“苹果官网下单要等50天才发货。”哪怕已经到了2022年，身边的朋友依旧遭受着“缺芯”所带来的超长发货期，“拍下隔天就送达”这个在此前看来是理所应当的事情，现在已经变成了一种奢望。在2020年年初，疫情爆发的时候，谁也不会料想到，这只“蝴蝶的翅膀”会煽动到芯片行业，并且将愈演愈烈。
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在全球轰轰烈烈进行“造芯运动”的时候，作为芯片制造所需的材料市场也在极致旺盛的产业需求之下不断成长。据TECHET在8月30日发布的统计分析数据，2021年世界半导体材料市场将超过570亿美元，同比将增长11.8%；预计到2025年约为660亿美元，半导体材料市场销售额平均复合增长率约为5.3%，增长最快的材料为硅晶圆、清洗材料、CMP材料和光刻胶。
图片来源：TECHET
毫无疑问，作为半导体产业链的基石，半导体材料行业已经迎来了其快速发展的黄金期。
材料：芯片制造的基石
位居产业链最上游，半导体材料可以说是细分领域最多的一个环节，种类繁多。按应用环节的不同，半导体材料可以分为制造材料和封装材料，分别对应晶圆制造与封装的各个环节。其中，制造材料主要包括硅片、电子气体、光掩膜、光刻胶配套化学品、抛光材料、光刻胶、湿法化学品与溅射靶材等；封装材料则包括芯片封装切割过程中所用到的CMP材料、引线框架、封装基板、塑封料、键合线等。
从市场份额来看，半导体制造材料中，硅片占比最大（约33%），其次是气体和光刻胶及配套试剂。半导体封装材料中，封装基板占比最大（约40%），其次是引线框架和键合线。
- 硅片
硅片可以说是晶圆厂采购材料中最重要的环节，同时也是制造材料中成本占比最高(超过1/3)的核心材料。在摩尔定律的驱动下，大尺寸是硅片制造技术进步的方向，直径越大，在单片硅片上可制造的芯片数量就越多，单位芯片的成本也就越低，但同时对设备和工艺的要求也会随之越高。毫无疑问，全球硅片市场已进入大硅片时代，超90%的半导体硅片都是大尺寸硅片，12英寸是其中最为主流的尺寸。
图片来源：前瞻经济学人
当前硅片市场需求依旧火热，根据SUMCO数据显示，2020至2024 年全球硅片需求有望保持 5.1%的复合增长率。
- 电子气体
自半导体问世以来，高纯度气体的可靠供应对电子行业来说一直是至关重要，在一定程度上，半导体器件性能的优劣与电子气体的质量息息相关，因此电子气体被称为集成电路、液晶面板、LED 及光伏等材料的“粮食”。
2021年7月，台积电5nm工艺生产工厂南科18a厂就曾因半导体制程必备的氧气中混入了氩气，导致部分产线停摆，虽然台积电即时调度其他气体供应，并尽快全数恢复受影响产线的生产，但在这芯片供应极度紧张的当时，还是引起了业界极大的关注。这一示例也显示出了电子气体的重要性。
techcet数据显示，2020年全球电子气体市场规模约为58.5亿美元，其中电子特气的市场规模为41.9亿美元，占比71.6%。随着未来疫情的缓解、能源革命与计算革命带动的半导体行业景气持续，预计2025年全球电子气体市场规模将超过80亿美元，年复合增速预计达到6.5%。
- 光刻胶
众所周知，光刻机是芯片制造所需的关键设备，而光刻胶正是光刻机所需的最重要的材料之一，是光刻工艺的核心，其性能直接影响下游应用产品的集成度、功耗性能、成品率及可靠性。
随着半导体制造分辨率的不断提高，人们对先进光刻胶的要求也越来越迫切，但当前光刻胶行业壁垒高，研发突破难度较大。对于研发团队而言，单一项光刻机的投入就在千万美金以上，而缺乏对应的光刻机，研制光刻胶就成了纸上谈兵，因此企业难以承担如此大的资金、时间和人力成本。
