半导体行业电子气体深度报告：半导体材料·电子气体投资宝典-20200324-浙商证券-59页.pdf

http:/ 1/59 请务必阅读正文之后的免责条款部分 专题 半导体行业半导体行业 报告日期：2020 年 3 月 24 日 半导体材料电子半导体材料电子气体气体投资宝典投资宝典 电子气体深度报告 行业公司研究半导体行业 ：孙芳芳 执业证书编号：S1230517100001：021-80106039： 行业行业评级评级 半导体 看好 Table_relateTable_relate 相关报告相关报告 1半导体设备/材料迎来国产代替窗口期2020.03.12 2【浙商电子行业点评】GaN（氮化镓）市场的爆发前夜2020.02.16 3 智能医疗：疫情过后的物联网新机会2020.02.05 4半导体行业处于上升轨道，各环节国产替代有序进行2018.02.06 5 一 周 行 业 要 闻 及 观 点 传 递 8.21-8.272017.08.28 报告撰写人：孙芳芳 数据支持人：蒋鹏、胡硕秋 报告导读报告导读 疫情放大供需矛盾+晶圆厂密集投产=电子特气国产代替速度超预期。投资要点投资要点 疫情是催化剂，放大电子特气供需矛盾疫情是催化剂，放大电子特气供需矛盾 1、国内供给端减少：国内供给端减少：疫情导致国外电子特气制造、物流、运输等等环节受限。造成电子气体在供给端减少。2、国内需求端复苏：国内需求端复苏：国内疫情控制效果明显，各个晶圆厂已经进入全面复工复产期，需求端全面复苏。3、供需矛盾被放大：供需矛盾被放大：疫情是催化剂，放大国内电子特气供需矛盾。国内需求增加，国外供给减少，电子特气迎来代替窗口期.新工厂是新工厂是机会，电子特气迎来代替窗口机会，电子特气迎来代替窗口 1、新建晶圆厂投产：新建晶圆厂投产：2020 年2022 年是中国大陆晶圆厂投产高峰期，以长江存储，长鑫存储等新星晶圆厂和以中芯国际，华虹为代表的老牌晶圆厂正处于产能扩张期，未来 3 年将迎来密集投产。2、特气代替窗口期：特气代替窗口期：根据电子特气的特性来推断，新建晶圆厂将是电子特气国产代替的主要发展企业。国内新建晶圆厂的密集投产为电子特气打开了最佳代替窗口。部分完成代替，将迎来三百亿市场空间部分完成代替，将迎来三百亿市场空间 1、部分产品完成代替：部分产品完成代替：国内少数电子气体已经完成突破，业绩爆发即将到来。国内电子特气代替主要有四种方式。第一，产能优势来降低成本进入国际主流晶圆厂。第二，通过收购国际知名公司直接打入核心供应链。第三，通过特定气体进入核心供应商。第四，业务扩展进入供应商名单。2、三三百亿空间已百亿空间已到来到来：根据国内晶圆厂的建设速度和规划，预计 2022 年国内电子气体市场是 2019 年的两倍，电子气体市场迎来高速发展期。根据2019 年的 20 亿美元的市场空间，预计 2022 年，中国大陆电子气体市场空间将会接近 300 亿元大关。关注电子气体标的关注电子气体标的 部分实现国产替代代表厂商有华特气体（ASML 供应商），雅克科技（科美特）、昊华科技（黎明院、光明院）、南大光电（飞源气体）；以空分气体或者大化工进入半导体领域，代表企业有巨化股份（中巨芯）、三孚股份、金宏气体、凯美特气、和远气体等。风险提示：风险提示：1）客户进展较慢；）客户进展较慢；2）价格下降；）价格下降；3）景气度下行）景气度下行 行业催化剂：行业催化剂：1）晶圆厂建设超预期；）晶圆厂建设超预期；2）国产替代率超预期）国产替代率超预期 证券研究报告 table 半导体行业专题半导体行业专题 http:/ 2/59 请务必阅读正文之后的免责条款部分 正文目录正文目录 1.电子气体是半导体制造的电子气体是半导体制造的“血液血液”.7 1.1.集成电路是电子气体主要应用领域.7 1.2.电子气体是电子制造的“血液”.9 1.2.1.刻蚀电子气体.11 1.2.2.化学沉积气体.12 1.2.3.离子注入气体.12 1.2.4.外延沉积气体.13 1.2.5.光刻镭射气体.13 1.2.6.惰性保护气体.14 2.半导体材料市场空间广泛半导体材料市场空间广泛.15 2.1.中国半导体材料市场稳步增长.15 2.2.电子气体是半导体制造材料的第二大耗材.16 2.3.政策引导，半导体材料将重点发展.17 2.4.中国电子气体市场空间巨大.18 2.4.1.中国大陆晶圆厂产能持续扩张.18 2.4.2.产能扩张推动气体市场规模增长.20 3.