半导体行业及相关A股公司最全梳理-材料篇

编者按：本文转载至微信公众号“浪哥财经”，贝壳投研经授发布。

吴京泰可能我们都不熟悉，但是加上高考满分这个标签可能就会对他充满兴趣。我们接下来要说的不是他怎么做到高考满分的，而是“别人家的孩子”选择的芯片专业会涉及到什么，芯片制造有什么商业模式？芯片的制造环节有哪些？国内各环节产业链公司有哪些？它们做得怎么样？我们又被卡在哪里了呢？产业链太长，我们慢慢聊，这篇先介绍商业模式以及半导体材料。

芯片产业的三种模式

其实半导体技术从19世纪就已诞生，发展至今扮演着越来越重要的角色，比如我们日常生活中熟知的手机、汽车、摄像头都离不开芯片。而芯片行业的商业模式基本可以划分为三种：

1、IDM模式：

垂直整合模式，一个公司包办从设计、制造到销售的全部流程，这种模式的优点是芯片整体有很强的一致性，但缺点是需要有雄厚的运营资本才能支撑。代表公司为恩智浦、英飞凌、NXP、三星（也为苹果公司设计的处理器提供代工服务）。 

而国内有紫光集团：收购了展讯通信和锐迪科微电子整合为紫光展锐，为世界前列的手机芯片公司，布局封装测试，研发成功了国际先进水平的128层3D闪存，除了生产身份证芯片外还生产难度极高的FPGA芯片。 

士兰微：集中于MEMS传感器、高压集成电路、半导体功率器件，具备芯片全产业链生产能力

华润微电子：功率半导体IDM龙头，有4家设计公司，4条晶圆生产线，2条封装生产线。工艺水平0.5微米到130纳米，0.11umBCD技术已启动预研，因为只有低端集成电路设计和制造能力，所以应用于半导体照明，MEMS，电源管理等，主营产品是MOSFET(62%),是国内营收最大产品系列最全的MOSFET厂商，国际上对标英飞凌。

比亚迪微电子：主要覆盖功率半导体器件、IGBT功率模块、电源管理IC、CMOS图像传感器、传感及控制IC、音频处理IC等。应用副高电、光、磁、声等信号的感应，可应用于汽车、能源、工业、通讯和消费电子领域。 

合肥长鑫：投资1500亿，研发、生产移动存储芯片，技术来自奇梦达，工艺达到10nm且已量产，在争夺被韩国垄断的市场。 

捷捷微电：国产晶闸管、防护器件、模块与组件、MOSFET、IGBT芯片。 

株洲中车时代电气股份有限公司半导体事业部：

国内唯一一家全面掌握晶闸管、IGCT、IGBT及功率组件全套技术，能为用户提供全面系统地半导体解决方案的厂家。产品技术水平、产业会规模、市场影响力，均处于国内领先地位，有很强的国际影响力。2008年并购加拿大丹尼克斯电力电子股份有限公司，2010年在英国成立功率半导体海外研发中心，形成国际化布局。基于先进的技术和完整的产业化平台，公司是世界第一家推出商用HVDC6英寸晶闸管，全球第三家自主拥有IGCT器件，国内首个研发出高压IGBT/FRD芯片与模块的企业，拥有功率半导体芯片—模块—装置—系统完整产业链

2、无晶圆厂（Fabless）:

只进行硬件芯片的电路设计然后交给晶圆代工厂制造为成本，并负责销售产品的公司。这种模式的好处是让无厂半导体公司可以将精力集中到市场研究和电路制造上，而让晶圆代工公司将资本与运营投注在昂贵的设备和晶圆制造。缺点是设计出来不一定能造出来，晶圆厂工艺不成熟会拖累公司产品的制造和销售。

3、IP设计模式：

公司只负责设计电路，不负责制造和销售，如ARM。不制造不销售，只是自己设计IP，包括指令集架构、微处理器、图形核心、互联架构，谁喜欢就卖授权给他，客户拿着AEM IP想做啥做啥。 三种模式里Fabless模式最为常见，其芯片的产业分工很细，产业链很长，在产业链上分布着密密麻麻的各国高科技企业，我们从设计、晶圆制造、封测再到芯片成品过程揉碎了来了解，可以整理为半导体材料、半导体设计工具、芯片设计、半导体设备、芯片制造和芯片封测六小块来分析。 

