半導體行業觀察
The following article comes from 半導體風向標 Author 方正範雲浩方聞千
半導體風向標
科技首席
半導體材料主要應用於晶圓製造與晶片封裝環節。由於半導體制造與封測技術的複雜性，從晶圓裸片到晶片成品，中間需要經過氧化、濺鍍、光刻、刻蝕、離子注入、以及封裝等上百道特殊的工藝步驟，半導體技術的不斷進步也帶動了上游專用材料與裝置產業的快速發展。就半導體材料而言，主要應用領域集中在晶圓製造與晶片封裝環節(如圖表3)。
半導體材料行業具備產業規模大、細分行業多、技術門檻高、成本佔比低四大特性：
1)產業規模大：根據SEMI(半導體裝置與材料協會)的資料統計，2016年全球半導體材料產業的市場規模達443億美金，對應2016年全球半導體產業規模約在3000億美金左右，半導體材料市場規模佔比接近15%；
2)細分行業多：半導體材料是半導體產業鏈中細分領域最多的產業鏈環節，其中晶圓製造材料包括矽片、光刻膠、光刻膠配套試劑、溼電子化學品、電子氣體、CMP拋光材料、以及靶材等，晶片封裝材料包括封裝基板、引線框架、樹脂、鍵合絲、錫球、以及電鍍液等，同時類似溼電子化學品中又包含了酸、鹼等各類試劑，細分子行業多達上百個；
3)技術門檻高：半導體材料的技術門檻一般要高於其他電子及製造領域相關材料，其具備純度要求高、工藝複雜等特徵，在研發過程中需要下游對應產線進行批量測試。同時對應晶片製造過程的不同，下游廠商對材料使用需求的不同，導致對應材料的引數也有所差異；
4)成本佔比低：雖然半導體材料整體產業規模龐大，但由於細分材料子行業眾多，導致了單個細分材料往往在半導體生產成本中佔比較低。以靶材為例，半導體靶材在半導體材料中的佔比約為3%，對應半導體生產成本佔比僅在3‰~5‰。技術門檻高以及成本佔比低導致了半導體材料中國產替代的進展要遠低於面板以及消費電子相關領域。
全球市場規模約 440 億美金，中國佔比超 20%
根據SEMI報告顯示，2016年晶圓製造材料市場為247億美元，封裝材料市場為196億美元，合計443億美元。相較於2015年晶圓製造材料市場的240億美元及封裝材料市場的193億美元，分別增長3.1%及1.4%(如圖表4)。在晶圓製造以及封裝材料中，矽片和封裝基板分別是規模佔比最大的細分子行業，佔比達1/3以上。
國內(不包括臺灣地區)半導體材料市場2016年總規模達651億人民幣，其中晶圓製造材料約為331億人民幣，封裝材料為318億人民幣，在佔全球半導體材料市場規模比重超過20%，與中國大陸晶圓製造及封測產能全球佔比基本保持一致。
海外化工與材料龍頭佔據主導，中國本土材料正在迅速崛起
競爭格局分散，海外化工與材料龍頭佔據主導地位
從行業競爭格局看，全球半導體材料產業依然由日、美、臺、韓、德等國家佔據絕對主導，中國產半導體材料的銷售規模佔全球比重不到5%，從整體技術水平和銷售規模來看，中國產半導體材料產業和海外化工及材料龍頭仍存在較大差距。
同時，由於半導體材料行業細分領域眾多，且不同的子行業在技術上存在較大差異，因此半導體材料行業各個子行業的行業龍頭各不相同。比如在矽片領域，日本信越化工、日本SUMCO、臺灣環球晶圓、德國 Siltronic、南韓 LG Silitron佔比全球前五，在靶材領域，日礦金屬、霍尼韋爾、東曹、普萊克斯等為靶材行業龍頭。
關於全球半導體產業競爭格局，請參考《圖表1：全球半導體材料產業地圖》。
中國本土半導體材料崛起，細分領域正在快速突破
國內半導體工業的相對落後導致了半導體材料產業起步較晚，受到技術、資金、以及人才的限制，國內半導體材料產業總體表現出數量偏少、企業規模偏小、技術水平偏低、以及產業佈局分散的特徵。以靶材舉例：目前國內靶材廠商主要集中在低端產品領域進行競爭，在半導體、液晶顯示器和太陽能電池等市場還無法與國際巨頭全面抗衡。
伴隨國內代工製造生產線、儲存器生產線、以及封裝測試線的持續大規模建設，國內半導體材料市場規模快速增長。同時，依靠產業政策導向、產品價格優勢本土企業已經在國內市場佔有一定的市場份額，並逐步在個別產品或細分領域擠佔國際廠商的市場空間。總體來看，根據中國半導體材料細分產品競爭力，目前我們把中國半導體材料產業分為三大梯隊：
