半导体重点产业链国产替代率梳理
国产替代是指通过自主研发和技术创新,在关键领域用本土产品和服务替代进口的过程。核心目标是减少对国外技术和产品的依赖,提升产业链的安全性和自主可控性。近年来,国际形势云谲波诡,国产替代被提升到了战略的高度。下文简要梳理半导体产业链各重点环节国产化率情况(属于来源于券商研报):
一、半导体设备
半导体设备是产业链核心环节,是芯片制造的“基石”,其技术水平直接决定芯片制程精度与良率。半导体设备市场涵盖11大类、50多种专业设备,覆盖半导体制造全流程,包括晶圆制造与封测环节。半导体设备可分为前段晶圆制造设备和后段封测设备。
前段晶圆制造相关设备包括光刻设备、刻蚀设备、薄膜沉积设备、离子注入机、CMP设备、清洗设备、量检测设备等,设备市场占比90%左右,技术壁垒极高,是主要价值量所在,核心用途为芯片核心结构制造,决定芯片最小线宽与性能。后段封测相关设备包括减薄机、划片机、键合设备、BGA植球机、测试设备等,占比约10%,技术壁垒中高,用途为实现芯片与外部电路的连接、封装保护及性能筛选,适配先进封装需求。
国内半导体设备在刻蚀、清洗、CMP等设备上接近国际水平,但在光刻机等高端领域较国际水平仍有差距。国内刻蚀设备实现从“0到1”的突破,头部厂商逐步进入主流产线,与头部厂商形成差异化竞争;在光刻机领域,深紫外(DUV)国内已实现部分突破,并逐步接近国际水平,极紫外(EUV)全球仅ASML量产;国内涂胶显影设备起步较晚,但头部企业已实现关键突破。国内设备企业在刻蚀、薄膜沉积、清洗、涂胶显影等领域,国产化率从2020年约10%提升至2024年的超过25%,仍有较大提升空间。
核心设备、国产化率、国内公司、国外公司
光刻机<1%、上海微电子(DUV)、高端极紫外光(EUV)为ASML
刻蚀机20%-30%
中微公司、北方华创、屹唐半导体
拉姆研究(LAM)、东京电子(TEL)、应用材料(AMAT)占全球90%
薄膜沉积设备:6%-20%
北方华创、中微公司、微导纳米、拓荆科技
应用材料、拉姆研究、东京电子占全球70%
离子注入机<5%
凯世通、中科信、北方华创
应用材料、亚舍立、AIBT占全球90%
CMP设备:23%-40%
华海清科、烁科精微
应用材料,荏原占全球90%
清洗设备;30%-50%
盛美上海、北方华创、芯源微
DNS、TEL,拉姆研究,SEMES占全球 86%
量检测设备<9%
中科飞测、精测电子、东方晶源
KLA、AMAT、日立
二、半导体材料
当前,在高端材料领域国产与国际先进水平仍有差距。ArF/DUV/EUV光刻气、高端前驱体、先进湿电子化学品等关键材料依赖进口。高端光刻胶、大硅片等关键材料对外依赖程度仍较高。但在第三代半导体材料领域,国产已经形成了较大突破乃至优势。2024年国内砷化镓材料市场规模约3.5亿元,全球占比提升至15%;磷化铟材料全球市场份额3%;碳化硅衬底,国内出货量达128.8万片,同比增长44.1%,全球出货量占比超43%;在第三代及超宽禁带半导体材料等领域实现多点突破。相关企业包括天岳先进、山西烁科、苏州维纳等。
材料类别、国产化程度、国际企业、国内企业
硅片10%-55%
信越化学、SUMCO、环球晶圆、德国世创
沪硅产业、TCL中环、中晶科技、立昂微
电子气体约60%
空气化工、林德、大阳日酸
金宏气体、华特气体、南大光电
掩模版:晶圆厂自产为主(空白掩模版0%)
Toppan、Photronics、DNP
清溢光电、龙图光罩、路维光电
CMP抛光材料20%-30%
陶氏化学、杜邦公司
安集科技、鼎龙股份
光刻胶约25%
日本JSR、东京应化、信越化学、住友化学
雅克科技、上海新阳、南大光电、晶瑞电材
湿电子化学品约50%
巴斯夫、杜邦、关东化学
中巨芯、江化微、晶瑞电材、格林达
溅射靶材约30%
日矿金属、东曹、霍尼韦尔、普莱克斯
江丰电子、有研新材、阿石创
基板约20%
欣兴电子、三星电机、揖斐电
深南电路、兴森科技
引线框架约40%
住友集团、三井化
康强电子、博威合金
键合丝约30%
田中电子
一诺电子、康强电子
三、关注事件驱动产生的国产替代投资机会
事件驱动主要表现在技术突破、政策加码或国际经贸变化等因素变化带来的投资机会。技术突破方面,如在半导体领域关注国内企业在先进制程、AI芯片、高端材料等领域取得的实质性进展。国际经贸变化方面,如美国对中国出口政策变化以及国际巨头退出中国市场,一定程度会增加国产替代市场机会。近期,最大事件驱动为日本扬言禁止出口半导体关键材料,直接驱动的投资机会是光刻胶和掩模版。光刻胶市场讨论较多,本文重点梳理空白掩模版的战略价值,主要内容来自于MS方竞团队研报。
