新材料行业半导体材料系列报告之导读：半导体材料迎来黄金发展期-20200420-中信证券-19页.pdf

证券研究报告 请务必阅读正文之后的免责条款 半导体材料迎来黄金发展期半导体材料迎来黄金发展期 新材料行业半导体材料系列报告之导读2020.4.20 中信证券研究部中信证券研究部 核心观点核心观点 袁健聪袁健聪 首席新材料分析师 S1010517080005 徐涛徐涛 首席电子分析师 S1010517080003 王喆王喆 首席化工分析师 S1010513110001 敖翀敖翀 首席周期产业分析师 S1010515020001 随着半导体产业链向国内的逐步转移，随着半导体产业链向国内的逐步转移，预计预计国内材料企业将面临巨大的成长机国内材料企业将面临巨大的成长机会。我们认为未来会。我们认为未来 5-10 年是半导体材料的黄金成长期和投资期年是半导体材料的黄金成长期和投资期，并提出，并提出国产替国产替代、技术升级和资本开支周期三条主线代、技术升级和资本开支周期三条主线。为此，我们对半导体制造环节需要的。为此，我们对半导体制造环节需要的七种材料进行详细的分析，形成系列报告。本篇是系列报告的导读，就行业的七种材料进行详细的分析，形成系列报告。本篇是系列报告的导读，就行业的基本概念、发展趋势、投资逻辑进行简要介绍。基本概念、发展趋势、投资逻辑进行简要介绍。2019 年年半导体半导体销售额销售额 4,000 亿美元亿美元，带，带来超过来超过 500 亿美元的材料市场。亿美元的材料市场。半导体是个销售额在 4,000-5,000 亿美元的大市场，近 20 年复合增速 5%，这个市场分布在分立器件、光电子、传感器件和集成电路四大领域。集成电路占据了 80%以上的份额，其他器件又称 DOS 分立器件，占据剩余的份额。本章除了介绍市场和分类还定义了一些基本常用的概念，其中，我们在系列报告里所说的半导体材料是广义上用于制造这些产品的所有材料和耗材，这些材料大概每年有超过500 亿美元的市场空间。半导体制造工艺复杂并存在一些显著的发展趋势。半导体制造工艺复杂并存在一些显著的发展趋势。这部分我们介绍一下半导体的制造过程，以及制造过程中技术的几个重要趋势。这些趋势包括：1）硅片朝向大尺寸发展，12 寸优势保持；2）特征线宽持续小型化，已达 7nm；3）堆叠层数更多，设计更复杂。它们会从各个角度对材料带来不同程度的影响（即“技术升级”投资主线），这里做个总括，具体的分析放在相关材料的深度报告内。半导体制造产业链向中国转移。半导体制造产业链向中国转移。这一章主要讨论晶圆厂的区域转移而带来的供给链参与者的变化，总的结论是中国大陆的半导体销售额增速远高于全球平均水平（过去 5 年复合增速为 13.82%，是全球的 3 倍），同时新建晶圆厂（特别是12 寸晶圆厂）数量在明显地快速增加，这将为国产材料供应商进入供应链提供更多的机会。总的来看，随着产业链向中国大陆的持续转移，考虑到就近优势及国内企业已有一段时间的技术、市场储备，中国大陆的半导体材料企业将可能在数量和质量上都迎来比较快的发展期（即“国产替代”投资主线）。半导体材料黄金发展期下的三条投资主线。半导体材料黄金发展期下的三条投资主线。这一波半导体材料的黄金发展期，确定在中国。中国的政策、经济基础和材料企业的储备，也为接下来的发展做好了准备。目前很多企业刚领到入场券或是准入场券，预计接下来会有一个 5 到10 年的快速发展期。这就是半导体材料企业投资的大逻辑。在此基础上，我们梳理了三条投资主线：国产替代、技术升级和资本开支周期三条主线。风险因素：风险因素：材料国产化率提升不及预期；全球经济增速下滑带来的终端应用需求下滑；晶圆厂建设进度不及预期。投资策略投资策略：本篇报告作为系列报告的开篇，主要对行业全局进行一个简要的说明，并就共性的内容进行梳理，不做具体的建议。具体的投资建议参见系列报告的其他篇章。