电子气体制备壁垒高电子气体制备壁垒高.21 3.1.技术壁垒.21 3.1.1.气体纯度壁垒.21 3.1.2.气体精度壁垒.22 3.2.黏性壁垒.22 3.3.资质壁垒.22 4.电子气体国产替代势在必行电子气体国产替代势在必行.23 4.1.国内企业奋起直追.23 4.2.欧美企业寡头垄断.24 4.2.1.美国空气化工产品.24 4.2.2.林德集团.26 4.2.3.法国液空集团.27 4.3.日本电子特气.28 4.3.1.昭和电工.28 4.3.2.太阳日酸.30 4.3.3.关东电化工.32 4.3.4.艾迪科.33 nQsOpNuMvN7N9R6MtRqQmOnNfQrRpMkPpNmQ9PnMrONZrRoRuOoOtN table 半导体行业专题半导体行业专题 http:/ 3/59 请务必阅读正文之后的免责条款部分 4.4.中国电子特气公司.35 4.4.1.中航重工（718 所）.37 4.4.2.昊华科技.37 4.4.3.华特气体.40 4.4.4.雅克科技.44 4.4.5.南大光电.47 4.4.6.金宏气体.49 4.4.7.巨化股份.52 4.4.8.凯美特气.53 4.4.9.三孚股份.54 4.4.10.和远气体.56 A 股相关电子气体上市公司股相关电子气体上市公司.58 图表目录图表目录 图 1：2018 年中国特种气体下游细分领域占比.8 图 2：2017 年中国高纯电子气体下游细分领域占比.8 图 3：特种气体分类.8 图 4：各种电子气体在半导体制造种的作用.11 图 5：刻蚀气体的在刻蚀中的作用.11 图 6：化学沉积气体的反应过程。.12 图 7：离子注入气体的反应过程。.12 图 8：外延气体的反应过程。.13 图 9：光刻气体反应过程.14 图 10：氮气作为清洗气体和保护气体.14 图 11：全球半导体材料销售额及增速（单位：十亿美元）.15 图 12：各个国家和地区历年半导体材料销售额（单位：十亿美元）.15 图 13：2018 年各个国家和地区的销售占比.15 图 14：半导体材料销售额和中国大陆占比(单位:十亿美元).15 图 15：2018 年半导体材料消耗占比.16 图 16：2018 年半导体制造和封装材料占比.16 图 17：2018 年全球半导体前道各材料市场比重.16 图 18：全球半导体前道材料市场预测.16 图 19：20102024 年全球晶圆厂产能增加量（单位：百万片/年，等效 8 寸晶圆）.18 图 20：2010-2020 中国半导体晶圆厂投资额（单位：亿美元）.18 图 21：国家大基金一期投资比例.18 图 22：集成电路用电子特体市场规模.20 图 23：中国电子气体市场规模和增速.20 table 半导体行业专题半导体行业专题 http:/ 4/59 请务必阅读正文之后的免责条款部分 图 34：气体合成流程.21 图 25：气体混配流程.21 图 26：中国大陆电子气体市场占比.23 图 27：公司营收持续增长.25 图 28：公司净利润情况.25 图 29：法国液空集团销售毛利率及净利率情况.26 图 30：公司营收持续增长.27 图 31：公司净利润情况.27 图 32：法国液空集团销售毛利率及净利率情况.28 图 33：公司营收持续增长.29 图 34：公司净利润情况.29 图 35：昭和电工销售毛利率及净利率情况.30 图 36：日本太阳日酸 110 年发展历史.30 图 37：公司营收持续增长.31 图 38：公司净利润情况.31 图 39：日本太阳日酸销售毛利率及净利率情况.32 图 40：公司营收持续增长.33 图 41：公司净利润情况.33 图 42：关东电化工销售毛利率及净利率情况.33 图 43：公司营收持续增长.34 图 44：公司净利润情况.34 图 45：ADEKA 销售毛利率及净利率情况.35 图 46：2019-2021 年全球 NF3 市场供需结构.36 图 47：黎明院营业收入、毛利率、净利率情况.40 图 48：黎明院板块构成收入占比.40 图 49：光明院营业收入、毛利率、净利率情况.40 图 50：光明院板块构成收入占比.40 图 51：公司营收持续增长.40 图 52：公司净利润情况.40 图 53：公司营收持续增长.44 图 54：公司净利润情况.44 图 55：公司主营业务构成.44 图 56：公司销售毛利率与净利率情况.44 图 