半导体级单晶硅材料行业研究行业概况.docx
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半导体级单晶硅材料行业研究行业概况
半导体级单晶硅材料行业研究-行业概况
(一)行业概况
1、半导体材料行业概述
半导体产业作为现代信息产业的基础和核心产业之一,是关系国民经济和社会发展全局的基础性、先导性和战略性产业,在推动国家经济发展、社会进步、提高人民生活水平以及保障国家安全等方面发挥着广泛而重要的作用,已成为当前国际竞争的焦点和衡量一个国家或地区现代化程度以及综合国力的重要标志。
进入21世纪以来,半导体终端产品逐渐轻薄化、便携化、智能化,终端产品层出不穷,宽带互联网、移动互联网的技术更替也带动集成电路终端产品不断丰富,半导体产业的市场前景越来越广阔。
长期来看,5G、人工智能、物联网、大数据等新应用领域的兴起,逐渐成为半导体行业下一代技术革新的驱动力量。
根据世界半导体贸易统计协会WSTS统计,从2013年到2018年,全球半导体市场规模从3,056亿美元增长至4,688亿美元,尤其2018年较上年增长近14%,创历史新高,存储芯片等产品是增长的主要动力。
半导体材料行业作为半导体产业的直接上游,是半导体行业技术进步并不断发展的基石。
半导体材料主要应用于晶圆制造与封装,根据SEMI统计,2018年全球半导体材料销售额达519亿美元,其中半导体制造材料市场规模322亿美元,封装材料市场规模197亿美元。
2016年-2018年,全球半导体制造材料市场规模及构成情况如下:
半导体硅材料产业规模占半导体制造材料规模的30%以上,是半导体制造中最为重要的原材料。
硅材料具有单方向导电特性、热敏特性、光电特性以及掺杂特性等优良性能,可以生长为大尺寸高纯度单晶体,且价格适中,故而成为全球应用广泛的重要集成电路基础材料。
除硅材料外,掩膜版、光刻胶及配套试剂、电子气体及抛光材料也均为半导体制造核心材料。
2016年度至2018年度,全球半导体行业处于行业周期上行阶段,行业景气度较高,带动半导体材料特别是硅材料市场需求增长,2019年以来,终端市场需求有所放缓,导致半导体材料行业市场规模增速放缓或有所缩减,但长期来看,全球半导体行业仍处于螺旋式上升的发展趋势。
从全球竞争格局来看,全球半导体材料产业依然由日本、美国、韩国、台湾、德国等国家和地区占据绝对主导地位。
虽然国产半导体材料销售规模不断提升,但从整体技术水平和规模来看,国产半导体材料企业和全球行业龙头企业相比仍然存在较大差距。
2、细分行业概述
半导体硅材料主要为单晶硅材料,按照应用场景划分,半导体硅材料可以分为芯片用单晶硅材料和刻蚀用单晶硅材料。
其中芯片用单晶硅材料是制造半导体器件的基础原材料,芯片用单晶硅材料经过一系列晶圆制造工艺形成极微小的电路结构,再经切割、封装、测试等环节成为芯片,并广泛应用于集成电路下游市场。
刻蚀用单晶硅材料加工制成刻蚀用单晶硅部件,后者是晶圆制造刻蚀环节所需的核心耗材,目前公司主要产品为刻蚀用单晶硅材料。
2016-2018年度全球半导体硅材料市场规模(单位:
亿美元)
2018年度,全球半导体硅材料市场规模为121.24亿美元,同比增长达31.8%,半导体硅材料市场快速发展。
(1)刻蚀用单晶硅材料行业概述
刻蚀用单晶硅材料主要用于加工制成刻蚀设备上的硅电极,由于硅电极在硅片氧化膜刻蚀等加工工艺过程会被逐渐腐蚀并变薄,当硅电极厚度减少到一定程度后,需替换新的硅电极,因此硅电极是晶圆制造刻蚀工艺的核心耗材。