芯片的制成及中国上市公司

A、半导体材料

1、掩膜版

在芯片制造里，掩膜版俗称光罩，材质为石英玻璃、金属铬和感光胶，以石英玻璃为衬底，在上面镀上一层金属铬和感光胶成为一种感光材料。可以理解其为包含芯片版图信息的胶片，经过曝光后，掩膜版里的版图就被刻在晶圆上。 目前中国大陆的掩膜版需求占一半，但供应绝大多数还是被日本垄断：第一名的SKE市占率26.4%，而我国大陆掩膜版龙头公司清溢光电的市占率为4.46%，排名第六。作为A股掩膜版龙头，看中国掩膜版看清溢光电就可以，公司技术实力较强基本能满足市面主流市场需求，但在第10代掩膜板上落后日本公司。 除了清溢光电，中国大陆第一晶圆代工厂中芯国际和采用IDM模式的华润微也有参与到掩膜版的研究制造。

 2、光刻材料

光刻材料里主要包含光刻胶和光刻胶去除剂。 

a、光刻胶

又称光致抗蚀剂，是指通过紫外光、电子束、离子束、X射线等的照射或辐射，其溶解度发生变化的蚀剂刻薄膜材料，是一种由感光树脂、增感剂和溶剂3种主要成分组成的光敏感的混合液体。 光刻胶生生产技术复杂，品种规格较多，在集成电路的制造中，对所使用的光刻胶有严格要求。而我国光刻胶自给率仅为10%左右，且主要集中在技术含量较低的PCB光刻胶领域。国际上光刻胶由日本TOK、JSR、富士胶片、新月化学及美国的陶氏化学垄断。 

而A股上市公里有十一家从事光刻胶的研制，其中雅克科技的2021年Q1营业收入最多为8.88亿元，规模最大。而彤程新材的归母净利润最多为1.45亿元。而南大光电在7月1号的ArF光刻胶两次通过客户认证，而上海新阳的KrF光刻胶也取得了进展，半导体多位布局已经形成。而随着光刻胶的断供，以及其重要性被凸显出来，也来越多的中国公司（如七彩化学）加入到了光刻胶产业中，技术进步很快，处于你追我赶的阶段。

除了看公司规模，还需了解不同公司的毛利率，其中上海新阳的营收排名第10，归母净利润排名第十一，而其毛利率却以41.8%稳居第一。

本土龙头是北京科华（未上市），是国内唯一一家能匹配ASML光刻机产线供货的光刻胶公司，彤程新材通过受让北京科华 33.70%的股权为其第一大股东。其产品覆盖KrF、l-line、G-line、紫外宽谱等细分领域，客户有中芯国际、华润上华、杭州士兰、吉林华微电子、三安光电、华灿光电、德豪光电等。 

上海新阳：

其在IC制造用ArF干法、KrF厚膜胶、l线等高端光刻胶领域有重大突破，在建的1万9千吨/每年ArF干法光刻胶预计2022年达产。除此其超纯电镀硫酸铜电镀液已成功进入中芯国际、海力士的28nm工艺制造过程。 

晶瑞股份：

其i线光刻胶已经取得中芯国际、扬杰科技的供货订单，在上海中芯、深圳中芯、吉林华微等大厂进行测试，KrF光刻胶完成中试验证。除此，其超纯双氧水、超纯氨水以及在建的高纯度硫酸等主导产品已经达到G5等级，其它高纯化学品均在G3、G4级别。

 b、光刻胶去除剂的作用，和字面上一致，进行光刻胶残渣的去除。A股有关光刻胶去除的公司有安集科技和华特气体。 

3、沉积材料

沉积材料里包含溅射靶材、蒸镀材料、光电新材料MO源，在晶圆制造与等装测试两个环节需要用到。

a、溅射靶材

分为金属靶材、陶瓷靶材和合金靶材。磁控溅射镀膜是一种新型物理气相镀膜方式，用电子枪系统吧电子发射并聚焦在被镀材料上，使其被溅射出来的原子遵循动量转换原理，以较高的动能脱离材料飞向基片淀积成膜（简言之贴膜的）。而这种材料就叫溅射靶材。 前五大厂溅射靶材生厂商（主要是日本和美国）市占率高达80%，我国溅射靶材制造水平达到国际先进水平，但是规模和体量不大，处于快速成长阶段。其中贵研铂业的营收和净利润最高，公司规模最大，而隆华科技的毛利率最高为15.66%。