57：科美特历史营收和净利润情况（亿元）.45 图 58：六氟化硫、四氟化碳、三氟化氮单价（万元/吨）.45 图 59：公司营收持续增长.47 图 60：公司净利润情况.47 图 61：公司主营业务构成.47 图 62：公司销售毛利率与净利率情况.47 图 63：公司营收持续增长.49 图 64：公司净利润情况.49 图 65：公司主营业务构成.49 图 65：公司销售毛利率与净利率情况.49 图 66：公司营收持续增长.51 table 半导体行业专题半导体行业专题 http:/ 5/59 请务必阅读正文之后的免责条款部分 图 67：公司净利润情况.51 图 68：公司主营业务构成.51 图 69：公司销售毛利率与净利率情况.51 图 70：公司营收持续增长.53 图 71：公司净利润情况.53 图 72：公司主营业务构成.53 图 73：公司销售毛利率与净利率情况.53 图 74：公司营收持续增长.54 图 75：公司净利润情况.54 图 76：公司主营业务构成.54 图 77：公司销售毛利率与净利率情况.54 图 78：公司营收持续增长.56 图 79：公司净利润情况.56 图 80：公司主营业务构成.56 图 81：公司销售毛利率与净利率情况.56 图 82：公司营收持续增长.57 图 83：公司净利润情况.57 图 84：公司主营业务构成.57 图 85：公司销售毛利率与净利率情况.57 表 1：电子气体分类.7 表 2：电子特种气体及电子大宗气体占比.7 表 3：集成电路线宽与电子气体纯度.9 表 4：不同气体在半导体制造中的作用.10 表 5：2019 年部分地区相关布局.17 表 6：中国地区新增晶圆厂情况.19 表 7：光刻气体种类.22 表 8：中国电子气体代表产品.24 表 9：美国空气化工产品气体种类及应用领域.25 表 10：林德集团气体种类及应用领域.26 表 11：法国液空电子材料种类及应用领域.27 表 12：昭和电工半导体材料种类及应用领域.29 表 13：日本太阳日酸气体种类及应用领域.31 表 14：关东化工气体种类及应用领域.32 表 15：艾迪科半导体材料种类及应用领域.34 表 16：中航重工（718 所）气体种类及应用领域.37 表 17：昊华科技电子特气产能及应用领域.39 表 18：昊华科技电子特气对应的收入.39 表 19：华特气体电子气体情况.41 表 20：华特气体产品实现进口替代的具体过程和表现.42 表 21：华特气体光刻气体销售情况.42 表 22：华特气体下游客户及在手订单销售情况.43 表 23：华特气体特种气体销售情况.43 表 24：科美特营收收入、成本预测.46 table 半导体行业专题半导体行业专题 http:/ 6/59 请务必阅读正文之后的免责条款部分 表 25：科美特营收收入、成本预测.46 表 26：公司的特气种类及产能情况.48 表 27：飞源气体产品客户进展.48 表 28：电子特种气体与电子大宗气体在不同应用领域占比.50 表 29：金宏气体特气收入主要来源.50 表 30：公司的储备、在研产品/技术情况.51 表 31：巨化股份（中巨芯）电子气体情况.52 表 32：凯美特气电子气体情况.54 表 33：三孚股份电子气体情况.56 表 34：和远气体特种气体产品构成情况.57 表 35：A 股相关电子气体上市公司整理表.58 table 半导体行业专题半导体行业专题 http:/ 7/59 请务必阅读正文之后的免责条款部分 1.电电子气体是半导体制造的子气体是半导体制造的“血液血液”1.1.集成电路是电子气体主要应用领域集成电路是电子气体主要应用领域 近年来，随着电子工业的快速发展，电子气体在半导体行业中的地位日益凸 显。广义的“电子气体”指电子工业生产中使用的气体，是最重要原材料之一，狭义的“电子气体”特指电子半导体行业用的特种气体。战略性新兴产业分类（2018）在电子专用材料制造的重点产品部分将电子气体分为了电子特种气体和电子大宗气体。电子特气是集成电路、平板显示、发光二极管、太阳能电池等半导体行业生产制造过程中不可或缺的关键性化工材料，被广泛的应用于清洗、刻蚀、成膜、掺杂等工艺。在半导体工艺中，从芯片生长到最后器件的封装，几乎每一步、每 一个环节都离不开电子特气，因此电子气体被称为半导体材料的“粮食”和“源”。