半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展迅猛，我國存在嚴(yán)重的供應(yīng)鏈安全風(fēng)險

半導(dǎo)體是指在常溫下導(dǎo)電性能介于絕緣體與導(dǎo)體之間的材料。常見的半導(dǎo)體包括硅、鍺等元素半導(dǎo)體及砷化鎵、氮化鎵等化合物半導(dǎo)體。半導(dǎo)體是電子產(chǎn)品的核心，是信息產(chǎn)業(yè)的基石，亦被稱為現(xiàn)代工業(yè)的“糧食”。

從1947年全球第一個晶體管被制造出來起，半導(dǎo)體行業(yè)就和全球經(jīng)濟發(fā)展和科技進(jìn)步密不可分。經(jīng)過多年的發(fā)展，半導(dǎo)體產(chǎn)品已經(jīng)遍及計算機、通訊、汽車電子、醫(yī)療、航天、工業(yè)等多個領(lǐng)域。

從應(yīng)用市場需求來看，半導(dǎo)體應(yīng)用市場主要包括通信、計算機、消費電子、工業(yè)應(yīng)用、汽車電子、軍工/航天等，其中最大的兩類應(yīng)用市場為通信和計算機，這兩類應(yīng)用的快速增長主要來源于云計算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的發(fā)展，給服務(wù)器等整機帶來較大的市場需求。

2016年以來，云計算、物聯(lián)網(wǎng)、5G、人工智能、車聯(lián)網(wǎng)等新興應(yīng)用領(lǐng)域已進(jìn)入了快速發(fā)展階段。

新興應(yīng)用領(lǐng)域的快速發(fā)展，對高端集成電路、功率器件、射頻器件等產(chǎn)品的需求也持續(xù)增加，同時也驅(qū)動傳感器、連接芯片、專用SoC等芯片技術(shù)的創(chuàng)新。另外，印度、東南亞、非洲等新興市場的逐漸興起，也為半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展提供了持續(xù)的動力。隨著新領(lǐng)域、新應(yīng)用的普及，新興市場的發(fā)展，5至10年周期來看，半導(dǎo)體行業(yè)的未來市場前景樂觀。

由于集成電路的下游應(yīng)用市場在各類終端智能化、聯(lián)網(wǎng)化的過程中不斷拓展，故集成電路產(chǎn)業(yè)與經(jīng)濟總量增速的關(guān)聯(lián)度日益緊密，增長的穩(wěn)健性加強、周期性波動趨弱。

根據(jù)世界銀行及ICInsights數(shù)據(jù)計算得到，2012-2018年間全球半導(dǎo)體產(chǎn)值占全球GDP的比重由0.39%持續(xù)攀升至0.55%，根據(jù)SEMI測算，在2000-2009年間、2010-2017年間全球GDP增速與集成電路產(chǎn)業(yè)增速的相關(guān)系數(shù)由0.63提升至0.88，預(yù)計2018-2023年間將達(dá)到0.95。

根據(jù)WSTS對市場上通用的費城半導(dǎo)體指數(shù)(SOX)和1994年以來全球半導(dǎo)體銷售額變化的分析結(jié)果，半導(dǎo)體行業(yè)的景氣程度與宏觀經(jīng)濟、下游應(yīng)用需求以及自身產(chǎn)能庫存等因素密切相關(guān)。在1994年-2019年之間全球半導(dǎo)體行業(yè)大致以4-6年為一個周期。在每一個周期，都會有一個重要的因素影響半導(dǎo)體行業(yè)的景氣程度。

現(xiàn)在全球半導(dǎo)體行業(yè)處于2015年以來的新一輪景氣周期的震蕩下行階段。根據(jù)Wind消息，臺積電CEO魏哲家在2019年Q2業(yè)績披露會上預(yù)計下半年業(yè)務(wù)將大幅強于上半年;3納米工藝研發(fā)進(jìn)展良好。

根據(jù)Wind數(shù)據(jù)顯示，2019年Q1全球半導(dǎo)體銷售額大幅下滑，但是2019年以來，費城半導(dǎo)體指數(shù)屢創(chuàng)歷史新高。9月12日，達(dá)歷史最高點1625.16點，也代表了投資者對未來5G、AI等新增需求的樂觀態(tài)度。我們預(yù)期2019年底將走出周期底部。

放眼國內(nèi)市場，中國集成電路產(chǎn)業(yè)規(guī)模高速增長。根據(jù)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)，2007年到2018年，中國集成電路產(chǎn)業(yè)規(guī)模保持高速增長態(tài)勢，年均復(fù)合增長率為15.8%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于全球半導(dǎo)體市場6.8%的增長率，2018年半導(dǎo)體市場規(guī)模達(dá)1582億美元，全球占比達(dá)33.72%。

與此同時，隨著《國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)綱要》的出臺和大基金的落地，以及國家生產(chǎn)力布局重大項目的投產(chǎn)，我國集成電路產(chǎn)業(yè)將迎來未來發(fā)展的黃金時期。

