浅析现代半导体产业中常用的半导体材料.docx

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1、浅析现代半导体产业中常用的半导体材料目录编者按2?常用的半导体材料2?硅(Si)2?氮化钱(GaN)2?碳化硅(SiC)2?磷化钱(GaP)2?氧化铝(AI2O3)2?神化镇(GaAS)2?氮化硅(Si3N4)3?半导体材料使用到的产业3?产业定位3?半导体材料分类状况3?半导体供需现状5?工业硅5?需求端6?氮化像7?光引发剂9?全球半导体产业现状10?市场规模10?区域结构11?市场结构12?2023年全球晶圆制造材料市场份额占比情况125.1.硅片135.2.光刻胶135.3.电子特气145.4.CMP145.5.光掩膜155.6.溅射靶材155.7.石英材料155.8.湿化学品16编者

2、按半导体材料是半导体产业的核心，它是制造电子和计算机芯片的基础。半导体材料的种类繁多，不同的材料具有不同的特性和用途。本文将介绍现代半导体产业中常用的半导体材料。常用的半导体材料硅(Si)硅是最常见的半导体材料，它具有稳定性好、成本低、加工工艺成熟等优点。硅材料可以制成单晶硅、多晶硅、非晶硅等形式，其中单晶硅在制造集成电路方面应用最广泛。硅材料的主要缺点是它的导电性较差，需要掺杂其他元素来提高其导电性。氮化钱(GaN)氮化像是一种新兴的半导体材料，它具有高电子迁移率、高电导率和高热稳定性等特性。氮化铁可以用于制造高效率的1ED和高功率半导体器件。此外,氮化钱还可以应用于航空航天、国防、通讯等领

3、域。碳化硅(SiC)碳化硅是一种新兴的半导体材料，它具有高温稳定性、高频特性和高耐电压能力等优点。碳化硅可以用于制造高功率、高频率和高温度的半导体器件，例如功率放大器、高速开关、射频器件等。磷化钱(GaP)磷化钱是一种常用的半导体材料，它具有高电导率和高光电转换效率等特性。磷化钱可以应用于制造太阳能电池、光电探测器、光电导和1ED等器件。氧化铝(川2。3)氧化铝是一种常用的绝缘体材料，它具有高介电常数、高电阻率和高耐热性等特性。氧化铝可以用于制造MoSFET、DRM等器件中的绝缘层。神化钱(GaAS)神化钱是一种半导体材料，它具有高电子迁移率和高速度等特性。碎化钱可以用于制造高速电子器件，例如

4、高速晶体管、高速光电探测器和高速逻辑电路等。氮化硅(si3N4)氮化硅是一种绝缘体材料，它具有高介电常数和高耐热性等特性。氮化硅可以用于制造MOSFET、DRM等器件中的绝缘层。半导体材料使用到的产业产业定位集成电路产业链包括设计、制造和封测等关键步骤，其中半导体材料是集成电路上游关键原材料，按用途可分为晶圆制造材料和封装材料。集成电路产业链简图资料来源：中芯国际招股书，华经产业研究院整理半导体材料分类状况半导体材料包括晶圆制造材料和封装材料。其中晶圆制造材料包括硅片、掩模版、电子气体、光刻胶、CMP抛光材料、湿电子化学品、靶材等，封装材料包括封装基板、引线框架、键合丝、包封材料、陶瓷基板、芯

5、片粘结材料和其他封装材料。半导体材料产业分类状况此片掩膜板电子气体一光刻胶及辅助材拜CMP抛光材料一湿电子化学品一靶材及其他晶图制造材料封装材料资料来源：安集科技公告，华经产业研究院整理国内半导体产业从上游的设备、材料，再到集成电路等产品，对外依存度整体保持较高水平，尤其是在高端晶圆制造材料。目前国内企业目前在电子气体、硅片、湿电子化学品、CMP抛光液等领域有所突破，但在高端光刻胶、CMP抛光垫等领域进展较慢。半导体材料行业细分门类多，且技术上存在较大差异，导致子行业竞争格局相差较大，国内企业所面临的市场环境、竞争对手、下游客户也不相同。主要半导体材料梳理主要半导体材料梳理半导体村料介绍涉及半