表表 1：电子气体分类：电子气体分类 电子气体分类电子气体分类 类别类别 用途 产品 电子特种气体电子特种气体 化学气相沉积（CVD）氨气、氦气、氧化亚氮、TEOS（正硅酸乙酯）、TEB（硼酸三乙酯）、TEPO（磷酸三乙酯）、磷化氢、三氟化氯、二氯硅烷、氟化氮、硅烷、六 氟化钨、六氟乙烷、四氯化钛、甲烷等 离子注入 氟化砷、三氟化磷、磷化氢、三氟化硼、三氯化硼、四氟化硅、六氟化硫、氙气等 光刻胶印刷 氟气、氦气、氪气、氖气等 扩散 氢气、三氯氧磷等 刻蚀 氦气、四氟化碳、八氟环丁烷、八氟环戊烯、三氟甲烷、二氟甲烷、氯气、溴化氢、三氯化硼、六氟化硫、一氧化碳等 掺杂 含硼、磷、砷等三族及五族原子之气体，如三氯 化硼、乙硼烷、三氟化硼、磷化氢、砷化氢等 电子大宗气体电子大宗气体 环境气、保护气、载 体 氮气、氧气、氩气、二氧化碳等 资料来源：金宏气体、浙商证券研究所 表表 2：电子特种气体及电子大宗气体占比：电子特种气体及电子大宗气体占比 领域领域 电子特种气体电子特种气体 电子大宗气体电子大宗气体 液晶面板液晶面板 30%-40%60%-70%集成电路集成电路 约 50%约 50%LED、光伏、光伏 50%-60%40%-50%资料来源：金宏气体、浙商证券研究所 平面显示行业；平面显示行业；电子气体主要以硅烷等硅族气体、PH3 等掺杂气体和 SF6 等蚀刻气体为主。在薄膜工序中，通过化学气相沉积在玻璃基板上沉积 SiO2、SiNx 等薄膜，使用的特种气体有 SiH4、PH3、NH3、NF3 等。在干法刻蚀工艺中,在等离子气态氛围中选择性腐蚀基材。通常采用 SF6、HCl、Cl2 等气体。太阳能电池行业；太阳能电池行业；在晶体硅电池片生产中，扩散工艺用到 POCl3 和 O2，减反射层等离子体增强化学气相沉积（PECVD）工艺用到 SiH4、NH3，刻蚀工艺用到 CF4。薄膜太阳能电池则在沉积透明导电膜工序中用到二乙基锌（DEZn）、B2H6，在非晶/微晶硅沉积工序中用到硅烷等。集成电路制造行业；集成电路制造行业；与平面先是行业类似，通常应用在 CVD，刻蚀等制造环节中，但是由于集成电路制造和平面显示的要求不同，复杂度不同，所以集成电路制造中需要的电子气体纯度更高，种类更多。table 半导体行业专题半导体行业专题 http:/ 8/59 请务必阅读正文之后的免责条款部分 集成电路领域是电子气体的主要应用领域。集成电路领域是电子气体的主要应用领域。根据前瞻产业研究院的数据，我国特种气体的销售额中，电子行业约占 41%，石油化工约占 39%，医疗环保约占 10%，其他领域约占 10%。在单纯电子气体领域，集成电路领域占比为42%，是最大的电子气体消耗领域。其次是显示面板领域，占比约为 37%。最后是太阳能领域和 LED 领域，分别占比为 13%和 8%。图图 1：2018 年中国特种气体下游细分领域占比年中国特种气体下游细分领域占比 图图 2：2017 年中国高纯电子气体下游细分领域占比年中国高纯电子气体下游细分领域占比 电子行业,41%石油化工,39%医疗环保,10%其他,10%集成电路,42%显示面板,37%太阳能,13%LED,8%资料来源：前瞻产业研究院、浙商证券研究所 资料来源：前瞻产业研究院、浙商证券研究所 在集成电路产业使用的电子气体中可分为大宗气体（常用气体）和特殊气体两类。大宗气体一般是以氮气（N2）、氧气（O2）、氩气（Ar）、氦气（He）、氢气（H2）等纯净气体为主。大宗气体在半导体制造中主要有两种功能，一种是作为反应气体参与到化学反应中，比如氢气，氧气等等。另外一种是作为保护气体使用的惰性气体，经常用在高温烘烤或清洗过程，这些气体一般是以惰性气体为主，比如氮气，氩气，氦气等等。特殊气体以化合物气体为主，主要是集成电路制造中的反应气体。比如硅烷（SiH4）、磷化三氢（PH3）、一氧化二氮（N2O）、氨气（NH3），四氟甲烷（CF4）等等，这些气体主要是参与到芯片制造过程中的一些物质生成等等。比如利用硅烷反应成成二氧化硅介质，利用四氟甲烷主要在干法刻蚀中，与被刻蚀物发生反应，从而达到刻蚀的目的。图图 3：特种气体分类：特种气体分类 资料来源：浙商证券研究所 电子特种气体广泛用于集成电路、显示面板、光伏能源、新能源汽车等领域，近年来下游产业技术快速更迭。特别是在集成电路制造领域，随着制程节点的不断减小，从 28nm 制程到 7nm 制程。在晶圆尺寸方面，从 8 寸晶圆到 12寸晶圆。