長期以來，我國是世界上最大的集成電路消費市場，但是由于核心技術(shù)落后，大部分產(chǎn)品嚴(yán)重依賴進(jìn)口。海關(guān)總署公布的數(shù)據(jù)顯示，從2013年開始，我國集成電路進(jìn)口額突破2000億美元，已經(jīng)連續(xù)五年遠(yuǎn)超原油這一戰(zhàn)略物資的進(jìn)口額，位列我國進(jìn)口最大宗商品。

同時，集成電路貿(mào)易逆差持續(xù)擴大，2018年逆差額達(dá)到1933億美元。我國高端核心芯片CPU、FPGA、DSP等仍主要依賴進(jìn)口。在我國核心技術(shù)受制于人的局面沒有根本改變的情況下，應(yīng)用和整機企業(yè)關(guān)鍵產(chǎn)品部件高度依賴進(jìn)口，特別是關(guān)鍵材料和設(shè)備制于人，產(chǎn)業(yè)存在供應(yīng)鏈安全風(fēng)險。

半導(dǎo)體材料位于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的最上游

半導(dǎo)體行業(yè)具有技術(shù)難度高、投資規(guī)模大、產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)長、產(chǎn)品種類多、更新迭代快、下游應(yīng)用廣泛的特點，產(chǎn)業(yè)鏈呈垂直化分工格局。半導(dǎo)體制造產(chǎn)業(yè)鏈包含設(shè)計、制造和封裝測試環(huán)節(jié)，半導(dǎo)體材料和設(shè)備屬于芯片制造、封測的支撐性行業(yè)，位于產(chǎn)業(yè)鏈最上游。

半導(dǎo)體產(chǎn)品的加工過程主要包括晶圓制造(前道)和封裝(后道)測試，隨著先進(jìn)封裝技術(shù)的滲透，出現(xiàn)介于晶圓制造和封裝之間的加工環(huán)節(jié)，稱為中道。

由于半導(dǎo)體產(chǎn)品的加工工序多，所以在制造過程中需要大量的半導(dǎo)體設(shè)備和材料。我們主要以最為復(fù)雜的晶圓制造(前道)工藝為例，說明制造過程的所需要的材料。

晶圓生產(chǎn)線可以分成7個獨立的生產(chǎn)區(qū)域:擴散、光刻、刻蝕、離子注入、薄膜生長、拋光(CMP)、金屬化。每個獨立生產(chǎn)區(qū)域中所用到的半導(dǎo)體材料都不盡相同。

細(xì)分種類眾多，單品類集中度高

半導(dǎo)體材料包括半導(dǎo)體制造材料與半導(dǎo)體封測材料。2019年4月2日，SEMI公布全球半導(dǎo)體材料2018年銷售額為519億美元，同比增長10.6%，超過2011年471億美元的歷史高位。其中，晶圓制造材料和封測材料的銷售額分別為322億美元和197億美元，同比增長率分別為15.9%和3.0%。

2009年，制造材料市場規(guī)模與封測材料市場規(guī)模相當(dāng)，從此至今，制造材料市場規(guī)模增速一直高于封測材料市場增速。經(jīng)過近十年發(fā)展，制造材料市場規(guī)模已達(dá)封測材料市場規(guī)模的1.62倍。

半導(dǎo)體制造材料主要包括硅片、電子氣體、光掩膜、光刻膠配套化學(xué)品、拋光材料、光刻膠、濕法化學(xué)品與濺射靶材等。

根據(jù)SEMI預(yù)測，2019年硅片、電子氣體、光掩膜、光刻膠配套化學(xué)品的銷售額分別為123.7億美元、43.7億美元、41.5億美元、22.8億美元，分別占全球半導(dǎo)體制造材料行業(yè)37.29%、13.17%、12.51%、6.87%的市場份額。其中，半導(dǎo)體硅片占比最高，為半導(dǎo)體制造的核心材料。

轉(zhuǎn)向區(qū)域市場方面，根據(jù)SEMI統(tǒng)計數(shù)據(jù)，臺灣憑借其龐大的代工廠和先進(jìn)的封裝基地，以114億美元連續(xù)第九年成為半導(dǎo)體材料的最大消費地區(qū)。韓國位列第二，中國大陸位列第三。

韓國，歐洲，中國臺灣和中國大陸的材料市場銷售額增長較為強勁，而北美，世界其他地區(qū)和日本市場則實現(xiàn)了個位數(shù)的增長。(其他地區(qū)被定義為新加坡，馬來西亞，菲律賓，東南亞其他地區(qū)和較小的全球市場。)

半導(dǎo)體材料市場處于寡頭壟斷局面，國內(nèi)產(chǎn)業(yè)規(guī)模非常小。相比同為產(chǎn)業(yè)鏈上游的半導(dǎo)體設(shè)備市場，半導(dǎo)體材料市場更細(xì)分，單一產(chǎn)品的市場空間很小，所以少有純粹的半導(dǎo)體材料公司。