6、导体产业链睢片硅片是制作集成电路的重要材料，是由单晶硅切割成的薄片。根据硅片直径尺寸不同分为6英寸、8英寸、12英寸等规格。一般把直径大于200（8英寸）的硅片称为大硅片。拉单晶、切割等电子气体应用于集成电路、新型显示等半导体领域的特种气体。氧化、刻蚀、离子注入、气相沉积等光刻胶光刻胶是利用化学反应进行微细加工图形转移的媒体，由感光树脂、增感剂（见光谱增感染料）和溶剂三种主要成分组成的对光敏感的混合液体。涂光刻胶等光刻胶配套试剂光刻工艺中所涉及到的电子化学品，包括稀释剂、显影液、漂洗涂光刻胶、显影等靶材在测射过程中，高速度能的离子束流轰击的目标材料，是沉积薄膜的原材料。金属溅射等CHP材料CM

7、P指化学机械抛光，是化学腐蚀与机械磨削相结合的一种抛光方法，用于精密加工领域，是目前唯一能够实现晶片全局平坦化的实用技术和核心技术。CMP材料包括抛光垫、抛光液化学机械抛光等湿电子化学品（包括超纯试剂及光刻胶配套试剂）一般是指尘埃颗粒粒径控制在05凤以下，杂质含量低于pp及（10-6为ppm,10（-9为ppb,是10-12%表面清洗、蚀PPt）的化学试剂，是化学试剂中对颗粒粒径控制、杂质含量刻、显影、;去要求最高的试剂。这种试剂包括超净高纯酸及碱类、超净高膜、掺杂等纯有机溶剂和超净高纯蚀刻剂。资料来源：公开资料整理?.半导体供需现状?.1.工业硅就半导体原材料供给情况而言，中国是全球最大的金

8、属硅供给国之一，随着国内优化产能持续推进，全球工业硅产能自2019年起表现为逐步下降趋势，2023年仅为632万吨，值得注意的是，虽然产能逐步优化，但受整汽车芯片需求爆发影响，工业硅产量出现较大增长。2014-2023年全球工业硅产能产量走势图2014-2023年全球工业硅产能产量走势图制图：华经产业研究院()资料来源：广期所，华经产业研究院整理?.2.需求端半导体整体需求决定了半导体材料规模，随着全球和中国半导体市场规模稳步扩张，半导体材料需求持续增长。数据显示2023年全球半导体市场规模达5559亿美元，同比2023年增长26.2%。中国集成电路销售额超万亿元，达10458.3亿元,同比2

9、023年增长18.2%。2017-2023年全球半导体市场规模及增长率2017-2023年全球半导体市场规模及增长率资料来源：WSTS,华经产业研究院整理2012-2023年中国集成电路销售额及增长率资料来源：中国半导体工业协会，华经产业研究院整理?.3.氮化钱氮化钱(GaN)主要是指一种由人工合成的半导体材料，是第三代半导体材料的典型代表，氮化钱产业国外重点企业包括日本住友、美国Cree、德国英飞凌、韩国1G、三星等，中国企业代表有晶元光电、三安光电、台积电、华灿光电等。中国氨化铅企业及代表性业务省份企业业务安徽省东科半导体GaN功率器件执玷半导体GaN外延芯谷微GaN射频器件上海市钱特半导