据Reportlinker机构预测，2019-2026年全球光刻胶消费量的复合年增长率为6.3%，至2026年，全球光刻胶行业市场规模将突破120亿美元。
- 封装基板
IC封装基板直接用于搭载芯片，不仅为芯片提供支撑、保护、散热作用，同时为芯片与PCB母板之间提供电子连接。不同于普通的多层基板，封装基板的制造工艺不仅需要精细的电路形成，而且在高速传输处理和散热措施方面，还需要多维度的生产管理和可靠性。
随着市场需求的扩大，封装电路板和印刷线路板市场正在蓬勃发展。亚化咨询预测，全球IC封装基板市场稳步增长，2022年将破100亿美元。
虽然笔者仅介绍了几类占比较大的材料，但可以确认的是每一种材料都在半导体产业链中有着举足轻重的作用，一旦材料受到污染，也会引起产业链的震荡。拿近日铠侠和西部数据经营的 NAND 生产工厂来说，因制造过程中使用的材料受到污染，导致位于日本的两座闪存（NAND Flash）芯片工厂停工。Ace Research Institute的分析师强调，闪存价格肯定会上涨，这次污染事件只会加剧供应短缺和组件价格上涨趋势，可谓“牵一发而动全身”。
日本：“把脉”全球半导体材料行业
虽然日本半导体已不如30年前那么辉煌，台积电在日本建厂更被认为是重新向上攀爬的最后一根藤蔓，但哪怕是虚弱的雄狮依旧有着锋利的獠牙，材料和设备就是日本半导体的两大杀手锏，依旧“把脉”着全球半导体产业。
2019年日韩“半导体之争”就是日本显出“獠牙”，证明其在材料领域龙头地位的典型事例。2019年7月1日，日本经济产业省发布公告称，日本修改了对韩国的出口管理条例，自7月4日起，开始限制向韩国出口“氟聚酰亚胺”、“光刻胶”和“高纯度氟化氢”这3种半导体材料。在出口管理条例公告发出的一个月后，8月日本内阁会议再次决定修改政令，并通过了新版《出口贸易管理令》，将韩国剔除在安全保障出口管理上设置了优惠待遇的“白名单国家”。虽然移除白名单，不等于拉入黑名单，但也给当时已经签下大量订单的韩国半导体带来了连锁影响。
日韩“半导体之争”打响后，韩国也开始试图减少对日本半导体材料的依赖，韩国政府领导曾公开表示韩国已经成功地减少了对日本的三种高科技半导体材料的依赖。拿光刻胶来说，韩国政府官员表示：“由于从比利时进口的产品不断增加，我们对日本的 EUV 光刻胶依赖程度有所降低。”
但《日经》却直接指出，韩国从比利时进口的这些光刻胶是由日本材料制造商 JSR 的比利时子公司制造。归根结底，韩国依旧没能摆脱对日本半导体材料的依赖。不仅如此，报道还指出，韩国2020年从日本进口的光刻胶整体实际增长 22% 至 3.2829 亿美元，然后在 2021 年前六个月同比增长 3%，日本产品仍占进口总额的 80% 以上，也就是说，韩国对日本光刻胶的依赖性可能还在增加。
除了韩国外，我国也曾受到日本材料霸权的影响。2021年5月下旬，市场传出消息称，全球光刻胶龙头企业日本信越化学出现产能紧张，将限制向大陆芯片厂商供货KrF光刻胶。消息一出，让上海新阳等本土光刻胶企业成为了热门股。
上述例子不难看出，时至如今，日本依旧是世界最大的半导体原料出口国，在芯片材料领域具有不可撼动的地位。比如作为DRAM关键原料的高纯度氟化氢，日本占据其全球70%以上的市场份额；大硅片市场日本也高度垄断，Shin-Etsu和SUMCO大尺寸硅片占全球份额约60%；光刻胶领域，日本厂商也一家独大，全球前5大光刻胶龙头企业中，日本占据了前4大，约占光刻胶70%市场份额，其中在Arf光刻胶上日本企业甚至可以占据到93%市场份额，呈现高度寡头垄断格局；ABF也是由日本味之素一家独大，市场占有率超99%+。