刻蚀用单晶硅材料产业链的具体情况如下:
目前全球范围内刻蚀设备的市场集中度相对较高,刻蚀设备供应商主要包括泛林集团、东电电子和应用材料,市场份额合计占比超过90%。
此外我国中微半导体设备(上海)股份有限公司发展较快,在刻蚀设备领域的市场份额逐步扩大。
上述刻蚀设备供应商并不直接生产刻蚀设备硅电极,通常指定通过其认证的硅电极制造商生产与其刻蚀设备相配套且满足特定工艺要求的硅电极,并提供给下游芯片制造厂商,该类硅电极为原配品。
同时,芯片制造厂商会考虑直接采购通过其认证的硅电极,该类硅电极为非原配品。
相比非原配品硅电极,原配品硅电极与刻蚀设备匹配度更高,能更好保证刻蚀环节的工艺质量和工艺稳定性,使用原配品硅电极的芯片制造厂商同时也能获得刻蚀设备供应商的售后服务和技术支持,通常原配品硅电极单位价格相对较高。
随着硅电极生产工艺的不断成熟,非原配品硅电极与原配品硅电极的技术差距越来越小,在综合考虑成本效益和产品质量的基础上,部分芯片制造厂商也会使用非原配品硅电极。
(2)刻蚀用单晶硅材料行业市场规模及发展前景
公司主要客户为刻蚀电极细分领域的主要市场参与者,刻蚀用单晶硅材料行业市场集中较高,公司定期或不定期走访和维护现有客户,依托与下游客户建立的良好沟通机制,公司能够及时了解客户产能情况、需求情况及行业最新动态,进而估算市场容量。
经公司调研估算,目前全球刻蚀用单晶硅材料市场规模约1,500吨-1,800吨,公司2018年市场占有率约13%-15%。
随着全球集成电路产业规模持续增长,集成电路制造厂商持续增加资本投入,新生产线陆续建成,新增刻蚀设备不断投入使用,刻蚀用单晶硅材料需求将进一步扩大。
同时,刻蚀用单晶硅材料需求与半导体行业景气度密切相关。
2019年以来,终端市场需求有所放缓,导致半导体材料行业市场规模增速放缓或有所缩减,但长期来看,全球半导体行业仍处于螺旋式上升的发展趋势。
2016年-2018年,全球三大刻蚀设备供应商营业收入增长情况如下:
2016年-2018年,全球主要刻蚀设备供应商业务规模快速增长,2017年度和2018年度,三大厂商收入增幅平均达37.97%和6.29%,新增刻蚀设备不断投入使用,刻蚀用单晶硅材料需求随之增长。
近年来全球半导体市场持续保持增长势头,带动半导体材料市场稳步增长。
在刻蚀用单晶硅材料市场,公司作为国内生产厂商,技术水平已达到国际先进水平,在技术快速升级、政策环境良好以及国内市场需求增长等诸多因素的共同影响下,国内半导体产业迎来了有利的历史发展机遇,公司作为半导体产业链上游刻蚀用单晶硅材料供应商,拥有较强的技术优势和市场竞争力,未来发展前景预期良好。
(3)刻蚀用单晶硅材料行业主要市场参与者
刻蚀用单晶硅材料行业的主要参与者多为硅电极制造商,部分企业同时具备单晶硅材料制造能力和单晶硅材料加工能力,其他硅电极制造企业不具备单晶硅材料制造能力或单晶硅材料制造能力较弱,需要从公司等专业单晶硅材料制造企业采购单晶硅材料进行后道加工。
CoorsTek、SK化学等企业为硅电极制造企业,同时具备单晶硅材料制造能力和单晶硅材料加工能力;公司及有研半导体为专业集成电路刻蚀用单晶硅材料制造企业,暂未涉及加工环节。
已披露的竞争对手为行业主要刻蚀用单晶硅材料或硅电极制造企业,竞争对手披露较为全面,具有一定可比性。
3、行业的周期性、区域性或季节性特征
(1)周期性
受宏观经济景气程度、集成电路技术发展规律等因素的影响,集成电路产业市场呈周期性波动的特点,半导体级单晶硅材料行业作为集成电路材料行业的重要组成部分,同样呈现周期性波动的特征。
