半导体产业链将迎来国产化机会
2018年01月17日
一、关于代工
对于集成电路，大家都会讲摩尔定律，而摩尔定律其实是一个商业定律，它有它的价值在，对于我们的指导意义在于当工艺还没有到达物理极限时，大家都按照这个规律往下做，在设计时具有一定的参考意义！当越来越逼近工艺极限时，难度越来越大，设计也会出现差异化，所有像三星、Intel、台积电的10nm、7nm就不同。对于晶圆代工厂而言，台积电会出一版规则，叫做design rules，一般代工厂会在台积电的规则上衍生。
当然，一般的设计公司也不想绑定在台积电一家，一方面台积电的产能有限；另一方面，对于小客户台积电也没有给太多的产能。当设计公司去找第二、三。。。家去生产的时候，设计公司也不想改变自己的设计（设计成本也很高），这个时候后面几家基本要满足台积电的设计规则，要在这个规则上把东西做出来，这是晶圆代工行业的玩法和游戏规则。三星和Intel也在这个行业，Intel的工艺比台积电先进，但是匹配设计公司的设计时，Intel的工艺不一定能做（或者是需要调整工艺需要成本），同时考虑到商业机密的问题，所以做晶圆代工台积电更加专业，更具有市场。
台积电做为晶圆代工的龙头，工艺在不断提高，先进制程也在不断导入。同时，在一些制程上也会不断优化，比如同样是28nm制程，它在设计方案不改动的情况下，通过自己工艺的优化或者其他方面的优化提升芯片的性能（提升5%-10%），比如从28nm →16nm 芯片的性能可以提升30%-50%，而同样在28nm上工艺的优化提升5%-10%，这就是一个节点，这样对客户而言具有很大的吸引力（不需要修改设计方案），而对于后面的foundry就很难了，本来存在制程的落后，可能最开始做的时候可能是瞄准台积电28nm的第一版来做的，等真正量产时台积电已经在做28nm的第二版、三版去了，如果跨过第一个版本，没有经验foundry可能也做不出来。这也是大家比较难以追赶的地方，尤其后来者。台积电在28nm做了7-8年了，全球市场份额占比70%-80%就是这个原因，它不断推出新的工艺、工艺的优化。
Intel 每个技术节点基本上遵循摩尔定律，但摩尔定律是一个商业规律，不是技术定律，在碰到技术难点时，遵循摩尔定律不科学，也不实用，所以三星和台积电的叫法掺杂一定水分，主要是成本考量。台积电28nm有六个版本，16nm有四个版本，每个技术平台不断优化，让后来者无所适从。三星也借鉴其经验，推出基于10nm平台的8nm制程。
二、制程的演进-光刻
在制程的演进中，光刻是一个很重要的环节，我们的线宽越做越小，对于光刻的要求越来越高。我们有个公式，跟波长成正比。在EUV光刻机没有出来之前，从365、248到193，在193停留了很久，193之后又出来了一个浸润式光刻，所以它的波长是193nm，EUV的波长是13.5nm。193的波长理论上能做最小的线宽是36nm，如果遇到比这更小的线路就采用多次铺光，间隔铺光达到缩小线宽的做法。EUV波长很多，目前能做的最小的线宽是13nm，不过相应的掩膜、光刻胶需要跟上。目前。国内光刻胶最先进的是在248nm，像南大光电拿了一些国家的项目在做研发。248的光刻胶只能用在12寸不关键的工艺点上或8寸wafer上，所谓12寸不关键的点是指上图芯片截面中上面部分（现在芯片一般是8+2+1层结构）。
目前荷兰的EUV光刻机也可以买到，现在下订单，23个月后可以拿到。设备现在基本买到，只是有交期的问题。
三、技术迭代
在一些制程上，生命周期会比较长一些，这也是和成本密切相关的。28nm是目前非EUV能做单次铺光的最后一个节点（铺光越多增加成本，设备是193波长的浸润式光刻机，约8000万美元/台，EUV基本是1亿欧元以上，国内的最先进的设备是248）。（目前华力微从联电挖了一个50-60人的28nm的技术团队，进展比较快，中芯国际和联电的技术差的不多，所以没有必要）。
