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半导体材料供应商盘点及市场竞争格局分析(附表格)

半导体材料供应商盘点及市场竞争格局分析(附表格)

在国际贸易关系紧张、新冠疫情冲击经济全球化的双重压力下,近年来大家开始关注起半导体产业链,同时半导体材料、设备、EDA软件、器件的全产业链国产化风潮兴起。此背景下,《国际电子商情》2020年开始对国内半导体晶圆端、封测端、器件端均做过梳理,本文我们将上溯到半导体材料领域,通过梳理供应商信息,分析当前的市场竞争格局。

半导体材料的定义与分类

半导体材料是一类具有半导体性能(导电能力介于导体与绝缘体之间,电阻率约在1mΩ·cm~1GΩ·cm范围内)、可用来制作半导体器件和集成电路的电子材料。u05esmc

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图1 半导体材料不同分类方法 制图/来源:国际电子商情u05esmc

根据不同的分类方法,半导体材料可以分为不同的类别:u05esmc

首先,按化学成分来分,可分为元素半导体和化合物半导体两大类。锗(Ge)和硅(Si)是最常用的元素半导体,化合物半导体包括砷化镓(GaAs)、磷化镓(GaP)等(Ⅲ-Ⅴ族化合物),硫化镉(CdS)、硫化锌(ZnS)等(Ⅱ-Ⅵ族化合物),锰(Mn)、铬(Cr) 、铁(Fe)、铜(Cu)的氧化物以及镓铝砷(GaAlAs)、镓砷磷(GaAsP)等(由Ⅲ-Ⅴ及Ⅱ-Ⅵ族化合物组成的固溶体)。u05esmc

其次,按生产工序来分,可分为基本材料、制造材料、封装材料——基本材料包括硅晶圆片、化合物半导体;制造材料包括电子特气、溅射靶材、光刻胶、抛光材料、掩膜版、湿电子化学品;封装材料包括芯片粘结材料、键合丝、陶瓷封装材料、引线框架、封装基板、切割材料。u05esmc

半导体材料市场持续强劲

2020年下半年,8英寸晶圆产能紧缺情况加重,紧接着出现汽车芯片供应不足,最终造成车厂减产、停产。最初大家以为是晶圆产能无法支撑汽车的需求,后来晶圆厂方面表态称主因是车厂的误判——车厂在疫情初期砍掉了部分汽车芯片订单,未料到疫情期间汽车的需求并未减弱,导致2020年下半年出现汽车芯片短缺。进入到2021年第三季度,汽车芯片短缺的情况有所缓和,不过仍有许多机构表示,芯片供应紧张的局面将持续到2022-2023年。u05esmc

在全球芯片产能紧张的大环境下,上游半导体材料的供应情况又如何?u05esmc

导致晶圆和芯片的产能不足的根源是上游产能跟不上激增的终端需求。疫情期间受益于远程办公、远程学习、防控疫情的需求激增,许多消费电子产品如PC、视频会议设备以及医疗仪器和设备畅销,同时为避免聚众出行私家车畅销,汽车电子芯片需求增加。终端对半导体芯片产能需求增加,但生产半导体芯片的原材料产能有限,无法跟上因新冠疫情而产生的计划外的需求。u05esmc

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图2 全球半导体材料市场构成 制图:国际电子商情 数据来源:SEMIu05esmc

硅片、掩膜版、光刻胶、电子特种气体、CMP抛光材料、湿化学品、溅射靶材是重要的半导体原材料。据SEMI此前公布的“2018年全球半导体材料市场构成”数据可知,硅片约占了整个半导体材料的38%,其次是电子特气和光掩膜版分别各占13%,再次是光刻胶及配套材料约占12%,CMP抛光材料占了7%,湿电子化学品占了5%,靶材占了2%,剩下10%是其他材料。《国际电子商情》认为,即使是在2021年,SEMI的这组数据仍具有参考意义。u05esmc

在半导体材料中,硅晶圆的市场份额占比最大。2016年,DRAM和3D NAND Flash出货量大增,带动了全球硅晶圆需求大增,达到了107.38亿平方英寸,同比增长2.9%。但因全球硅晶圆国际大厂的产能有限,出货量跟不上下游需求,进而造成硅晶圆价格大幅上涨。到2017年,全球硅晶圆片出货面积达到118.10亿平方英寸。2018年,硅晶圆片出货面积突破120亿平方英寸,增长势头延续到2021年。2021年7月,SEMI公布旗下SMG的最新一季晶圆产业分析报告称,2021年第二季度全球硅晶圆出货面积增长6%,达到35.34亿平方英寸,超越上一季破历史纪录,比去年同期增长了12%。SEMI还表示,在终端应用强劲需求下,市场持续供不应求,8英寸、12英寸晶圆应用供给持续吃紧。u05esmc

再以用于显影、刻蚀等工序的核心材料光刻胶为例:受益于市场需求旺盛,台积电、三星、英特尔、中芯国际、华虹宏力等晶圆厂积极扩产,对光刻胶的需求大增,尤其是KrF、ArF等高端光刻胶方面。u05esmc

今年3月22日,央视财经频道对光刻胶做了视频报道。来自华天科技公司的采购经理受访时称,以往都是光刻胶供应商找上门,现在是厂家去找供应商,直接在供应商办公室办公。之前企业采购光刻胶的量每次都在100多公斤,近期(2021年3月)因原材料紧缺,企业每次只能买到很少的量(10-20公斤)。u05esmc

与此同时,在封测市场的上游环节,引线框架、封装基板、键合丝、塑封料等产品也出现了缺货、停止接单、订单交期拉长、涨价等现象。其中,封装基板是封装材料中最紧缺的产品,其占封装材料的40%。其次是引线框架,占比约为15%。2021年,由于疫情限工、上游产能紧缺、铜价暴涨等原因,引线框架产品价格已经出现多次调涨,特别是蚀刻引线框架供不应求的情况尤为严重,现阶段日系、台系等国外厂商今年的产能都已经被订单排满,部分企业甚至开始洽谈2022年订单,产品交期也拉长至半年以上。u05esmc

很显然,此次全球半导体产能危机,不只是单个材料产能紧缺的原因,而是大部分材料供不应求所导致。

原创
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李晋
国际电子商情助理产业分析师,专注汽车电子、人工智能、消费电子等领域的市场及供应链趋势。
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