特种气体作为集成电路制造的关键材料，伴随着下游产业技术的快速迭代，特种气体的精细化程度持续提高，特别是在纯度和精度方面，对特气的要求持续提高。比如在纯度方面，普通工业气体要求在 99.99%左右，但是在先进制程的集成电路制造过程中，气体纯度要求在 6N（99.9999%）以上。table 半导体行业专题半导体行业专题 http:/ 9/59 请务必阅读正文之后的免责条款部分 表表 3：集成电路线宽与电子气体纯度：集成电路线宽与电子气体纯度 年份年份 1999 2003 2006 2009 2012 2014 线宽/nm 180 130 90 65 40 28 临界颗粒尺寸/nm 90 65 45 32 20 14 气体气体 杂质杂质 含量含量 大宗气体（N2、O2、H2、稀有气体）H2O/10-12 1000 100 100 100 100 100 O2/10-12 1000 100 100 100 100 100 CO2/10-12 1000 100 100 100 100 100 CH4/10-12 1000 100 100 100 100 100 大于临界尺寸颗粒（个/L）0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 腐蚀性气体（HCl、HBr 等）金属总量/10-12 1000 1000 1000 200 200 200 O2/10-9 100-500 50-100 50-100 50 50 50 H2O/10-9 500 100-500 50-100 50-100 50 50 大于临界尺寸颗粒（个/L）2 2 2 2 2 2 非腐蚀性气体 金属总量/10-12 500 500 500 100 100 100 O2/10-9 1000 500-1000 500 100-500 100 100 H2O/10-9 500-1000 500 100-500 100 100 SiO2+2H2 生成 SiO2，3SiH2Cl2+4NH3-Si3N4+6HCl+6H2 生成 Si3N4。然后生成的目标介质沉积到下面的晶圆上，形成介质膜。由于晶圆制造过程中所涉及到的沉积薄膜种类较多，每层要求不同，所以 CVD 需要的电子气体种类是最多的。图图 6：化学沉积气体的反应过程。：化学沉积气体的反应过程。资料来源：互联网、浙商证券研究所 1.2.3.离子注入气体离子注入气体 离子注入气体是在作为参杂气体注入到晶圆表面。集成电路的最微观结构是由 PN 结构成的，分别为 P 型区和 N型区。而形成 P 型区和 N 型区的主要制造步骤就是离子注入。在 P 型区，主要离子注入元素为硼（B），铟（In）。气体主要为三氟化硼（BF3），乙硼烷（B2H6），磷化铟（InP）等等。在 N 型区，主要离子注入元素为砷（As），磷（P）等等。气体主要为砷化氢（AsH3），磷化氢（PH3）等等。离子注入的方法是在真空中，将气体电离并加速，然后通过较大动能，直接进入到硅半导体中。但是由于这样的轰击是纯粹的物理撞击，所以很容易引起硅晶格产生缺陷。为了解决硅晶格缺陷问题，往往在离子注入过后进行，退火过程，来修复缺陷。在退火过程中，也需要惰性气体进行保护。部分离子注入气体具有很强的毒性，比如 AsH3 等气体，所以在制造和使用过程中具有很强的壁垒。图图 7：离子注入气体的反应过程。：离子注入气体的反应过程。资料来源：电子发烧友、浙商证券研究所 table 半导体行业专题半导体行业专题 http:/ 13/59 请务必阅读正文之后的免责条款部分 1.2.4.外延沉积气体外延沉积气体 外延沉积气体是在硅晶圆表面生成外延层；外延层生长一般具有以下几种特性，低（高）阻衬底上外延生长高（低）阻外延层，P（N）型衬底上外延生长 N（P）型外延层，与掩膜技术结合，在指定的区域进行选择外延生长，外延生长过程中根据需要改变掺杂的种类及浓度。正是由于这些优点的存在，所以在一些制程中使用外延层来代替原有硅衬底。起到提高芯片性能的目的。在化合物半导体中，用外延层技术生长如 GaAs 等异质结构层。与 CVD 类似，外延沉积也是通过多种气体化学反应的方式，将反应生成物沉积到晶圆表面的过程。由于硅外延层一般沉积硅原子层，所以所用到的气体种类与 CVD 相比会相对较少。常常用到四氯化硅（SiCl4），二氯二氢硅（SiH2Cl2），三氯氢硅（SiHCl3）作为硅源发生化学反应后生成硅，最后沉积到晶圆表面。