10、体GaN衬底芯元基半导体GaN器件浙江省华灿光电GaN-1ED器件闻泰科技GaN器件杭州土兰GaN-1ED器件河北省中电科13所GaN射频器件山东省聚能创芯GaN器件聚能晶源GaN外延中鸿新晶GaN外延/器件福建省三安光电GaN器件乾照光电GaN-1ED器件士兰明镣GaN-1ED器件四川省海威华芯GaN器件益丰电子GaN射频器件氮矽科技GaN功率器件江苏省苏州纳维GaN衬底晶湛半导体GaN外延能讯半导体GaN射频器件苏州捷芯威GaH功率器件英诺褰科GaN器件能华微电子GaN外延/器件中电科55所GaK射频器件聚灿光电GaN-1ED器件苏州汉骅GaN外延苏州量芯微GaN功率器件广东省东莞中钱Ga

11、N衬底英诺褰科GaN器件中晶半导体GaN外延/器件制图：中商情报网WWI.ASKC18K资料来源：第三代半导体氮化线技术洞察报告、中商产业研究院整理?.4.光引发剂光引发剂是光刻胶的核心部分，它在特定波长光形式的辐射能下会发生光化学反应，进一步改变成膜树脂在显影液中的溶解度。数据显示，2023年，全球光引发剂市场规模达到了8.88亿美元，同比增长5.34%。随着历史采购价的下滑，预计2023年光引发剂市场规模约为8.81亿美元。2017-202群全球光引发剂市场规模预测趋势图制图：中商情报网(WWW.ASKC1CoM)数据来源：QYresearch中商产业研究院整理光引发剂种类众多，产品主要包

12、括184、1173、TPOTPO-1TX系列(ITX/DETX)等，不同企业光引发剂品种具备差异性。具体如下：光引发剂重点企业分析序号企业产品类型1新瀚新材MBP、PBZ、ITF2久日新材184、TP0、1173、907、ITX等3扬帆新材907、ITXv369、Tp0、184、1173、BMS4北京英力（被IGH收购）TPO.1173、184、907,3695常州华钛（被久日新材收购）1173、1846德国巴斯夫651、184、907、369、819、784、117329597意大利宁柏迪BP、651、184、1173、ITX、KIP1508美国沙多玛（被Arkema收购）651、184、1

13、173、ITX9英国大湖ITXxCTX,CPTXvBMS10德国科宁BPx51、81制图：中商情报网m.ASKCI.8H资料来源：中商产业研究院整理?.全球半导体产业现状?.1市场规模就全球半导体材料市场现状而言，随着半导体需求持续增长，全球半导体材料整体规模持续扩张，数据显示，2023年全球半导体材料市场规模达642.73亿元，同比2023年增长16%。2015-2023年全球半导体材料市场规模及增长率2015-2023年全球半导体材料市场规模及增长率资料来源：SEMI,华经产业研究院整理?.2.区域结构就全球半导体材料区域分布情况而言，中国台湾和中国大陆分别位列前二,分别占比22.9%和1

14、8.6%,虽然目前我国市场份额占比第二，但整体产品仍集中在中低端半导体材料，高端光刻胶、CMP抛光垫等仍发展较慢，国产替代空间广阔。2023年全球半导体材料主要国家地区结构占比情况2023年全球半导体材料主要国家地区结构占比情况其他，12.1%欧洲，6.9%中国台湾,22.9%中国大陆,18.6%北美,9.4%日本，137%韩国164%华经情报网制图：华经产业研究院(WWWhUaOrrCOm)资料来源：SEMI,华经产业研究院整理?.3.市场结构2023年整体的材料销售额达到643亿美元，其中晶圆前端制造环节用到的材料达到404亿美元（占制造成本的1520%）,后端封测环节用到的材料达到239亿美元。晶圆制造材料主要包括硅片、光掩模、光刻胶及辅助材料、CMP抛光材料、工艺化学品、靶材、电子特气等。细分晶圆制造而言，数据统计，2023年全球晶圆制造材料市场中，晶圆制造材料市场中占比最高的材的硅片市场份额为37%02018-2023年全球半导体材料市场结构占比情况2018-2023年