14.8%,预计到2022年将达到10.4亿美元,相比2017年翻一番。
中高端电子气体被跨国公司垄断,国内企业差距明显。目前国内电子气体市场主要被美国空气产品(APCI)、普莱克斯(Praxair)、昭和电工(Showa Denko)、林德(Linde)、法液空(Air Liquide)、大阳日酸(TNSC)等跨国气体公司垄断。法液空、住友、昭和电工、林德、SK等跨国公司纷纷在中国设立生产基地。跨国气体公司供气能力强、产业配套完善、生产技术高端、拥有全球化的发展格局,掌握着电子气体的领导权、话语权、控制权。上述公司在中国电子气体市场的份额约85%。国内电子气体主要研发和生产企业有:中船重工718所、光明院、黎明院、巨化股份(浙江博瑞电子)、南大光电、雅克科技、苏州金宏气体、广东华特气体、大连科利德、北京华宇同方等,多数企业只能提供少数几个品种。经过几十年的发展,国内已经拥有一批代表性的电子气体公司,并取得了一定突破,但总体技术水平与高端IC工艺要求还有较大差距,大部分企业对气体在半导体工艺过程中的役服状况和工艺条件缺乏深刻理解;生产规模小,纯度不高,各批次质量不稳定等。随着产业政策指导和资金融入IC市场,电子气体国产化是大势所趋,进口替代空间巨大。
█ 湿化学品
预计2017—2022年国内IC制程湿化学品市场规模的年均增速约为14.6%,将从2017年的2亿美元提高到2022年的4亿美元。国内IC配套通用湿化学品主要有硫酸、氢氟酸、磷酸、盐酸、硝酸、过氧化氢、氨水等无机酸碱类以及异丙醇等有机溶剂类;常用功能湿化学品主要有显影液、蚀刻液、剥离液、稀释液等。IC制程湿化学品主要依赖进口或被外资企业产品占据。境外企业(含在大陆工厂)主要有巴斯夫、东友化学、台湾联仕、日本RASA工业、瑞星化工(Stella-Chemifa)、大金、森田化学、关东化学、德山化学、日本三德化学、苏威化学、三菱瓦斯化学、东京应化(长春应化)等。国内企业存在技术差距,Grade2级湿化学品(6英寸晶圆加工用)的国产化技术成熟,国产化率(本土企业的市场份额)约为80%。Grade3级湿化学品(8英寸晶圆加工用)的国产化工艺技术及分析测试技术成熟,但生产设备及包装材料是发展瓶颈,只有部分企业可以规模化生产,国产化率约为10%。Grade4级湿化学品(12英寸晶圆加工用)中只有少部分企业的少部分产品可以规模化生产,绝大部分产品处于实验室阶段,国产化率约为10%。
生产IC制程湿化学品的内资企业主要有江阴江化微、江阴润玛电子、江阴化学试剂、苏州晶瑞化学、苏州瑞红、浙江凯圣氟化学、湖北兴发、达诺尔等。国际上制备Grade2到Grade4级湿化学品的技术都已趋于成熟,满足纳米级IC加工需求是湿化学品今后发展方向之一。内资企业的部分产品已达到国际Grade3标准,并已开展Grade4等级产品的研发工作。在资金和政策支持下,有望突破技术壁垒,进口替代空间巨大。
此外,国内IC配套的光刻胶及配套试剂、抛光材料、溅射靶材等电子化学品方面,预计2017—2022年市场规模也将以年均15%左右的速度增长,这些产品目前的自给率较低,未来进口替代空间巨大。其中,光刻胶方面,国内IC制程光刻胶市场自给率不足10%,特别是12英寸硅片用ArF光刻胶完全依靠进口。主要生产企业为北京科华和苏州瑞红,未来在IC市场的前景看好。在抛光材料方面,国内市场主要被国际大公司占领,近几年随着国家的支持,不断有一些有代表性的国内企业实现突破。在溅射靶材方面,国内靶材主要上市公司包括有研新材、江丰电子、隆华节能等,龙头企业江丰电子已具备较强竞争力,江丰电子改变了中国半导体靶材完全依赖进口的局面,其产品已经打入主流国际市场,客户包括台积电、德州仪器、美光科技、意法半导体、格罗方德等国际一线半导体厂商。
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