b、蒸镀材料

其用于真空条件下，材料蒸发并在玻璃表面凝结成膜。涉及到的公司有神宇股份和阿石创。 

c、光电新材料MO源，MO源是高纯金属有机源，利用先进的金属有机化学气相沉积工艺，生成化合物半导体材料的关键支撑原材料，其是制造LED、新一代太阳能电池、半导体激光器、射频集成电路芯片、相变存储器等的关键原材料。 由于全球MO源生产厂商仅有南大光电、SAFCHitech、Dow和AKzoNobel等少数几家，有着明显的寡头垄断特征，本土厂商南大光电的供应量只能满足大陆市场部分需求，我国还需进口MO源。

综合看靶材这个领域，阿石创、隆华科技产品主要用于面板、触控，江丰电子产品覆盖于半导体、太阳能光伏和面板领域，有研新材主要生产半导体靶材。其中龙头公司是江丰电子，其在量产90-7nm半导体芯片的钽、铜、钛、铝靶材，其中钽靶材在台积电7nm芯片中已实现量产，5nm技术节点产品进入验证阶段。 

有研新材的靶材营收规模虽不如江丰电子，但是也能生产8-12英寸的铝、钛、铜、钴、钽半导体用靶材，客户覆盖中芯国际、台积电、联电等芯片企业。

 4、硅材料

硅材料主要是集成电路级单晶硅片，是一种良好的半导体材料，纯度要求达到99.9999%甚至达到99.9999999%以上，用高纯度的多晶硅在单晶炉内拉制而成，硅片直径越大，技术要求越高，越有市场前景价值越高。日本、美国德国为主要的硅材料生产国，前五大世界级硅材料生产商的市场份额比重达到89%。我国生产技术水平相对较低，大部分为2.5、3、4、5英寸硅锭和小直径硅片。 

而硅片是制作芯片的基底，占半导体材料市场最大的环节。国际龙头是日本的信月化学、住友胜高、德国世创、台湾环球晶圆，市占率合计80%以上。全球12英寸硅片产能为每月550万片，国内产能为每月46.3万片。 

我国相关的A股上市公司有中环股份、上海新阳、沪硅产业，12英寸硅片已能满足工艺需求，正在研发14nm工艺技术硅片。其中沪硅产业的硅片规模最大，产品覆盖中芯国际、台积电等。在研发方面已经开展“20-14nm”的国家02的专项研发进度，应用于14nm逻辑芯片、19nmDRAM芯片及128层3DNAND产品等。 而中环股份现8英寸硅片每月30万片，计划扩产105万片，现有12英寸大硅片每月2万片计划扩产至每月60万片。

 5、刻蚀材料

刻蚀材料包含蚀刻液和刻蚀用单晶硅片。 

a、刻蚀液

是一种铜版画雕刻用原料。通过侵蚀材料的特征来进行雕刻的一种液体，这个领域集中度相对较低，欧美、日韩、台湾、中国大陆都有企业能生产。涉及到的A股上市公司是江化微。 

b、刻蚀用单晶硅片

主要应用于加工制成刻蚀用单晶硅部件，为晶圆制造刻蚀环节所需核心耗材，主要用于科室及的硅电极（损耗品，需要更换）。涉及到的公司是神工股份。

6、抛光材料

抛光材料主要包括抛光垫和抛光液，是抛光工艺的关键材料。 

a、抛光垫

又称抛光皮，抛光布，抛光片，化学机械抛光中决定表面质量的重要辅料。起作用是1、把抛光液有效均匀的输送到抛光垫的不同区域，2、去除抛光后的反应物、碎屑，3、维持抛光垫表面的抛光液薄膜，以便化学反应充分进行，4、保持抛光过程的平稳、不变形，以便获得更好地晶片表面形貌。 