新生成的外延层硅与晶圆衬底硅，虽然元素相同，但是在电阻率，参杂浓度等方面，外延层是可控的，所以在一些制程中，要使用外延层作为芯片制造区域。在 GaN，GaAs 和 SiC 等化合物半导体中，会沉积 GaN，GaAs 和 SiC 薄膜层。会使用 TMGa，NH3，AsH4，CH3SiCl3，H2 等气体作为外延沉积气体。图图 8：外延气体的反应过程。：外延气体的反应过程。资料来源：集贤网、浙商证券研究所 1.2.5.光刻镭射气体光刻镭射气体 光刻过程是半导体制造中最重要的过程，光刻直接决定了芯片线宽与可靠性。其中光刻用电子气体（镭射气体）是用来产生光刻机光源的电子气体。光刻气大多为混合气，用不同比例的不同气体混合在一起的电子气体混合物。光刻气根据光刻光源波长的不同而不同。常见光刻气包含 Ar/F/Ne 混合气，、Kr/Ne 混合气、Ar/Ne 混合气、Kr/F/Ne 混合气，Ar/Xe/Ne 混合气等等。光刻气大部分为稀有气体，或稀有气体和氟的混合物，这种混合气体在高压受激发后，就会形成等离子体，在这个过程中，由于电子跃迁，会产生固定波长的光线。光线的波长与混合器的比例，电压高低直接相关。激发出来的光线经过聚合，滤波等过程就会产生光刻机的光源。再经过复杂的光路对硅晶圆进行光刻。table 半导体行业专题半导体行业专题 http:/ 14/59 请务必阅读正文之后的免责条款部分 图图 9：光刻气体反应过程：光刻气体反应过程 资料来源：集贤网、浙商证券研究所 1.2.6.惰性保护气体惰性保护气体 惰性保护气体不是严格意义上的化学惰性气体，元素周期表中的惰性气体特指氖气，氩气等等稀有气体。但是由于稀有气体价格较贵，保护气体用量又很大，所以通常用氮气（N2）来代替稀有气体作为半导体制造中的保护气体。惰性保护气体按照用途可以分为三类，保护作用，清洗作用和载气作用。这三个作用都是利用氮气较稳定，不易与其他物质发生反应。比如保护作用，在晶圆制造中，两个制造步骤之间的等待时间，需要用氮气保护晶圆。在清洗作用中，在酸碱处理完毕后，需要清洗晶圆上遗留的杂质，这时候需要用超纯水和氮气对晶圆进行冲洗。所以晶圆厂保护气体主要以氮气为主。图图 10：氮气作为清洗气体和保护气体：氮气作为清洗气体和保护气体 资料来源：浙商证券研究所 table 半导体行业专题半导体行业专题 http:/ 15/59 请务必阅读正文之后的免责条款部分 2.半导体材料市场空间广泛半导体材料市场空间广泛 2.1.中国半导体材料市场稳步增长中国半导体材料市场稳步增长 中国半导体材料市场稳步增长中国半导体材料市场稳步增长。2018 年全球半导体材料销售额达到 519.4 亿美元，同比增长 10.7%。其中中国销售额为 84.4 亿美元。与全球市场不同的是，中国半导体材料销售额从 2010 年开始都是正增长，2016 年至 2018 年连续3 年超过 10%的增速增长。而全球半导体材料市场受周期性影响较大，特别是中国台湾，韩国两地波动较大。北美和欧洲市场几乎处于零增长状态。而日本的半导体材料长期处于负增长状态。全球范围看，只有中国大陆半导体材料市场处于长期增长窗台。中国半导体材料市场与全球市场形成鲜明对比。图图 11：全球半导体材料销售额及增速（单位：十亿美元）：全球半导体材料销售额及增速（单位：十亿美元）图图 12：各个国家和地区历年半导体材料销售额（单位：十亿美：各个国家和地区历年半导体材料销售额（单位：十亿美元）元）-30%-20%-10%0%10%20%30%01020304050602000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018全球半导体材料销售额（单位：十亿美元）增长率 02468101214中国台湾韩国日本北美欧洲中国大陆其他2006200720082009201020112012201320142015201620172018中国大陆中国大陆持续增长持续增长一枝独秀一枝独秀北美、欧洲零增长北美、欧洲零增长日本日本负增长负增长中国台湾，韩国中国台湾，韩国波动性较大波动性较大 资料来源：Wind、浙商证券研究所 资料来源：Wind、浙商证券研究所 全全球半导体材料逐步向中国大陆市场转移。球半导体材料逐步向中国大陆市场转移。从各个国家和地区的销售占比来看，2018 年排名前三位的三个国家或地区占比达到 55%，区域集中效应显现。其中，中国台湾约占全球晶圆的 23%的产能，是全球产能最大的地区，半导体材料销售额为 114 亿美元，全球占比为 22%，位列第一，并且连续九年成为全球最大半导体材料消费地区。