新材料新材料行业行业半导体材料系列报告半导体材料系列报告2020.4.20 请务必阅读正文之后的免责条款部分 目录目录 半导体半导体 4000 亿美元大市场及分类亿美元大市场及分类.1 半导体制造工艺及显著趋势半导体制造工艺及显著趋势.2 半导体制造的基本工艺流程.2 硅片朝向大尺寸发展，12 寸优势保持.4 特征线宽持续小型化，已达 7nm.5 堆叠层数更多，设计更复杂.7 半导体制造产业链向中国转移半导体制造产业链向中国转移.8 中国大陆半导体销售额增速远高于全球.8 晶圆厂线向中国大陆发生明显的转移.8 半导体材料销售收入提升已经有所表现.11 半导体材料黄金发展期下的投资逻辑半导体材料黄金发展期下的投资逻辑.12 中国的半导体新材料迎来黄金发展时期.12 投资策略应主要聚焦国产替代、技术升级和资本开支周期.13 风险因素风险因素.14 投资建议投资建议.14 pOsRsMuNrQmMsNoNrOrNpO7NcM9PnPqQmOnNiNqQmQiNsQoP8OtRqRNZsOpOuOqNmM 新材料新材料行业行业半导体材料系列报告半导体材料系列报告2020.4.20 请务必阅读正文之后的免责条款部分 插图目录插图目录 图 1：半导体产业链及全球近年销售额.1 图 2：半导体市场分布.1 图 3：半导体基本工艺流程.2 图 4：半导体制造环节材料销售额.4 图 5：半导体硅片尺寸演进.4 图 6：全球不同尺寸半导体硅片出货面积.5 图 7：全球不同尺寸半导体硅片出货面积占比.5 图 8：光刻技术不断进步.7 图 9：3D NAND Flash 堆叠主要厂商推进情况.7 图 10：中国大陆半导体销售额占比近年持续提升.8 图 11：2010-2020 年全球 12 英寸晶圆厂数量.9 图 12：2017-2020 年全球拟投产晶圆厂数量地区分布.9 图 13：2018 年全球晶圆产能市场份额.9 图 14：2016-2018 年全球晶圆产能增速排名.9 图 15：全球半导体材料销售额.12 图 16：国内半导体材料销售额.12 图 17：半导体制造企业与材料企业股价呈现明显的相关性.12 表格目录表格目录 表 1：制程-尺寸对应半导体产品细分.6 表 2：中国大陆已运行及建设中的 12 寸晶圆厂.10 表 3：主要的七种材料的市场份额、国内企业及技术进展.11 新材料新材料行业行业半导体材料系列报告半导体材料系列报告2020.4.20 请务必阅读正文之后的免责条款部分 1 半导体半导体 4000 亿亿美元美元大市场及分类大市场及分类 半导体半导体作为最尖端作为最尖端科技科技，2019 年年市场市场规模规模超过超过 4,000 亿美元亿美元，近，近 20 年复合增速年复合增速 5%。这 4,000-5,000 亿美元分布在分立器件、光电子、传感器件和集成电路四大领域。销售金额来看，其中集成电路（Integrated Circuit，简称 IC）占比最大，达到了 80%以上的份额。分立器件（Discrete device）、光电子（Optoelec）、传感器件（Sensor）占其余份额，也常统一称为 D-O-S。销售数量来看，以 2017 年 IC Insight 的数据来看，集成电路产销量3,038 亿块，分立器件（DOS）产销量约为 6,824 亿只。图 1：半导体产业链及全球近年销售额（亿美元）图 2：半导体市场分布（亿美元，2019 年）资料来源：Wind（注：此处亚太不含日本），中信证券研究部 资料来源：Wind，中信证券研究部 细分到细分到具体具体产品产品：集成电路分为数字和模拟两大块。数字电路包括：1）逻辑芯片 FPGA、ASIC、手机基带等；2）存储记忆芯片 DRAM、NAND Flash、NOR Flash 芯片等；3）微处理器 CPU、GPU、MCU 等。模拟芯片主要包括电源管理芯片、信号链等。分立器件包括二极管、晶体管（IGBT、MOSFET 等）、晶闸管等。光电领域包括 LED、光电二极管等。传感器包括 CIS 芯片、MEMS 等。这里再做一些简单的说明：1、半导体和半导体材料：半导体指导电能力介于导体和绝缘体间的物质，它在不同的外部条件下可导电能力可控，这种特性使得它在计算（0/1）、光电（光生电、电生光）等领域有显著的应用。当我们说半导体材料的时候，狭义上指具备半导特性的物质；但在本系列报告中，除了这些物质，还指制造各种半导体器件的过程中用到的材料和耗材，这些材料大约每年有超过 500 亿美元的市场。-50%-30%-10%10%30%50%-1,000 2,000 3,000 4,000 5,00019992001200320052007200920112013201520172019美洲欧洲亚太日本增速CAGR=5%CAGR=5%新材料新材料行业行业半导体材料系列报告半导体材料系列报告2020.4.20 请务必阅读正文之后的免责条款部分 2 2、数字和模拟：数字电路对离散的数字信号（如 0/1）进行算术和逻辑运算；模拟主要处理连续信号，如把传感器获取的连续的力热温光电等信息转化为数字信号。