前言
半導體材料需求與半導體產業發展情況息息相關。2017-2022年全球半導體材料銷售額總體呈現增長態勢。2023年,隨著半導體行業積極減少過剩庫存且晶圓廠利用率下降,半導體材料需求減少。進入2024年,隨著 AI、消費電子、汽車電子等需求復蘇,半導體市場回暖,半導體材料需求也有望回升。
半導體材料分為晶圓制造材料和半導體封裝材料兩大類。晶圓廠產能持續增加,晶圓制造材料市場將不斷擴大。2022年全球晶圓制造材料銷售額以10.5%的增速增長至447億美元,占半導體材料的比重達到61.5%。半導體封裝測試構成了晶圓制造流程的后階段,緊隨芯片制造步驟之后。2022 年半導體封裝材料銷售額達280 億美元,占比 38.5%。盡管目前半導體封裝材料銷售額及占比相對較小,但在高性能計算(HPC)和人工智能技術的推動下,先進封裝材料將迎來前所未有的發展機遇,市場有望顯著增長。細分產品方面,2022年全球晶圓制造材料TOP5為硅片、氣體、光掩模、光刻膠輔助材料和 CMP 拋光材料,封裝材料TOP5為封裝基板、引線框架、鍵合線、包裝材料、芯片貼裝材料。
從地區發展情況看,2010年以來,隨著半導體產業鏈向中國轉移,中國逐漸成長為全球半導體材料最大的需求市場。根據數據,2022-2023年中國臺灣、中國大陸半導體材料銷售額排名全球第一二位。中國大陸半導體材料發展勢頭強勁。中國大陸為2022-2023年全球半導體材料銷售額唯一正增長地區。
半導體材料需求增多對供給端提出更高要求,但美國不斷主導建立對華半導體封鎖圈,限制了國內半導體材料的發展。長期以來該現象未見緩解,促使光掩模、鍵合絲等半導體材料國產化加速。目前我國半導體材料國產化仍存在挑戰,如12英寸硅片國產化率僅為10%,我國仍需加大技術研發投入,加強產業鏈協同合作,提高市場競爭力,以實現半導體材料更高水平的國產化。
一、半導體市場回暖,全球半導體材料需求有望回升
根據觀研報告網發布的《中國半導體材料行業發展深度分析與投資前景預測報告(2024-2031年)》顯示,半導體材料是制作半導體器件和集成電路的電子材料。半導體材料需求與半導體產業發展情況息息相關。
2017-2022年全球半導體材料銷售額總體呈現增長態勢。2023年,隨著半導體行業積極減少過剩庫存且晶圓廠利用率下降,半導體材料需求減少。根據數據,2023 年全球半導體銷售額為 5268 億美元,增速為-8.2%;2023年全球半導體材料銷售額為667 億美元,增速為-8.2%。進入2024年,隨著 AI、消費電子、汽車電子等需求復蘇,半導體市場回暖,半導體材料需求也有望回升。數據顯示,2024 年前三季度全球半導體銷售額同比增加 19.78%,預計2024年全球半導體銷售額超6000 億美元,2025 年全球半導體銷售額增速超10%。
數據來源:觀研天下數據中心整理
數據來源:觀研天下數據中心整理
二、半導體材料以晶圓制造材料為主,封裝材料有望顯著增長
按應用環節,半導體材料分為晶圓制造材料和半導體封裝材料兩大類。
晶圓制造材料包括基板材料和工藝材料。基板材料主要包括硅片等元素半導體或化合物半導體制成的晶圓;工藝材料是將硅晶圓(Wafer)加工成裸片(Die)的前端工藝所需的各類材料,如電子氣體、掩膜版、光刻膠及其配套材料、濕電子化學品、靶材、CMP 拋光材料等。
半導體封裝材料是將晶圓切割成裸片并封裝為芯片(Chip)的后端工藝所使用的各類材料,包括引線框架、封裝基板、陶瓷材料、鍵合絲、切割材料、芯片粘貼材料以及由于先進封裝等需求使用的環氧塑封料、電鍍液等封裝材料。
半導體材料分類
大類 |
細分類別 |
作用 |
前端制造材料 |
硅片 |
晶圓制造的基底材料 |
濺射靶材 |
芯片中制備的薄膜的元素級材料通過磁控進行精準放置 |
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CMP 拋光液和拋光墊 |
通過化學反映與物理研磨實現大面積平坦化 |
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光刻膠 |
將掩模版上的圖形轉移到硅片上的關鍵材料 |
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高純化學試劑 |
晶圓制造過程進行濕法工藝 |
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電子氣體 |
氧化,還原,除雜 |
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掩膜版 |
產品制造過程中的圖形“底片”轉移用的高精密工具 |
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化合物半導體 |
