半导体八大核心材料全解析

半导体材料位于产业链上游，是行业的关键支撑，兼具国产替代和景气度较高的双重逻辑。

在之前的文章中，我们梳理了半导体六大核心设备全梳理、半导体芯片五大核心赛道解析存储芯片核心赛道全解析

本文重点解析半导体材料核心赛道：

材料是半导体产业链中细分领域最多的环节，品类多达上百种。

从应用领域来看，主要集中在制造和封测环节，分为前道晶圆制造材料和后道封装材料两类。

前道晶圆制造材料：主要包括硅片、光掩模、光刻胶及辅助材料、湿电子化学品、抛光材料、电子特气、靶材及其他材料。

后道封装材料：包括键合线、封装基板、引线框架、陶瓷封装体、包封材料、芯片粘结材料等。

据SEMI数据，全球半导体材料价值量占比前六分别为：硅片（37%）、电子特气（13%）、光掩膜（13%）、CMP（7%）、光刻胶（5%）和溅射靶材（3%），其他种类材料合计占比约22%。
01 硅片

半导体硅片由硅单晶锭切割而成的薄片，又称硅晶圆片，是半导体基底材料，其贯穿芯片制作的全过程。通过对硅片进行光刻和离子注入等手段，可以制成集成电路和各种半导体器件。

其成本占芯片总成本的30%-40%，是半导体材料中市场份额最大的品类，约占35%。

按加工程度，硅片可分为研磨片、抛光片和外延片。
半导体硅片市场格局

半导体硅片技术门槛较高、设备投资较大，具备高行业壁垒。

全球半导体硅片市场呈现高度集中的寡头垄断格局。国际市场方面，前六大厂商（信越半导体、SUMCO、环球晶圆、Siltronic世创、SK Siltronic、Soitec）占据约80%市场的份额。

中国大陆硅片供应商加速追赶，形成梯队竞争态势，主要厂商包括沪硅产业、中环股份、立昂微、中欣晶圆、众合科技、中晶科技、扬杰科技、有研半导体、上海合晶、金瑞泓和南京国盛等。
02

电子特气
电子特种气体被誉为电子工业的“血液”，纯度要求极高（通常需达到6N级以上），直接影响芯片的性能、良率和可靠性。

覆盖半导体制程多个环节，主要在光刻、刻蚀等多个环节发挥关键作用，且种类繁多。

按用途分为掺杂气体、外延气体、离子注入气体等七类，核心品种包括三氟化氮（NF₃）、硅烷（SiH₄）、磷烷（PH₃）和砷烷（AsH₃）等。

行业壁垒：高纯度电子特气的生产需要先进的提纯和检测技术；认证周期长，客户对气体供应商的认证周期长达2-3年，市场进入壁垒高。

竞争格局：全球电子特气市场呈现出显著的寡头垄断格局，主要由欧美和日本企业主导。空气化工、林德、液化空气和日本酸素（原大阳日酸）等企业占据主导地位，形成了高度集中的市场份额分布。

近年来，国内电子特气本土替代进程加快。以华特气体、金宏气体、雅克科技、中船特气、昊华科技、和远气体和南大光电为代表的企业在不同种类的细分气体领域皆有突破。例如，华特气体是国内唯一通过ASML（荷兰光K机巨头）和GIGAPHOTON（日本激光设备供应商）双重认证的企业，光刻气产品如KrF、ArF光刻胶配套气体直接进入14nm、7nm先进制程供应链，部分氟碳类产品已应用于5nm制程，打破国外垄断；南大光电实现9N级（99.9999999%）高纯磷烷（PH₃）、砷烷（AsH₃）量产，纯度达国际先进水平，替代日本昭和电工、德国默克等进口产品；中船特气含氟电子特气如三氟化氮、六氟化钨产能在全球前列；金宏气体超纯氨（NH₃）产能达10万吨/年，国内市占率超50%。

03

光掩膜版

光掩模是光刻工艺的“图形母版”，通过曝光将电路图案转移到晶圆表面，其精度直接影响芯片良率与性能。

掩膜版在半导体材料市场占比约12%，仅次于硅片35%、电子特气13%。在光刻耗材成本中占25%-30%，仅次于光刻胶。

光掩膜基板生产完成后，光掩模版制造商在玻璃基板基础上进行研磨、抛光、镀铬、涂胶等生产环节，需要较高的技术门槛，而后才能成为合格的电子元器件。

光掩模板市场格局

半导体掩膜版生产厂商分为晶圆厂自建配套工厂和独立第三方掩膜厂商两大类。

晶圆厂自建配套工厂：先进制程晶圆制造厂商所用的掩膜版大部分由自己的专业工厂内部生产，如英特尔、三星、台积电、中芯国际等公司的掩膜版均主要由自制掩膜版部门提供，目的是保障先进制程的掩膜版供应安全。