l代工业的成长率要好于半导体行业的成长率
l未来代工业成长的主要份额依然主要来自先进工艺
l每个长寿命高占比技术平台都是因为具有高性价比
随着技术的复杂程度越来越高，晶圆的成本也节节攀升；随着Patterning的成本的增加，单个晶体管的成本越来越难以降低
晶圆成本增加主要因为工业复杂程度越来越高，设备投入越来越大；尤其是16nm及以后的技术节点，多次曝光的应用越来越多，相应的成本急剧增加；后段的铜互连技术在整个晶圆中所占比重越来越高。以16nm为例，前段和后段浸润式光刻次数比例为6:18。
四、集成电路制造产业链各环节机会
集成电路制造是工业文明皇冠上的钻石。其具有高资本投入高附加值，高集成度，高技术含量严苛工艺要求等特点。 半导体分为四类产品：集成电路、光电子器件、分立器件和传感器。其中规模最大的是集成电路，占半导体总市场的八成。美国半导体产业协会（SIA）最新发布的数据显示，2015年全球半导体市场销售额3352亿美元，2016年约为3399亿美元。全球二十大半导体企业中尚未发现中国企业的身影，纯代工企业3家，设计公司5家。其中美国有8家半导体厂入榜，日本、欧洲与中国台湾地区各有3家，韩国则有两家挤进榜单。
随着“十三五”重点项目的启动，给国内集成电路产业的发展带来新的机遇“纲要”的落实，集成电路产业发展基金的投资，国家进一步扶持发展集成电路产业的政策落实也将为国内集成电路产业快速发展产生促进作用。由于国内市场的拉动和技术进步，集成电路设计业将继续领跑2016年集成电路产业的发展。可望集成电路设计业的增长率超过20%，整个集成电路产业将实现20%左右的增长。
设备环节
从全球范围看，前十大半导体设备生产商中，有美国企业4 家，日本企业5 家，荷兰企业1 家。行业处于寡头垄断局面。其中晶圆制造设备成本占比高达70%，且大都属于高端领域。
从机台类型来看，光刻机、薄膜沉积、刻蚀设备位列前三。随着晶体管尺寸的缩小，光刻的成本越来越高，已经超越了薄膜沉积。
2017年，存储器价格一路飙升，韩国三星、海力士大力扩产，规模将超过台湾地区独占鳌头；2018年，中国多个新投资的晶圆厂将大量采购设备，采购额将达到 120亿美金，也将超过台湾地区，居世界第二位。
半导体材料
随着半导体器件结构的变化和半导体制程复杂程度的提高，在半导体产业采用的化学元素越来越多。从1985年的11种增加到了2016 年的49 种。2016年全球半导体材料市场规模将同比增长1.8％，达到441亿美元。预计2017年将同比增长2％，达到450亿美元。其中晶圆制造材料市场规模约242.3亿美元。其中大部分材料、特别是高端集成电路制造用材料主要依赖进口。目前中国制造芯片所用到的半导体材料,中国自给半导体材料市场占有率不到5%。集成电路制造主要材料包括硅材、掩膜、电子气体、工艺化学品、光刻胶、抛光材料、靶材、封装材料
半导体材料----硅片和外延片制造
硅基晶圆片，是制作集成电路的重要材料，通过对硅片进行光刻、离子注入等手段，可以制成集成电路和各种半导体器件。
l硅片是最主要的半导体材料，历年来硅晶圆片的市场销售额占整个半导体材料市场总销售额的32%~40%，2016年预计全球硅片市场约为75亿美元（200百万片8英寸等值晶圆）；
l我国2016年对硅片及硅基材料的需求约为120亿元，但12英寸硅片完全依赖进口；
l目前，硅片主流产品是12英寸，其次是8-5英寸。 12英寸硅片自2009年起成为全球硅圆片需求的主流，全球300mm硅片实际出片量已占各种硅片出片量的65%左右，预计2017年将占硅片市场需求大于75%的份额。 12英寸硅片主要用于生产90nm-28nm及以下特征尺寸的存储器、数字电路芯片及混合信号电路芯片；