3、分立和集成：分立是具有一定功能的基本元件，集成则把多元件集中于一个晶片。4、光电领域：面板领域会用到大量的先进材料，但属于泛半导体领域等。半导体制造工艺及显著趋势半导体制造工艺及显著趋势 这部分我们介绍一下半导体的制造过程，以及制造过程中技术的几个重要趋势。这些趋势会从各个角度对材料带来不同程度的影响，这里做个总括，对材料具体的影响放在相关材料的深度报告内。半导体制造的基本工艺半导体制造的基本工艺流程流程 半导体产业半导体产业分设计、制造、封测环节，制造分设计、制造、封测环节，制造占占 55%。半导体产业分设计、制造、封测三个环节（也称三业），营业收入大致分别为 30%、55%、15%。其中制造企业分为两类：1）IDM（垂直型，业务涵盖电路设计、制造、封测与销售品牌产品），如三星、英特尔、SK 海力士等；2）Foundry（代工厂，只涉及制造），如台积电、格罗方德、中芯国际等。核心制造工艺在晶圆厂都是一样的，作为原料的晶圆裸片在扩散、光刻、刻蚀、薄膜、离子注入和抛光六大厂区中完成数百道加工工序，最终形成成品芯片并送往后道工厂进行封测。图 3：半导体基本工艺流程 资料来源：半导体制造技术（Michael Quirk,Julian Serda），中信证券研究部 新材料新材料行业行业半导体材料系列报告半导体材料系列报告2020.4.20 请务必阅读正文之后的免责条款部分 3 这里我们对各个步骤做一下简单的解释（下划线涉及关键材料）：1）扩散：）扩散：扩散区能够实现氧化、扩散、淀积、退火及合金等功能。这些设备主要通过高温炉实现，硅片清洗层叠后放入石英管炉体内，炉内通过特种气体并加热到高温（可达 1,000 度以上）实施扩散功能。2）光刻：）光刻：光刻区可以实现电路图形转移到硅片表面的光刻胶，这里一般用黄色荧光（光刻胶对黄光不敏感）照明。硅片在这个区域先进行清洗和涂胶，处理好的硅片放置到光刻机中进行曝光，曝光的过程就是光刻机用特定波长的光线通过石英掩模板把本层电路图使光刻胶部分变性的过程，曝光机每次只能曝光硅片上的一个区域，一个硅片经过顺序曝光后完成。完成后硅片进行显影，显影后的硅片进行蚀刻或是离子注入。3）刻蚀：）刻蚀：刻蚀区是在显影后的硅片上，对没有光刻胶保持的地方用等离子加工以在硅片上留下真实图形。刻蚀完成后用等离子去胶机把剩余的光刻胶去除，并进行清洗。4）注入：）注入：这个区域主要的功能是实现离子掺杂，这里三价五价的杂质如砷磷硼等离子化并分离后被注入到涂胶硅片的表面。注入完成后进行除胶和清洗。5）薄膜：）薄膜：这个区域主要实现介质层和金属层的淀积，成膜之后通过光刻形成功能单元或连通导线等。这里主要会涉及到 CVD（化学气相沉积）和 PVD（物理气相淀积，将靶材进行溅射）。6）抛光：）抛光：抛光是制程变小、多层化后产生的重要工艺，主要功能是使硅片表面平坦。这里主要使用抛光机，涉及的材料包括抛光液和抛光垫，以及清洗洗剂等。以上的步骤在一个晶圆上反复实施以制造出复杂的电路结构，一个硅片可能需要经历数百道以上重复工艺，经过 6-8 周的时间才能完成。工艺的最后一步一般是生长 SiO2以及再生长顶层 Si3N4，以保护芯片不受外部条件的影响。随后硅片进入下一步封测拣选环节。制造环节带来制造环节带来超超 300 亿美元材料市场。亿美元材料市场。材料市场主要集中在制造和封测两个环节。2018 年整体的材料销售额达到 519 亿美元，其中晶圆制造环节用到的材料达到 322 亿美元（占制造成本的 1520%），封测环节用到的材料达到 197 亿美元。我们本次系列报告主要针对晶圆制造环节所需的七种主要材料进行分析，分析的范围主要包括：材料基本作用、市场份额及成长、全球供应格局、中国在供应链所处阶段、主要的国内外企业。在分析过程中，考虑到面板、光伏、LED 等领域也有类似的制造和材料需求，我们在对部分材料分析时也会对半导体市场之外的相关领域有所涉及。新材料新材料行业行业半导体材料系列报告半导体材料系列报告2020.4.20 请务必阅读正文之后的免责条款部分 4 图 4：半导体制造环节材料销售额（亿美元）资料来源：江苏省集成电路产业发展研究报告（江苏省半导体行业协会编著）在对具体的材料进行分析讨论前，我们先看一下半导体制造工艺中几个显著的趋势。首先是总量的持续提升，随着经济发展、各类电子产品呈爆发式发展状态，整体半导体材料的总需求显然是在提升的。