半導(dǎo)體材料往往只是某些大型材料廠商的一小塊業(yè)務(wù)，例如陶氏化學(xué)公司(TheDOWChemicalCompany)，杜邦，三菱化學(xué)，住友化學(xué)等公司，半導(dǎo)體材料業(yè)務(wù)只是其電子材料事業(yè)部下面的一個分支。

盡管如此，由于半導(dǎo)體工藝對材料的嚴(yán)格要求，就單一半導(dǎo)體化學(xué)品而言，僅有少數(shù)幾家供應(yīng)商可以提供產(chǎn)品。以半導(dǎo)體硅片市場為例，全球半導(dǎo)體硅片市場集中度較高，產(chǎn)品主要集中在日本、韓國、德國和中國臺灣等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)，中國大陸廠商的生產(chǎn)規(guī)模普遍偏小。

2018年前五大硅片供應(yīng)商日本信越化學(xué)株式會社、株式會社SUMCO、德國SiltronicAG、臺灣環(huán)球晶圓股份有限公司和韓國SKSiltronInc.分別占據(jù)全球市場份額的29%、25%、15%、14%和10%，產(chǎn)值合計占據(jù)超過93%的市場份額。

在中國大陸，僅有上海硅產(chǎn)業(yè)集團、中環(huán)股份、金瑞泓等少數(shù)幾家企業(yè)具備8英寸半導(dǎo)體硅片的生產(chǎn)能力，而12英寸半導(dǎo)體硅片主要依靠進(jìn)口，自主率非常低。除硅片市場具有寡頭壟斷特征外，其他原材料市場亦是如此。

國內(nèi)半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)鏈從無到有、從弱到強

半導(dǎo)體材料是推動半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)進(jìn)步的關(guān)鍵因素。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)是現(xiàn)代信息技術(shù)的基礎(chǔ)，而半導(dǎo)體材料作為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的直接上游，未來具備一定的國產(chǎn)替代空間。

近年來，國內(nèi)半導(dǎo)體晶圓廠的建設(shè)進(jìn)程加快，晶圓廠建成之后，日常運行對半導(dǎo)體原材料的需求大幅增加。

半導(dǎo)體材料作為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈上游，從目前國內(nèi)產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀來看，其差距遠(yuǎn)大于芯片設(shè)計、制造、封測等環(huán)節(jié)。產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)程甚至落后于半導(dǎo)體裝備。

日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省7月1日宣布，決定從7月4日起，將限制對韓國出口日本半導(dǎo)體核心上游原材料、智能手機及電視等顯示屏的核心原材料。該事件凸顯半導(dǎo)體材料對半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的重要性。

半導(dǎo)體材料是國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈最薄弱的環(huán)節(jié)之一。中興通訊、福建晉華事件給國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)敲響了警鐘，上游原材料和設(shè)備的自主可控迫在眉睫。

根據(jù)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會的統(tǒng)計，目前在國內(nèi)半導(dǎo)體制造環(huán)節(jié)國產(chǎn)材料的使用率不足15%，先進(jìn)工藝制程和先進(jìn)封裝領(lǐng)域，半導(dǎo)體材料的國產(chǎn)化率更低，本土材料的國產(chǎn)替代形勢依然嚴(yán)峻，且部分產(chǎn)品面臨嚴(yán)重的專利技術(shù)封鎖。

未來國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的進(jìn)口替代，沒有半導(dǎo)體材料的自主創(chuàng)新，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也是空中樓閣。如果不能早日實現(xiàn)材料與設(shè)備在內(nèi)的產(chǎn)業(yè)配套環(huán)節(jié)的國產(chǎn)替代，我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將受制于人。

當(dāng)前國內(nèi)半導(dǎo)體材料的發(fā)展正在快速迎來突破，在過去十年，以02專項、國家重點研發(fā)計劃為代表的產(chǎn)業(yè)政策和專項補貼推動了半導(dǎo)體材料從無到有的起步階段，本土半導(dǎo)體材料企業(yè)數(shù)量大幅增長，以江化微的超純試劑、鼎龍股份的CMP研磨墊、江豐電子的靶材、安集微電子的研磨液、上海硅產(chǎn)業(yè)集團的大硅片為代表的國產(chǎn)半導(dǎo)體材料進(jìn)入主流晶圓制造產(chǎn)線進(jìn)行上線驗證，部分產(chǎn)品實現(xiàn)了批量供應(yīng)。

同時，大基金的進(jìn)入，大力推動了本土材料產(chǎn)業(yè)的資源整合和海外人才引入的加速。雖然目前產(chǎn)業(yè)總體正處于起步階段，我們認(rèn)為，未來5-10年即將成為半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展壯大的黃金時期。綜合來看，我國半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)鏈正歷經(jīng)從無到有、從弱到強的重大變革。

文章來源：華泰證券

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