l业界主要晶圆供应商是日本信越，日本SUMCO,美国MEMC(SunEdison),德国Spintronic。国内目前有一些供应商如北京有研，上海新昇，浙江金瑞泓，南京国盛等供应8英寸以下晶圆。
国内的硅片切入目前比较困难，可以从空档片（机器启动预热时用到）或测试片（设备过一段时间需要检测）开始。
半导体材料产业分析----化学品和光刻胶
当前全球工艺化学品的市场格局为欧美传统化学品公司占37%，日本公司占34%，台湾地区、韩国公司占17%。日本公司在半导体材料领域处于绝对的优势地位：
l晶圆>60%
l光刻胶>70%：供应商主要有JSR、TOK, Dow Chemical(Rohm and Haas)、Shin-Etsu Chemical、 Fujifilm Electronic Materials、 Sumitomo, AZ、韩国东进、台湾永光。其中日本公司5家、美国、欧洲、韩国、中国台湾地区各1家。
l光罩>70%：凸版、DNP
lChemical:~50%, 如右图所示
l靶材~50%
半导体材料产业分析----靶材、抛光液、气体
电子气体包括大宗气体和特种电子气体。
大宗气体是集成电路生产工艺用氮气、氢气、氩气、氦气、氧气等。气体公司通常在集成电路工厂建设时同步建设气站，有些是现场空分制气，有些则是罐车定期配气，主要供货商包括法国液化空气集团（法液空)、美国空气化工产品公司(AP)、德国林德公司(林德)、美国普莱克斯公司(普莱克斯)、德国梅塞尔集团(梅塞尔)等。
在特种电子气体方面，除了个别蚀刻、清洗用气体之外，8-12英寸集成电路生产用大部分气体品种也由以上5家大型气体公司占有并辅助以其它6-8家公司提供特殊气体品种。近年来，5大电子气体公司在全球电子气体市场中所占份额一直保持在80%以上。
靶材
国际生产半导体用靶材的一线公司有4家：分别是JX日矿日石金属、Honeywell、Tosoh、Praxair。其中前四大公司的技术具备领先地位，公司产品主要集中在高端靶材市场，约占全球靶材市场的60%；江丰电子已经跻身二线靶材厂商之列。
化学机械抛光材料
化学机械抛光液的主要有Cabot、Air Product、Dow Chemical、Fujifilm、 Fujimi、 Hitachi等几家企业。Cabot拥有市场分额40%左右、Air Product、Dow Chemical, Fujifilm、Fujimi、Hitachi的市场份额分别大约为5-12%不等。
化学机械抛光垫的生产企业主要有Dow Chemical、Cabot、Thomas West等企业。其中Dow Chemical占80%的市场份额，Cabot约占10%，其余的份额由十家左右的抛光垫公司共享；从事化学机械抛光金刚石修整盘业务的主要有美国3M公司、台湾KINIK、韩国Saesol、日本的Asahi、 Mitsubishi、 Noritake和韩国的EHWA、Shinhan等，其中美国3M公司、台湾KINIK,韩国Saesol等三家产品占全球近60%份额。
国产材料的突破离不开政府的支持和晶圆厂的扶持；半导体材料种类繁多，国产材料必须找到合适的切入点，产品选择上要用量大，利润率高。（总体而言国内半导体的切入点在：用量大；受到工艺制程影响较少（28nm→16nm等过度是要求没那么高，例如靶材、抛光液、清洗液、电镀液等），气体等用量大，但过于分散）。
消息来源：今日头条
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