在这个大背景下，产业发展过程中技术提升将影响某些材料的用量和迭代发展，例如随着制程的推进，靶材里铜的用量会上升，取代其他的金属；再如存储芯片里堆叠层数的增加会导致 CMP 材料的需求明显增加。因此，这里我们先主要讨论一下几个主要的趋势，在各材料的专门报告中我们会有相应章节讨论这些趋势带来的具体的影响。硅片朝向大尺寸发展硅片朝向大尺寸发展，12 寸优势保持寸优势保持 增加硅片直径将给硅片制备带来成本利润。增加硅片直径将给硅片制备带来成本利润。一般来说，硅片尺寸越大对成本的降低体现在两个方面。一方面是边缘硅片利用率的提升，例如12寸（300mm）硅片是8寸（200mm）硅片的 2.25 倍，如果 8 寸能制备 88 块芯片，12 寸硅片则能制备 232 块芯片（2.64 倍，高于面积比），目前制程变小后 12 寸上可制数千块芯片，利用率则更高。另一方面是，同一块硅片上芯片数量越多，大部分设备加工环节芯片平均加工时间减少（光刻、测试环节除外）、设备效率提升，设备成本明显降低。一般意义上认为，从 8 寸转换到 12 寸每块芯片的生产成本能减少 30%。图 5：半导体硅片尺寸演进 资料来源：硅产业招股说明书（申报稿），中信证券研究部 010020030040020112012201320142015201620172018硅片和硅基材料掩模板光刻胶光刻胶配套试剂电子气体工艺化学品靶材CMP材料其他材料 新材料新材料行业行业半导体材料系列报告半导体材料系列报告2020.4.20 请务必阅读正文之后的免责条款部分 5 目前目前 12 英寸英寸硅片硅片已经已经成为主流，出货持续增长成为主流，出货持续增长。在降成本需求的推动下，主流半导体硅片的尺寸逐渐增大到 12 英寸。2018 年，全球半导体硅片市场最主流的产品为 12 英寸和 8 英寸硅片，市场份额分别为 63.8%和 26.1%，两种尺寸硅片合计占比接近 90%，出货量增速明显快于其他尺寸。2016-2018 年，由于人工智能、区块链、云计算等新兴终端市场的蓬勃发展，12 英寸半导体硅片出货面积年均复合增长率达到 8.4%；受益于新兴终端市场带来的高端芯片需求，12 英寸半导体硅片的需求有望保持旺盛；此外，全球（特别是中国大陆）目前还有多条 12 寸线在建，预计未来 12 寸比例将持续提升。图 6：全球不同尺寸半导体硅片出货面积（单位：百万平方英寸）图 7：全球不同尺寸半导体硅片出货面积占比 资料来源：硅产业招股说明书（含预测），中信证券研究部 资料来源：硅产业招股说明书（含预测），中信证券研究部 18 寸会不会很快到来？也不会。寸会不会很快到来？也不会。我们刚才说到，硅片尺寸提升的驱动力是成本。那么从 12 寸到 18 寸目前来看存在不少技术问题使得这种成本下降不太明显，包括：1）硅棒的成本显著提升，因为 18 寸硅棒拉制的时候耗时明显增加，此外对设备要求更高，例如大尺寸石英坩埚成本的上升不是按尺寸等比例的；2）晶圆制造设备的效率提升比想像的小，从 12 寸到 18 寸的过程面积效率提升了，但晶圆制造设备成本的提升可能远高于 8 寸到 12 寸的过程；3）行业的合力还没有形成，当年 8 寸到 12 寸的推广是在 I300I（美欧韩23 家企业）和 SELETE（日本 10 家企业）资金、技术的推进下实施的，推广的过程大概花了 10 年时间（2001-2010 年），目前 12 寸厂商应该在一个比较舒服的阶段，过去几年有过 G450C、EEMI450、Metro450，参与企业不多，目前没有什么实质性的成果。因此我们预计 12 寸在一段时间内仍会是主流。特征特征线宽线宽持续持续小型化小型化，已达，已达 7nm 半导体芯片特征线宽不断向半导体芯片特征线宽不断向小型化发展小型化发展突破，突破，目前已达目前已达 7nm。所谓的特征线宽是硅片上能加工的最小尺寸，这个尺寸决定了基础单元的最小尺寸，从而决定了芯片的集成度。一般而言，线宽越小，基础结构单元体积越小，相同体积的芯片能容纳的基础结构单元越多，电路的集成度越高，芯片最终的性能越好、功耗越低。半导体行业特征线宽不断地向更微小的级别突破，1988 年的时候特征线宽是 1m，目前 90nm 已经非常成熟，最先进的制程已经达到 7nm。目前，台积电、三星正在预研 5 纳米，部署 3 纳米，台积电的 5nm预计 2020 年中出货。