此外，日本在光罩、保护涂膜、封装材料以及引线架等14种重要材料方面，均占有50%以上的市场份额。
图片来源：选股宝
日本半导体在材料领域的“獠牙”依旧锋利如初。
“磨牙利爪”的日本材料厂商
面对当前全球范围内旺盛的芯片需求，日本材料厂商自然也要开始“磨牙利爪”，包括大日本印刷、信越化学等在内的龙头企业接连举起扩产大旗。
- 三菱瓦斯化学
据《日经》近日报道，三菱瓦斯化学将在中国新建半导体清洗液工厂，该产品用于在半导体的生产过程去除微小杂质。中国新工厂计划最早于2022年上半年投产，投资额未予公开，主要生产“超纯过氧化氢”。
预计中国的年产能将达到9万吨，据介绍，三菱瓦斯化学已开始在日本、韩国、台湾、美国、新加坡等国家和地区生产超纯过氧化氢，加上中国大陆的产能，全球总体年产能将增加16％，达到64.4万吨。
- 大日本印刷
据《日经》近日报道，光掩模头龙之一的大日本印刷将在2023年度之前向设在日本、中国大陆和台湾的生产工厂投资近100亿日元来增加生产线。日本工厂面向日本国内和韩国市场生产用于汽车等的中端半导体制造所使用的光掩模，产能将比2021年度提高两成。
海外方面，大日本印刷在台湾、中国大陆和意大利与当地企业建立了合资公司，今后将通过增资等方式提高产能，构建可根据供求情况在短期内交货的生产体制。
- 住友化学
2021年9月，住友化学宣布将加强最先进制程用光刻胶生产，计划在日本大阪工厂增设ArF及EUV用光刻胶产线，预计在2023年上半年启用生产。同时，其位于韩国益山市的全资子公司Dongwoo Fine-Chem也将兴建浸润式ArF用光刻胶产房，预计在2024年上半年启用生产。
此外，同为光刻胶龙头的信越化学直江津工厂也预计在2022年2月开始运作，将提高20％的产能。
- SUMCO
2021年9月30日，硅晶圆厂商SUMCO宣布投资2287亿日元，增产最先进的直径300毫米晶圆。新工厂将投入2015亿日元，建在左贺县伊万里市的现有工厂的相邻地点，预计2022年开始建设厂房和设置生产线，2023年下半年分阶段投入运行，2025年实现满负荷生产。还将投入合计272亿日元，增强国内子公司的生产设备。
- 富士胶片控股（HD）
2021年8月，富士胶片控股（HD）将在到2023财年（截至2024年3月）的3年里，向半导体材料业务投资700亿日元。核心是在硅晶圆上转印电路图案的光刻设备使用的光刻胶（感光材料），此外，富士胶片将向静冈县工厂投入45亿日元，提高最尖端的EUV（极紫外）光刻胶的产能。
- 住友电木
2021年12月，住友电木为了推进增产半导体封装材料， 将在世界范围内增强半导体封装材料的产能，将在中国台湾建设新工厂，使产能翻番；在中国大陆引进新生产线；还计划在欧洲和美国等地推进增强产能，不断在全球扩大供应量。
写在最后
在日本半导体失去往日势头，中美经济摩擦日趋激烈的背景下，材料成为日本经济安保的重要王牌，如何继续保持原材料领域的优势成为了不得不攻克的问题。
如同早稻田大学教授藤本隆宏指出的那样，“在日本拥有优势的行业和产品方面，日本政府要为（比中国等）往前看两步三步的战略行动提供支持，这一点很重要”。因此，日本半导体材料厂商不仅需要在尖端材料领域发起攻势，更要守住已有材料的优势，只有这样，才能让原材料产业持续保持竞争力。
来源： 半导体行业观察 （龚佳佳）
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