国际市场上，抛光垫由美国陶氏化学（80%份额）、美国卡博特、日本东丽等垄断。 

抛光垫涉及到的龙头上市公司是鼎龙股份，但其抛光垫销售额仅占2.6%，但是同比增加2146%，开始进入早期放量阶段。其主营业务依然是比较传统的打印机耗材。后续国内多个晶圆厂包括长江存储、武汉新芯、中芯国际、合肥长鑫都在进军该领域，但是由于半导体材料要进入供应链需要2-3年认证时间，因此目前抛光垫这“卡脖子”技术依旧只有鼎龙股份能提供。就技术而言，2020年上半年推出了DH3110/DH3310等应用于先进制程的产品，匹配于28nm节点的抛光垫已经成熟，研发进度推进到14nm。 

b、抛光液

是一种不含任何硫、磷、氯添加剂的水溶性抛光剂，有很好的去油污、防锈和增光性能，性能稳定、无毒，对环境无污染。国际上由美国的卡博特（36%份额）、陶氏杜邦、VSM、日本日立、富士美五家公司垄断。其涉及到的中国上市公司有安集科技（龙头）和华特气体。 

安集科技：

其在14nm技术的新品啊产线已实现规模化应用，10-7nm技术节点正在研发，客户为中芯国际、长江存储、台积电、三安光电等。公司抛光液总产能是每年1万3千吨，在建产能为1万6千吨/年，在抛光液中使用的CeO2磨料的专利数量位居全球第一。

 7、特种气体

特种气体包括硅烷、磷烷、砷烷、六氟化硫和四氟化碳。半导体每个生产环节都要用到特种气体，把它称为半导体制造的血液和粮食一点都不为过。其纯度直接决定了产品的性能、集成度和成品率，是仅次于硅片的第二大晶圆制造材料。我国共有特种气体生产企业150余家，但多数企业生产规模较小。 

国际上，前五大公司：美国空气化工、普莱克斯、德国林德、发过液化空气、如本大阳日酸控制着全球90%以上的市场份额。虽然国产化率不高，但是国产替代速度较快。 

硅烷涉及到的上市公司有南大光电、金宏气体、华特气体和正帆科技。

磷烷、砷烷涉及到的上市公司有南大光电、华特气体和正帆科技。

六氟化硫涉及到的上市公司有雅克科技、金宏气体、华特气体。

四氟化碳涉及到的上市公司有雅克科技、金宏气体、华特气体。

相比于上述其余材料的毛利率，特种气体的同行间相对接近。 

华特气体：

其部分产品已批量供应7nm、14nm等晶圆产线、部分氟碳类产品被台积电应用于7nm以下工艺。公司研发出的20种进口替代产品已经实现规模化生产，其中其中Ar/F/Ne混合气、Kr/Ne混合气、Ar/Ne混合气、Kr/F/Ne混合气4种光刻气产品2017年在国内市场占有率位居第一，高达60%。除此华特气体通过ASML公司产品认证，为中芯国际、华虹等一线企业供货。 

南大光电：

其产品主要以磷烷、砷烷等混合器为主，市场集中于LED、面板等，处于特种气体开拓阶段。 

雅克科技

通过收购成都科美特切入氟碳类气体行业，市场集中于电力行业，小规模为台积电，美国英特尔，美国IT等供货。 

8、外延片

外延片就是在衬底上做好外延层的硅片。其涉及到的上市公司较多，有三安光电、蔚蓝锂芯、联创光电、国星光电、华灿光电、立昂微、聚灿光电和乾照光电。 

9、封装材料

可以长舒一口气了吧，终于到了半导体材料的最后一项，封装材料。封装材料里包含键合丝、封装基板、连接导线、塑封材料、引线框架、Die粘合剂、陶瓷封装外壳。 

其中Die粘合剂和陶瓷封装外壳没有公司上市，而制做键合丝、连接导线、塑封材料、引线框架的上市公司只有康强电子。 

相比之下制作封装基板的公司就很多了，有兴森科技、*ST丹邦、崇达技术、深南电路、三环集团、明阳电路、生益科技、晨丰科技、博敏电子和美迪凯。

小结

到这里关于半导体材料这部分就梳理完了，具体材料细分到公司，可以让某项技术突破后，我们不会去直接搜索半导体找公司，而是更有针对性有方向性。《财富自由之路》里我最喜欢的一句话“与这世界产生强联系，是增强幸福感的最根本方式”，熟悉了就会喜欢，多了解一些总是没错的。 

半导体材料的主要壁垒在于技术和客户认证，而客户认证版需要2-3年时间，一旦形成稳定供应链，下游客户一般不愿轻易更换。下一篇文章会涉及到毛利率最高的芯片设计领域，还希望大家保持关注，等待更新。