掩模版是半导体材料自主可控的关键一步。掩模版是半导体生产制造过程中不可或缺的材料,其基本工作原理是将设计好的电路图形通过光刻刻蚀等工艺绘制在掩模版上,随后将掩模版承载的电路图形通过曝光的方式转移到硅晶圆等基体材料上。半导体掩模版是技术要求最高的掩模版品类,同时也是最大的掩模版应用市场。
半导体掩模版作为核心半导体材料之一,2021年占全球半导体材料市场的12%,仅次于硅片和电子特气。根据SEMI、CEMIA数据,全球半导体掩模版市场规模有望在2025年达到60.79亿美元,同比增长7%。中国大陆半导体掩模版市场规模快速增长,从2017年的9.12亿美元增至2022年的15.56亿美元,2017-2022年复合增速达到11.3%。
空白掩模版是半导体掩模版的核心部件。空白掩模版和光掩模版可以类比为拍照前后的胶片。空白掩模版的基本结构是在玻璃面板上镀一层光学薄膜,材料包括铬、硅化钼、氧化硅等。随着半导体技术的发展,需要高清光掩模来形成精细图案,以及与之配套的空白掩模版。空白掩模版是构成光掩模版的主要成本项,根据掩模版制造商龙图光罩招股说明书,2021-2023年间采购原材料中空白掩模版占比分别为64%、58%、53%。根据民生证券测算,2024年全球空白掩模版市场规模约为18亿美元,中国大陆市场规模约为4亿美元。
与此同时,随着制程提升,掩模版套刻层数整体呈现提高趋势。台积电130nm制程节点所需掩膜版层数约为30层,而28nm制程节点所需掩膜版层数则增加到约50层,14nm/10nm所需层数则达到60层,整体上呈现数量逐渐增加的趋势。制程越高,通常晶体管结构就越复杂,导致完成设计版图所需的掩模版数量也越来越多,从而带来空白掩模版用量的提升,随着制程进步,市场规模可能超出现有预测。
日本厂商占据全球空白掩模版的主要市场份额,包括HOYA、信越、AGC等全球知名电子化学品领域巨头。其中HOYA在EUV空白掩模版市场占有率占据主导地位,剩余市场被另外一家供应商占据。DUV空白掩模版市场中,HOYA同样占据主要份额。其他地区厂商如S&S Tech、SKC等韩国厂商也在追赶。中国大陆厂商聚和材料拟通过收购韩国SKE的相关业务介入空白掩模版领域,弥补国内高端空白掩模版的缺失。空白掩模版作为光掩模版的主要成本项,其国产化对整个半导体产业链自主可控具有重要意义。
全球高端石英基板市场长期被日本HOYA等企业垄断,国内掩膜基板技术代差较大。半导体掩模版国产化有助于突破国外技术封锁,解决关键材料的供应短板,保障国内半导体产业的技术自主性。海外对华半导体出口管制加剧了全球供应链的不确定性,半导体掩模版国产化能够降低国内半导体产业链对国外的依赖,提高产业链的安全性和稳定性,实现从芯片设计到制造的全链条自主可控。
四、天风电新团队对聚和材料的预测
Blank Mask需要与光刻机、掩膜版、光刻胶配套,是半导体产业自主可控的关键原材料。目前国产Blank Mask仅可用于面板及g-line、i-line等中低端半导体领域。KrF、ArF需要用到的PSM Blank Mask国产化率几乎为零。SKE相关产品覆盖7nm~130nm制程,聚和材料收购后即可实现DUV Blank Mask的国产替代,并向EUV领域研发突破。
我们测算25年国内半导体Blank Mask市场空间40~50亿元。#ArF浸没式及EUV光刻需要用到多重曝光,Blank Mask的需求、价值量成倍增长。随着国内先进制程工艺的突破,中长期看Blank Mask市场空间可能达百亿。 Blank Mask壁垒主要体现在工艺、设备、材料方面,一旦形成领先优势,强者恒强的格局很难撼动:
1) 工艺方面,SKE已有成熟的KrF、ArF PSM产品,并已通过海力士认证。国内的KrF PSM尚处于送样阶段,因此SKE技术相比国内领先一代以上。
2) Blank Mask的关键设备依赖进口,交期长达12~18个月。聚和收购SKE的同时,计划同步在国内扩产,凭借产能优势占据国内绝大部分市场份额。
3) Blank Mask的主要原材料高纯合成石英砂、光刻胶均依赖进口,聚和正积极寻找国产供应商,形成供应链优势。
投资建议:近期调整较多主要是资金面因素,基本面仍有较大预期差,继续强call。公司国内产能预计27年投产,满产后贡献7~8亿利润,给30X PE,看200亿以上市值。主业光伏银浆市值100亿,合计看300亿以上市值,对应翻倍以上空间。