030006000900012000150002000200120022003200420052006200720082009201020112012201320142015201620172018E75mm100mm125mm150mm200mm300mm0%20%40%60%80%100%2000200120022003200420052006200720082009201020112012201320142015201620172018E75mm100mm125mm150mm200mm300mm 新材料新材料行业行业半导体材料系列报告半导体材料系列报告2020.4.20 请务必阅读正文之后的免责条款部分 6 图 32：全球晶圆代工厂各制程市场规模（单位：十亿美元）图 33：半导体特征线宽发展趋势 资料来源：IHS（含预测）资料来源：日经电子学2015N4 各级制程在各级制程在不同应用领域不同应用领域所使用所使用。20nm 以下先进制程主要用于高性能计算领域，如智能手机主芯片、计算机 CPU、GPU、高性能 FPGA 等。20nm-32nm 先进制程主要应用于存储和中低端微处理器，包括 DRAM、NAND Flash 等存储芯片、中低端处理器芯片、影像处理器等。45-90nm 的成熟制程主要用于性能需求略低、对成本和生产效率要求高的领域，例如手机基带、WiFi、GPS、蓝牙、NFC、NOR Flash 芯片等。90nm 至 0.15m主要应用于模拟芯片、光电传感。0.18m-0.25m 主要有嵌入式非易失性存储（eNVM）如银行卡、SIM 卡等，0.35m 以上主要为 MOSFET、IGBT 等功率分立器件。表 1：制程-尺寸对应半导体产品细分 尺寸尺寸 制程制程 半导体产品半导体产品 12 英寸 先进制程 7nm 高端智能手机处理器；高性能计算（个人电脑、服务器 CPU、矿机）10nm 高端智能手机处理器；高性能计算（个人电脑、服务器、矿机）16/14nm 高端显卡；智能手机处理器；个人电脑 CPU；服务器处理器；矿机芯片；FPGA芯片等 20nm-22nm 存储（DRAM、NAND Flash）；低端智能手机处理器；个人电脑 CPU；FPGA芯片；矿机芯片；数字电视、机顶盒处理器；移动端影像处理器 12 英寸 成熟制程 28nm-32num WiFi 蓝牙芯片；音效处理芯片；存储芯片；FPGA 芯片；ASIC 芯片；数字电视、机顶盒；低电压、低功耗物联网芯片等 45nm-65nm DSP 处理器；影像传感器(CIS)；射频芯片；WiFi、蓝牙、GPS、NFC、ZigBee等芯片；传感器中枢；非易失性存储 65nm-90nm 物联网 MCU 芯片、射频芯片、功率器件等 8 英寸 90nm-0.13m 物联网 MCU 芯片；汽车 MCU 芯片；射频芯片；基站通讯设备 DSP、FPGA、功率器件等 0.13m-0.15m 指纹识别芯片、影像传感器、通信 MCU、电源管理芯片、功率器件、液晶驱动 IC、传感器芯片等 0.18-m-0.25m 影像传感器、嵌入式非易失性存储芯片（银行卡、SIM 卡、身份证等）6 英寸 0.35m-0.5m MOSFET 功率器件、汽车用 IGBT 等 0.5m-1.2m MOSFET 功率器件、IGBT、MEMS、二极管等 资料来源：半导体行业观察，中信证券研究部 线宽的减小主要受益于光刻整体工艺的提升线宽的减小主要受益于光刻整体工艺的提升，对材料升级带来挑战，对材料升级带来挑战。20 世纪 80 年代初，IBM 公司的化学放大光刻胶技术使得曝光光源波长缩短至 193nm，为全球半导体制造业的指数增长注入了重要动力。近 30 年来，随着光刻的曝光光源向深紫外光发展、加工02040608090nm及以上65/55nm40nm28nm20nm16/14nm10nm7nm5nm 新材料新材料行业行业半导体材料系列报告半导体材料系列报告2020.4.20 请务必阅读正文之后的免责条款部分 7 线宽有望逼近 10nm，同时光源发生系统、聚焦系统、相应的材料体系也面临更大的挑战，材料端特别是光刻胶及相关化学品、掩模板、靶材等会受到直接的影响。图 8：光刻技术不断进步 资料来源：我国半导体集成电路用化学品和材料行业近况分析（徐京生），中信证券研究部 堆叠层数更多堆叠层数更多，设计更复杂，设计更复杂 以存储芯片为例，为了获得更大的存储容量，芯片的堆叠层数逐渐增加，同时为了保持小型化，每层的厚度逐渐减小。而堆叠层数的增加意味着抛光次数的增长。