近年来,随着半导体级单晶硅材料行业集中度的提升,半导体级单晶硅材料产业格局趋于稳定,产能扩张趋于理性,产能利用率的波动性下降,加之终端市场应用场景的多样化,半导体级单晶硅材料行业的周期性呈减弱的趋势。
(2)区域性
半导体级单晶硅材料行业技术壁垒较高,具有较高的垄断性和市场集中度。
从全球范围来看,日本是全球最大的半导体级单晶硅材料生产国,其半导体级单晶硅材料行业保持领先优势,此外韩国、美国及中国台湾也占据一定比例的市场份额。
随着半导体集成电路产业在全球范围大规模转移,中国半导体级单晶硅材料行业亦发展迅速。
(3)季节性
公司产品主要应用于加工制成集成电路刻蚀用单晶硅部件,集成电路刻蚀用单晶硅部件是晶圆制造刻蚀环节所需的核心耗材,考虑到终端下游集成电路行业季节性特点不明显,本行业生产及销售的季节性特征较弱。
4、行业进入壁垒
(1)技术壁垒
半导体级单晶硅材料质量优劣的评价标准主要包括晶体尺寸、缺陷密度、元素含量、元素分布均匀性等一系列参数指标。
实际生产过程中,除了热场设计、原材料高纯度化处理外,需要匹配各类参数并把握晶体成长窗口期以控制固液共存界面形状。
在密闭高温腔体内进行原子有序排列并完成晶体生长是复杂的系统工程,工艺难度较高,且产品良品率和参数一致性受员工技能和生产设备性能的影响,人机协调也是工艺难点所在。
建立有市场竞争力的半导体级单晶硅材料生产线需要长时间的经验积累及技术积淀,作为技术密集型行业,半导体级单晶硅材料行业对市场新进入者形成了较高的技术壁垒。
(2)资金壁垒
半导体级单晶硅材料行业属于资金密集型行业,前期涉及厂房、设备等大额资本投入,且生产所需高精度制造设备和质量检测设备的价值较高,对固定资产投资规模的需求较大。
同时规模化生产是行业参与者降低成本提升市场竞争力的必要手段,因此市场新进入者必须达到一定的经济规模,才能与现有企业在设备、技术、成本、人才等方面展开竞争。
半导体级单晶硅材料行业前期投入和持续经营对于市场参与者的资金实力要求较高,对新进入者形成了较高的资金壁垒。
(3)供应商认证壁垒
半导体级单晶硅材料行业下游客户为保证自身产品质量、生产规模和效率、供应链的安全性,十分注重供应商生产规模、质量控制与快速反应能力。
因此,行业下游客户会对供应商执行严格的考察和全面认证程序,涉及技术评审、产品报价、样品检测、小批量试用、批量生产等多个阶段,行业下游客户确保供应商的研发能力、生产设备、工艺流程、管理水平、产品质量等都能达到认证要求后才会考虑与其建立长期的合作关系,认证周期较长,认证时间成本较高。
一旦供应商进入客户供应链体系,基于保证产品质量的持续性、控制供应商开发与维护成本等方面的考虑,客户一般不会轻易改变已定型的产品供应结构,市场新进入者面临较高的供应商认证壁垒。
(4)人才壁垒
对于市场新进入者,引入必要的生产及管理方面的行业人才是企业生存及发展的重要基础。
我国半导体级单晶硅材料行业起步较晚,相比国外先进水平较为落后,具备相关理论知识和行业经验的高级技术人才以及熟练的技术工人都相对匮乏。
市场新进入者难以在短时间内获得足够有丰富经验的专业性技术人才,而行业人才的培养、经验的积累以及高效的协作都需要较长时间,进入本行业存在一定程度的人才壁垒。
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- 关 键 词:
- 半导体 单晶硅 材料 行业 研究 概况