韩国约占全球晶圆的 20%的产能，半导体材料销售额为 87.2 亿美元，占比为 17%，位列第二名。中国大陆约占全球 13%的产能，半导体材料销售额为 84.4 亿美元，约占全球的 16%，位列第三名。但是长期来看，中国大陆半导体材料市场占比逐年增加，从 2007 年的占比 7.5%，到 2018 年占比为 16.2%。全球半导体材料逐步向中国大陆市场转移。图图 13：2018 年各个国家和地区的销售占比年各个国家和地区的销售占比 图图 14：半导体材料销售额和中国大陆占比：半导体材料销售额和中国大陆占比(单位单位:十亿美元十亿美元)中国台湾,22%韩国,17%日本,15%北美,11%欧洲,7%中国大陆,16%其他,12%0%2%4%6%8%10%12%14%16%18%01020304050602006200720082009201020112012201320142015201620172018中国台湾日本北美欧洲韩国中国大陆其他中国大陆占比 资料来源：中国产业信息网、浙商证券研究所 资料来源：Wind、浙商证券研究所 table 半导体行业专题半导体行业专题 http:/ 16/59 请务必阅读正文之后的免责条款部分 2.2.电子气体是半导体制造材料的第二大耗材电子气体是半导体制造材料的第二大耗材 半导体制造材料占比逐年增加。半导体制造材料占比逐年增加。半导体材料可分为封装材料和制造材料（包含硅片和各种化学品等等）。从长期看，半导体制造材料和封装材料处于同趋势状态。但是从 2011 年之后，随着先进制程的不断发展，半导体制造材料的消耗量逐渐增加，制造材料和封装材料的差距逐渐增加。2018 年，制造材料销售额为 322 亿美元，封装材料销售额为197 亿美元，制造材料约为封装材料的 1.6 倍。图图 15：2018 年半导体材料消耗占比年半导体材料消耗占比 图图 16：2018 年半导体制造和封装材料占比年半导体制造和封装材料占比 051015202530352000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018晶圆制造材料(十亿美元)封装材料(十亿美元)差额差额逐年逐年增加增加 晶圆制造材料,62%封装材料,38%资料来源：wind、浙商证券研究所 资料来源：中国产业信息网、浙商证券研究所 气体是晶圆制造中第二大耗材气体是晶圆制造中第二大耗材。根据 2018 年销售数据，制造材料中，硅晶圆作为半导体的原材料，占比最大，达到 37%，销售额为 121 亿美元。电子气体由于在制造过程中使用的步骤较多，所以消耗量远远高于其他材料，占比为 13%，销售额达到 43 亿美元。气体（包含高纯和混合气体）是晶圆制造中最常用的制造材料，做为半导体材料中的核心原料，消耗金额是除硅晶圆之外的第一大材料。常常使用在光刻，刻蚀，CVD/PVD 等等步骤。特别是在集成电路制造环节，高纯大宗气体如 N2、H2、O2、Ar、He 等，常常使用在高温热退火，保护气体，清洗气体等等环节。高纯电子特种气体在制造环节使用较多，也是常说的电子气体，比如离子注进、气相沉积、洗涤、遮掩膜形成过程中使用到一些化学气体，常见的有 SiH4、PH3、AsH3、B2H6、N2O、NH3、SF6、NF3、CF4、BCl3、BF3、HCl、Cl2等，在 IC 生产环节中，使用的电子气体有差不多有 100 多种，核心工段常见的在 40-50 种左右。随着半导体集成电路技术的发展，对电子气体的纯度和质量也提出了越来越高的要求。电子气体的纯度每提升一个数量级，对下游集成电路行业都会产生巨大影响。2014 年国家发布了国家集成电路产业发展推进纲要并设立了集成 电路产业投资基金，根据规划，我国集成电路销售额年均增速将保持在 20%左右，预计 2020 年将达到 8,700 亿元。若半导体用电子气体保持同样稳定的增速，国内半导体用电子气体市场将在 2020 年翻番。