第一梯隊：靶材、封裝基板、CMP拋光材料、溼電子化學品，引線框等部分封裝材料。部分產品技術標準達到全球一流水平，本土產線已實現中大批量供貨。一方面看好未來3年龍頭公司伴隨本土產能擴大以及技術突破下業績高速成長，另一方面有望作為大基金率先介入的細分領域，在海外人才引入，產業鏈整合，海外併購都方面得到跨越式發展；
第二梯隊：電子氣體、矽片、化合物半導體、掩模版。個別產品技術標準達到全球一流水平，本土產線已小批量供貨或具備較大戰略意義因此政策支援意願強烈。矽片作為晶圓製造基礎原材料，推動矽片的發展體現了國家意志；
第三梯隊：光刻膠。技術和全球一流水平存在較大差距，目前基本未實現批量供貨。
細分領域來看，部分產品已實現自產自銷。其中，國內半導體材料在靶材、封裝基板、研磨液等細分領域產品已經取得較大突破，部分產品技術標準達到全球一流水平，本土產線已基本實現中大批量供貨。其中，中國產材料包括研磨液、靶材、電子氣體、溼電子化學品等在中芯國際的8寸線及12寸線上均有驗證成功並上線使用，包括江豐電子的靶材及安集微電子的研磨液在中芯已經實現中大批量供貨。
江豐電子、安集微電子為代表的本土企業已經實現中國產材料的重大突破。以江豐電子為例，公司的半導體靶材產品已應用於以臺積電為代表的世界著名半導體廠商的最先端製造工藝，在14/16奈米技術節點實現批量供貨，同時還滿足了國內廠商28奈米技術節點的量產需求，產品成功打入全球280多個半導體晶片製造工廠，成為眾多世界著名晶片公司的供應商。
江豐電子成功完成國家02重大專項(300mm矽片工藝用Al、Ti、Ta靶材製造技術研發與產業化)專案驗收，期其承擔的國家重大專項(300mm矽片45-28奈米配線用超高純系列濺射靶材)專案得到重大進展，Ta靶材、Cu靶材成功通過臺積電等世界一流半導體企業評價，所生產的產品直接用於iphone6、奧迪、豐田等高階終端產品。另外，iPhone 7核心處理器A10晶片也採用了江豐電子的產品，是中國電子產品第一次應用在16nm FinFET+技術大規模叢集。
半導體制造與封測產能轉移開啟上游材料中國產替代空間
半導體晶圓製造產業轉移趨勢確定，中國本土產能放量在即
本土晶圓代工產能放量在即，半導體制造產業轉移趨勢明確。一方面包括臺積電、聯電、GlobalFoundries等在內的多家海外晶圓代工企業將在大陸投放產線，另一方面國內晶圓代工廠包括中芯國際、華力微電子等在未來2年內也將有多條產線投產。根據SEMI統計，預計在2017-2020之間全球將有62座晶圓廠投產，其中26座晶圓廠來自中國大陸，僅2018年大陸就會有13座晶圓廠建成投產(如圖表9)。
從政策層面看，國家在“中國製造2025”中明確制定目標至2020年積體電路自給率將達到40%、2025年達到50%。國家積體電路產業投資基金(大基金)的設立承載了國家意志，在資金與政策雙重推動下，本土半導體產業將迎來快速發展。
截至2017年11月30日，大基金累計有效決策62個專案，涉及46家企業，累計有效承諾額1063億元，實際出資794億元。在此帶動下，湖北、四川、陝西、深圳、安徽、江蘇、福建、以及遼寧等地方政府紛紛提出或已成立子基金，合計總規模超過3000億元。大基金的設立滿足戰略性產業對長期投資的要求，又利用基金機制有效避免了國家直接撥款或直接投資等傳統支援方式帶來的弊端。
海外晶圓代工企業紛紛宣佈在大陸地區的擴增或新建晶圓廠計劃，包括臺積電、GlobalFoundries、聯電、力晶科，以及TowerJazz等新廠大部分將於2017年底或2018年加入生產營運。其中，聯電與大陸IC業者福建晉華合作，在福建興建12寸晶圓廠，並且會採用聯電開發的32nm製程來生產DRAM儲存器；GlobalFoundries與大陸成都政府合作興建12寸晶圓廠，將採用主流130nm和180nm技術製造IC。臺積電則是投資30億美元在南京設立晶圓代工廠，該廠將於2018年下半年開始以16nm製程，提供晶圓代工服務。