三星在提高64 层产能和技术的基点上，跳过 72 层，直奔 92/96 层；SK 海力士将跳过 64 层，直达72 层；东芝/西部数据和美光/英特尔均跳过 72 层，直奔 92/96 层。目前，3D NAND Flash以 64 层为主流产品技术，预计 2020 年，3D 存储堆叠可达 120 层，到 2021 年可达 140层以上。图 9：3D NAND Flash 堆叠主要厂商推进情况 资料来源：江苏省集成电路产业发展研究报告（江苏省半导体行业协会）新材料新材料行业行业半导体材料系列报告半导体材料系列报告2020.4.20 请务必阅读正文之后的免责条款部分 8 半导体制造产业链半导体制造产业链向中国转移向中国转移 前面一章主要讨论产业发展的趋势，这些趋势对材料的需求、升级带来总的影响；这一章主要讨论晶圆厂的区域转移而带来的供给链参与者的变化，总的结论是中国晶圆厂数量在明显地快速增加，这将为国产材料供应商进入供应链提供更多的机会。中国大陆中国大陆半导体销售额半导体销售额增速增速远高于远高于全球全球 从增速和占比来看，半导体产业都呈现向中国大陆转移的趋势。从增速和占比来看，半导体产业都呈现向中国大陆转移的趋势。从增速上来看，数据显示 2019 年全球半导体销售额达到 4,110 亿美元，2015-2019 年 CAGR 为 4.27%；中国大陆半导体销售额达到 1,432 亿美元，2015-2018 年 CAGR 为 13.82%，远高于全球增速。从占比上看，2019 年全球半导体销售额 4,101 亿美元，较 2018 年同比下降 12.05%，但中国大陆半导体销售额占全球比例逐年上升，从 2014 年的 27.32%提升至 2019 年的35.14%，体现了高于全球的行业增速。产业重心正在向中国大陆发生转移。图 10：中国大陆半导体销售额占比近年持续提升（亿美元）资料来源：Wind，中信证券研究部 晶圆厂线晶圆厂线向中国向中国大陆发生大陆发生明显的明显的转移转移 全球晶圆产能持续增长，中国大陆迎来晶圆建厂热潮。全球晶圆产能持续增长，中国大陆迎来晶圆建厂热潮。根据 IC insights 公布的数据，全球营运中的 12 寸晶圆厂数量持续增长，由 2010 年 73 座上升至 2018 年的 112 座，预计到2020年全球12英寸晶圆厂数量可以达到125座。根据智研咨询的统计，在2017-2020之间全球将有 62 座晶圆厂投产，其中 26 座晶圆厂来自中国大陆，2018 年共 13 座晶圆厂加入营运。0%10%20%30%40%50%-1,000 2,000 3,000 4,000 5,000201420152016201720182019中国大陆全球其他占比 新材料新材料行业行业半导体材料系列报告半导体材料系列报告2020.4.20 请务必阅读正文之后的免责条款部分 9 图 11：2010-2020 年全球 12 英寸晶圆厂数量（单位：座）资料来源：IC Insights（含预测），中信证券研究部 图 12：2017-2020 年全球拟投产晶圆厂数量地区分布 资料来源：智研咨询，中信证券研究部 中国大陆晶圆产能增速明显高于全球其他地区。中国大陆晶圆产能增速明显高于全球其他地区。2018 年，中国大陆和台湾地区分别占据全球晶圆市场份额的 22%和 12%；在产能增速方面，中国大陆 2016 年-2018 年产能增速达到 28%，中国台湾紧随其后，产能增速达到 13%。根据全球不同地区晶圆产能市场份额和增速，我们计算得到全球晶圆产能整体增速为 11%。总体来说，中国晶圆产能增速远超其他国家和地区。图 13：2018 年全球晶圆产能市场份额 资料来源：IC insights，中信证券研究部 图 14：2016-2018 年全球晶圆产能增速排名 资料来源：IC insights，中信证券研究部 中国大陆晶圆产能中国大陆晶圆产能近年近年将明显提升。将明显提升。根据我们对晶圆厂新建产能计划的梳理，未来五年在中国大陆将新建至少 29 座晶圆厂，总产能规划达 207 万片/月，对应的投资总规模超过了 9000 亿元。其中存储领域预计未来五年新增月产能 108.5 万片/月（对应投资额超过4600 亿元），功率器件等 IDM 领域新增月产能 70.3 万片/月（对应投资额超 2500 亿元），代工领域新增月产能 28.3 万片/月（对应投资额超 1900 亿元）。就 12 寸晶圆厂来看（如下表），目前有 37 座，其中 17 座在建，对应晶圆代工产能合计：282.6 万片/月，其中在建 137 万片/月。