图图 17：2018 年全球半导体前道各材料市场比重年全球半导体前道各材料市场比重 图图 18：全球半导体前道材料市场预测：全球半导体前道材料市场预测 晶圆,37%光罩,12%光刻胶,5%光刻胶辅材,7%化学试剂,7%电子气体,13%靶材,2%CMP材料,7%其他材料,10%-5%0%5%10%15%20%05,00010,00015,00020,00025,00030,00035,00040,0002013201420152016201720182019F2020F晶圆光罩光刻胶光刻胶辅材化学试剂电子气体靶材CMP材料其他材料增长率（%）百万美元 资料来源：SEMI、浙商证券研究所整理及预测 资料来源：SEMI、浙商证券研究所整理及预测 table 半导体行业专题半导体行业专题 http:/ 17/59 请务必阅读正文之后的免责条款部分 2.3.政策引导，半导体材料将重点发展政策引导，半导体材料将重点发展 自中美贸易摩擦以来，中国大陆大力发展半导体，集成电路产业，并成立大基金投资半导体相关公司。同时，国家出台相关政策，积极刺激半导体产业发展。先后颁布了 国家集成电路产业发展推进纲要、集成电路产业“十三五”发展规划等政策。各地方政府为培育增长新动能，积极抢抓集成电路新一轮发展机遇，促进地区集成电路产业实现跨越式发展，也不断出台相关政策支持集成电路产业的发展。国家政策密集颁布：国家政策密集颁布：2014 年工业和信息部、发展改革委、科技部、财政部等多部门联合发布的国家集成电路产业发展推进纲要中，明确了我国集成电路的发展目标；在 2015 年发布的中国制造 2025中提出中国芯片自给率要在 2020 年达到 40%，2025 年达到 70%；在 2018 年政府工作报告中，更是明确提出要推动集成电路产业的发展。地方推进政策落地；地方推进政策落地；全国多地在政府工作报告中纷纷提及集成电路产业，可见集成电路产业将成为近期地方政府工作重点。具体措施主要包括：加快重大项目落地与建设，集中力量实现现有项目突破，完善相关产业平台、产业基金等。地方政府扶持首先有利于重点集成电路项目开展，其次有利于各地方集成电路企业经营。表表 5：2019 年部分地区相关布局年部分地区相关布局 地区地区 相关布局相关布局 安徽省 加快发展人工智能产业和数字经济。建设超级计算中心。扩大 4G 网络覆盖面，加快 4G 商用步伐。打牢资源型数字经济基础，推动大数据产业集聚发展，支持云计算大数据生产应用中心、大数据存储基地建设 湖北省 确保华星光电 T4，京东方 10.5 代线等一批重大项目如期建成。集中力量推进武汉新芯二期，天马柔性屏等重大产业项目 陕西省 要发展壮大新一代信息技术产业集群，抓好三星二期，华天集成电路封装测测，等重大项目建设 四川省 加快推进紫光程度集成电路、中国电子 8.6 代液晶面板生产线、眉山信利高端显示等项目建设 广东省 扎实抓好富士康广州 10.5 代线、广州乐金 OLED、深圳华星光电 11 代线等项目建设，支持珠海集成电路全产业链项目、东莞紫光芯云产业城、佛山“机器人谷”等建设 北京市 不断壮大高精尖产业。加快 5G、工业互联网等新型基础设施建设，继续大力拓展各类创新技术的应用场景建设。推动新能源汽车、超高清显示设备、集成电路生产线、第三代半导体、“无人机小镇”等重大项目落地 上海市 巩固提升实体经济能级。加快落实集成电路、人工智能、生物医药等产业政策，深入实施智能网联汽车等一批产业创新工程，推动中芯国际，和辉二期等重大产业项目加快量产，实现集成电路 14nm 生产工艺量产。天津市 大力实施项目带动战略，发挥滨海新区及开发区、保税区、高新区等功能区项目建设主战场作用，加快中环高端半导体产业园、中芯国际扩建等重大项目建设。重庆市 构建“芯屏器核网”全产业链。“芯”就是要完善集成电路设计。制造，封装测试，材料等上下游全链条，培育高端功率半导体芯片和存储芯片等项目，抓好联合微电子中心，樱桃特人 FPGA 中国创新中心等项目 珠海市 紧抓集成电路设计换机，集中力量引进集成电路全产业链项目，建设集成电路高端设计与制造基地 资料来源：浙商证券研究所 半导体材料领域投资较少；半导体材料领域投资较少；虽然在半导体集成电路领域投资较多，但是在基础科学，特别是在半导体材料领域投资较少，再加上国内半导体材料大多集中于面板制造材料，在要求更高的半导体制造材料领域研究较少。所以相对于集成电路设计，制造和封测产业，中国大陆半导体材料领域底子薄，发展慢。半导体材料迎来重大利好；半导体材料迎来重大利好；2020 年 3 月 3 日，国家科技部等五部委发布加强“从 0 到 1”基础研究工作方案。方案指出国家科技计划突出支持关键核心技术中的重大科学问题。面向国家重大需求，对关键核心技术中的重大科学问题给予长期支持。重点支持人工智能、网络协同制造、3D 打印和激光制造、重