第三方半导体掩膜版：对于较为成熟的制程所用的掩膜版，芯片制造厂商为了降低成本，在满足技术要求下，更倾向于向独立第三方掩膜版厂商进行采购。

全球竞争格局整体为美日龙头企业主导，行业集中度较高。前三大半导体光掩模厂商分别为美国福克尼斯、大日本印刷和日本凸版印刷，合计占据半导体掩膜版80%以上的市场份额。

由于具有较高的进入门槛，各大厂对于光掩模的生产技术实行较为严格的封锁，半导体光掩模市场尤其是精密加工领域垄断严重。目前半导体掩膜版国产化率不足 10%，依然是卡脖子环节，国产替代空间广阔。

国内半导体掩膜版主要生产商还包括迪思微（原无锡华润微电子光罩厂，国内领先的独立第三方掩膜版厂商，产品覆盖0.13μm及以上制程）、中微掩膜（专注于高端掩膜版研发，已实现28nm制程的量产）、龙图光罩（提供多种制程的掩膜版解决方案，客户包括国内多家晶圆厂）、清溢光电、路维光电（以平板显示掩膜版为主，半导体领域拓展中）、中国台湾光罩等。此外，菲利华是国内首家具备生产G8代大尺寸光掩膜版基材能力的企业，已推出从G4到G8代的系列产品，也是国内唯一可以生产大规格光掩膜基板的企业。冠石科技宁波项目已实现55nm产品交付和40nm产线通线，计划2025年量产45nm、2028年量产28nm。

04

光刻胶

光刻胶又称光致抗蚀剂，是光刻工艺中的核心材料，是通过紫外光、电子束、离子束或X射线等照射后，溶解度发生变化的耐蚀刻薄膜材料。

光刻胶对芯片制造良率影响较大，一般需与配套试剂配合使用。

光刻胶上游原料

生产光刻胶的原料包括光引发剂（光增感剂、光致产酸剂帮助其更好发挥作用）、树脂、溶剂和其他添加剂等。其中，光刻胶树脂是成膜的主体材料，成本占比接近50%；添加剂（单体）成本占比约为35%，光引发剂及其他助剂成本占比15%。

光刻胶用树脂：是构成光刻胶的主体骨架，决定机械性能和化学稳定性，成本占比近50%。

全球光刻胶用树脂主要由住友化学、美国陶氏等海外大厂垄断。此外高纯光刻胶树脂单体是中国光刻胶实现国产替代的核心壁垒之一。全球光刻胶用单体市场由三井化学、三菱化学等日本厂商所主导。

由于中低端市场行业壁垒较低，酚醛树脂行业集中度不高，产能靠前的国内厂商主要包括圣泉集团、华懋科技、彤程新材、久日新材和强力新材；单体布局厂商有华懋科技、万润股份、强力新材、宁波微芯、瑞联新材、八亿时空等。

光引发剂：吸收光能并引发化学反应，决定光刻胶的感光灵敏度。国内生产企业从最初几百家，经过十多年充分市场竞争后，集中趋势日益明显。目前行业内主要企业包括久日新材、强力新材、固润科技、扬帆新材等。

溶剂：调整光刻胶的粘度，使其适合涂覆过程，同时还可以起到清洗、脱水等作用。国内怡达股份是电子级PM溶剂市占率超40%；西陇科学的异丙醇等化学品也广泛应用于光刻胶生产；晶瑞电材光刻胶配套溶剂纯度达PPT级；江化微和百川股份等一些厂商在溶剂领域也有所布局。

光刻胶分类

光刻胶分为半导体光刻胶、平板显示光刻胶和PCB光刻胶，技术壁垒依次降低。

半导体光刻胶在光刻胶中技术指标要求最高，可分为g线/i线/KrF/ArF/ArFi和EUV光刻胶。

国内厂商主要以紫外宽谱、g线、i线等中低端产品为主，在该等产品领域已经占据一定市场份额，但在KrF、ArF、EUV等中高端光刻胶领域仍依赖进口。

国内光刻胶市场主要厂商包括南大光电、彤程新材（北京科华）、华懋科技（徐州博康）、晶瑞电材（苏州瑞红）、上海新阳、容大感光、鼎龙股份，以及广信材料、飞凯材料、雅克科技等。此外，产业链上下游各环节布局厂商众多，包括芯源微（涂胶显影）、七彩化学（光刻胶中间体）、福斯特（感光干膜）、茂莱光学（光学系统）、聚石化学、百合花、盛剑环境、同益股份、松井股份等众多厂商。

05

CMP抛光材料

CMP（化学机械抛光）是半导体制造中实现晶圆表面全局平坦化的关键工艺。

CMP工艺中的主要耗材包括抛光液、抛光垫、清洗剂和调节器等。

其中，抛光液与抛光垫是CMP工艺核心耗材，占据CMP耗材细分市场的80%以上。

目前国内CMP耗材的国产化率不足20%，尤其在高端领域（如14nm及以下制程）仍高度依赖进口。

抛光液：细分种类繁多，竞争格局相对分散。全球抛光液市场长期被美国和日本企业垄断，其中美国Entegris全球市场占有率最高，但近年来也有所下降，国内厂商安集科技2024年全球市占率升至8%，安集科技抛光液掌握核心技术，是国内唯一实现大规模量产的企业，已逐步拓展至先进制程。