737882818892971051121181250204060801001201402636中国大陆其他22%21%17%13%12%6%9%中国台湾韩国日本美国中国大陆欧洲其他28%13%13%8%6%4%-5%-10%-5%0%5%10%15%20%25%30%中国大陆中国台湾韩国日本美国欧洲其他 新材料新材料行业行业半导体材料系列报告半导体材料系列报告2020.4.20 请务必阅读正文之后的免责条款部分 10 表 2：中国大陆已运行及建设中的 12 寸晶圆厂#公司公司 工厂代码工厂代码 地点地点 状态状态 生产项目生产项目 月产量月产量/万万 1 中芯国际 S2A 上海 4028 nm CMOS 2 2 中芯国际 B2A 北京 6528 nm CMOS 3.5 3 中芯国际 B1 Mega Fab 北京 9065 nm CMOS 5 4 中芯国际 B3 北京 在建 2814 nm CMOS 3.5 5 中芯南方 SN1 上海 1410 nm 研发 3.5 6 中芯南方 SN2 上海 在建 2814 nm CMOS 3.5 7 中芯国际 SZ（Fab 16A/B）深圳 9040 nm CMOS 4 8 紫光集团 CD 成都 在建 NAND、DRAM 30 9 紫光集团 NJ 南京 在建 NAND、DRAM 30 10 长江存储 F2 武汉 NAND、DRAM 30 11 武汉新芯 F1 武汉 9065 nm NAND 2.5 12 武汉新芯 F2 武汉 在建 9066 nm NAND 11.5 13 华力微电子 F1 上海 5528 nm CMOS 3.5 14 华力微电子 F2 上海 2814 nm CMOS 4 15 华虹半导体 Fab 7 无锡 在建 9065 nm 特色工艺 4 16 合肥长鑫 Fab 1-Fab3 合肥 在建 19 nm DRAM 12.5 17 上海积塔半导体 上海 在建 功率、传感等 5 18 士兰微 Fab1 厦门 在建 9065 nm MEMS、功率器件 8 19 江苏时代芯存 淮安 在建 PCM 存储产品 0.8 20 万国半导体 CQ 重庆 在建 功率半导体 7 21 武汉弘芯 F1 武汉 在建 7nm 以下和 14nm FinFET 4.5 22 武汉弘芯 F2 武汉 在建 逻辑先进/成熟，射频特种 4.5 23 福建晋华 F1-F2 泉州 在建 2X nm DRAM 6 24 德科玛 F1 淮安 65110 nm CIS 2 25 德科玛 F2 南京 CMOS 感测元件 2 26 粤芯半导体 广州 在建 13nm180nm 模拟/功率等 4 27 芯恩集成 青岛 在建 逻辑代工 0.3 中国大陆企业，中国大陆企业，197 万片万片/月，其中在建月，其中在建 135 万片万片/月月 1 晶合集成（力晶）N1 合肥 6555 nm LCD 驱动 4 2 晶合集成（力晶）N2N4 合肥 在建 6556 nm LCD 驱动 12 3 台积电 NJ Fab16 南京 16 nm FinFET 2 4 厦门联芯（台联电）Fab 12x 厦门 4028 nm CMOS 5 中国台湾企业，中国台湾企业，23 万片万片/月，其中在建月，其中在建 12 万片万片/月月 1 格罗方德 FAB 11-1 成都 22nm FD-SOI 2 2 格罗方德 FAB 11-2 成都 22nm FD-SOI 6.5 3 三星电子 FAB1 西安 2010 nm NAND 10 4 三星电子 FAB2 西安 2010 nm NAND 10 5 SK 海力士 HC1 无锡 9040 nm DRAM 10 6 SK 海力士 HC2 无锡 4525 nm DRAM 20 7 英特尔 Fab 68 二期 大连 6540 nm NAND 96 层 4 美国韩国企业，合计产能美国韩国企业，合计产能 62.5 万片万片/月月 合计：合计：282.6 万片万片/月，其中在建月，其中在建 137 万片万片/月月 资料来源：各公司官方网站（状态空白的为运行中），中信证券研究部 新材料新材料行业行业半导体材料系列报告半导体材料系列报告2020.4.20 请务必阅读正文之后的免责条款部分 11 半导体材料销售收入提升已经有所表现半导体材料销售收入提升已经有所表现 半导体材料主要在制造和封测环节使用，中国大陆处在起步阶段。