目前大陸晶圓代工產能位居全球第2，2017年市佔率將近15%，未來大陸晶圓代工產能全球佔比將快速提升。當前大陸共有50餘條積體電路生產線，分佈於北京、上海、天津、西安、廈門、以及合肥等多個城市。未來在中芯國際、華力微電子、臺積電、聯芯、晶合、萬國AOS、德科瑪、以及紫光等持續投入12寸晶圓廠產線，加上德科瑪、中芯國際、士蘭微、以及Silex於8寸晶圓廠的產能擴充後，大陸晶圓代工產能佔全球的比重將快速提升。
中國大陸封測業增長顯著高於全球水平，行業龍頭海外併購加速
全球封測產業目前中國臺灣、美國、中國大陸三足鼎立格局基本成型。根據公開資料統計，2016年全球晶片封測代工產業各區域產值佔比為臺灣56%、中國16%、美國12%、日本6%、以及南韓5%。臺灣仍是全球晶片封測代工實力最強的區域，佔據一半以上市場份額。而美國由於眾多IDM龍頭企業用於自己的封測部門，因此也是全球封測產業的重要參與者。同時，隨著近年大陸封測企業的崛起，全球封測業格局已經形成臺灣、美國、大陸三足鼎立格局。
全球產能轉移趨勢確定，大陸封測行業成長率顯著高於全球平均水平。在成本以及產業配套優勢的驅動下，幾乎全球主要的IDM和封測廠商都在中國紛紛設立封裝工廠，同時本土封測龍頭長電、華天、通富也取得快速發展，本土封測產業產值從2010年的629億元，增長到2016年的1564億人民幣，複合增長率達20%，成長率顯著高於全球平均水平。
大基金扶持國內封測龍頭海外併購，行業規模顯著提升。在大基金的大力扶持下，中國封測企業逐步開啟海內外併購步伐，不斷擴大公司規模，其中，長電科技聯合產業基金及芯電半導體收購新加坡封測廠星科金朋，華天科技收購美國FCI，通富微電聯合大基金收購AMD蘇州和檳城封測廠，以及晶方科技則購入英飛凌智瑞達部分資產等。目前，長電、華天、通富已經位居全球封測代工前十(如圖表14)，全球十大封測廠通過這一輪併購後已經基本形成了日月光-矽品科技、安靠-J-Devices、長電科技-星科金朋等三大陣營。
政策支援力度大幅提升，推動中國中國產半導體材料彎道超車
02專項和863計劃推動半導體材料實現從0到1的跨越
近年來國家制定了一系列產業政策包括863計劃、02專項等來加速半導體材料供應的本土化程序，在這一階段，國家對半導體材料發展的支援主要體現在專項補貼的方式。國家高技術研究發展計劃(“863計劃”)、國家科技重大專項“極大規模積體電路製造裝置及成套工藝”專項基金(“02專項”)、發改委戰略轉型產業化專案都將半導體材料的研發及產業化列為重點專案。國家產業政策、研發專項基金的陸續釋出和落實，從國家戰略高度扶植半導體材料產業發展壯大。
在這一階段，政策推動中國產半導體材料在多個應用領域實現從0到1的跨越，多個產品實現高度中國產化，半導體材料生產企業數量接近翻倍增長。2008年之前，中國8寸和12寸半導體制造所需材料幾乎全部依賴進口，到2015年包括CMP拋光液、靶材、通電鍍液等材料已經實現中國產化，並在主流客戶產線上實現批量供應。目前中國半導體制造材料企業數量從2005年的29家增加到到2014年的55家，增長近一倍。封裝類企業從10家增長到17家。
大基金推動中國半導體材料龍頭從1到10實現彎道超車
隨著以大基金為代表的半導體材料2.0時代的到來，將帶動中國產半導體材料實現從1到10的彎道超車。目前大基金1期對半導體上游材料投資佔比不到4%，且投資標的數量相對有限，我們預計大基金(二期)將加大對半導體上游裝置和材料的投入力度，推動中國產半導體材料龍頭從1到10實現跨越式發展。
從大基金(一期)的投資情況來看，大基金在製造、設計、封測、裝備材料等產業鏈各環節已經實現了投資佈局全覆蓋，各環節承諾投資佔比分別為63%、20%、10%、以及7%，其中，半導體材料預計約佔比3%~4%。
目前大基金在半導體材料環節的投資標數量約10家，主要集中包括上海新陽、安集微電子等細分行業的龍頭公司，同時也正在積極推動包括雅克科技、巨化科技等企業的產業資源整合，有望將其分別打造成為國內半導體材料在電子氣體及溼電子化學品等細分行業的龍頭企業。