CMP抛光垫：全球市场竞争格局高度集中。美国陶氏杜邦（DowDuPont，现拆分为陶氏化学和杜邦，但CMP业务仍属原陶氏杜邦体系）长期占据全球抛光垫市场70%-80%的份额，处于绝对主导地位。国内厂商鼎龙股份抛光垫率先打破海外垄断，国内市场份额约20%，全球市场份额约5%-8%。此外，上海新阳、江丰电子、华海清科等也有布局CMP耗材领域。

根据TECHCET，2024年全球半导体CMP抛光材料市场规模为34.2亿美元（抛光液约20.5亿美元）。

06

湿电子化学品

湿电子化学品，也称超净高纯试剂或工艺化学品，是指主体成分纯度大于99.99%，杂质离子和微粒数符合严格要求的化学试剂。

半导体前道用湿电子化学品中，需求量最大的是硫酸和双氧水，各占总需求的25%左右。

其次是光刻胶配套试剂（包括显影液、稀释液、剥离液等），约占半导体前道工艺用湿电子化学品需求的20%。

行业壁垒：纯度要求极高，通常需达到G1-G5等级（SEMI标准）技术门槛高，涉及精密提纯、检测和包装技术，且生产设备、检测仪器等成本高昂。

国产化率：目前国内6英寸及以下晶圆加工所用的湿电子化学品的国产化率已经超过80%。8英寸晶圆产品加工所用的湿电子化学品国产化率正在不断提升，12英寸晶圆产品所用的湿电子化学品国产化率非常低。

竞争格局：国内厂商中，江化微的湿电子化学品已成功导入多家12英寸半导体晶圆厂；晶瑞电材的双氧水、硫酸达SEMI G5标准（金属杂质<0.1ppb），已供应国内部分晶圆大厂。主要厂商还包括上海新阳、兴福电子、格林达、巨化股份、光华科技、新宙邦、兴发集团、多氟多、安集科技、雅克科技、飞凯材料、中巨芯、华融化学、多氟多、光华科技和天承科技等。

随着全球晶圆产能的提升及晶圆尺寸的增大、先进制程工艺的发展，都将带来湿电子化学品需求量的上升。

07 靶材

半导体制造对溅射靶材的金属纯度要求极高，通常需达到99.999%（5N）或更高，杂质占比需控制在0.001%（10ppm）以下。

超高纯溅射靶材主要用于晶圆制造环节，其为通过磁控溅射、多弧离子镀或其他类型的镀膜系，在适当工艺条件下溅射在基板上形成各种功能薄膜的溅射源。

半导体芯片行业用的金属溅射靶材，主要种类包括：铜、钽、铝、钛、钴和钨等高纯溅射靶材，以及镍铂、钨钛等合金类的溅射靶材。

先进制程以铜靶与钽靶的配套为主，在14nm及以下制程中，铜作为互连层的导电材料，钽作为阻挡层材料，以防止铜扩散到硅基底中，这种搭配已成为主流。

竞争格局：全球半导体靶材市场高度集中，日矿金属）、霍尼韦尔、东曹和普莱克斯（Praxair，现属林德集团）四家企业占据了全球80%的市场份额。

国内靶材供应商江丰电子已实现5N及以上纯度靶材的量产，部分产品达到国际先进水平，对标霍尼韦尔，产品包括铝钯、钛靶、铜钯等；有研新材产品包括12寸高纯金属靶材，在靶材制备和提纯技术上具有自主知识产权；阿石创、隆华科技等也在积极布局半导体靶材领域。

08

先进封装材料

先进封装提升信息传输速度、降低单位封装成本、减小封装面积，当前正在加速步入市场。

环氧塑封料占据电子封装领域95%以上市场份额，其主要成分可分为聚合物、填料、添加剂三类。

HBM和Chiplet等先进封装技术对封装材料的性能要求极高，将拉动EMC和填料价值量大幅提升。

竞争格局：全球市场主要由日本信越化学、住友电木、汉高（原日立化成）等外资厂商主导，市场集中度较高。国内厂商市场份额主要由华海诚科、衡所华威、长春塑封料、北京科化、长兴电子所占据。细分类型来看，我国环氧模塑料在TO、DIP等中低端封装产品已实现规模量产，由内资厂商主导；在QFP、QFN、模组类封装领域已实现小批量供货，以华海诚科为代表的国内公司产品质量已与外资厂商相当；衡所华威在传统封装领域具有较强竞争力；长春塑封料、北京科化、长兴电子等在中低端封装领域占据一定市场份额。