半导体材料主要在制造和封测环节使用，中国大陆处在起步阶段。半导体用的材料主要集中在制造和封测，2018年销售额合计在519亿美元左右；其中制造用材料大概占62%，为 322 亿美元。中国大陆供应的材料在总量和层次上均处于起步阶段。表 3：主要的七种材料的市场份额（亿元）、国内企业及技术进展#产品产品 全球全球 市场市场 中国中国大大陆陆市场市场 全球核心企业全球核心企业 国内企业国内企业 技术技术进展进展 1 硅片 798 70 信越化学(日)胜高集团(日)世创(德)环球晶圆(中国台湾)SK 硅(韩)硅产业集团 中环股份 有研半导体 金瑞泓科技 超硅半导体 硅产业公司已经突破 12 英寸抛光片、外延片技术、8 英寸 SOI 硅片技术 中环股份突破 8 英寸区熔硅片技术 2 掩模板 118 27 信越化学(日)东曹(日)尼康(日)菲利华 菲利华半导体用合成石英纯度通过国际半导体龙头公司认证；显示面板用的 G4-G8 世代合成石英基板已形成量产能力，更高世代产品处于研发中 3 光刻胶 121 21 东京应化(日)信越化学(日)陶氏(美)JSR(日)住友化学(日)韩国东进(韩)富士胶片(日)北京科华 晶瑞股份 上海新阳 南大光电 北京科华可生产 KrF 光刻胶 晶瑞股份可生产 G/I 线光刻胶 上海新阳、南大光电 ArF 光刻胶研发中 4 高纯湿化学品 272 40 巴斯夫(德)亚什兰(美)霍尼韦尔(美)关东化学(日)三菱化学(日)韩国东进(韩)晶瑞股份 江化微 安集科技 上海新阳 格林达 晶瑞股份可生产 G5 等级产品 江化微、格林达等公司可生产 G4 等级产品 5 特气 300 57 液化空气(法)林德(德)大阳日酸(日)华特气体 昊华科技 雅克科技 南大光电 中船 718 所 绿菱气体 已有几十种气体实现国产替代 6 靶材 68 11 日矿金属(日)普莱克斯(美)霍尼韦尔(美)东曹(日)有研新材 隆华科技 江丰电子 阿石创 先导稀材 有研新材具有生产超高铜靶、高纯钴靶的能力 江丰电子靶材产品成功突破半导体用靶材 7nm 核心技术 隆华科技、阿石创、先导稀材在光伏面板已经有很大份额 7 CMP 143 29 卡博特(美)杜邦(美)日立化成(日)安集科技 鼎龙股份 安集科技抛光液产品 130-28nm 规模化销售，14nm 进入客户认证阶段，10-7nm 内部研发中 鼎龙股份抛光垫产品适用 14nm 以上制程 资料来源：Wind、各公司公告及官方网站，中信证券研究部 中国大陆半导体中国大陆半导体材料增速明显高于全球材料增速明显高于全球。2018 年全球半导体材料销售额为 519 亿美元，2010-2018 年 CAGR 为 2%。中国（含台湾地区）半导体销售额为 199 亿美元，占比高达 38%。其中大陆地区为 84 亿美元，8 年 CAGR 为 9%；台湾地区为 115 亿美元，8年 CAGR 为 2%。中国大陆地区的半导体材料销售额增速明显高于全球和台湾地区增速。新材料新材料行业行业半导体材料系列报告半导体材料系列报告2020.4.20 请务必阅读正文之后的免责条款部分 12 图 15：全球半导体材料销售额（单位：亿美元）资料来源：Wind，中信证券研究部 图 16：国内半导体材料销售额（单位：亿美元）资料来源：Wind，中信证券研究部 小结：总的来看，随着产业链向中国大陆的持续转移，考虑到就近优势及国内企业已有一段时间的技术、市场储备（过去十年已经开始明显成长），中国大陆的半导体材料企业将可能在数量和质量上都迎来比较快的发展期。半导体半导体材料材料黄金发展期黄金发展期下的投资逻辑下的投资逻辑 中国的半导体中国的半导体新材料新材料迎来黄金发展时期迎来黄金发展时期 1、现象级产品爆发的背后是各类新材料，材料和产品相互成就现象级产品爆发的背后是各类新材料，材料和产品相互成就。各类现象级的产品快速爆发，例如特斯拉、TWS、折叠屏，相关材料产业链上市公司也得到重点关注。例如消费电子摄像头使用玻塑混合后，日本一家提供关键树脂材料的企业瑞翁，其股价周期就和大立光、舜宇表现出很明显的正相关。半导体跟随经济进步和科技发展渗透到生活的方方面面，过去已经、并且未来还将表现出持续的高成长性。台积电、英特尔为代表的 IDM和 Foundry 晶圆厂在过去十年已经体现出强烈的成长性，而相关的材料企业，胜高、信越（大硅片供应商）也实现较好的发展，且体现出和晶圆制造企业强烈的正相关性。图 17：半导体制造企业与材料企业股价呈现明显的相关性 资料来源：W