新一代的半導體基體材料(相對于一代硅片) |
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后端封裝材料 |
封裝基板 |
保護芯片、物理支撐、鏈接芯片與電路板、散熱 |
引線框架 |
保護芯片、物理支撐、連接芯片與電路板 |
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陶瓷封裝體 |
絕緣封裝 |
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鍵合金屬線 |
芯片和引線框架、基板間連接線 |
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電鍍液 |
用在凸點和再布線層的制造,和硅通孔的金屬填充中 |
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環氧塑封料 |
為芯片提供防護、導熱、支撐 |
資料來源:觀研天下整理
晶圓廠產能持續增加,晶圓制造材料市場將不斷擴大。2022年全球晶圓產能增速達8%,晶圓制造材料銷售額以10.5%的增速增長至447億美元,占半導體材料的比重達到61.5%。半導體封裝測試構成了晶圓制造流程的后階段,緊隨芯片制造步驟之后。2022 年半導體封裝材料銷售額達280 億美元,年增長率為6.3%,占比 38.5%。先進封裝技術在提升芯片集成密度、拉近芯片間距、加速芯片間電氣傳輸速度以及實現性能優化方面發揮著舉足輕重的作用。盡管目前半導體封裝材料銷售額相對較小,但在高性能計算(HPC)和人工智能技術的推動下,先進封裝材料將迎來前所未有的發展機遇,市場有望顯著增長。
數據來源:觀研天下數據中心整理
數據來源:觀研天下數據中心整理
從細分市場看,2022年全球晶圓制造材料TOP5為硅片、氣體、光掩模、光刻膠輔助材料和 CMP 拋光材料,分別占比33%、14%、13%、7%、7%。
數據來源:觀研天下數據中心整理
2022年全球半導體封裝材料TOP5為封裝基板、引線框架、鍵合線、包裝材料、芯片貼裝材料,分別占比55%、16%、13%、8%、4%。
數據來源:觀研天下數據中心整理
三、中國成為全球半導體材料最大需求市場,中國大陸發展勢頭強勁
從國內發展情況看,2010年以來,隨著國內手機廠商發展以及貿易摩擦加劇,國家將集成電路的發展提升到國家戰略層面,半導體產業鏈隨之向中國轉移。在此背景下,中國逐漸成長為全球半導體材料最大的需求市場。根據數據,2022-2023年中國臺灣、中國大陸半導體材料銷售額排名全球第一二位。
數據來源:觀研天下數據中心整理
數據來源:觀研天下數據中心整理
中國大陸半導體材料發展勢頭強勁。中國大陸為2022-2023年全球半導體材料銷售額唯一正增長地區。根據數據,2022-2023年中國臺灣、中國大陸、韓國、世界其他地區、日本、北美、歐洲半導體材料銷售額增速分別為-4.7%、0.9%、-18.0%、-16.8%、-5.2%、-11.4%、-5.7%。
數據來源:觀研天下數據中心整理
四、中國半導體材料國產化率有所提升,未來將向高水平方向邁進
半導體材料需求增多對供給端提出更高要求,但美國不斷主導建立對華半導體封鎖圈,限制了國內半導體材料的發展。長期以來該現象未見緩解,促使半導體材料國產化加速。如2022年硅片國產化率僅為9%,至2024年8英寸硅片國產化率達55%;2022-2024年光掩模由國產化率30%向晶圓廠商自產為主轉變;鍵合絲國產化率由2022年的不足20%提升至30%。目前我國半導體材料國產化仍存在挑戰,如12英寸硅片國產化率僅為10%,我國仍需加大技術研發投入,加強產業鏈協同合作,提高市場競爭力,以實現半導體材料更高水平的國產化。
2022-2024年半導體細分領域國產化率變化情況
材料名稱 | 2022 年國產化率 | 2024 年國產化率 |
硅片 | 9% | 55%(8 英寸)、10%(12 英寸) |
光掩模 | 30% | 晶圓廠商自產為主 |
光刻膠 | <5% | 10% |
電子氣體 | <5% | 15% |
濕電子化學品 | 3% | 10%(G3 及以上) |
濺射靶材 | 20% | 30% |
拋光材料 | 20% | 30%(拋光液)、20%(拋光墊) |
引線框架 | <30% | 40% |
封裝基板 | <20% | <20% |
環氧塑封料 | - | 30% |
鍵合絲 | <20% | 30% |
數據來源:觀研天下數據中心整理(zlj)
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